Memoria del ordenador

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La memoria de la computadora ( dispositivo de almacenamiento de información , dispositivo de almacenamiento ) es una parte de una computadora , un dispositivo físico o medio de almacenamiento de datos que se utiliza en los sistemas informáticos durante un tiempo determinado. La memoria, como la unidad central de procesamiento , ha sido una parte constante de la computadora desde la década de 1940. La memoria en los dispositivos informáticos tiene una estructura jerárquica y suele implicar el uso de varios dispositivos de almacenamiento con diferentes características.

En las computadoras personales, la "memoria" a menudo se conoce como uno de sus tipos: memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM), que se utiliza como la RAM de una computadora personal.

La tarea de la memoria de la computadora es almacenar el estado de la influencia externa en sus celdas , para registrar información . Estas células pueden registrar una amplia variedad de efectos físicos . Son funcionalmente similares a un interruptor electromecánico convencional y la información se registra en ellos en forma de dos estados claramente distinguibles: 0 y 1 ("apagado" / "encendido"). Mecanismos especiales proporcionan acceso ( lectura , aleatorio o secuencial) al estado de estas celdas.

El proceso de acceso a la memoria se divide en procesos separados en el tiempo - una operación de escritura ( firmware en jerga , en el caso de escribir una ROM ) y una operación de lectura , en muchos casos estas operaciones ocurren bajo el control de un dispositivo especializado separado - una memoria controlador _

Además, hay una operación de borrado de memoria  : ingresar (escribir) los mismos valores en las celdas de memoria , generalmente 00 16 o FF 16 .

Los dispositivos de almacenamiento más conocidos utilizados en las computadoras personales : módulos de memoria de acceso aleatorio ( RAM ), discos duros (discos duros), disquetes (disquetes magnéticos), CD o DVD y dispositivos de memoria flash .

Funciones de memoria

La memoria de la computadora proporciona soporte para una de las funciones de una computadora moderna : la capacidad de almacenar información durante mucho tiempo . Junto con la unidad central de procesamiento, los dispositivos de almacenamiento son los elementos clave de la llamada arquitectura de von Neumann , el principio que subyace en la mayoría de las computadoras modernas de propósito general.

Las primeras computadoras usaban dispositivos de almacenamiento únicamente para almacenar datos procesados. Sus programas se implementaron a nivel de hardware en forma de secuencias ejecutables codificadas. Cualquier reprogramación requería una gran cantidad de trabajo manual en la preparación de nueva documentación, recableado, reconstrucción de bloques y dispositivos, etc. El uso de la arquitectura von Neumann, que prevé el almacenamiento de programas y datos de computadora en una memoria compartida, cambió radicalmente. la situación.

Cualquier información se puede medir en bits , y por lo tanto, independientemente de qué principios físicos y en qué sistema numérico opere una computadora digital (binario, ternario, decimal, etc.), los números , la información de texto , las imágenes , el sonido , el video y otros tipos de los datos se pueden representar como secuencias de cadenas de bits o números binarios . Esto permite que la computadora manipule datos, siempre que haya suficiente capacidad de almacenamiento (por ejemplo, para almacenar el texto de una novela de tamaño mediano, se necesita alrededor de un megabyte ).

Hasta la fecha, se han creado muchos dispositivos para almacenar datos, basados ​​en el uso de una variedad de efectos físicos . No existe una solución universal, cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, por lo que los sistemas informáticos suelen estar equipados con varios tipos de sistemas de almacenamiento, cuyas propiedades principales determinan su uso y propósito.

Base física del funcionamiento

El funcionamiento de un dispositivo de almacenamiento puede basarse en cualquier efecto físico que lleve al sistema a dos o más estados estables. En la tecnología informática moderna , las propiedades físicas de los semiconductores se utilizan a menudo , cuando el paso de corriente a través de un semiconductor o su ausencia se interpreta como la presencia de señales lógicas 0 o 1. Los estados estacionarios determinados por la dirección de magnetización hacen posible el uso una variedad de materiales magnéticos para el almacenamiento de datos. La presencia o ausencia de carga en un capacitor también puede ser la base de un sistema de almacenamiento. El reflejo o la dispersión de la luz en la superficie de un CD, DVD o disco Blu-ray también permite almacenar información.

