Memoria del computador, características y tipos

La memoria del computador es un dispositivo electrónico perteneciente a la unidad central de proceso, para lo que cualquier dato contenido en la misma es accesible casi instantáneamente.

Direccionabilidad de la memoria: La memoria se puede comparar con los buzones que hay en los portales de los edificios. Están dispuestos en forma matricial, o sea, en filas y columnas; cada uno de los buzones es una unidad de almacenamiento y está identificada por un código de piso y puerta al que corresponde con una celda de memoria o posición de memoria. Estas celdas tienen un tamaño (número de bits que pueden almacenar) siempre igual para cada sistema. A cada celda de memoria se le asigna un indicativo, que llamaremos dirección de la celda (un número), que la identifica y permite referenciarla por su posición dentro del conjunto de celdillas que componen el total de la memoria. Para leer o escribir información en una determinada celda será preciso identificarla mediante su dirección de celda. Como suele ser el propio computador el que maneja continuamente los números que representan las direcciones, estas se expresan en binario (sistema con el que trabaja el computador). Para mayor comodidad humana, se pueden representar en hexadecimal.

El total de bits (unidad binaria básica de información) que componen una celdilla elemental de memoria, unidad mínima direccionable, lo que se llama posición de memoria, depende de la construcción electrónica del diseño de cada computador. Hoy día, predomina e empleo de la longitud de 8 bits (1 byte) para posición elemental de memoria. Otra cosa distinta, que no hay que confundir, es la longitud de bits que son abarcados como operando de una instrucción; es un dato muy importante porque limita el valor máximo que puede llegar a tener un operando dentro del computador. Al conjunto de bits que forman un campo de memoria que contiene un operando de una instrucción de la máquina se le llama palabra.

Espacio direccionable: en cualquier computador existirá un espacio direccionable; se trata del intervalo de direcciones que pueden ser utilizadas por el microprocesador. El espacio direccionable está limitado por el tamaño del bus de direcciones, y este a su vez depende del diseño del microprocesador. En forma general, la cantidad de memoria máxima que puede direccionar el microprocesador será de 2n bytes siendo n el número de líneas del bus de direcciones; para un bus de direcciones de 20 líneas, tendríamos 220 bytes = 1'048.576 bytes = 1.24 Kb = 1Mb.

Características de la memoria

Algunas de las características fundamentales de las memorias (de cualquier tipo) son las siguientes:

• Volatilidad: Se dice que la información almacenada en una memoria es volátil siempre y cuando corra el riesgo de verse alterada en caso de que se produzca algún fallo de suministro de energía eléctrica (memorias biestables). No son volátiles aquellas en las cuales la información, independientemente de que exista algún fallo en el fluido eléctrico, permanece inalterada.
• Tiempo de acceso: Es el tiempo que transcurre desde el instante en que se lanza la operación de lectura en la memoria y el instante en que se dispone de la primera información buscada. En la memoria principal, este tiempo es, en principio, independiente de la dirección en la que se encuentre la información a la cual queremos acceder.
• Capacidad: Número de posiciones de memoria de un sistema (número de informaciones que puede contener una memoria). La capacidad total de memoria será un dato esencial para calibrar la potencia de un computador. La capacidad de la memoria se mide en múltiplos de byte (8 bits): kilobytes (1.024 kilobytes).
• Caudal: Número máximo de informaciones leídas o escritas por unidad de tiempo.

Tipos de memoria

Dentro de la memoria principal existen dos divisiones, en función de las posibilidades de lectura/escritura o solamente lectura: Ram y Rom

Memoria Ram

Es la memoria de acceso aleatorio o directo; esto quiere decir que el tiempo de acceso a una celda de la memoria no depende de la ubicación física de la misma (se tarda el mismo tiempo en acceder a cualquier celda dentro de la memoria). Son llamadas también memorias temporales o memorias de lectura y escritura. En este tipo de memorias se lee y se escribe a voluntad; para escribir, no hace falta el borrado previo de las posiciones por grabar. La memoria Ram está destinada a contener los programas cambiantes del usuario y los datos que se vayan necesitando durante la ejecución de tales programas; es una memoria perfectamente flexible y reutilizable, y su inconveniente radica en la volatilidad al cortarse el suministro de corriente; si se pierde la alimentación eléctrica, la información presente en la memoria también se pierde. Por este motivo, los datos y programas que el sistema debe mantener permanentemente para su funcionamiento no se almacenan en memoria de tipo Ram. La memoria Ram se llama asimismo memoria de usuario, por ser aquella con la cual el sistema trabaja para ejecutar los programas encargados. Cuando se hace referencia a la capacidad de memoria de un computador se está hablando de la memoria Ram del sistema.

