¿Cómo funciona la memoria de un computador?

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Cada vez que utilizamos nuestro equipo de computo hacemos uso de la memoria, pero en realidad no nos damos cuenta de cómo es que cada instrucción, operación o movimiento que realizamos se queda registrado en la memoria, listo en todo momento para ser utilizado nuevamente.

En el presente documento trataremos de disipar esa duda y de la misma forma tener el conocimiento de cómo se da la comunicación internamente en una computadora.

DESARROLLO

La memoria principal es un conjunto o colección de pequeñas celdas que almacenan información (datos e instrucciones) que se identifican unívocamente por una dirección.

Para acceder a una dirección especifica la CPU manda señales en el bus de dirección el cual tiene un tamaño aproximado de 32bits, y estos nos permiten especificar a la CPU 4,296,967,296 (232 ) direcciones diferentes de la memoria.

Para comenzar, dejaremos claro que la representación de las localidades de memoria se representa mediante el sistema numérico hexadecimal; la razón de ser de ello es por lo siguiente.

Hablando de un bus de direcciones de 8 bits, tiene acceso a 256 posiciones (Rango 00-FFh).

En el bus de direcciones que tiene 20 bits, las posibilidades son 1.048.576 (Rango 00000-FFFFFh).

Si tratamos con las direcciones de 16 bits, tenemos acceso a 65.536 posiciones (Rango 0000-FFFFh).

EL funcionamiento de la memoria es similar al método utilizado para ordenar la correspondencia en una oficina postal. A cada bit de datos se le es asignada una dirección y cada dirección corresponde a una ubicación en la memoria.

El proceso para almacenar la información en la memoria se da de la siguiente forma:

El procesador envía la dirección para los datos.

El controlador de la memoria encuentra la ubicación adecuada.

Por ultimo, el procesador envía los datos a escribir.

La lectura de la información pasa por un proceso semejante:

El procesador envía la dirección de los datos solicitados.

El controlador de la memoria encuentra los bits de información contenidos en dicha dirección.

Posteriormente los envía al bus de datos del procesador.

1 TIPOS DE ASIGNACIÓN DE MEMORIA

La asignación de memoria a cada nuevo registro se puede considerar desde 2 puntos, que son los siguientes: Físico y Lógico.

Dentro del Físico podemos acceder a las distintas posiciones de memoria a través de los medios electrónicos.

Dentro del medio lógico encontraremos como se expresan y guardan las direcciones.

1.1 ASIGNACIÓN LÓGICA DE MEMORIA

Si hablamos de la asignación lógica encontraremos que existen las siguientes:

  • La asignación dinámica.
  • La asignación estática.

Por ejemplo, cuando trabajamos en un lenguaje de programación requerimos de la asignación de memoria y se hace de la siguiente forma, donde por lo general comienza con algunas de las siguientes literales que son parte una parte de la memoria: CS, SS, DS y ES

1.2 ASIGNACIÓN FÍSICA DE MEMORIA

Dentro del Físico podemos acceder a las distintas posiciones de memoria a través de los medios electrónicos.

Los registros pueden ser clasificados en 2 tipos:

Circuito operacional: capaz de acumular información binaria en sus flip-flop y tiene compuertas capaces de realizar tareas de procesamiento de datos.

Registro de almacenamiento: usado únicamente para el almacenamiento temporal de la información binaria, la cual no puede ser alterada cuando se transfiere ya sea hacia dentro o fuera del registro.

Donde una unidad de memoria es una colección de registros de almacenamiento conjuntamente con los circuitos asociados necesarios par la transferencia de información, los cuales se llaman registros de memoria; esta almacena la información en grupos llamados palabras y cada una de ellas se almacena en un registro de memoria.

La información transferida a los elementos de salida se toma de los registros en la unidad de memoria, se manda a los registros operacionales y el resultado de esto se devuelve a los registros de memoria.

1.2.1 Propiedades básicas que debe tener el componente que forma las celdas binarias en la unidad de memoria

  1. Propiedad dependiente de dos estados para la representación binaria.
  2. Ser pequeño en tamaño.
  3. Bajo costo por bit de almacenamiento.
  4. Tiempo de acceso eficaz.

Por ejemplos: Núcleos magnéticos, CI semiconductores y superficies magnéticas de cintas, tambores y discos.

Una palabra es una entidad de x bits que se mueven hacia dentro y fuera del almacenamiento como una unidad, puede representar un operando, una instrucción, o un grupo de caracteres alfanuméricos o cualquier información codificada binariamente.

La comunicación entre una unidad de memoria y lo que la rodea se logra por medio de dos señales:

Las señales de control: especifican la dirección de la trasferencia requerida, cuando una palabra debe ser acumulada en un registro de memoria o cuando una palabra almacenada previamente debe ser transferida hacia afuera del registro de memoria.

Registros externos: Uno especifica el registro de memoria escogido entre los miles disponibles; otro especifica la configuración en bits de dicha palabra.