Clasificación de los tipos de memoria

Es necesario distinguir entre la clasificación de la memoria y la clasificación de los dispositivos de almacenamiento (memoria). El primero clasifica la memoria por funcionalidad , el segundo por implementación técnica . El primero se considera aquí; por lo tanto, tanto los tipos de memoria de hardware (implementados en la memoria) como las estructuras de datos , implementadas en la mayoría de los casos mediante programación, caen en él.

Operaciones de datos disponibles

• Memoria de solo lectura (ROM )
• Memoria de lectura/escritura

La memoria en ROM programable y reprogramable (PROM y PROM) no tiene un lugar generalmente aceptado en esta clasificación. Se le conoce como una subespecie de memoria de "solo lectura" [1] o se aísla en un tipo separado.

También se propone atribuir memoria a uno u otro tipo según la frecuencia característica de su reescritura en la práctica: RAM se refiere a tipos en los que la información cambia a menudo durante la operación, y ROM se refiere a aquellos destinados a almacenar datos relativamente sin cambios [1] .

Método de acceso

• Acceso secuencial ( memoria de acceso secuencial en inglés  , SAM ): las celdas de memoria se seleccionan (leen) secuencialmente, una tras otra, en el orden de su ubicación. Una variante de dicha memoria es la memoria de pila .
• Acceso aleatorio ( memoria de acceso aleatorio en inglés  , RAM ): un dispositivo informático puede acceder a una celda de memoria arbitraria en cualquier dirección.

Organización del almacenamiento de datos y algoritmos de acceso

Reitera la clasificación de las estructuras de datos :

• Memoria direccionable  : el direccionamiento se realiza según la ubicación de los datos.
• Memoria asociativa ( memoria asociativa inglesa  , memoria direccionable por contenido, CAM ): el direccionamiento se realiza por el contenido de los datos, y no por su ubicación (la memoria verifica la presencia de una celda con el contenido especificado, y si tal (s ) está presente (yut) lo devuelve (su) dirección (es) u otros datos asociados con él (ellos).
• Memoria de almacenamiento (pila) ( ing.  almacenamiento pushdown ) - implementación de pila .
• Almacenamiento de matriz ( ing.  almacenamiento de matriz ): las celdas de memoria se ubican de manera que se accede a ellas mediante dos o más coordenadas.
• Almacenamiento de objetos ( ing.  almacenamiento de objetos ) - memoria, cuyo sistema de gestión se centra en el almacenamiento de objetos. Cada objeto se caracteriza por el tipo y tamaño del registro.
• Almacenamiento semántico ( eng.  almacenamiento semántico ): los datos se colocan y cancelan de acuerdo con una determinada estructura de características conceptuales.

Cita

• Memoria de búfer ( ing.  almacenamiento de búfer ) - memoria diseñada para el almacenamiento temporal de datos cuando se intercambian entre diferentes dispositivos o programas.
• Memoria temporal (intermedia) ( ing.  almacenamiento temporal (intermedio) ) - memoria para almacenar resultados de procesamiento intermedio.
• La memoria caché ( memoria caché en inglés  ) es una parte de la arquitectura de un dispositivo o software que almacena datos de uso frecuente para brindarles un acceso más rápido que la memoria caché.
• Memoria correctiva ( memoria de parche en inglés  ): parte de la memoria de la computadora, diseñada para almacenar las direcciones de las celdas defectuosas en la memoria principal. También se utilizan los términos tabla de reubicación y tabla de reasignación.
• Memoria de control ( almacenamiento de control en inglés  ) - memoria que contiene programas de control o microprogramas. Normalmente se implementa como una ROM.
• Memoria compartida o memoria de acceso colectivo ( ing.  memoria compartida, memoria de acceso compartido ) - memoria disponible simultáneamente para varios usuarios, procesos o procesadores.

Organización del espacio de direcciones

• Memoria real o física ( inglés memoria  real (física) ) - memoria, cuyo método de direccionamiento corresponde a la ubicación física de sus datos;
• Memoria virtual ( ing.  memoria virtual ) - memoria, cuyo método de direccionamiento no refleja la ubicación física de sus datos;
• Memoria superpuesta ( ing.  almacenamiento superpuesto ) - memoria en la que hay varias áreas con las mismas direcciones, de las cuales solo una está disponible a la vez.

