T2.1.3 Unidad de transferenciaUn tema relacionado con la capacidad de la memoria es el de la unidad de transferencia. En una memoria interna la unidad de transferencia es igual al nmero de lneas de datos de entrada y salida al mdulo de memoria. Este nmero a menudo coincide con la longitud de palabra, pero puede no hacerlo. Para clarificar este punto se consideran los tres conceptos siguientes que estn conectados entre s en el caso de la memoria interna:a) Palabra: Es la unidad natural de organizacin de la memoria. El tamao de la palabra es generalmente igual al nmero de bits utilizados para representar un nmero entero y la longitud de una instruccin.b) Unidades direccionables: En muchos sistemas la unidad direccionable es la palabra. Sin embargo, otros permiten un direccionamiento a nivel inferior como por ejemplo un byte. En cualquier caso, la relacin entre el nmero n de bits necesarios para especificar una direccin y el nmero N de unidades direccionables es: 2n = N.c) Unidad de transferencia: Para la memoria principal, la unidad de transferencia es el nmero de bits ledos de o escritos en la memoria simultneamente y no tiene por qu ser igual a una palabra o a una unidad direccionable. Para las memorias externas, los datos se transfieren con frecuencia en unidades mucho ms grandes que una palabra denominadas bloques (aunque no simultneamente).2.1.4 Mtodo de accesoEn cualquier operacin de lectura o escritura es necesario, en primer lugar, localizar la posicin del elemento de almacenamiento donde la CPU debe colocar o extraer la informacin. Una propiedad muy importante de un dispositivo de memoria es el orden o mtodo de acceso en que debe ser localizada o accedida la informacin. Se distinguen cuatro tipos:a) Acceso aleatorio: Se dice que una memoria tiene acceso aleatorio cuando puede accederse a las informaciones almacenadas en ella en cualquier orden, siendo el tiempo de acceso independiente de la posicin donde est localizada la informacin.Estas memorias se denominan con el acrnimo de RAM (Random Access Memory). De esta forma cada posicin direccionable de una memoria RAM tiene asignada una nica direccin de localizacin. El tiempo de acceso a cualquier posicin es constante e independiente de la secuencia de accesos que haya habido anteriormente. En la Figura 2.1 se muestra en forma de esquema el modelo conceptual de una memoria RAM. La memoria principal de un computador es siempre de acceso aleatorio. Figura 2.1: Modelo conceptual de una memoria RAMb) Acceso secuencial: Son memorias en las que solamente se puede acceder a la informacin almacenada en ellas mediante una secuencia lineal.Por lo tanto, el tiempo necesario para acceder a una informacin concreta es variable y depende de la posicin donde est almacenada. Se denominan con el acrnimo SAM (Sequential Access Memory).Las unidades de datos elementales de una memoria SAM se llaman registros. En la Figura 2.2 se representa el diagrama conceptual de una memoria SAM. Un ejemplo tpico de esta clase de memorias son las unidades de cinta magntica. Figura 2.2: Modelo conceptual de una memoria SAMc) Acceso directo: A1 igual que en el acceso secuencial, el acceso directo incorpora un mecanismo de lectura escritura compartido. Sin embargo los bloques o registros individuales tienen una direccin nica que se basa en su posicin fsica. El acceso se efecta mediante un mecanismo de acceso aleatorio para alcanzar la zona ms prxima (registro) donde se encuentra la informacin a la que se desea acceder, y a continuacin se realiza una bsqueda de tipo secuencial dentro del registro. En este caso el tiempo de acceso tambin es variable. Las unidades de disco son el ejemplo clsico de memoria de acceso directo.d) Acceso asociativo: Son tambin memorias de acceso aleatorio. Lo que diferencia a este tipo de memorias de las tradicionales, es que en las memorias asociativas no se pregunta por el contenido de una determinada direccin de memoria, ahora se pregunta si existe una posicin de memoria que contiene una palabra determinada. Es decir, se selecciona la posicin de memoria con la que se desea comunicar, sobre el principio de lo que contiene y no sobre la base de donde est.A primera vista puede parecer que esta clase de memoria no tiene demasiada utilidad ya que se conoce lo que se quiere buscar. Ahora bien, si se considera que cada palabra de memoria est constituida por dos campos y se pregunta por el contenido de la parte izquierda, la memoria asociativa responde inmediatamente con el contenido de los dos campos (izquierdo y derecho). De esta forma se obtiene una traduccin "instantnea" de una zona (izquierda) en la otra (derecha). La ventaja fundamental es que se explora toda la memoria al mismo tiempo y slo se obtienen las palabras cuyo lado izquierdo es igual al valor buscado. Anlogamente se puede preguntar por la zona de la derecha con lo que es igualmente rpida la traduccin inversa.Se puede ver que al igual que la memoria de acceso aleatorio ordinaria, cada posicin tiene su propio mecanismo de direccionamiento y el tiempo de recuperacin de la informacin es constante e independiente de la localizacin y configuracin del acceso previo.2.1.5 Tipos fsicosEl sistema de memoria de un computador utiliza diferentes tipos fsicos. Los tres tipos ms usados en la actualidad son:a) Memorias de semiconductor, del tipo LSI (Large Scale Integration) o VLSI (Very Large Scale Integration) utilizadas como memoria principal del computador y donde se incluyen un gran nmero de distintas tecnologas con diferentes caractersticas.b) Memorias magnticas, utilizadas como memorias secundarias (discos, cintas,...).c) Memorias pticas, utilizadas tambin como memorias secundarias.d) Memorias magneto-pticas, utilizadas tambin como memorias secundarias.2.1.6 Caractersticas fsicasResultan particularmente interesantes