Microprocesador y memorias 2

El microprocesador:
Unidad central de proceso (CPU), circuito microscópico que
interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control
y el proceso de datos en las computadoras. Generalmente, la
CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único
trozo de silicio que contiene millones de componentes
electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por
una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y
comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una
afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de
Boole); por una serie de registros donde se almacena
información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.
Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica
a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los
dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por
ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (como un monitor o una impresora).

Funcionamiento de la CPU

Cuando se ejecuta un programa, el registro de la CPU, llamado contador de programa, lleva la
cuenta de la siguiente instrucción, para garantizar que las instrucciones se ejecuten en la secuencia
adecuada. La unidad de control de la CPU coordina y temporiza las funciones de la CPU, tras lo
cual recupera la siguiente instrucción desde la memoria. En una secuencia típica, la CPU localiza la
instrucción en el dispositivo de almacenamiento correspondiente. La instrucción viaja por el bus
desde la memoria hasta la CPU, donde se almacena en el registro de instrucción. Entretanto, el
contador de programa se incrementa en uno para prepararse para la siguiente instrucción. A
continuación, la instrucción actual es analizada por un descodificador, que determina lo que hará la
instrucción. Cualquier dato requerido por la instrucción es recuperado desde el dispositivo de
almacenamiento correspondiente y se almacena en el registro de datos de la CPU. A continuación,
la CPU ejecuta la instrucción, y los resultados se almacenan en otro registro o se copian en una
dirección de memoria determinada.

El microprocesador

El microprocesador es un circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso de un
ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. Podríamos decir de él que es el
cerebro del ordenador. Los microprocesadores también se utilizan en otros sistemas informáticos
avanzados, como impresoras, automóviles o aviones.

El microprocesador es un tipo de circuito sumamente integrado. Los circuitos integrados, también
conocidos como microchips o chips, son circuitos electrónicos complejos formados por
componentes extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor de un
material conocido como semiconductor. Los microprocesadores modernos incorporan hasta 10
millones de transistores (que actúan como amplificadores electrónicos, osciladores o, más a
menudo, como conmutadores), además de otros componentes como resistencias, diodos,
condensadores y conexiones, todo ello en una superficie comparable a la de un sello postal.

Un microprocesador consta de varias secciones diferentes. La unidad aritmético-lógica (ALU)
efectúa cálculos con números y toma decisiones lógicas; los registros son zonas de memoria

especiales para almacenar información temporalmente; la unidad de control descodifica los
programas; los buses transportan información digital a través del chip y de la computadora; la
memoria local se emplea para los cómputos realizados en el mismo chip. Los microprocesadores
más complejos contienen a menudo otras secciones; por ejemplo, secciones de memoria
especializada denominadas memoria caché, que sirven para acelerar el acceso a los dispositivos
externos de almacenamiento de datos. Los microprocesadores modernos funcionan con una anchura
de bus de 64 bits (un bit es un dígito binario, una unidad de información que puede ser un uno o un
cero): esto significa que pueden transmitirse simultáneamente 64 bits de datos.

Un cristal oscilante situado en el ordenador proporciona una señal de sincronización, o señal de
reloj, para coordinar todas las actividades del microprocesador. La velocidad de reloj de los
microprocesadores más avanzados es de unos 800 megahercios (MHz) —unos 800 millones de
ciclos por segundo—, lo que permite ejecutar más de 2.000 millones de instrucciones cada segundo.

Los microprocesadores suelen tener dos velocidades: Velocidad interna: velocidad a la que
funciona el micro internamente (500, 600, 800 MHz). Velocidad externa o de bus (FSB):
velocidad con la que se comunican el micro y la placa base (generalmente 60, 66 ó 100 MHz).

Un micro consta de las siguientes partes:

• el coprocesador matemático, que realiza los cálculos matemáticos.
• la memoria caché, memoria ultrarrápida que ayuda al micro en operaciones con datos que
maneja constantemente.
• el encapsulado, que lo rodea para darle consistencia, impedir su deterioro y permitir el
enlace con los conectores externos.

En cuanto a las empresas fabricantes de procesadores los más conocidos son:

• Intel: Es la marca estándar y los demás son compatibles con Intel.
• AMD: Siempre ha ido por detrás de Intel, aunque a veces le ha superado, sobre todo con su
conocido K7 (Athlon).
• Cyrix: Fabrica procesadores para Texas, IBM y Thompson

Partes Internas

Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos.
Unidades Funcionales: se encargan de operaciones matemáticas específicas, y así sacan y facilitan
el trabajo al microprocesador. (Sumas, multiplicaciones, dividir por números enteros, etc.)
Registros: Almacenan datos durante cierto tiempo, dentro la CPU. etc.

Todos estos elementos están conectados entre sí por medio de un conjunto de circuitos o conexiones
nombrado bus. Todo su funcionamiento se basa en interpretar las señales eléctricas como números y
de esta forma poder operar sobre ellas, para lo cual hace servir métodos como el álgebra de Boole.

El nombre de microprocesador nos describe sólo el conjunto de todos los componentes que forman
la CPU una vez encajados y listos para funcionar. Podemos
dividir cualquier procesador en dos grandes bloques: la
Unidad de Control (UC) y la Unidad de Proceso (up), se
comunican constantemente entre ellas. La Unidad de Control
es la encargada de gestionar y controlar el correcto

funcionamiento de la Unidad de Proceso, que es la que realiza el trabajo. Esta tarea de gestión y
control de la UC, se lleva a cabo mediante la activación/desactivación de señales enviadas a la up,
indicadoras de qué acciones he de tomar en cada momento.

La Unidad de Proceso está formada por más componentes tales como : la ALU, Registros, y buses.

En la imagen podemos ver el interior de la up, ésta en particular es muy simple, tiene unos cuántos
registros, tres buses y una ALU. Los buses A y B traen los datos de los registros hasta la ALU para
ser operados, y el C se encarga de llevar los datos resueltos hacia la memoria, o a los registros para
ser sobre escritos con un nueve valor.

La UC en cambio, es la encargada de controlar y dar órdenes (qué órdenes pasan y por dónde, quien
va primero, como se ha de operar, etc.) sobre todos los procesos que se lleven a término dentro la
up. Estas órdenes son en el interior de la instrucción a ejecutar, por lo tanto podemos deducir que
todas las instrucciones primero pasan por la UC y de aquí hacia la up. La instrucción, contiene en su
interior los datos a operar, y al principio de todo el tipo de operación a realizar con aquellos datos.

Hay diferentes tipos de operaciones:

· De transferencia de datos : Es la más típica, implica mover datos desde un sitio a otro. Se ha de
especificar la dirección de entrada y la dirección de destino, y la longitud a transferir.

· Aritméticas : Cuando se usan las operaciones básicas (suma, resto, multiplicación y división).
También hay de otros tipos como coger el valor absoluto de un número, negar (invertir) el
operando. Se pueden llevar a cabo sobre números enteros, pero también es necesario sobre reales.
Este tipo de operaciones son llevadas a cabo por la ALU, la cual puede hacer necesario una
operación de transferencia de datos.

· Lógicas : Realizan operaciones bit a bit, lo hace intermediando operaciones boleanas NOT AND
OR XOR.... Tienen múltiples utilidades, sobre todo si se combinan con operaciones que muevan bit
a bit.

· De conversión : Se cambia el formato de los datos, puede ser necesario involucrar alguna
operación de: transferencia, aritméticas, lógicas, etc. ...

· De Entrada/Salida : Tienen que ver con la gestión de los dispositivos de E/S, a menudo utilizan
interrupciones.

· De control del sistema : Tienen ciertos privilegios sobre los otros tipos de operaciones, por lo
general solamente pueden ser ejecutadas por el Sistema Operativo.

· De transferencia de control : Cambian el orden secuencial normal de la ejecución de un
programa. La operación que indique estas instrucciones es el cambio del contador del PC (memoria
interna de la CPU) a la siguiente dirección a procesar. Se usan para acortar la longitud de
programas.

Los elementos más
importantes de un
microprocesador son:

Unidad Aritmética Lógica
(UAL) y la Unidad de
Control (UC).

La Unidad Aritmético
Lógica es la que realiza las

operaciones del microprocesador, se encarga de sumar, restar, hacer operaciones lógicas, etc. con los
operandos que le llegan de los registros X e Y..

La Unidad de Control gobierna todos los demás elementos con unas líneas de control que se van encendiendo
y apagando sincronizadamente con la señal de reloj.

Al reiniciar el microprocesador, la Unidad de Control recibe una señal de reset y prepara al resto del sistema y
recibe la señal de reloj que marca la velocidad del procesador.

- El registro PC (Program Counter), o Contador de Programa, se carga con la dirección de memoria en la que
empieza el programa.

- La Unidad de Control hace que el Contador de Programa (PC) aparezca en el bus de direcciones y le indica
a la RAM que quiere leer un dato que tiene almacenado en esa posición.

- La memoria pone el dato, que es la instrucción del programa, en el bus de datos, desde el que se carga en el
Registro de Instrucciones (RI). La Unidad de Control procesa esto y va activando los movimientos de datos.

- La instrucción pasa del RI al Decodificador de Instrucciones (DI) que contiene una tabla con el significado
de la instrucción. El DI ejecuta la instrucción y sino puede consulta con la Unidad de Control.

- Si la instrucción fuese una suma, la UC cargaría los valores a sumar en los registros A y B de la UAL.
Luego le ordenaría a la UAL que los sumase y lo pusiera en el bus de datos.

- Luego la UC haría que el Contador de Programa avanzara un paso para ejecutar la siguiente instrucción y así
sucesivamente.

