Sistemas de Memoria

Características de los sistemas de memoria

• Ubicación
  • Si la memoria es externa o interna al computador.
    • Procesador (banco de registros)
    • Interna (Principal).
    • Externa (Secundaria).
• Capacidad
  • Tamaño de la palabras.
    • Normalmente para memorias internas, y se expresa en términos de bytes.
  • Número de palabras.
• Unidad de transferencia
  • Para memorias internas, la unidad de transferencia es igual al número de líneas de entrada/salida de datos del módulo de memoria.
  • Palabra
    • Es la unidad natural de organización de la memoria. Suele coincidir con el número de bits utilizados para representar números con la longitud de instrucciones.
    • Cuando hablamos de caché o registros.
  • Unidades direccionables
    • En algunos sistemas es la palabra.
    • Muchos sistemas permiten direccionar a nivel de bytes. La relación entre la longitud A de una dirección y el número N de unidades direccionables es $2^A=N$.
    • Cuando hablamos de capacidades de memoria mucho más grandes.
  • Unidad de transferencia
    • Para la memoria principal es el número de bits que se leen o escriben a la vez.
    • Para la memoria externa, los datos se transfieren en unidades más grandes que la palabra, denominados bloques.
• Métodos de acceso
  • Acceso secuencial
    • La memoria se organiza por unidades de datos (registros)
    • Se especifica cuál es el inicio de la posición de memoria a acceder. A partir de allí se separan los registros y se accede de forma secuencial.
    • El tiempo de acceso es variable. Depende de la posición de inicio.
  • Acceso directo
    • Los bloques individuales tienen una dirección único establecida por la dirección física de la memoria.
    • Entonces, salto directamente a la posición de memoria buscada.
  • Acceso aleatorio
    • Cada posición de memoria tiene un mecanismo cableado físicamente.
    • El tiempo para acceder a la posición de memoria es constante. Está todo cableado y no tengo que pasar por los puntos intermedios.
    • Se da en la memoria principal y en la caché
  • Acceso asociativo
    • Es del tipo acceso aleatorio.
    • Puedo comparar posiciones de memorias.
    • Comparativa de coincidencia de los datos buscados.
    • Es una combinación entre la aleatoria y el secuenciado.
• Prestaciones
  • Tiempo de acceso (latencia).
    • Tiempo que tarda en realizarse una operación de escritura o lectura.
  • Tiempo de ciclo de memoria.
    • A las memorias de acceso aleatorio
    • El tiempo de acceso + el tiempo que se adiciona antes de iniciar el segundo acceso de memoria.
  • Velocidad de transferencia.
    • La velocidad a la que puedo transferir los datos desde o hacia una unidad de memoria
• Dispositivo físicos
  • Semiconductor
  • Soporte magnético
  • Soporte óptico
  • Magneto-óptico
• Características físicas
  • Volátil/No volátil
    • La información se va perdiendo o desaparece cuando se desconecta la alimentación
  • No volatil
    • La información una vez grabada, permanece sin deteriorarse hasta que se modifique intencionalmente.

Jerarquía de memoria.

• Para conseguir las prestaciones óptimas las memorias deben seguir a la velocidad del procesador.
  • Cuando el procesador ejecuta instrucciones, no es deseable que tenga que detenerse a la espera de instrucciones o de operandos.
  • A menor tiempo de acceso, mayor coste por bit.
  • A mayor capacidad, menor coste por bit.
  • A mayor capacidad, mayor tiempo de acceso.
• Cuando se desciende por la pirámide ocurre que
  • Disminuye el coste por bit (a)
  • Aumenta la capacidad (b)
  • Aumenta el tiempo de acceso (c)
  • Disminuye la frecuencia de accesos a la memoria por parte del procesador. (d)
• Memorias más pequeñas, más costosas y más rápidas, se complementan con otras más grandes, más económicas y más lentas.

Restricciones de diseño

• La clave del éxito en el diseño de la organización está en d (Disminuye la frecuencia de accesos a la memoria por parte del procesador)
• El uso de dos niveles de memoria funciona solo si se aplican las condiciones (a) y (d). Empleando diversas tecnologías, se tiene todo un espectro de sistemas de memoria que satisfacen las condiciones (a), (c) y generalmente la (d)
• Principio de localidad de las referencias
  • En un programa, las referencias a memoria (instrucciones o datos) se suelen agrupar
  • Cada vez que se ingresa a una subrutina, hay repetidas referencias a un pequeño conjunto de instrucciones
    • El procesador, por tiempos cortos, agrupa (cluster) estas referencias
  • De esta forma, podemos organizar los datos en una jerarquía de tal manera que el porcantaje de accesos a cada nivel siguiente más bajo sea sustancialemente menor que el nivel anterior.