algunas caractersticas fsicas del almacenamiento de datos. Entre las ms sobresalientes estn:a) Alterabilidad. Esta propiedad hace referencia a la posibilidad de alterar el contenido de una memoria. As por ejemplo, una tarjeta perforada puede considerarse como un elemento de almacenamiento de informacin no alterable. Las memorias cuyo contenido no puede ser modificado se denominan memorias de slo lectura o memorias ROM (Read Only Memory). Las diferentes tecnologas proporcionan diversos tipos de memorias ROM de acceso aleatorio, utilizadas fundamentalmente para el almacenamiento de programas en sistemas dedicados a una aplicacin especfica. Las memorias sobre las que se pueden realizar indistintamente operaciones de lectura o escritura se conocen como memorias de lectura-escritura o memorias RWM (Read Write Memory). En la terminologa de estructura de computadores es habitual utilizar las siglas RAM para referirse a una memoria de acceso aleatorio y de lectura-escritura.Algunos tipos de memorias ROM son programables por el usuario, en cuyo caso se las denomina mediante las siglas PROM (Programmable ROM). Otras memorias PROM pueden ser borradas y vueltas a programar con otros contenidos, estas memorias se denominan EPROM (Erasable PROM). El contenido de una memoria EPROM puede borrarse elctricamente en cuyo caso se conoce como memoria EEPROM (Electrically EPROM), o bien haciendo incidir rayos ultravioletas sobre el circuito de memoria (UVEPROM).Conviene sealar que el tiempo necesario para escribir una palabra de informacin en una PROM es muy superior al tiempo necesario para leerla y se requiere de un dispositivo de borrado y grabacin especfico, lo que obliga a retirarla del sistema para reprogramarla y volverla a instalar despus. Este hecho marca la diferencia fundamental con respecto a la ya mencionada memoria RAM.b) Permanencia de la informacin. Existen tres caractersticas de los dispositivos de memoria que pueden redundar en la destruccin de la informacin que almacenan:1) Lectura destructiva. Hay memorias, como las de ncleos de ferritas, en las que una operacin de lectura ocasiona la destruccin de la informacin leda. Para evitar la prdida de informacin en las memorias de lectura destructiva o memorias DRO (Destructive Readout), hay que volver a reescribirlas inmediatamente despus de haberlas ledo. A las memorias de lectura no destructiva se las designa por las siglas NDRO (No Destructive Readout).2) Volatilidad. Esta caracterstica hace referencia a la posible destruccin de la informacin almacenada en un cierto dispositivo de memoria cuando se produce un corte en el suministro elctrico. Las memorias que pierden su informacin al cesar la tensin de alimentacin se denominan voltiles, mientras que las que conservan la informacin se llaman no voltiles. Las memorias RAM de semiconductores son voltiles, mientras que las memorias RAM de ferritas y las memorias ROM son no voltiles. Por este motivo, las memorias ROM se utilizan como dispositivo de almacenamiento para los programas de mquinas controladas por computador que, de manera eventual, se pueden desconectar de la fuente de alimentacin. De forma anloga, todos los computadores modernos incluyen una pequea memoria ROM que les permite reinicializar el sistema, cargar el correspondiente sistema operativo y transferirle a ste el control.3) Almacenamiento esttico/dinmico. Una memoria es esttica si la informacin que contiene no vara con el tiempo; en el caso contrario, la informacin almacenada se va perdiendo con el tiempo por lo que hay que refrescarla y se habla en este caso de memoria dinmica. El refresco es una dificultad inherente al diseo con memorias dinmicas. Sin embargo, las memorias dinmicas suelen tener una mayor densidad de almacenamiento y un menor consumo de energa que sus equivalentes estticas por requerir menos elementos electrnicos.2.1.7 VelocidadDesde el punto de vista de usuario velocidad y capacidad son las caractersticas fundamentales de la memoria. Para medir el rendimiento en velocidad de una memoria se utilizan los tres parmetros siguientes:a) Tiempo de acceso (tA). En el caso de lectura de memoria se define como el tiempo medio necesario para leer una cantidad fija de informacin, por ejemplo una palabra. Para la escritura en memoria se define de forma anloga y en la mayor parte de los dispositivos es igual al tiempo de acceso para lectura. En otros trminos: el tA de lectura representa el tiempo que ha de pasar desde que se solicita una informacin a un dispositivo de memoria hasta que est disponible. En memorias de acceso no aleatorio tA es el tiempo empleado en colocar en su posicin la cabeza de lectura-escritura. La Tabla 2.1 muestra valores de algunas clases de memorias.Tipo de memoria tASemiconductor bipolar 10-8 segSemiconductor MOS 10-7 segFerritas 10-6 segDiscos magnticos 10-3 segCintas magnticas 10-2 segTabla 2.1: Valores tpicos de tAb) Tiempo de ciclo de memoria (tC). En las memorias DRO (de lectura destructiva) no es posible iniciar una segunda lectura inmediatamente despus de terminada la primera, hay que efectuar antes la restauracin de la informacin leda. Esto significa que el intervalo de tiempo mnimo entre dos lecturas consecutivas puede ser mayor que tA. Este intervalo se denomina tiempo de ciclo de memoria (ver Figura 2.3). Figura 2.3: Relacin entre tA y tCc) Velocidad de transferencia o frecuencia de acceso (fA). En un dispositivo de memoria la velocidad de transferencia se mide como el nmero de palabras/segundo que pueden ser accedidas. En el caso de memorias de acceso aleatorio, fA es: Para memorias de acceso no aleatorio, se verifica la siguiente relacin: donde:tn = Tiempo medio para leer o escribir n bitstA = Tiempo de acceso medion = Nmero de bits que se estn transmitiendoP = Velocidad de transferencia (en bits/seg)