Control por Interrupciones

Memoria de computadora

Como el microprocesador no es capaz por sí solo de albergar la gran cantidad de memoria necesaria
para almacenar instrucciones y datos de programa (por ejemplo, el texto de un programa de
tratamiento de texto), pueden emplearse transistores como elementos de memoria en combinación
con el microprocesador. Para proporcionar la memoria necesaria se emplean otros circuitos
integrados llamados chips de memoria de acceso aleatorio (RAM), que contienen grandes
cantidades de transistores. Existen diversos tipos de memoria de acceso aleatorio. La RAM estática
(SRAM) conserva la información mientras esté conectada la tensión de alimentación, y suele
emplearse como memoria caché porque funciona a gran velocidad. Otro tipo de memoria, la RAM
dinámica (DRAM), es más lenta que la SRAM y debe recibir electricidad periódicamente para no
borrarse. La DRAM resulta más económica que la SRAM y se emplea como elemento principal de
memoria en la mayoría de las computadoras.

Microcontrolador

Un microprocesador no es un ordenador completo. No contiene grandes cantidades de memoria ni
es capaz de comunicarse con dispositivos de entrada —como un teclado, un joystick o un ratón— o
dispositivos de salida como un monitor o una impresora. Un tipo diferente de circuito integrado
llamado microcontrolador es de hecho una computadora completa situada en un único chip, que
contiene todos los elementos del microprocesador básico además de otras funciones especializadas.
Los microcontroladores se emplean en videojuegos, reproductores de vídeo, automóviles y otras
máquinas.

Comparación

Cuando se ejecuta un programa difícil, o extenso, los CISC son más rápidos y eficaces que los
RISC. En cambio cuando tenemos en ejecución un conjunto de instrucciones sencillas, cortas y
simples, tenemos que los RISC son más rápidos. Estas desigualdades también se dan entre los
diferentes modelos y marcas de los dos tipos de procesadores.

Semiconductores

Todos los circuitos integrados se fabrican con semiconductores, sustancias cuya capacidad de
conducir la electricidad es intermedia entre la de un conductor y la de un no conductor o aislante. El
silicio es el material semiconductor más habitual. Como la conductividad eléctrica de un
semiconductor puede variar según la tensión aplicada al mismo, los transistores fabricados con
semiconductores actúan como minúsculos conmutadores que abren y cierran el paso de corriente en
sólo unos pocos nanosegundos (milmillonésimas de segundo). Esto permite que un ordenador pueda
realizar millones de instrucciones sencillas cada segundo y ejecutar rápidamente tareas complejas.

El bloque básico de la mayoría de los dispositivos semiconductores es el diodo, una unión de
materiales de tipo negativo (tipo n) y positivo (tipo p). Los términos "tipo n" y "tipo p" se refieren a
materiales semiconductores que han sido dopados, es decir, cuyas propiedades eléctricas han sido
alteradas mediante la adición controlada de pequeñísimas concentraciones de impurezas como boro
o fósforo. En un diodo, la corriente eléctrica sólo fluye en un sentido a través de la unión: desde el
material de tipo p hasta el material de tipo n, y sólo cuando el material de tipo p está a una tensión
superior que el de tipo n. La tensión que debe aplicarse al diodo para crear esa condición se
denomina tensión de polarización directa. La tensión opuesta que hace que no pase corriente se
denomina tensión de polarización inversa. Un circuito integrado contiene millones de uniones p-n,
cada una de las cuales cumple una finalidad específica dentro de los millones de elementos
electrónicos de circuito. La colocación y polarización correctas de las regiones de tipo p y tipo n
hacen que la corriente eléctrica fluya por los trayectos adecuados y garantizan el buen
funcionamiento de todo el chip.

Transistores

El transistor empleado más comúnmente en la industria microelectrónica se denomina transistor de
efecto de campo de metal-óxido-semiconductor (MOSFET). Contiene dos regiones de tipo n,
llamadas fuente y drenaje, con una región de tipo p entre ambas, llamada canal. Encima del canal se
encuentra una capa delgada de dióxido de silicio, no conductor, sobre la cual va otra capa llamada
puerta. Para que los electrones fluyan desde la fuente hasta el drenaje, es necesario aplicar una
tensión a la puerta (tensión de polarización directa). Esto hace que la puerta actúe como un
conmutador de control, conectando y desconectando el MOSFET y creando una puerta lógica que
transmite unos y ceros a través del microprocesador.

Fabricación de microprocesadores

Los microprocesadores se fabrican empleando técnicas similares a las usadas para otros circuitos
integrados, como chips de memoria. Generalmente, los microprocesadores tienen una estructura
más compleja que otros chips, y su fabricación exige técnicas extremadamente precisas.

La fabricación económica de microprocesadores exige su producción masiva. Sobre la superficie de
una oblea de silicio se crean simultáneamente varios cientos de grupos de circuitos. El proceso de
fabricación de microprocesadores consiste en una sucesión de deposición y eliminación de capas
finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, hasta que después de cientos de
pasos se llega a un complejo "bocadillo" que contiene todos los circuitos interconectados del
microprocesador. Para el circuito electrónico sólo se emplea la superficie externa de la oblea de
silicio, una capa de unas 10 micras de espesor (unos 0,01 mm, la décima parte del espesor de un
cabello humano). Entre las etapas del proceso figuran la creación de sustrato, la oxidación, la
litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas.

La primera etapa en la producción de un microprocesador es la creación de un sustrato de silicio de
enorme pureza, una rodaja de silicio en forma de una oblea redonda pulida hasta quedar lisa como
un espejo. En la etapa de oxidación se coloca una capa eléctricamente no conductora, llamada
dieléctrico. El tipo de dieléctrico más importante es el dióxido de silicio,
que se "cultiva" exponiendo la oblea de silicio a una atmósfera de
oxígeno en un horno a unos 1.000º C. El oxígeno se combina con el
silicio para formar una delgada capa de óxido de unos 75 angstroms de
espesor (un ángstrom es una diezmilmillonésima de metro).

Casi todas las capas que se depositan sobre la oblea deben corresponder
con la forma y disposición de los transistores y otros elementos
electrónicos. Generalmente esto se logra mediante un proceso llamado
fotolitografía, que equivale a convertir la oblea en un trozo de película
fotográfica y proyectar sobre la misma una imagen del circuito deseado. Para ello se deposita sobre
la superficie de la oblea una capa fotosensible cuyas propiedades cambian al ser expuesta a la luz.
Los detalles del circuito pueden llegar a tener un tamaño de sólo 0,25 micras. Como la longitud de
onda más corta de la luz visible es de unas 0,5 micras, es necesario emplear luz ultravioleta de baja
longitud de onda para resolver los detalles más pequeños. Después de proyectar el circuito sobre la
capa foto resistente y revelar la misma, la oblea se graba: esto es, se elimina la parte de la oblea no
protegida por la imagen grabada del circuito mediante productos químicos (un proceso conocido
como grabado húmedo) o exponiéndola a un gas corrosivo llamado plasma en una cámara de vacío
especial.

En el siguiente paso del proceso, la implantación iónica, se introducen en el silicio impurezas como
boro o fósforo para alterar su conductividad. Esto se logra ionizando los átomos de boro o de
fósforo (quitándoles uno o dos electrones) y lanzándolos contra la oblea a grandes energías
mediante un implantador iónico. Los iones quedan incrustados en la superficie de la oblea.

En el último paso del proceso, las capas o películas de material empleadas para fabricar un
microprocesador se depositan mediante el bombardeo atómico en un plasma, la evaporación (en la
que el material se funde y posteriormente se evapora para cubrir la oblea) o la deposición de vapor
químico, en la que el material se condensa a partir de un gas a baja
presión o a presión atmosférica. En todos los casos, la película debe
ser de gran pureza, y su espesor debe controlarse con una precisión
de una fracción de micra.

Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y precisos que
una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos.
Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se

denominan salas limpias, porque el aire de las mismas se somete a un
filtrado exhaustivo y está prácticamente libre de polvo.

Historia del microprocesador

El primer microprocesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló originalmente para
una calculadora y resultaba revolucionario para su época. Contenía 2.300 transistores en un
microprocesador de 4 bits que sólo podía realizar 60.000 operaciones por segundo. El primer
microprocesador de 8 bits fue el Intel 8008, desarrollado en 1979 para su empleo en terminales
informáticos. El Intel 8008 contenía 3.300 transistores. El primer microprocesador realmente
diseñado para uso general, desarrollado en 1974, fue el Intel 8080 de 8 bits, que contenía 4.500
transistores y podía ejecutar 200.000 instrucciones por segundo. Los microprocesadores modernos
tienen una capacidad y velocidad muchos mayores.

Breve historia de los microprocesadores

El primer "PC" o Personal Computer fue inventado por IBM en 1.981 (a decir verdad, ya existían
ordenadores personales antes, pero el modelo de IBM tuvo gran éxito, entre otras cosas porque era
fácil de copiar). En su interior había un micro denominado 8088, de una empresa no muy conocida
llamada Intel.

Las prestaciones de dicho chip resultan risibles hoy en día: un chip de 8 bits trabajando a 4,77 MHz
(sí, 4 coma 77), aunque bastante razonables para una época en la que el chip de moda era el Z80 de
Zilog, el motor de aquellos entrañables Spectrum que hicieron furor en aquellos tiempos, gracias
sobre todo a juegos increíbles, con más gracia y arte que muchos actuales para Pentium MMX.

El 8088 era una versión de prestaciones reducidas del 8086, que marcó la coletilla "86" para los
siguientes chips Intel: el 80186 (que se usó principalmente para controlar periféricos), el 80286 (de
cifras aterradoras, 16 bits y hasta 20 MHz) y por fin, en 1.987, el primer micro de 32 bits, el 80386
o simplemente 386.

Al ser de 32 bits (ya comentaremos qué significa esto de los bits) permitía idear software más
moderno, con funcionalidades como multitarea real, es decir, disponer de más de un programa
trabajando a la vez. A partir de entonces todos los chips compatibles Intel han sido de 32 bits,
incluso el flamante Pentium II.

