Lectura y Escritura en Memoria

En el RDM (Registro de Dirección de Memoria) se almacena la dirección de memoria de la celda que contiene la información. El selector de memoria escoge la dirección contenida en el RDM y carga en el RIM (Registro de Información de Memoria) la información de esa celda.

Para la escritura, los datos a escribir en la memoria llegan al RIM. En el RDM está la dirección de la celda destino de la información. El selector de memoria escoge la celda destino y carga el contenido del RIM en la celda apuntada por el RDM.

El RDM y el RIM no están en la Memoria Principal (MP), sino en la CPU.

Tipos de Memoria

Registros de la CPU

Integrados en el procesador, permiten guardar y acceder a datos e instrucciones con los que está trabajando momentáneamente la CPU. Son volátiles.

Ejemplos: RIM, RI (Registro de Instrucciones), RDM.

Memoria Caché

Se interponen entre el procesador y la memoria principal. Permite acelerar el acceso a los datos, creando una copia de seguridad en caché la primera vez que se accede a ellos, y accediendo a esta copia en accesos posteriores. Son volátiles.

Ejemplos: L1, L2, L3.

Memoria Principal (RAM)

Sirve para almacenar los datos e instrucciones a ejecutar. Es volátil.

Ejemplos: Módulos SDR, DDR3.

Memoria Virtual

Consiste en usar el disco duro para simular que tenemos más memoria RAM. El procedimiento es sencillo: se pasan al disco las porciones de RAM que no se usan en un determinado momento. Es volátil.

Ejemplos: Pagefile.sys de Windows o particiones de swapping en Linux.

Memoria Secundaria (HDDs)

Tipo de almacenamiento que guarda archivos y programas instalados, incluyendo el sistema operativo. Es no volátil.

Ejemplo: Disco duro interno.

Memoria Auxiliar

Almacenamiento fuera de línea para respaldos. Es no volátil.

Ejemplos: Cintas, USB, discos ópticos, etc.

La volatilidad es un problema ya que al quedar sin energía la memoria, toda la información almacenada se borra sin poder recuperarla.

Ciclo de Vida de una Instrucción

Desde la instalación hasta la ejecución:

1. La instrucción está con el resto de instrucciones que componen el programa grabadas en el HDD (disco duro).
2. El bloque que tiene la instrucción se trae a MP (Memoria Principal) desde el HDD. Una vez que no se necesite ese bloque se llevará a MV (Memoria Virtual). Allí se buscará en el futuro si se precisa de nuevo ese bloque (Se traerá de nuevo a MP).
3. Una vez en MP, accede a ella la Unidad de Control (recuerda que esa instrucción se carga en el RI, y luego pasa a la unidad de control para su ejecución). La primera vez que la instrucción se ejecuta se carga en las cachés, de manera que si se precisa esa instrucción en el futuro se comprueba antes si estaba en caché. Si lo está, lo trae de allí, si no de MP.

Memoria Caché: Optimización del Rendimiento

La caché es una forma de optimizar el rendimiento de un dispositivo o aplicación, ubicando la información que se accede con más frecuencia, en un punto intermedio al cual se accede más rápidamente, de manera que no se tenga que recurrir a la fuente original.

La memoria caché es una memoria que agiliza la ejecución de un programa. Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en la caché; los accesos siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que sea menor el tiempo de acceso medio al dato.

Cuando el microprocesador necesita leer o escribir en una ubicación en memoria principal, primero verifica si una copia de los datos está en la caché; si es así, el microprocesador de inmediato lee o escribe en la memoria caché, que es mucho más rápido que la lectura o la escritura de memoria principal.

Niveles de Caché:

• Caché L1: Integrada en el núcleo del microprocesador y es utilizada para acceder a datos importantes y de uso frecuente. Esta memoria suele a su vez estar dividida en dos partes dedicadas, una para instrucciones y otra para datos. Capacidad de hasta 128KB.
• Caché L2: Integrada también en el microprocesador, aunque no directamente en el núcleo de éste, tiene las mismas ventajas que la caché L1, aunque es algo más lenta que ésta. La caché L2 suele ser mayor que la caché L1, pudiendo llegar a 2MB. A diferencia de la caché L1, no está dividida, y su utilización está más encaminada a programas que al sistema. Tamaño: 2 MB a 8 MB.
• Caché L3: Es un tipo de memoria caché más lenta y de mayor capacidad que la L2 y la L1. Se encuentra en algunos procesadores modernos. En un principio esta caché estaba incorporada a la placa base (motherboard) y no al procesador como la memoria de primer nivel y la de segundo nivel.

Arranque del Ordenador

Cuando encendemos el ordenador primero se carga en RAM las rutinas del POST (la memoria ROM contiene el programa BIOS se compone de dos programas: POST y BOOT). El POST comienza a ejecutar una secuencia de pruebas diagnósticas para comprobar: si la tarjeta de vídeo, RAM, HDD, el teclado, el ratón y otros dispositivos de hardware conectados al ordenador, se encuentran en condiciones de funcionar correctamente.

Una vez que la BIOS termina de chequear las condiciones de funcionamiento de los diferentes dispositivos del ordenador, si no encuentra nada anormal continúa el proceso de “booting” (secuencia de instrucciones de inicialización o de arranque del ordenador), cuya información se encuentra grabada en una pequeña memoria ROM denominada CMOS.

En los ordenadores personales actuales, la BIOS está programada para que el POST se dirija primero a buscar el «boot sector» o sector de arranque al disco duro. En el primer sector físico del disco duro (correspondiente también al sector de arranque), se encuentra grabado el MBR (Master Boot Record – Registro Maestro de Arranque) o simplemente «boot record», que contiene las instrucciones necesarias que permiten realizar el proceso de carga en la memoria RAM de una parte de los ficheros del sistema operativo que se encuentra grabado en la partición activa del disco duro y que permite iniciar el proceso de carga.