Memoria ROM y sus tipos

Memoria ROM:

La memoria ROM, (read-only memory) o memoria de sólo lectura, es la memoria que se utiliza para almacenar los programas que ponen en marcha el ordenador y realizan los diagnósticos. La mayoría de los ordenadores tienen una cantidad pequeña de memoria ROM (algunos miles de bytes).

Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar, o al menos no de manera rápida o fácil. Se utiliza principalmente en su sentido más estricto, se refiere sólo a máscara ROM -en inglés, MROM- (el más antiguo tipo de estado sólido ROM), que se fabrica con los datos almacenados de forma permanente y, por lo tanto, su contenido no puede ser modificado de ninguna forma. 

La memoria ROM fue desarrollada por Toshiba, los diseñadores rompieron explícitamente con las prácticas del pasado, afirmando que enfocaba "ser un reemplazo de los discos duros, más que tener el tradicional uso de la ROM como una forma de almacenamiento primario no volátil.

 ventajas de la memoria ROM:

Uso para almacenamiento de software: Memoria de solo lectura conteniendo el BIOS de una vieja placa madre

Los ordenadores domésticos a comienzos de los años 1980 venían con todo su sistema operativo en ROM. No había otra alternativa razonable ya que las unidades de disco eran generalmente opcionales. La actualización a una nueva versión significa usar un soldador o un grupo de interruptores DIP y reemplazar el viejo chip de ROM por uno nuevo. Actualmente los sistemas operativos en general ya no van en ROM. 

ØUso para almacenamiento de datos :

Como la ROM no puede ser modificada (al menos en la antigua versión de máscara), solo resulta apropiada para almacenar datos que no necesiten ser modificados durante la vida de este dispositivo. Con este fin, la ROM se ha utilizado en muchos ordenadores para guardar tablas de consulta, utilizadas para la evaluación de funciones matemáticas y lógicas. 

Memorias PROM

Es el acrónimo en inglés de programable )read-only memory), que significa «memoria de solo lectura programable Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible), que puede ser quemado una sola vez. Por esto la memoria puede ser programada (pueden ser escritos los datos) una sola vez a través de un dispositivo especial, un programador PROM

Programación

Una PROM común se encuentra con todos los bits en valor 1 como valor por defecto de las fábricas; el quemado de cada fusible, cambia el valor del   correspondiente bit a 0. 

Historia del PROM:

 La memoria PROM fue inventada en 1956 por Wen Tsing Chow, trabajando para la «División Arma», de la American Bosch Arma Corporation en Garden City, Nueva York. La invención fue concebida a petición de la Fuerza aérea de los Estados Unidos, para conseguir una forma más segura y flexible para almacenar las constantes de los objetivos en la computadora digital del MBI Atlas E/F.

Memoria EPROM

Las memorias EPROM se programan mediante un dispositivo electrónico, como el Cromemco Bytesaver, que proporciona voltajes superiores a los normalmente utilizados en los circuitos electrónicos. Las celdas que reciben carga se leen entonces como un 0.

Una vez programada, una EPROM se puede borrar solamente mediante exposición a una fuerte luz ultravioleta Esto es debido a que los fotones de la luz excitan a los electrones de las celdas provocando que se descarguen. Las EPROM se reconocen fácilmente por una ventana transparente en la parte alta del encapsulado, a través de la cual se puede ver el chip de silicio y que admite la luz ultravioleta durante el borrado.

Las celdas de memoria de una EEPROM están constituidas por un transistor MOS, que tiene una compuerta flotante (estructura SAMOS), su estado normal está cortado y la salida proporciona un 1 lógico. 

Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y re programada entre 100.000 y un millón.

Estos dispositivos suelen comunicarse mediante protocolos como I²C, Spa Microwire. En otras ocasiones, se integra dentro de chips como microcontroladores y DSPs para lograr una mayor rapidez.

Memorias FLASH:

La memoria flash  es derivada de la memoria EEPROM— permite la lectura y escritura de múltiples posiciones de memoria en la misma operación. Gracias a ello, la tecnología flash, siempre mediante impulsos eléctricos, permite velocidades de funcionamiento muy superiores frente a la tecnología EEPROM primigenia, que sólo permitía actuar sobre una única celda de memoria en cada operación de programación. Se trata de la tecnología empleada en los dispositivos denominados memoria USB

Ventajas de la memoria flash:

-Económicamente hablando, el precio en el mercado cumple la ley de Moore aumentando su capacidad y disminuyendo el precio.

-Gran resistencia a los golpes.

-Gran velocidad

-Bajo consumo de energía.

-Funcionamiento silencioso, ya que no contiene actuadores mecánicos ni partes móviles.

-Su pequeño tamaño también es un factor determinante a la hora de escoger para un dispositivo portátil, así como su ligereza y versatilidad para todos los usos hacia los que está orientado. En vista de ello, comienzan a popularizarse los discos SSD que usan memoria flash en lugar de platos

Memoria flash de tipo NOR: En las memorias flash de tipo NOR, cuando los electrones se encuentran en FG (Floating Gate), modifican el campo eléctrico que generaría CG (control Gate) en caso de estar activo. De esta forma, dependiendo de si la celda está a 1 o a 0, el campo eléctrico de la celda existe o no.