Ocupémonos ahora de eso de compatibles Intel. El mundo PC no es todo el mundo de la informática
personal; existen por ejemplo los Atari o los Apple, que desde el principio confiaron en otra
empresa llamada Motorola. Sin embargo, el software de esos ordenadores no es compatible con el
tipo de instrucciones de la familia 80x86 de Intel; esos micros, pese a ser en ocasiones mejores que
los Intel, sencillamente no entienden las órdenes utilizadas en los micros Intel, por lo que se dice
que no son compatibles Intel.

Aunque sí existen chips compatibles Intel de otras empresas, entre las que destacan AMD y Cyrix.
Estas empresas comenzaron copiando flagrantemente a Intel, hasta hacerle a veces mucho daño
(con productos como el 386 de AMD, que llegaba a 40 MHz frente a 33 MHz del de Intel, o bien en
el mercado 486). Posteriormente perdieron el carro de Intel, especialmente el publicitario, pero hoy
en día resurgen con ideas nuevas, buenas y propias, no adoptadas como antes.

Volviendo a la historia, un día llegó el 486, que era un 386 con un coprocesador matemático
incorporado y una memoria caché integrada, lo que le hacía más rápido; desde entonces todos los
chips tienen ambos en su interior.

Luego vino el Pentium, un nombre inventado para evitar que surgieran 586s marca AMD o Cyrix,
ya que no era posible patentar un número pero sí un nombre, lo que aprovecharon para sacar fuertes
campañas de publicidad del "Intel Inside" (Intel dentro), hasta llegar a los técnicos informáticos de
colores que anunciaban los Pentium MMX y los Pentium II.

Sobre estos (los MMX y II, no los tipos ridículos de colores) y
otros modelos recientes, incluyendo al Athlon con el que AMD ha
resucitado cual ave Fénix, hablaremos más adelante.

Microprocesadores antiguos

Aquí vamos a suponer antiguo a todo micro que no sea un Pentium
o similar (K5, K6, 6x86, Celeron...), los cuales se estudian:

8086, 8088, 286

Les juntamos por ser todos prehistóricos y de rendimiento similar. Los ordenadores con los dos
primeros eran en ocasiones conocidos como ordenadores XT, mientras que los que tenían un 286
(80286 para los puristas) se conocían como AT. En España se vendieron muchos ordenadores con
estos micros por la firma Amstrad, por ejemplo.

Ninguno era de 32 bits, sino de 8 ó 16, bien en el bus interno o el externo. Esto significa que los
datos iban por caminos (buses) que eran de 8 ó 16 bits, bien por dentro del chip o cuando salían al
exterior, por ejemplo para ir a la memoria. Este número reducido de bits (un bit es la unidad mínima
de información en electrónica) limita sus posibilidades en gran medida.

Un chip de estas características tiene como entorno preferente y casi único el DOS, aunque puede
hacerse correr Windows 3.1 sobre un 286 a 16 ó 20 MHz si las aplicaciones que vamos a utilizar no
son nada exigentes; personalmente, he usado el procesador de textos AmiPro 1.2 en Windows 3.1
en un 286 y sólo era cuestión de tomármelo con calma (mucha calma cuando le mandaba imprimir,
eso sí).

386, 386 SX

Estos chips ya son más modernos, aunque aún del Neolítico informático. Su ventaja es que son de
32 bits; o mejor dicho, el 386 es de 32 bits; el 386 SX es de 32 bits internamente, pero de 16 en el
bus externo, lo que le hace hasta un 25% más lento que el original, conocido como DX.

Resulta curioso que el más potente sea el original, el 386. La versión SX fue sacada al mercado por
Intel siguiendo una táctica comercial típica en esta empresa: dejar adelantos tecnológicos en
reserva, manteniendo los precios altos, mientras se sacan versiones reducidas (las "SX") a precios
más bajos.

La cuestión es que ambos pueden usar software de 32 bits, aunque si lo que quiere usar es Windows
95 ¡ni se le ocurra pensar en un 386! Suponiendo que tenga suficiente memoria RAM, disco, etc.,
prepárese para esperar horas para realizar cualquier tontería.

Su ámbito natural es DOS y Windows 3.x, donde pueden manejar aplicaciones bastante
profesionales como Microsoft Word sin demasiados problemas, e incluso navegar por Internet de
forma razonablemente rápida. Si lo que quiere es multitarea y software de 32 bits en un 386, piense
en los sistemas operativos OS/2 o Linux.

486, 486 SX, DX, DX2 y DX4

La historia se repite, aunque esta vez entra en el campo del absurdo de
la mano del marketing "Intel Inside". El 486 es el original, y su nombre
completo es 80486 DX; consiste en:

• un corazón 386 actualizado, depurado y afinado.
• un coprocesador matemático para coma flotante integrado.
• una memoria caché (de 8 Kb en el DX original de Intel).

Es de notar que la puesta a punto del núcleo 386 y sobre todo la memoria caché lo hacen mucho
más rápido, casi el doble, que un 386 a su misma velocidad de reloj (mismos MHz). Hasta aquí el
original; veamos las variantes:

• 486 SX: un DX sin coprocesador matemático. ¿Que cómo se hace eso? Sencillo: se hacen
todos como DX y se quema el coprocesador, tras lo cual en vez de "DX" se escribe "SX"
sobre el chip. Dantesco, ¿verdad? Pero la teoría dice que si lo haces y lo vendes más
barato, sacas dinero de alguna forma. Lo dicho, alucinante.
• 486 DX2: o el "2x1": un 486 "completo" que va internamente el doble de rápido que
externamente (es decir, al doble de MHz). Así, un 486 DX2-66 va a 66 MHz en su interior y
a 33 MHz en sus comunicaciones con la placa (memoria, caché secundaria...). Buena idea,
Intel.
• 486 DX4: o cómo hacer que 3x1=4. El mismo truco que antes, pero multiplicando por 3 en
vez de por 2 (DX4-100 significa 33x3=99 ó, más o menos, 100). ¿Que por qué no se llama
DX3? El 4 es más bonito y grande...

En este terreno Cyrix y AMD hicieron de todo, desde micros "Light" que eran 386 potenciados (por
ejemplo, con sólo 1 Kb de caché en vez de 8) hasta chips muy buenos como el que usé para
empezar a escribir esto: un AMD DX4-120 (40 MHz por 3), que rinde casi (casi) como un Pentium
75, o incluso uno a 133 MHz (33 MHz por 4 y con 16 Kb de caché!!).

Por cierto, tanto "por" acaba por generar un cuello de botella, ya que hacer pasar 100 ó 133 MHz
por un hueco para 33 es complicado, lo que hace que más que "x3" acabe siendo algo así como
"x2,75" (que tampoco está mal). Además, genera calor, por lo que debe usarse un disipador de
cobre y un ventilador sobre el chip.

En un 486 se puede hacer de todo, sobre todo si supera los 66 MHz y tenemos suficiente RAM; por
ejemplo, yo hice gran parte de estas páginas, que no es poco.

Microprocesadores modernos

Modernos dentro de un orden, ya que actualmente la mayoría ni se fabrican. De todas formas, son
micros bastante decentes, de la clase que no debería ser cambiada salvo por defunción o puro vicio
(vicio comprensible, sin duda).

Pentium "El clásico"

¿Y llegó por fin el esperado 586? No, y no llegaría nunca. Intel se hartó de que le copiaran el
nombre de sus micros, desempolvó su latín y se dio cuenta de
que 5=Pentium (o algo así), y lo registró con todo tipo de
Copyrights.

Los primeros Pentium, los de 60 y 66 MHz, eran, pura y
simplemente, experimentos. Eso sí, los vendían (bien caros)
como terminados, aunque se calentasen como demonios (iban a 5
V) y tuvieran un fallo en la unidad matemática. Pero Intel ya era
INTEL, y podía permitírselo.

Luego los depuraron, les bajaron el voltaje a 3,3 V y empezó de
nuevo el marketing. Fijaron las frecuencias de las placas base en 50, 60 ó 66 MHz, y sacaron, más o
menos por este orden, chips a 90, 100, 75, 120, 133, 150, 166 y 200 MHz (que iban internamente a
50, 60 ó 66 x1,5, x2, x2,5...). Una situación absurda, propia del lema "Intel Inside".

El caso es que sobraban muchas de las variantes, pues un 120 (60x2) no era mucho mejor que un
100 (66x1,5), y entre el 133 (66x2) y el 150 (60x2,5) la diferencia era del orden del 2% (o menor),
debido a esa diferencia a nivel de placa. Además, el "cuello de botella" hacía que el 200 se pareciera
peligrosamente a un 166 en un buen día.

Pero el caso es que eran buenos chips, eficientes y matemáticamente
insuperables, aunque con esos fallos en los primeros modelos. Además,
eran superescalares, o en cristiano: admitían más de una orden a la vez
(casi como si fueran 2 micros juntos). Así que la competencia se puso
el hábito de penitente, y padeció, y padeció...

K5 de AMD

Hasta que AMD se cansó de padecer y sacó su "Pentium clónico", que no era tal, pues ni podía
llamarlo Pentium (copyright, chicos) ni estaba copiado, sino que le costó sangre, sudor, lágrimas... y
varios años de retraso.

El K5 era un buen chip, rápido para labores de oficina pero con peor coprocesador matemático que
el Pentium, por lo que no era apropiado para CAD ni para ciertos juegos tipo Quake, que son las
únicas aplicaciones que usan esta parte del micro. Su ventaja, la relación prestaciones/precio.

Técnicamente, los modelos PR75, PR90 y PR100 se configuraban igual que sus PR equivalentes
(sus Performance Rating) en Pentium, mientras que los PR120, PR133 y PR166 eran más
avanzados, por lo que necesitaban ir a menos MHz (sólo 90, 100 y 116,66 MHz) para alcanzar ese
PR equivalente.

