Organizacion y Arquitectura

Organización y Arquitectura Computacional
Memoria Primaria
* Conceptos básicos de memorias sobre sistemas de memoria.

El sistema de memoria (SM) es un componente crítico del sistema, ya que residen en el mismo los programas y datos que vamos a ejecutar.
El tiempo de ejecución de un programa está muy influenciado por este componente, por la velocidad a la que se accede a datos einstrucciones.
Ej: 1 GHz   1 ns/instr , Mp 50 ns. Con esto “solamente” tenemos 50 ns de Fetch y las instrucciones de →
Ejecución. No funciona.
Se necesita:
* Más capacidad: por las aplicaciones y el S.O, cada vez más grandes. Además hay que recordar que la memoria se comparte entre todos.
* Más velocidad: los procesadores son cada vez más rápidos (≈ 3GHz) y más numerosos(multicore). Tienen una elevada frecuencia de reloj (pipeline, escalar) y por tanto un tiempo de ciclo reducido. Pero las memorias no han ido a la par (RAM Dinámicas) por lo que tenemos un desequilibrio entre los tiempos de acceso y ejecución.
* Menor coste: buena relación entre coste/prestaciones, no pueden usarse memorias “rápidas” como Mp

* Jerarquía de Memoria
Se conoce como jerarquía de memoria a laorganización piramidal de la memoria en niveles, que tienen los ordenadores. Su objetivo es conseguir el rendimiento de una memoria de gran velocidad al coste de una memoria de baja velocidad, basándose en el principio de cercanía de referencias.
Los puntos básicos relacionados con la memoria pueden resumirse en:
* Cantidad
* Velocidad
* Coste
La cuestión de la cantidad es simple, cuantomás memoria haya disponible, más podrá utilizarse. La velocidad óptima para la memoria es la velocidad a la que el procesador puede trabajar, de modo que no haya tiempos de espera entre cálculo y cálculo, utilizados para traer operandos o guardar resultados. En suma, el costo de la memoria no debe ser excesivo, para que sea factible construir un equipo accesible.
Como puede esperarse los tresfactores compiten entre sí, por lo que hay que encontrar un equilibrio. Las siguientes afirmaciones son válidas:
* A menor tiempo de acceso mayor coste
* A mayor capacidad mayor coste
* A mayor capacidad menor velocidad.
Se busca entonces contar con capacidad suficiente de memoria, con una velocidad que sirva para satisfacer la demanda de rendimiento y con un coste que no sea excesivo.Gracias a un principio llamado cercanía de referencias, es factible utilizar una mezcla de los distintos tipos y lograr un rendimiento cercano al de la memoria más rápida.
Los niveles que componen la jerarquía de memoria habitualmente son:
* Nivel 0: Registros
* Nivel 1: Memoria caché
* Nivel 2: Memoria principal
* Nivel 3: Memorias flash
* Nivel 4: Disco duro (con el mecanismode memoria virtual)
* Nivel 5: Cintas Magnéticas Consideradas las más lentas, con mayor capacidad.
* Nivel 6: Redes(Actualmente se considera un nivel más de la jerarquía de memorias)

Una forma de solucionar los problemas descritos en el item anterior es mediante la creación de una jerarquía de memorias. El cuadro anteriormente visto, muestra que si las memorias de los computadores fuerantan rápidas como sea posible haría de los computadores artículos demasiado caros, por otro lado, si los computadores fueran más lentos, entonces perderían todo su potencial. Por lo tanto la solución es compatibilizar velocidad con costo. Esto se logra con la creación de a lo menos tres niveles o jerarquías diferentes de memoria.
* Memoria CACHE: Es una memoria muy rápida de poca capacidad yque se ubica generalmente muy cerca del procesador (actualmente se ubican en el interior del propio procesador). A veces encontramos más de un nivel de Cache. Tiene como objetivo aumentar la rapidez de acceso a los datos de memoria, es transparente para el usuario. Se dice que es transparente porque esta pero no se ve. Por ejemplo si un procesador ejecuta una instrucción cada 2 o 3 ns...