Memoria Rom 

Es de sólo lectura, llamada también memoria residente o permanente, tipo de memoria que sólo permite la lectura y no puede ser reescrita. Su contenido viene grabado desde el origen por el fabricante del computador y nunca puede ser cambiado; no es volatil, y por tanto los datos almacenados permanecen aunque desaparezca el fluido eléctrico; por lo demás, funciona exactamente como la memoria Ram, y puede contener datos y código de programas. Debido a estas características, se usa para almacenar información vital para el funcionamiento del sistema. La gestión del proceso de arranque, el chequeo inicial del sistema, carga del sistema operativo y diversas rutinas de control de dispositivos de entrada/salida suelen ser las tareas encargadas a los programas grabados en Rom. Estos programas forman la llamada Bios (o Rom Bios) (Basic Input-output System). Junto a la Bios se encuentra el chip de Cmos, en la que se almacenan valores que determinan la configuración hardware del sistema, como tipos de unidades, parámetros de los discos duros, fecha y hora del sistema. Esta información no se pierde al apagar el computador. Estos valores se pueden modificar con el Setup. La memoria Rom constituye lo que se viene llamando firmware, es decir, el software metido físicamente en hardware. De cara a los fines del usuario, es una memoria que no sirve para la operación de su programa y solo le aporta mayor funcionalidad (mayor "sabiduría") al equipo. Existen tipos especiales de memorias Rom en las cuales la información no ha sido grabada durante el proceso de fabricación:

• Memorias PRom (Programmable Rom): Llamadas Rom's programables, memorias de tipo Rom pero suministradas vírgenes para el usuario programe su contenido en función del trabajo que le interese desarrollar en su equipo, y una vez grabadas se convierten en Rom para todos los efectos. Se usan mucho para grabar constantes que depende de cada usuario particular pero que son totalmente permanentes una vez definidos sus valores; por ejemplo, un conjunto particular de símbolos convencionales o un alfabeto especifico no estándar.
• Memorias EPRom (Erasable Prom): Llamadas PRom's reprogramables, son del mismo tipo y finalidad que las PRom pero con la posibilidad de borrar su contenido en un momento determinado y reutilizarlas para contener otro programa distinto. Para ello, la memoria dispone de una "ventana" de cuarzo a través de la cual y mediante un fuerte rayo ultravioleta se puede borrar el contenido y proceder como si se tratara de una PRom virgen, pendiente de grabar por primera vez.

Dispositivos adicionales

Dentro del subsistema de memoria, además de la memoria propiamente dicha, existe una serie de dispositivos adicionales como:

• Registro de contenido de memoria (Rcm): Contendrá el valor que será escrito en una operación de escritura o el dato leído después de una operación de lectura.
• Registro de dirección de memoria (Rdm): Contendrá la dirección de la celda que será accedida, tanto para escritura como para lectura.
• Unidad de control de memoria (Ucm): Se encarga de controlar las operaciones que deben realizarse en el subsistema de memoria, a instancias de las señales de control enviadas por la UC de la Cpu.

Memoria Caché

 Un tipo importante de memoria es la memoria caché. Funcionalmente, la memoria caché es igual a la memoria principal. Sin embargo, físicamente, en el computador, es un componente distinto (No es imprescindible que esté en los computadores). Se puede definir como una memoria rápida y pequeña, situada entre la memoria principal y el procesador, especialmente diseñada para obtener información que se utiliza con frecuencia en un proceso con el fin de evitar accesos a otras memorias (principal), reduciendo de modo considerable el tiempo de acceso, por ser más rápida que el resto de la memoria principal. Cuando el procesador lee datos o los almacena en la memoria principal, los datos también se almacenan en la memoria caché. Si el microprocesador los necesita de nuevo, los lee de la caché y no de la principal. Siendo esta muy rápida, la velocidad se incrementa de manera dramática. 

La cantidad de memoria caché en un computador que disponga de esta memoria es bastante menor que la cantidad de memoria principal (no caché); además la caché es bastante cara.