6x86 (M1) de Cyrix (o IBM)

Un señor avance de Cyrix. Un chip tan bueno que, a los mismos MHz, era algo mejor que un
Pentium, por lo que los llamaban por su PR (un índice que indicaba cuál sería su Pentium
equivalente); AMD usó también este método para tres de sus K5 (los PR120, 133 y 166). Según

Cyrix, un 6x86 P133 iba a menos MHz (en concreto 110), pero rendía tanto o más que un Pentium a
133. Bueno, más o menos; no siempre era así.

En realidad, algunos cálculos de Cyrix le beneficiaban un poco, ya que le daban un par de puntos
más de los reales; pero esto era insignificante. El auténtico problema radicaba en su unidad de coma
flotante, francamente mala.

El 6x86 (también llamado M1) era una elección fantástica para trabajar rápido y a buen precio con
Office, WordPerfect, Windows 95... Pero mala, peor que un K5 de AMD, si se trataba de
AutoCAD, Microstation o, sobre todo, juegos. Jugar a Quake en un 6x86 es una experiencia
horrible, hasta el punto de que muchos juegos de alta gama no arrancan si lo detectan.

Otro problema de estos chips era que se calentaban mucho, por lo que hicieron una versión de bajo
voltaje llamada 6x86L (low voltage). Ah, Cyrix no tiene fábricas propias, por lo que se lo hace
IBM, que se queda un chip de cada dos. Por eso a veces aparece como "6x86 de IBM", que parece
que asusta menos al comprador.

Pentium Pro

Mientras AMD y Cyrix padecían su particular viacrucis, Intel
decidió innovar el terreno informático y sacó un "súper-micro", al
que tuvo la original idea llamarlo Pro (Profesional).

Este micro era más superescalar que el Pentium, tenía un núcleo
más depurado, incluía una unidad matemática aún más rápida y,
sobre todo, tenía la caché de segundo nivel en el encapsulado del
chip. Esto no quiere decir que fuera una nueva caché interna, término que se reserva para la de
primer nivel.

Un Pentium Pro tiene una caché de primer nivel junto al resto del micro, y además una de segundo
nivel "en la habitación de al lado", sólo separada del corazón del micro por un centímetro y a la
misma velocidad que éste, no a la de la placa (más baja); digamos que es semi-interna. El micro es
bastante grande, para poder alojar a la caché, y va sobre un zócalo rectangular llamado socket 8.

El único problema de este micro era su carácter profesional. Además de ser muy caro, necesitaba
correr software sólo de 32 bits. Con software de 16 bits, o incluso una mezcla de 32 y 16 bits como
Windows 95, su rendimiento es menor que el de un Pentium clásico; sin embargo, en Windows NT,
OS/2 o Linux, literalmente vuela.

Pentium MMX

Es un micro propio de la filosofía Intel. Con un gran chip como el Pentium Pro
ya en el mercado, y a 3 meses escasos de sacar el Pentium II, decidió estirar un
poco más la tecnología ya obsoleta del Pentium clásico en vez de ofrecer esas
nuevas soluciones a un precio razonable.

Así que se inventó un nuevo conjunto de instrucciones para micro, que para ser modernos tuvieran
que ver con el rendimiento de las aplicaciones multimedia, y las llamó MMX (MultiMedia
eXtensions). Prometían que el nuevo Pentium, con las MMX y el doble de caché (32 KB), podía
tener ¡hasta un 60% más de rendimiento!!

En ocasiones, la ventaja puede llegar al 25%, y sólo en aplicaciones muy optimizadas para MMX
(ni Windows 95 ni Office lo son, por ejemplo). En el resto, no más de un
10%, que además se debe casi en exclusiva al aumento de la caché
interna al doble.

¿La ventaja del chip, entonces? Que su precio final acaba siendo igual
que si no fuera MMX. Además, consume y se calienta menos por tener
voltaje reducido para el núcleo del chip (2,8 V). Por cierto, el modelo a
233 MHz (66 MHz en placa por 3,5) está tan estrangulado por ese
"cuello de botella" que rinde poco más que el 200 (66 por 3).

Pentium II

¿El nuevo súper-extra-chip? Pues no del todo. En realidad, se trata del viejo Pentium Pro, jubilado
antes de tiempo, con algunos cambios (no todos para mejor) y en una nueva y fantástica
presentación, el cartucho SEC: una cajita negra que en vez de a un zócalo se conecta a una ranura
llamada Slot 1.

Los cambios respecto al Pro son:

• optimizado para MMX (no sirve de mucho, pero hay que estar en la onda, chicos);
• nuevo encapsulado y conector a la placa (para eliminar a la competencia, como veremos);
• rendimiento de 16 bits mejorado (ahora sí es mejor que un Pentium en Windows 95, pero
a costa de desaprovecharlo; lo suyo son 32 bits puros);
• caché secundaria encapsulada junto al chip (semi-interna, como si dijéramos), pero a la
mitad de la velocidad de éste (un retroceso desde el Pro, que iba a la misma velocidad;
abarata los costes de fabricación).

Vamos, un chip "Pro 2.0", con muchas luces y algunas sombras. La mayor sombra, su método de
conexión, el "Slot 1"; Intel lo patentó, lo que es algo así como patentar un enchufe cuadrado en vez
de uno redondo (salvando las distancias, no nos pongamos puristas). El caso es que la jugada
buscaba conseguir que los PC fueran todos marca Intel; ¡y decían que los sistemas propietarios eran
cosa de Apple!.

Eso sí, durante bastante tiempo fue el mejor chip del mercado, especialmente
desde que se dejó de fabricar el Pro.

AMD K6

Un chip meritorio, mucho mejor que el K5. Incluía la "magia" MMX, aparte de un diseño interno
increíblemente innovador y una caché interna de 64 KB (no hace demasiado, ese tamaño lo tenían
las caché externas).

Se "coloca" en un zócalo de Pentium normal (un socket 7, para ser precisos) y la
caché secundaria la tiene en la placa base, a la manera clásica. Pese a esto, su
rendimiento es muy bueno: mejor que un MMX y sólo algo peor que un II,
siempre que se pruebe en Windows 95 (NT es terreno abonado para el
Pentium II).

Aunque es algo peor en cuanto a cálculos de coma flotante (CAD y juegos), para oficina es la
opción a elegir en todo el mundo... excepto España. Aquí nos ha encantado lo de "Intel Pentium
Inside", y la gente no compra nada sin esta frase, por lo que casi nadie lo vende y mucho menos a
los precios ridículos de lugares como EEUU o Alemania. Oferta y demanda, como todo; no basta
con una buena idea, hay que convencer. De todas formas, hasta IBM lo usa en algunos de sus
equipos; por algo será.

6x86MX (M2) de Cyrix (o IBM)

Nada que añadir a lo dicho sobre el 6x86 clásico y el K6 de AMD; pues eso, un chip muy bueno
para trabajo de oficinas, que incluye MMX y que nunca debe elegirse para CAD o juegos (peor que
los AMD).

Celeron (Pentium II)

En breve: un Pentium II sin la caché secundaria. Pensado para liquidar el mercado de placas base
tipo Pentium no II (con socket 7) y liquidar definitivamente a AMD y otras empresas molestas que
usan estas placas. Muy poco recomendable, rendimiento mucho más bajo que el de Pentium II, casi
idéntico al del Pentium MMX (según lo que la misma Intel dixit). Para saber más, consulte entre los
temas Relacionados el apartado de artículos sobre placas base.

AMD K6-2 (K6-3D)

Consiste en una revisión del K6, con un núcleo similar pero añadiéndole capacidades 3D en lo que
AMD llama la tecnología 3DNow! (algo así como un MMX para 3D).

Además, generalmente trabaja con un bus de 100 MHz hacia caché y memoria, lo que le hace rendir
igual que un Pentium II en casi todas las condiciones e incluso mucho mejor que éste cuando se
trata de juegos 3D modernos (ya que necesitan estar optimizados para este chip o bien usar las
DirectX 6 de Microsoft.

Microprocesadores actuales

Los que incorporan los ordenadores que se venden
ahora en las tiendas. Evidentemente, esta categoría
tiene "fecha de caducidad", y en este vertiginoso
mundo del hardware suele ser demasiado corta...

AMD K6-III

Un micro casi idéntico al K6-2, excepto por el "pequeño detalle" de que incluye 256 KB de caché
secundaria integrada, corriendo a la velocidad del micro (es decir, a 400 MHz o más), al estilo
de los Celeron Mendocino.

Esto le hace mucho más rápido que el K6-2 (en
ocasiones, incluso más rápido que el Pentium III)
en aplicaciones que utilicen mucho la caché, como
las ofimáticas o casi todas las de índole
"profesional"; sin embargo, en muchos juegos la
diferencia no es demasiado grande (y sigue
necesitando el uso de las instrucciones 3DNow!
para exprimir todo su potencial).

Celeron "A" (con caché)

Una revisión muy interesante del Celeron que incluye 128 KB de caché secundaria, la cuarta parte
de la que tiene un Pentium II. Pero mientras que en los Pentium II dicha caché trabaja a la mitad de
la velocidad interna del micro (a 150 MHz para un Pentium II a 300
MHz, por ejemplo), en los nuevos Celeron trabaja a la misma
velocidad que el micro, o lo que es lo mismo: ¡a 300 MHz o más!

Gracias a esto, su rendimiento es casi idéntico al de un Pentium II de
su misma velocidad de reloj, lo cual ha motivado que lo sustituya
como modelo de entrada en el mercado, quedándose los Pentium III
y 4 como modelos de gama alta.

En la actualidad se fabrica únicamente en formato Socket 370, un
formato similar al de los antiguos Pentium de coste más ajustado que
el Slot 1. Según la revisión de núcleo que utilice necesita una u otra
variante de este zócalo: PPGA para el antiguo núcleo Mendocino y FC-PGA para los modernos
Coppermine-128.