Lejanía y accesibilidad para el procesador

• Memoria primaria (superrápida, SRAM): disponible para el procesador sin recurrir a dispositivos externos.
  • registros del procesador ( procesador o registro de memoria )—registros ubicados directamente en la ALU ;
  • caché del procesador  : caché utilizada por el procesador para reducir el tiempo promedio de acceso a la memoria de la computadora. Se divide en varios niveles que difieren en velocidad y volumen (por ejemplo, L1, L2, L3).
• Memoria secundaria  : disponible para el procesador mediante direccionamiento directo a través del bus de direcciones ( memoria direccionable ). Así, se dispone de RAM (memoria diseñada para almacenar datos actuales y programas ejecutables) y puertos de entrada-salida (direcciones especiales a través de las cuales se implementa la interacción con otros equipos).
• Memoria terciaria  : accesible solo a través de una secuencia no trivial de acciones. Esto incluye todo tipo de memoria externa  , disponible a través de dispositivos de E/S. La interacción con la memoria terciaria se lleva a cabo de acuerdo con ciertas reglas (protocolos) y requiere la presencia de programas apropiados en la memoria. Los programas que brindan la interacción mínima necesaria se colocan en la ROM incluida en la memoria secundaria (para PC compatibles con PC, esta es la ROM BIOS ).

La posición de las estructuras de datos ubicadas en la memoria principal en esta clasificación es ambigua. Por regla general, no se incluyen en ella en absoluto, realizándose una clasificación con referencia a los tipos de memoria utilizados tradicionalmente [2] .

Accesibilidad por medios técnicos

• La memoria administrada directamente ( almacenamiento en línea ) es la memoria que está directamente disponible en ese momento . 
• Memoria autónoma, Archivo ( ing.  almacenamiento fuera de línea ) - memoria, cuyo acceso requiere acciones externas - por ejemplo, inserción por parte del operador de un medio de archivo con un identificador especificado por el programa
• Memoria semiautónoma  almacenamiento nearline  - lo mismo que autónomo, pero el movimiento físico de los medios lo realiza un robot al mando del sistema, es decir, no requiere la presencia de un operador

Otros términos

• Memoria multibloque ( ing.  memoria multibanco ) - un tipo de RAM, organizada a partir de varios bloques independientes que permiten el acceso simultáneo a ellos, lo que aumenta su ancho de banda. El término "interleave" se usa a menudo (papel de calco del inglés  interleave  - interleave) y se puede encontrar en la documentación de algunas empresas "multichannel memory" ( inglés  multichanel ).
• La memoria con lógica integrada ( en inglés  logic-in-memory ) es un tipo de memoria que contiene medios integrados de procesamiento lógico (transformación) de datos, como escalado, conversión de código, superposición de campos, etc.
• La memoria de almacenamiento multipuerto es un  dispositivo de memoria que permite el acceso independiente desde varias direcciones (entradas), y las solicitudes se atienden en orden de prioridad.
• Memoria multinivel ( ing.  memoria multinivel ) - una organización de memoria que consta de varios niveles de dispositivos de almacenamiento con diferentes características y considerado por los usuarios como un todo. La memoria multinivel se caracteriza por una organización de paginación, que proporciona "transparencia" del intercambio de datos entre la memoria de diferentes niveles.
• El almacenamiento paralelo es un  tipo de memoria en la que se puede acceder a todas las áreas de búsqueda simultáneamente.
• Memoria de página ( memoria  de página en inglés ) - memoria, dividida en áreas idénticas - páginas. Las operaciones de escritura y lectura en ellos se llevan a cabo mediante el cambio de páginas por parte del controlador de memoria .

Véase también

• Memtest86+

Notas

1. ↑ 1 2 V. Fioktistov. Visión general de las tecnologías de almacenamiento de información. Parte 1. Principios de funcionamiento y clasificación de la memoria (21 de julio de 2006). Consultado el 19 de agosto de 2009. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2011. (indefinido)
2. ↑ E. Tanenbaum. Arquitectura informática . - 4ª ed. - San Petersburgo. : Pedro , 2003. - S. 68. - 698 p. - ISBN 5-318-00298-6 . Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 19 de agosto de 2009. Archivado desde el original el 11 de enero de 2012. (indefinido) 

Literatura

• Ian Sinclair. Memoria // Diccionario de términos informáticos = Diccionario de Informática Personal / Per. De inglés. Una ayuda. — M .: Veche, AST , 1996. — 177 p. — ISBN 5-7141-0309-2 .

Enlaces

• Capítulo 1. Principios generales de organización de la memoria de la computadora.