Memorias 1

MEMORIA
Arquitectura de Computadores I
3er tema

Introducción
• Almacén: programa+datos
• Problema:
– Velocidad entre CPU y el sistema de memoria
– Necesidad de alta capacidad de almacenamiento con
bajo tiempo de acceso

• Objetivos del tema:
– Acelerar el acceso al sistema de memoria
• estructura de la memoria: interconexiones entre módulos
• jerarquía de memoria

– Proceso de traducción:@lógica / @física
Memoria (ACI)

2

Tiempos de una memoria
• Tiempo de acceso o tiempo de respuesta:
– Tiempo que transcurre desde el envío a la memoria de
la dirección de una celda hasta la obtención del dato

• Tiempo de ciclo:
– Tiempo que transcurre desde que la memoria acepta
una petición hasta que queda lista para aceptar la
siguiente
• Tiempos condicionados a la tecnología de la memoria y a
lamejora del protocolo de diálogo memoria/CPU
Memoria (ACI)

3

Jerarquía de memoria
• Memoria ideal:
– capacidad de almacenamiento “ilimitada”
– tiempo de acceso “nulo”

• En la realidad
CPU
registros
L1 Cache

jerarquía de memoria:
Memoria
externa

L2
Cache
MP

coste

+

+
Memoria (ACI)

tiempo acceso
tamaño
4

Jerarquía de memoria
• Principio de localidad:
Procesador

– espacial y temporalRegistros
L1 Cache

L2 Cache

Memoria principal

Disco

Cinta Magnética

Tipo de memoria

Tecnología

Tamaño

Tiempo
acceso

Registros

SRAM

512 bytes

0.25/0.5 ns

L1 Cache

SRAM

32/64 KB

1 ns

L2 Cache

SRAM

512KB / 2MB

Memoria principal

DRAM

1 GB

Disco magnético

Disco duro

1 TB

Disco óptico

CD-ROM

GB

300 ms

Cinta magnética

Cinta

GB/TB

seg-min

< 25 ns
50 /200 ns
10 ms

Discosópticos

Memoria (ACI)

5

Tipos de Memoria
• RAM Dinámica (DRAM): Dynamic Random Access Memory
– Núcleo básico: condensador
– Alta densidad, bajo coste Memoria principal
– Necesita refrescar la información, elevado Tacceso

• RAM Estática (SRAM): Static Random Access Memory
– Núcleo básico: flip-flop
– Baja densidad, alto coste Memoria cache
– No necesita refresco, menor Tacceso (6/7 veces menor)Memoria (ACI)

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Tipos de Memoria
• Memorias asociativas (CAM, Content-addresable memory):
– SRAM con acceso por contenido
– Búsqueda en paralelo hardware complejo y caro
– Utilización: TLB/estructura interna cache
B

RM
p

p

dat
RD
WR

CAM

n

SEL

n

Memoria (ACI)

M

n

U.C.

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Tipos de Memoria
• ROM (Read Only Memory): [120/200ns]
– Memoria no volátil BIOS y software de arranque
– Distintostipos:
+PROM (Programmable Read Only Memory)
ROM no borrable

+EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
ROM borrable: luz ultravioleta, chip completo

+EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)
ROM borrable: eléctricamente, actualizable a nivel de byte

+FLASH
Densidad de EPROM, borrable eléctrico de EEPROM
Borrable por bloques proceso de borrado rápido
Memoria (ACI)

8

Sistema dememoria
• Estructura de la memoria:
– Dirección, posición, contenido, bus @, bus datos,
bus control
– Palabra del procesador (32, 64 bits)

• Direccionamiento:
– Byte: bus @ direcciona todos los bytes de memoria
– Palabra: bus @ sólo direcciona palabras
– Normalmente: byte
• palabra = @ física div tamaño de palabra (byte)
• byte = @ física mod tamaño de palabra (byte)
palabra
Memoria (ACI)

byte

@física (byte)
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• Conexión memoria-procesador:
n

@

p≤ n

@

p

CPU

MEM
w

datos datos

Sistema
de
memoria

w

• Mapa de memoria del procesador:
– espacio direccionable
– bus direcciones n bits
0

.
.
.
.
.

2n-1

2n posiciones máximo

0
MEM

.
.

Utilizado

2p-1

2p posiciones de
memoria física

Disponible para
futuras ampliaciones
Memoria (ACI)

10

Mapa de memoria:
DIRECCIONES
DECIMAL8.191
7.168
7.167
6.144
6.143
5.120
5.119
4.096
4.095
3.072
3.071
2.048
2.047
1.024
1.023
256
255
0

MAPA DE MEMORIA

HEXADECIMAL FUNCIONAL

1FFFH
1C00H
1BFFH
1800H
17FFH
1400H
13FFH
1000H
0FFFH
0C00H
0BFFH
0800H
07FFH
0400H
03FFH
0100H
00FFH
0000H

FÍSICO

ROM con
aplicaciones
RAM del
monitor
LIBRE

Pastilla 5
ROM 1Kx8
Pastilla 4
RAM 1Kx8

ROM
periféricos
LIBRE

Periféricos

RAM para
programas...