Pentium III

Este micro sería al Pentium II lo que el K6-2 era al K6; es decir, que su
única diferencia de importancia radica en la incorporación de unas
nuevas instrucciones (las SSE, Streaming SIMD Extensions), que
aumentan el rendimiento matemático y multimedia... pero sólo en
aplicaciones específicamente optimizadas para ello.

Los primeros modelos, con núcleo Katmai, se fabricaron todos en el
mismo formato Slot 1 de los Pentium II, pero la actual revisión
Coppermine de este micro utiliza mayoritariamente el Socket 370 FC-PGA. Muchos denominamos
al Pentium III Coppermine "el auténtico Pentium III", porque al tener sus 256 KB de caché
secundaria integrados en el núcleo del micro su rendimiento mejora en todo tipo de aplicaciones
(incluso las no optimizadas). Pero tal vez no sea suficiente para
vencer al siguiente micro de esta lista.

AMD Duron

Un micro casi idéntico al Athlon Socket A (no existe para Slot A) pero con menos memoria
secundaria (64 KB), aunque integrada (es decir, más rápida, la caché va a la misma velocidad que el
micro). De fantástica relación calidad/precio, es además excelente candidato al overclocking... toda
una joya, pese a estar destinado supuestamente al mercado "de consumo".

AMD Athlon (K7)

La gran apuesta de AMD: un micro con una arquitectura totalmente nueva, que le permite ser el
más rápido en todo tipo de aplicaciones. 128 KB de caché de primer nivel (cuatro veces más que el
Pentium III), bus de 200 ó 266 MHz (realmente 100 ó 133 MHz físicos con doble aprovechamiento
de cada señal), 512 ó 256 KB de caché secundaria (los 256 KB integrados = más rápida),
instrucciones 3DNow! para multimedia... y el mejor micro de todos los tiempos en cálculos
matemáticos (¡todo un cambio, tratándose de AMD!).

Su único y mínimo inconveniente radica en que necesita placas base específicamente diseñadas para
él, debido a su novedoso bus de 200 MHz o más y a sus
métodos de conexión, "Slot A" (físicamente igual al
Slot 1 de Intel, pero incompatible con él... entre otras
cosas porque Intel no quiso dar licencia a AMD para
utilizarlo) o "Socket A" (un zócalo cuadrado similar al
Socket 370, pero con muchos más pines). Los modelos
actuales usan el núcleo Thunderbird, con la caché
secundaria integrada.

Las revisiones de Athlon (XP)

En 2001, Intel lanza su arquitectura Pentium 4 (código Willamette) que tenía una micro arquitectura
radicalmente distinta a la de los núcleos Athlon y P6. Mientras Pentium 4 soporta velocidades de
reloj más altas, el rendimiento de su arquitectura por ciclo de reloj es inferior. Las velocidades más
altas llevaron a muchos a creer que la performance de Pentium 4 es superior, aún contra los
resultados de las pruebas de rendimiento.

Mientras varios analistas de la industria predijeron que P4 volvería a restringir a AMD al mercado
de baja performance / bajo costo, AMD respondió con revisiones incrementales de su núcleo básico
K7. Palomino introdujo un mecanismo inteligente de pre-fetching de memoria, compatibilidad con
SSE de Intel y cache L2 en el chip, con una mejora en velocidad de alrededor del 10%.

AMD volvió a adoptar entonces la nomenclatura PR, que proyectaría
el rendimiento relativo del reloj en estos nuevos Athlon versus las
versiones anteriores. Para un número de modelo determinado, un
procesador Pentium 4 con velocidad de reloj correspondiente al
número muestra un rendimiento equiparable en una amplia variedad de
pruebas. Por esta razón, el etiquetado PR fue ampliamente aceptado a
diferencia de lo ocurrido en los sistemas K5. AMD se aseguró también,
que las pantallas de inicio de los equipos exhibieran el número de
modelo y no los MHz reales.

Intel contraatacó a AMD elevando la velocidad de sus procesadores, y por un tiempo AMD debió
luchar. En particular, el núcleo "Thoroughbred" con tecnología de 130nm (2002) sufrió inesperados
problemas de calentamiento y debió ser puesto en una revisión B, con una capa de metal extra que

mejorara la disipación de calor. Posteriormente se presentó el núcleo "Barton" que incrementó el
caché L2 a 512KB. En cada revisión AMD hizo lo suficiente para mantener el rendimiento de sus
Athlon en niveles de competitividad y evitar el retroceso al mercado del bajo costo.

Geode (Cyrix)

En agosto de 2003 AMD compra también Geode business (originalmente Cyrix MediaGX) a
National Semiconductor para extender su línea ya existente de productos x86 para sistemas
genéricos. A mediados de 2004, lanzó sus procesadores Geode de bajo consumo con velocidad
máxima de 1,4 GHz.

AMD64 / K8

K8 es una revisión mayor de la arquitectura K7, cuya mejora más notable es
el agregado de extensiones de 64 bit sobre el conjunto de instrucciones x86.
Esto es importante para AMD puesto que marca un intento de definir el
estándar x86 por si, en vez de seguir los estándares marcados por Intel. Y al
respecto, AMD ha tenido éxito. La historia ha dado un giro y Microsoft
adoptó el conjunto de instrucciones de AMD, dejando a Intel el trabajo de ingeniería inversa de las
especificaciones de AMD (EM64T). Otras características notables de K8 son el aumento de los
registros de propósito general (de 8 a 16 registros), la arquitectura Direct Connect y el uso de
HyperTransport.

El proyecto AMD64 puede ser la culminación de la visionaria estrategia de Jerry Sanders, cuya
meta corporativa para AMD fue la de convertirla en una poderosa empresa de investigación por
derecho propio, y no sólo una fábrica de clones de bajo precio, con márgenes estrechos de ganancia.

AMD Opteron es la versión para servidores corporativos de K8; y
aunque fue concebida por la compañía para competir contra la línea
IA-64 Itanium de Intel, dados los bajos volúmenes de venta y
producción de esta última, compite actualmente con la línea Xeon de
Intel. El liderazgo tecnológico de AMD ha mejorado
considerablemente su credibilidad y su llegada en el sector
corporativo del mercado.

AMD64, inicialmente conocida como x86-64, es una arquitectura
basada en la extensión del conjunto de instrucciones x86 para manejar direcciones de 64 bits
realizada por AMD. Además de una simple extensión contempla mejoras adicionales como duplicar
el número y el tamaño del número de registros de uso general y de instrucciones SSE.

El primer procesador con soporte para este conjunto de instrucciones fue el Opteron, lanzado en
abril de 2003. Posteriormente ha sido implementado en múltiples variantes del Athlon 64 y del
Pentium 4 de Intel, en éste último caso bajo una versión de Intel llamada EM64T.

Tecnologías futuras

La tecnología de los microprocesadores y de la fabricación de circuitos integrados está cambiando
rápidamente. En la actualidad, los microprocesadores más complejos contienen más de 50 millones
de transistores y se prevé que en el 2010 contengan más de 800 millones de transistores.

Las técnicas de litografía también tendrán que ser mejoradas. Actualmente el tamaño mínimo de los
elementos de circuito es inferior a 0,2 micras. Con esas dimensiones, es probable que incluso la luz
ultravioleta de baja longitud de onda no alcance la resolución necesaria. Otras posibilidades
alternativas son el uso de haces muy estrechos de electrones e iones o la sustitución de la litografía
óptica por litografía que emplee rayos X de longitud de onda extremadamente corta. Mediante estas
tecnologías, las velocidades de reloj superan los 1.000 MHz.

Se cree que el factor limitante en la potencia de los microprocesadores acabará siendo el
comportamiento de los propios electrones al circular por los transistores. Cuando las dimensiones se
hacen muy bajas, los efectos cuánticos debidos a la naturaleza ondulatoria de los electrones podrían
dominar el comportamiento de los transistores y circuitos. Puede que sean necesarios nuevos
dispositivos y diseños de circuitos a medida que los microprocesadores se aproximan a dimensiones
atómicas. Para producir las generaciones futuras de microchips se necesitarán técnicas como la
epitaxia por haz molecular, en la que los semiconductores se depositan átomo a átomo en una
cámara de vacío ultra elevado, o la microscopía de barrido de efecto túnel, que permite ver e incluso
desplazar átomos individuales con precisión.

Ventiladores (FAN) para Micros

Las Memorias:
Como su propio nombre indica, son como los slots de expansión a las tarjetas controladoras. Los
módulos de memoria (SDRAM, en nuestro caso) que se insertan en estos zócalos para quedar
conectados a la placa base.

Tipos de Zócalos de Memoria o
Bancos de Memoria:

Simm 30 Pines

Simm 72 Pines

Dimm 168 Pines

Dimm-DDR 184 Pines

Dimm-DDR2 240 Pines

Zócalos DDR y DDR2

Tipo SIMM

Muescas de
inserción

Cada Tipo de Zócalo para
Memorias RAM tiene
Muescas para su correcta
Muescas de inserción.
Tipo DIMM
inserción

Los tipos de memorias

Una computadora cuenta con memoria física y unidades de almacenamiento. Diferenciamos que las
unidades de almacenamiento mantienen los datos en forma permanente e inalterable, por lo menos
hasta que el usuario decida eliminarlos o modificarlos. En el concepto de memoria física difiere
porque en esta se mantienen los datos solo durante el tiempo necesario de uso (no mas allá del
apagado de la PC).

Hay dos grupos de memorias físicas, Volátiles y no volátiles. A las primeras se las identifica como
RAM (Random Access Memory) y a las segundas ROM (Read Only Memory).