El registro de direcciones de memoria especifica la palabra de memoria seleccionada. A cada una se le asigna un número de identificación comenzando desde 0 hasta el número máximo de palabras disponible, posteriormente el número de localización o dirección se transfiere al registro de direcciones.

Las dos señales de control aplicadas a la unidad de memoria se llaman lectura y escritura, cada una es referenciada por la unidad de memoria.

Los circuitos internos de la memoria aceptan esta dirección del registro y abren caminos necesarios para seleccionar la palabra.

Después de aceptar una de las señales, los circuitos de control interno dentro de la unidad de memoria suministran la función deseada. La información primaria se destruye cuando se escribe la nueva. La secuencia del control interno en una memoria de lectura destructible debe proveer señales de control que puedan causar que la palabra sea restaurada en sus celdas binarias.

La información transferida hacia dentro y fuera de los registros en la memoria y al ambiente externo, se comunica a través de un registro llamado registro separador de memoria (buffer register). Cuando la unidad de memoria recibe una señal de control de escritura, el control interno interpreta el contenido del registro separador como la configuración de bits de la palabra que se va a almacenar en un registro de memoria. Con una señal de control de lectura, el control interno envía la palabra del registro de memoria al registro separador.

La secuencia de operaciones necesarias para comunicarse con la unidad de memoria para transferir una palabra hacia afuera dirigida al BR es:

  1. Transferir los bits de dirección de la palabra seleccionada al AR.
  2. Activar la entrada de control de lectura.

La secuencia de operaciones necesarias par a almacenar una nueva

  1. Transferir los bits de direcci6n de la palabra seleccionada al MAR.
  2. Transferir los bits de datos de la palabra al MBR.
  3. Activar la entrada de control de escritura.

Propiedades de la unidad de memoria:

Construidas con CI semiconductores, retienen la información en el registro de memoria durante el proceso de lectura de manera que no ocurre pérdida.

Núcleo magnético, pierde la información binaria almacenada durante el proceso de lectura, debido a esto debe tener funciones de control adicionales para reponer la palabra al registro de memoria.

Métodos de direccionamiento

Generalmente una instrucción consta de una parte de operación y una de dirección.

La parte de dirección contiene la dirección de un operando utilizado en la ejecución de la instrucción o la dirección donde se encuentra la dirección del operando; el primer caso la dirección es dirección directa, el segundo es operación indirecta.

  • DIRECTO. La instrucción contiene la dirección de la posición de memoria donde se encuentra el operando.
  • INDIRECTO. Contiene la dirección donde se encuentra la dirección del operando.
  • RELATIVO. Contiene el número N. En memoria la dirección del operando se encuentra sumando el numero N al número del contador del programa.
  • INDEXADO. Contiene un número N que puede ser positivo o negativo.
  • INMEDIATO. Contiene el mismo operando.
  • Entre otras

Modos de acceso

El modo de acceso de un sistema de memoria se determina por el tipo de componentes usados.

  • Memoria de acceso aleatorio, los registros están separados en el espacio, con cada registro ocupando un lugar espacial particular en una memoria de núcleos magnéticos.
  • Memoria de acceso secuencial, la información almacenada en algún medio no es accesible inmediatamente pero se obtiene solamente en ciertos intervalos de tiempo.

CONCLUSION

El direccionamiento no solamente consta de realizarlo a nivel lógico, para poder lograrlo es muy importante el tipo de hardware con el que cuenta la maquina y de el depende la velocidad con que puede realizarse dicha operación.

La asignación de la memoria se considera desde varias perspectivas donde una de ellas es la Asignación estática la cual se refiere al proceso de asignar memoria en tiempo de compilación antes de que el programa asociado sea ejecutado, y por otro lado encontramos la asignación dinámica o la automática donde la memoria es asignada cuando se requiere en tiempo de ejecución.

De esta forma se puede tener una idea mas clara y precisa de cómo es que se realiza la asignación de la memoria, que es un tema bastante interesante profundo.

BIBLIOGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos/memoria/memoria.shtml

https://es.wikipedia.org/wiki/Asignaci%C3%B3n_de_memoria#Asignaci.C3.B3n_din.C3.A1mica_de_memoria

https://es.wikipedia.org/wiki/Asignaci%C3%B3n_de_memoria

https://es.wikipedia.org/wiki/Direcci%C3%B3n_de_memoria

http://www.zator.com/Hardware/H5_1.htm

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Dulce María García Barrera. (2007, diciembre 4). ¿Cómo funciona la memoria de un computador?. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/como-funciona-memoria-computador/
Dulce María, García Barrera. "¿Cómo funciona la memoria de un computador?". GestioPolis. 4 diciembre 2007. Web. <https://www.gestiopolis.com/como-funciona-memoria-computador/>.
Dulce María, García Barrera. "¿Cómo funciona la memoria de un computador?". GestioPolis. diciembre 4, 2007. Consultado el 16 de Agosto de 2018. https://www.gestiopolis.com/como-funciona-memoria-computador/.
Dulce María, García Barrera. ¿Cómo funciona la memoria de un computador? [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/como-funciona-memoria-computador/> [Citado el 16 de Agosto de 2018].
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