1.2  Análisis de los Componentes.

Arquitectura de ComputadorasRafael Vazquez Perez

1.2.2 Memorias

• 1 Conceptos básicos de manejo de la memoria

• 2 Memoria principal semiconductora

• 3 Memoria Cache

Conceptos Básicos del Manejo de la memoria• Una memoria es un dispositivo que puede

mantenerse en por lo menos dos estados estables por un cierto periodo de tiempo.

• Cada uno de estos estados estables puede utilizarse para representar un bit.

• A un dispositivo con la capacidad de almacenar por lo menos un bit se le conoce como celda básica de memoria.

Conceptos Básicos del Manejo de la memoria• Un dispositivo de memoria completo se forma con

varias celdas básicas y los circuitos asociados para poder leer y escribir dichas celdas básicas, agrupadas como localidades de memoria que permitan almacenar un grupo de N bits.

• El número de bits que puede almacenar cada localidad de memoria es conocido como el ancho de palabra de la memoria.

• Coincide con el ancho del bus de datos.

Conceptos Básicos del Manejo de la memoria

Conceptos Básicos del Manejo de la memoria

Decodificación por filas y columnas

Conceptos Básicos del Manejo de la memoria• Uno de los circuitos auxiliares que integran la memoria es el

decodificador de direcciones.

• Su función es la de activar a las celdas básicas que van a ser leídas o escritas a partir de la dirección presente en el bus de direcciones.

• Tiene como entradas las n lineas del bus de direcciones y 2n lineas de habilitación de localidad, cada una correspondiente a una combinación binaria distinta de los bits de direcciones.

• Por lo tanto, el número de localidades de memoria disponibles en un dispositivo (T) se relaciona con el número de lineas de dirección 2n .

Resumen sobre conceptos básicos de la memoria

Resumen sobre conceptos básicos de la memoria

Jerarquías de Memoria

Memoria Principal Semiconductora

• Memoria semiconductora: matriz de celdas que contienen 1 ó 0, donde cada celda se especifica por una dirección compuesta por su fila (ROW) y su columna (COLUMN). Para su implementación se usan de transistores en semiconductores.

• Operaciones básicas: lectura y escritura de datos. Conexión al exterior mediante bus de datos, direcciones y control.

Memoria Principal Semiconductora

• Existen 2 categorías principales:

• ROM (read-only memory): los datos se almacenan de forma permanente o semipermanentememorias no volátiles.

• RAM (random-access memory): se tarda lo mismo en acceder a cualquier dirección de memoria (acceso en cualquier orden), capacidad de lectura y escritura, memorias volátiles. Existen 2 tipos de memoria ram : SRAM (estáticas) y DRAM (dinámicas).

Memorias de acceso aleatorio estáticas(SRAM, static RAM)

• Utilización de flip-flops para almacenar celdas. • Rapidez de acceso a los datos. • Tecnología con la que se implementan las

memorias caché. • Dos tipos: asíncronas y síncronas de ráfaga.

Diferencia: utilización de la señal de reloj del sistema para sincronizar todas las entradas este reloj.• Modo ráfaga en las SRAM síncronas: leer o escribir

en varias posiciones de memoria (hasta 4) utilizando una única dirección. También presente en memorias DRAM.

Estructura externa de una SRAM asíncrona

Estructura interna de una SRAM asíncrona

Diagrama de tiempos de R/W en una SRAM asíncrona

• Tiempo de acceso: tiempo transcurrido desde que se hace la petición(dirección a la entrada del bus de direcciones) hasta que se accede al dato.

• Tiempo de ciclo (ciclo de lectura/escritura): tiempo mínimo que debe transcurrir entre dos peticiones de lectura y escritura.

Diagrama de tiempos de R/W en una SRAM asíncrona

Fundamentos de memorias DRAM

• Celdas implementadas mediante un condensador en vez de un latch/flip flop, mayor densidad de almacenamiento a un menor costo. Se pasa de 6 transistores a 1 transistor.

• Transistor MOS (MOSFET).• El transistor actúa como interruptor.• Guarda la mínima carga eléctrica posible

para luego poder ser leída mediante un circuito de amplificación: cargado (1) o descargado (0).

• Acceso por fila (linea de palabra) y por columna (línea de bit).

Fundamentos de memorias DRAM

• Memorias más lentas que las SRAM: se prioriza el bajo costo y la mayor capacidad de almacenamiento.• Requieren refresco periódico (Dynamic RAM): el condensador se

descarga.• Tiempo de ciclo > tiempo de acceso.• Multiplexación de direcciones: ahorro de pines en los chips de

memoria. Las SRAM al tener menor capacidad, no tenían ese problema. Una dirección se divide/multiplexa en dos partes: fila (parte alta) y columna (parte baja). Señales necesarias: RAS# y CAS#.• RAS# (row access strobe): validación de la fila.• CAS# (column access strobe): validación de la columna. • Asíncronas y síncronas: intercambio de señales entre la memoria y

el procesador ó utilización de una señal de reloj