En la PC existen las siguientes variantes:

• Memoria Virtual
• RAM
• ROM
• Cache
• Registros

Registro de
CPU
CACHE
Nivel 1
Nivel 2
Áreas de
almacenamiento
RAM temporario

RAM FISICA Memoria
virtual

Dispositivos de almacenaje
ROM Unidades
Disco
BIOS Removibles RED Duro
Internet
Áreas de
almacenamiento
permanente

Memorias RAM:
RAM (Random Access Memory), un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria;
esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM
es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las
impresoras.

Hay dos tipos básicos de RAM:

• DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica
• SRAM (Static RAM), RAM estática

Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica
necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser
refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM
dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se
desconecta la alimentación.

En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible
para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial
generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de
diagnósticos. La mayoría de los computadores personales tienen una pequeña cantidad de ROM
(algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria (ROM y RAM) permiten acceso aleatorio. Sin
embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RAM como memoria de lectura y
escritura, y a la memoria ROM como memoria de solo lectura.

Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil.

La mayoría de los computadores personales contienen un apequeña cantidad de ROM que
almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS).

Como Funciona

En el sistema operativo, cuando el usuario va abriendo aplicaciones, archivos, documentos, etc.,
todos ellos se cargan también en la RAM. Algunas aplicaciones solo se cargan en parte a fin de no
sobrecargar la memoria. Cuando el microprocesador necesita información de la memoria envía una
solicitud al controlador de memoria. Este informara al microprocesador cuando la información este
disponible.

Los archivos permanecen en la RAM hasta que el usuario grabe los cambios y los cierre. Recién allí
el controlador de memoria borra las celdas usadas o direcciones de memorias ocupadas por esos
archivos.

Al igual que los microprocesadores son chips que alojan elementos semiconductores que asociados
logran el efecto de almacenar información durante un
tiempo.

Con muy poco margen de error podemos ejemplificar
físicamente a las memorias como una hoja cuadriculada
donde habrá filas y columnas.

Esta formada por 36 casilleros de 12 filas y 3 columnas, cada
celda posee un numero, esa celda puede leer dos estado
lógicos, vacía o con datos, una vez depositado un dato es
sistema tiene que esperar a finalizar la operación del
microprocesador para poder borrar o modificar ese dato,
todo esto esta manejado por el microprocesador y los

programas. Todo esto esta interconectado por el controlador de memoria que informa que celda esta
en uso y cual vacía para depositar datos.

Para depositar un dato, se toma los números de dirección binaria, la primera mitad indica la fila y la
segunda la columna. Cuando se desea acceder a una dirección el controlador de memoria selecciona
la fila (RAS Row Address Select) y luego hace lo mismo con la columna (CAS Column Address
Select).

Por lo tanto la capacidad de la memoria de un modulo o chip de memoria esta dada por la cantidad
de líneas de direcciones que podrá ubicar una cantidad igual de datos. Calculemos en un chip de un
modulo de 256Mb DDR 333 tiene 32 millones de direcciones con un ancho de 8 bit c/u (32 x 8) lo
cual nos da 256 millones de bits o 32 Mb. Sumando los chip incluidos en el modulo de memoria
obtendremos un total de 256Mb, con un ancho de banda de 64 bits, este ultimo corresponde al bus
con que trabaja la memoria.

Como son?

Un modulo de memoria esta compuesto por chips semiconductores de circuitos integrados. Estos
chips están sobre y forman parte de los módulos de memoria. Es importante destacar la diferencia
para no confundir la tecnología de los chips con la de los módulos, esto es decir la tecnología del
modulo con la forma.

Vista microscópica de un chip

RAM Dinámicas:

En estas memorias cada celda o posición de memoria esta compuesta de un transistor y un capacitor
los cuales trabajan en conjunto, de manera tal que puede alojar un estado alto (1) o bajo (0). Esta
estructura esta construida de manera tal que el capacitor que almacena energía no la mantiene por
mucho tiempo, por eso las memorias compuestas por estos componentes electrónicos hay que
refrescar los datos cada determinado tiempo. Es decir que el microprocesador, a trabes del
controlador de memoria debe revisar el estado de las celdas continuamente para que los datos no se
degraden. Otro problema es que el capacitor se carga y descarga muy lentamente en relación al

transistor, dicha acción le da el nombre de dinámicas, esto lleva tiempo y reduce el rendimiento de
las mismas.

Cada par transistor – capacitor esta asociado con una línea de direccionamiento y con una línea de
lectura / escritura de datos. El capacitor es quien tiene el dato y el transistor es quien lo habilita o
deshabilita según corresponda su lectura o escritura. Cuando un capacitor tiene un 50% o más de
carga se lo considera 1, por debajo de eso 0. El tiempo de acceso lectura / escritura y verificación
del dato se mide en tiempo y da la velocidad de la memoria. En la actualidad la velocidad de la
memoria ronda los 30 nanosegundos (ns), modelos anteriores de memorias tenían una velocidad de
60 ns, para realizar todo este proceso de lectura / escritura y refresco de los datos.

Con la misma tecnología, pero con mejoras en los sistemas de transferencias de datos surgieron
evoluciones de las DRAM. Primero aparecieron las SDRAM o RAM Sincrónicas, que sincronizan
su funcionamiento (transferencia de datos) con la frecuencia del Bus del motherboard, así surgieron
las PC66, PC100 y PC133. Luego aparecieron (2000) las RDRAM o Rambus DRAM de escaso
éxito, técnicamente se diferencian de la SDRAM porque son mas rápidas (frecuencia mas alta y
transferencia de 16bits). Lo ultimo son las DDR SDRAM (Double Data Rate Syncronous Dynamic
Random Access Memory) lo cual significa que por cada ciclo de reloj envía dos paquetes de datos y
no uno, por lo cual duplica y supera a la DIMM (Double Inline Memory Module). Entonces la
memoria DDR no trabaja al doble de frecuencia sino que puede hacer el doble de cosas a la misma
frecuencia, de esta manera superan a la Rambus.

RAM estáticas:

Mantienen el mismo concepto de filas, columnas y posiciones de memoria, lo que cambia es la
tecnología de almacenamiento, en lugar de un par de transistor / capacitor en cada celda aloja un
Flip-Flop. Un Flip-Flop es un elemento que puede conservar un estado lógico de manera
permanente (sin necesidad de refresco) hasta que se lo cambie.

Para esto solo se necesitan dos compuertas (dos transistores), el primero invierte la señal y el
segundo lo vuelve a hacer de manera tal que pueda tener siempre el mismo estado lógico de
salida., esto solo sirve como concepto ya que hay mucho por detrás, la clave de las celdas de
memoria de las RAM estáticas es que la información entra y permanece inalterable hasta tanto no
se cambie, por este motivo al no necesitar ciclo de refresco son mas rápidas, una celda de
memoria RAM necesita 6 transistores para realizar esta tarea. Este tipo de memoria estática son
las que se usan para fabricar el cache. Ahora la pregunta es porque no se usa esta memoria
(estática) para la memoria principal? , simple, las RAM dinámicas usan dos transistores por celda
de memoria y las estáticas seis, esto nos lleva a mas espacio físico y mas costosa la memoria,
entonces se la ubica donde realmente se la necesita y en poca cantidad.

Estructura microscópica de los condensadores y transistores de un chip de memoria

Características y tecnologías de memorias:

En esta parte veremos las formas de las memorias, tipos y características, que es la parte con la
que mas reconoce el usuario. Cada tecnología de memoria tiene su modulo y sus dimensiones,
cantidad de conectores y distribución.

Latencia

Se denomina latencia al tiempo empleado en responder una determinada orden, generalmente la
latencia se expresa en la cantidad de ciclos empleados. En las memorias DRAM tenemos varias
latencias , cuando se desea escribir o leer en la memoria lo primero que se hace es indicar el
numero de fila (RAS Active) y luego el de columna (CAS), entre una selección y otra pasa un
determinado tiempo (RAS to CAS Delay). Que sucede cuando queremos leer direcciones de
memorias antiguas? Hay que volver a hacer la selección de filas? Afortunadamente no, gracias a
un método llamado BURST que se trata de una lectura lineal de la memoria, el rendimiento en
estos casos depende de la latencia CAS. Una buena combinación de rendimiento seria 2-2-2-5
cuando menores son los valores mejor.

Modelos de Módulos de Memoria:

SIMM (single Inline Memory Module):

Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa
de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la
placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos
chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits.

SIMM 30 Pines

SIMM 72 Pines

Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM
dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para
datos y el noveno es para el chequeo de paridad.

Pequeña placa de circuito impreso con varios
chips de memoria integrados. Se fabrican con
diferentes velocidades de acceso capacidades (4,
8, 16, 32, 64 Mb) y son de 30 contactos (8 bits)
ó 72 contactos (32 bits) y bus típico de 66Mhz.
Se montan por pares generalmente, formando un
banco de memoria de 64 bits. Fueron los
módulos que duraron mayor cantidad de tiempo
en uso ya que su tecnología se mantuvo por
muchos años.

DIMM (Double Inline Memory Module):

DIMM son las siglas de «Dual In-line Memory Module» y que podemos traducir como Módulo de
Memoria lineal doble. Las memorias DIMM comenzaron a reemplazar a las SIMMs como el tipo
predominante de memoria cuando los microprocesadores Intel Pentium dominaron el mercado.

Son módulos de memoria RAM utilizados en ordenadores personales. Se trata de un pequeño
circuito impreso que contiene chips de memoria y se conecta directamente en ranuras de la placa
base. Los módulos DIMM son reconocibles externamente por poseer sus contactos (o pines)
separados en ambos lados, a diferencia de los SIMM que poseen los contactos de modo que los de
un lado están unidos con los del otro.

Un DIMM puede comunicarse con el PC a 64 bits por cada
ciclo de reloj (y algunos a 72 bits) en vez de los 32 bits de
los SIMMs. Los tipos más comunes de DIMMs son de 168
contactos, SDRAM. Al sincronizar con la frecuencia de bus
del motherboard, las memorias DIMM se las reconoce y
clasifica por este dato: PC66, PC100 y PC133 donde el
numero corresponde al bus de frecuencia.

Los módulos de memoria venían en capacidad de
almacenamiento: 16, 32, 64 y 128 MB, que no tiene
ninguna relación con la velocidad o frecuencia de el
modulo de memoria.

DIMM DDR (Double Data Rate):

DDR, del acrónimo inglés Double Data Rate, significa memoria de doble tasa de transferencia de
datos en castellano. Son módulos compuestos por memorias síncronicas (SDRAM), disponibles en
encapsulado DIMM, que permite la transferencia de datos por dos canales distintos
simultáneamente en un mismo ciclo de reloj.

Fueron primero adoptadas en sistemas equipados con procesadores AMD Athlon. Intel con su
Pentium 4 en un principio utilizó únicamente memorias RAMBUS, más costosas. Ante el avance en
ventas y buen rendimiento de los sistemas AMD basados en DDR SDRAM, Intel se vio obligado a
cambiar su estrategia y utilizar memoria DDR, lo que le permitió competir en precio. Son
compatibles con los procesadores de Intel Pentium 4 que disponen de un FSB (Front Side Bus) de
64 bits de datos y frecuencias de reloj desde 200 a 400 MHz.

También se utiliza la nomenclatura PC1600 a PC4800, ya que pueden transferir un volumen de
información de 8 bytes en cada ciclo de reloj a las frecuencias descritas.

Muchas placas base permiten utilizar estas memorias en dos modos de trabajo distintos: Single
Memory Channel: Todos los módulos de memoria intercambian información con el bus a través de
un sólo canal, para ello sólo es necesario introducir todos los módulos DIMM en el mismo banco de
slots. Dual Memory Channel: Se reparten los módulos de memoria entre los dos bancos de slots
diferenciados en la placa base, y pueden intercambiar datos con el bus a través de dos canales
simultáneos, uno para cada banco.

Estos módulos de memorias utilizan buses de 266 Mhz a 400 Mhz, y sus tamaños de
almacenamiento de datos son: 128, 256, 512 y 1024 MB. Tiene 184 pines o contactos de conexión.

Memorias RIMM (Rambus):

RIMM, acrónimo de Rambus Inline Memory Module, designa a los módulos de memoria RAM que
utilizan una tecnología denominada RDRAM, desarrollada por Rambus Inc. a mediados de los años
1990 con el fin de introducir un módulo de memoria con niveles de rendimiento muy superiores a
los módulos de memoria SDRAM de 100 Mhz y 133 Mhz disponibles en aquellos años.

Los módulos RIMM RDRAM cuentan con 184 pines y debido a sus altas frecuencias de trabajo
requieren de difusores de calor consistentes en una placa metálica que recubre los chips del módulo.
Se basan en un bus de datos de 16 bits y están disponibles en velocidades de 300MHz (PC-600),
356 Mhz (PC-700), 400 Mhz (PC-800) y 533 Mhz (PC-1066) que por su pobre bus de 16 bits tenía
un rendimiento 4 veces menor que la DDR. La RIMM de 533MHz tiene un rendimiento similar al
de un módulo DDR133, a pesar de que sus latencias son 10 veces peores que la DDR.

Inicialmente los módulos RIMM fueron introducidos para su uso en servidores basados en Intel
Pentium III. Rambus no manufactura módulos RIMM si no que tiene un sistema de licencias para
que estos sean manufacturados por terceros siendo Samsung el principal fabricante de éstos.

A pesar de tener la tecnología RDRAM niveles de rendimiento muy superiores a la tecnología
SDRAM y las primeras generaciones de DDR RAM, debido al alto costo de esta tecnología no han
tenido gran aceptación en el mercado de PCs. Su momento álgido tuvo lugar durante el periodo de
introducción del Pentium 4 para el cual se diseñaron las primeras placas base, pero Intel ante la
necesidad de lanzar equipos más económicos decidió lanzar placas base con soporte para SDRAM y
más adelante para DDR RAM desplazando esta última tecnología a los módulos RIMM del
mercado.

Memorias DDR:

DDR, del acrónimo inglés Double Data Rate, significa memoria de doble tasa de transferencia de
datos en castellano. Son módulos compuestos por memorias síncronicas (SDRAM), disponibles en
encapsulado DIMM, que permite la transferencia de datos por dos canales distintos
simultáneamente en un mismo ciclo de reloj.

Fueron primero adoptadas en sistemas equipados con procesadores AMD Athlon. Intel con su
Pentium 4 en un principio utilizó únicamente memorias RAMBUS, más costosas. Ante el avance en
ventas y buen rendimiento de los sistemas AMD basados en DDR SDRAM, Intel se vio obligado a
cambiar su estrategia y utilizar memoria DDR, lo que le permitió competir en precio. Son
compatibles con los procesadores de Intel Pentium 4 que disponen de un FSB (Front Side Bus) de
64 bits de datos y frecuencias de reloj desde 200 a 400 MHz.

También se utiliza la nomenclatura PC1600 a PC4800, ya que pueden transferir un volumen de
información de 8 bytes en cada ciclo de reloj a las frecuencias descritas.

Muchas placas base permiten utilizar estas
memorias en dos modos de trabajo distintos:
Single Memory Channel: Todos los módulos
de memoria intercambian información con
el bus a través de un sólo canal, para ello
sólo es necesario introducir todos los
módulos DIMM en el mismo banco de slots.
Dual Memory Channel: Se reparten los
módulos de memoria entre los dos bancos de
slots diferenciados en la placa base, y
pueden intercambiar datos con el bus a
través de dos canales simultáneos, uno para
cada banco.

Memorias DDR2:

DDR2 es un tipo de memoria RAM. Forma parte de la familia SDRAM de tecnologías de memoria
de acceso aleatorio, que es una de las muchas implementaciones de la DRAM.

Un módulo RAM DDR2 de 1 GB con disipador

Los módulos DDR2 son capaces de trabajar con 4 bits por ciclo, es decir 2 de ida y 2 de vuelta en
un mismo ciclo mejorando sustancialmente el ancho de banda potencial bajo la misma frecuencia de
una DDR tradicional (si una DDR a 200MHz reales entregaba 400MHz nominales, la DDR2 por
esos mismos 200MHz reales entrega 800mhz nominales). Este sistema funciona debido a que
dentro de las memorias hay un pequeño buffer que es el que guarda la información para luego
transmitirla fuera del modulo de memoria, este buffer en el caso de la DDR1 convencional trabajaba
toma los 2 bits para transmitirlos en 1 solo ciclo lo que aumenta la frecuencia final, en las DDR2 el
buffer almacena 4 bits para luego enviarlos lo que a su vez redobla e la frecuencia nominal sin
necesidad de aumentar la frecuencia real de los módulos de memoria.

Las memorias DDR2 tienen mayores latencias que las que se conseguían para las DDR
convencionales, cosa que perjudicaba el rendimiento. Algunos se preguntarán ¿no es entonces cosa
de hacer DDR2 con latencias más bajas? Sí, pero no es tan fácil. El mismo hecho de que el buffer
de la memoria DDR2 pueda almacenar 4 bits para luego enviarlos es el causante de la mayor
latencia, debido a que se necesita mayor tiempo de "escucha" por parte del buffer y mayor tiempo
de trabajo por parte de los módulos de memoria, para recopilar esos 4 bits antes de poder enviar la
información.

Características:

• Las memorias DDR2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten
que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo
que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias.
• Operan tanto en el flanco alto del reloj como en el bajo, en los puntos de 0 voltios y 1.8
voltios, lo que reduce el consumo de energía en aproximadamente el 50 por ciento del
consumo de las DDR, que trabajaban a 0 voltios y a 2.5.
• Terminación de señal de memoria dentro del chip de la memoria ("Terminación integrada" u
ODT) para evitar errores de transmisión de señal reflejada.
• Mejoras operacionales para incrementar el desempeño, la eficiencia y los márgenes de tiempo
de la memoria.
• Latencias CAS: 3, 4 y 5.
• Tasa de transferencia desde 400 hasta 1024 MB/s y capacidades de hasta 2x2GB actualmente.
• Su punto en contra son las latencias en la memoria más largas (casi el doble) que en la DDR.
• Estas memorias tiene un nombre propio dependiendo de sus características:

Memoria PROM y EPROM.

Son los chips de memoria de solo lectura programables, o PROM (Programmable Read-Only
Memory). Este tipo de circuitos consiste en una matriz de elementos que actúan como fusibles.
Normalmente conducen la electricidad. Sin embargo, al igual que los fusibles, estos elementos
pueden fundirse, lo que detiene el flujo de la corriente.

Los chips PROM están fabricados y desarrollados con todos sus fusibles intactos. Se emplea una
máquina especial llamada programador de PROM o quemador de PROM, para fundir los fusibles
uno por uno según las necesidades del software que se va a codificar en el chip. Este proceso se
conoce normalmente como el “quemado “de la PROM.

Como la mayoría de los incendios, los efectos de quemar la PROM son permanentes. El chip no
puede modificar, ni actualizar, ni revisar el programa que lleva dentro. Definitivamente, las PROM
no están pensadas para la gente que cambia rápidamente de ideas, ni para la industria de cambios
rápidos.

Por fortuna, la tecnología nos ha traído otra alternativa: los chips de memoria programables y
borrables de solo lectura, las EPROM. (Erasable Programmable Read-Only Memory). Las EPROM
son internamente semiconductores auto-reparables porque los datos de su interior pueden borrarse y
el chip puede ser reutilizado por otros datos o programas.

Las EPROM son fáciles de distinguir de los otros chips porque tienen una pequeña ventana
transparente en el centro de la cápsula. Invariablemente, esta ventana esta cubierta con una etiqueta
de cualquier clase, y con una buena razón: el chip se puede borrar por la luz ultravioleta de alta
intensidad que entra por la ventana.

Si la luz del sol llega directamente al chip a través de una ventana, el chip podría borrarse sin que
nadie se diera cuenta. A causa de su versatilidad con la memoria permanente, y por su facilidad de
reprogramación, basta borrarla con luz y programarla de nuevo, las EPROM se encuentran en el
interior de muchos ordenadores.

EEPROM: (Erase Electrically Programmable Read only Memory), esta memoria se utiliza en la
ROMBIOS actuales o en los dispositivos de almacenamiento externos como las tarjetas Flash. La
nueva E viene de Electrically, el principio de funcionamiento es similar a las anteriores, solo se
mejoro el sistema de borrado de la información, los datos pueden eliminados de las celdas
individualmente aplicándole un campo eléctrico de la misma memoria, esto elimina la mirilla de
cristal y los problemas con ella, la desventaja es que la información se borra byte a byte y no bit a
bit, esto la hace mas lenta.

Memoria Cache:
Con el aumento de la rapidez de los microprocesadores ocurrió la paradoja de que las memorias
principales no eran suficientemente rápidas como para poder ofrecerles los datos que éstos
necesitaban. Por esta razón, los ordenadores comenzaron a construirse con una memoria caché
interna situada entre el microprocesador y la memoria principal.

Además la caché contiene los datos que más se usan para reducir el tiempo de espera a los mismos.
Por supuesto este aumento de velocidad (unas 5 ó 6 veces más rápida) conlleva un elevado aumento
de precio, razón por la cual no se utiliza la misma tecnología para la memoria RAM.

Existen dos tipos de memoria caché cuyo funcionamiento es análogo:

• L1 o interna (situada dentro del propio procesador y por tanto de acceso aún más rápido y
aún más cara). La caché de primer nivel contiene muy pocos kilobytes (unos 32 ó 64 Kb)
aunque con la evolución de los procesadores tenemos modelos de 1mb.

• L2 o externa (situada entre el procesador y la RAM). Los tamaños típicos de la memoria
caché L2 oscilan en la actualidad entre 256 kc. y 2 Mb: la memoria caché es un tipo
especial de memoria que poseen los ordenadores. Esta memoria se sitúa entre el
microprocesador y la memoria RAM y se utiliza para
almacenar datos que se utilizan frecuentemente. Permite
agilizar la transmisión de datos entre el microprocesador y
la memoria principal. Es de acceso aleatorio (también
conocida como acceso directo) y funciona de una manera
similar a como lo hace la memoria principal (RAM), aunque
es mucho más rápida.

• L3 esta memoria se encuentra en algunas placas base.

Memoria virtual

Memoria virtual es un diseño computacional que permite al software usar más memoria principal
(RAM) que la que realmente posee la computadora.

La mayoría de los computadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria
cache (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria física (generalmente en forma de RAM,
donde la CPU puede escribir y leer directamente y razonablemente rápido) y el disco duro que es
mucho más lento, pero también más grande y barato.

Muchas aplicaciones requieren el acceso a más información (código y datos) que la que puede ser
mantenida en memoria física. Esto es especialmente cierto cuando el sistema operativo permite
múltiples procesos y aplicaciones corriendo simultáneamente. Una solución al problema de
necesitar mayor cantidad de memoria de la que se posee, consiste en que las aplicaciones
mantengan parte de su información en disco, moviéndola a la memoria principal cuando sea
necesario. Hay varias formas de hacer esto. Una opción es que la aplicación misma sea responsable
de decidir qué información será guardada en cada sitio, y de traerla y llevarla. La desventaja de esto,
además de la dificultad en el diseño e implementación de cada programa, es que es muy probable
que los intereses sobre la memoria de dos o varios programas generen conflictos entre sí: cada
programador podría realizar su diseño tomando en cuenta que es el único programa corriendo en el
sistema. La alternativa es usar memoria virtual, donde la combinación entre hardware especial y el
sistema operativo hace uso de la memoria principal y la secundaria para hacer parecer que la
computadora tiene mucha más memoria principal (RAM) que la que realmente posee. Este método
es invisible a los procesos, de forma tal que el resto del software corriendo en la computadora no
advierte el artilugio. La cantidad de memoria máxima que se puede hacer ver que existe tiene que
ver con las características del procesador. Por ejemplo, en un sistema de 32 bits, el máximo es 2 32,
lo que da aproximadamente 4000 Megabytes (4 Gigabytes). Todo esto hace el trabajo del
programador de aplicaciones mucho más fácil. No importa cuánta sea la memoria que la aplicación
necesita (siempre que sea menor al límite del procesador), puede actuar como si tuviera esa cantidad
de memoria principal. El programador puede ignorar completamente la necesidad de mover datos
entre los distintos tipos de memoria.

Aunque la memoria virtual podría ser implementada por software del sistema operativo, en la
práctica casi universalmente se usa una combinación de hardware y software.

Operación básica

Cuando se usa memoria virtual, o cuando una dirección es leída o escrita por la CPU, una parte del
hardware dentro de la computadora traduce las direcciones de memoria generadas por el software
(direcciones virtuales) en:

• la dirección real de memoria (la dirección de memoria física), o
• una indicación de que la dirección de memoria deseada no se encuentra en memoria
principal (llamado excepción de memoria virtual)

En el primer caso, la referencia a la memoria es completada, como si la memoria virtual no hubiera
estado involucrada: el software accede donde debía y sigue ejecutando normalmente. En el segundo
caso, el sistema operativo es invocado para manejar la situación y permitir que el programa siga
ejecutando o aborte según sea el caso.

Detalles

La traducción de las direcciones virtuales a reales es implementada por una Unidad de Manejo de
Memoria (MMU). El sistema operativo es el responsable de decidir qué partes de la memoria del
programa es mantenida en memoria física. Además mantiene las tablas de traducción de direcciones
(si se usa paginación la tabla se denomina tabla de paginación), que proveen las relaciones entre
direcciones virtuales y físicas, para uso de la MMU. Finalmente, cuando una excepción de memoria
virtual ocurre, el sistema operativo es responsable de ubicar un área de memoria física para guardar
la información faltante, trayendo la información desde el disco, actualizando las tablas de
traducción y finalmente continuando la ejecución del programa que dio la excepción de memoria
virtual desde la instrucción que causó el fallo.

En la mayoría de las computadoras, las tablas de traducción de direcciones de memoria se
encuentran en memoria física. Esto implica que una referencia a una dirección virtual de memoria
necesitará una o dos referencias para encontrar la entrada en la tabla de traducción, y una más para
completar el acceso a esa dirección. Para acelerar el desempeño de este sistema, la mayoría de las
Unidades Centrales de Proceso (CPU) incluyen una MMU en el mismo chip, y mantienen una tabla
de las traducciones de direcciones virtuales a reales usadas recientemente, llamada Translation
Lookaside Buffer (TLB). El uso de este buffer hace que no se requieran referencias de memoria
adicionales, por lo que se ahorra tiempo al traducir.

En algunos procesadores, esto es realizado enteramente por el hardware. En otros, se necesita de la
asistencia del sistema operativo: se levanta una excepción, y en ella el sistema operativo reemplaza
una de las entradas del TLB con una entrada de la tabla de traducción, y la instrucción que hizo la
referencia original a memoria es reejecutada.

El hardware que tiene soporte para memoria virtual, la mayoría de las veces también permite
protección de memoria. La MMU puede tener la habilidad de variar su forma de operación de
acuerdo al tipo de referencia a memoria (para leer, escribir, o ejecutar), así como el modo en que se
encontraba el CPU en el momento de hacer la referencia a memoria. Esto permite al sistema
operativo proteger su propio código y datos (como las tablas de traducción usadas para memoria
virtual) de corromperse por una aplicación, y de proteger a las aplicaciones que podrían causar
problemas entre sí.

Buffer de datos
Un buffer en informática es un espacio de memoria, en el que se almacenan datos para evitar que el
recurso que los requiere, ya sea hardware o software, se quede en algún momento sin datos.

Algunos ejemplos de aplicaciones de buffers son:

• En Audio o video en streaming por Internet. Se tiene un buffer para que haya menos
posibilidades de que se corte la reproducción cuando se reduzca o corte el ancho de
banda.
• Un buffer adecuado permite que en el salto entre dos canciones no haya una pausa
molesta.
• Las grabadoras de CD o DVD, tienen un buffer para que no se pare la grabación. Hoy en día
hay sistemas para retomar la grabación pero antes suponía que el CD no quedaba bien
grabado y muchas veces era inservible.

El concepto del Buffer es similar al de caché. Pero en el caso del buffer, los datos que se introducen
siempre van a ser utilizados. En la caché sin embargo, no hay seguridad, sino una mayor
probabilidad de utilización.

Para explicar la acepción informática a gente no técnica, se puede usar esta metáfora: Un buffer es
como tener dinero en el banco (buffer), un trabajo (entrada) y unos gastos fijos (salida). Si tienes un
trabajo inestable, mientras tengas ciertos ahorros, puedes mantener tus gastos fijos sin problemas, e
ir ingresando dinero cuando puedas según vas trabajando. Si los ahorros son pequeños, en seguida
que no tengas trabajo, no vas a poder acometer los gastos fijos. De la misma forma si escuchas
música en Internet y tu programa de audio usa un buffer pequeño, en cuanto que haya alguna
interrupción en la descarga, notarás cortes de sonido.

Los buffer se pueden usar en cualquier sistema digital, no solo en los informáticos, por ejemplo se
utilizan en reproductores de música y video.

Buffer Del Microprocesador

Microprocesador y memorias 2

Más contenido relacionado

La actualidad más candente (17)

Destacado (20)

Similar a Microprocesador y memorias 2 (20)

Más de sanchezariass (20)

Microprocesador y memorias 2