Memorias flash de tipo NAND: Las memorias flash basadas en puertas lógicas NAND funcionan de forma ligeramente diferente: usan un túnel de inyección para la escritura y para el borrado un túnel de ‘soltado’.

-La densidad de almacenamiento de los chips es actualmente bastante mayor en las memorias NAND.

-El costo de NOR es mucho mayor.

-El acceso NOR es aleatorio para lectura y orientado a bloques para su modificación.

Memoria RAM

Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio y hace referencia a efectivamente la memoria que se usa de forma aleatoria para cargar y utilizar archivos, programas y demás información en la PC.

La memoria RAM tiene como función cargar toda aquella información que se esté usando mientras trabajamos en el ordenador, una vez apaguemos el equipo ésta se borra.

Gracias a la memoria RAM se pueden tener varios archivos, carpetas, programas o cualquier aplicación ejecutada de forma simultanea. Si el equipo posee poca memoria se hará lento, tendrá problemas con frecuencia o incluso se puede congelar. En esencia por eso es importante mantener un buen nivel de memoria RAM en la PC.
Lastimosamente, como todo dispositivo, la memoria RAM es una tarjeta que puede gastarse y dañarse de alguna forma, algunos de los síntomas que puede presentar nuestra PC cuando esta memoria falla son:

• Inestabilidad en el sistema.
• Reinicio no deseados.
• El ordenador no arranca.
• Pantallas azules, etc.

Errores pueden ser más, sin embargo existen herramientas que pueden utilizarse para ralizar una detección temprana y descartar o asegurarnos que la memoria falla o se encuentra en buen estado.

Una buena herramienta de optimización que sirve para detectar cualquier problema en la memoria RAM es MemoryTest. Este software se encarga de analizar toda la memoria y mostrar en pantalla los posibles errores.

Tipos de memoria RAM:

SRAM (Static Random Access Memory)

Es un tipo de memoria que es más rápida y fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica.Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30, y las memorias bipolares y ECL se encuentran por debajo de 10 nanosegundos.Un bit de RAM estática se construye con un --- como circuito flip-flop que permite que la corriente fluya de un lado a otro basándose en cual de los dos transistores es activado. Las RAM estáticas no precisan de circuiteria de refresco como sucede con las RAMs dinámicas, pero precisan más espacio y usan mas energía. La SRAM, debido a su alta velocidad, es usada como memoria caché.

DRAM (Dynamic RAM) 

Es un tipo de memoria de gran capacidad pero que precisa ser constantemente refrescada (re-energizada) o perdería su contenido. Generalmente usa un transistor y un condensador para representar un bit Los condensadores debe de ser energizados cientos de veces por segundo para mantener las cargas. A diferencia de los chips firmware (ROMs, PROMs, etc.) las dos principales variaciones de RAM (dinámica y estática) pierden su contenido cuando se desconectan de la alimentación. Contrasta con la RAM estática.

Algunas veces en los anuncios de memorias, la RAM dinámica se indica erróneamente como un tipo de encapsulado; por ejemplo "se venden DRAMs, SIMMs y SIPs", cuando deberia decirse "DIPs, SIMMs y SIPs" los tres tipos de encapsulado típicos para almacenar chips de RAM dinámica.

Tambien algunas veces el término RAM (Random Access Memory) es utilizado para referirse a la DRAM y distinguirla de la RAM estática (SRAM) que es más rápida y más estable que la RAM dinámica, pero que requiere más energía y es más cara.

SDRAM (Synchronous DRAM, DRAM síncrona)

Es un tipo de memoria RAM dinámica que es casi un 20% más rápida que la RAM EDO. SDRAM entrelaza dos o más matrices de memoria interna de tal forma que mientras que se está accediendo a una matriz, la siguiente se está preparando para el acceso. SDRAM-II es tecnología SDRAM más rápida esperada para 1998. También conocido como DDR DRAM o DDR SDRAM (Double Data Rate DRAM o SDRAM), permite leer y escribir datos a dos veces la velocidad bús.

FPM-RAM (Fast Page Mode RAM) 

Inspirado en técnicas como el "Burst Mode" usado en procesadores como el Intel 486,se implanto un modo direccionamiento en el que el controlador de memoria envía una sola dirección y recibe a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas las direcciones. Esto supone un ahorro de tiempos ya que ciertas operaciones son repetitivas cuando se desea acceder a muchas posiciones consecutivas. Funciona como si deseáramos visitar todas las casas en una calle: después de la primer vez no seria necesario decir el numero de la calle, unicamente seguir la misma. Se fabricaban con tiempos de acceso de 70 ó 60 ns y fueron muy populares en sistemas basados en el 486 y los primeros Pentium.

EDO-RAM (Extended Data Output RAM)

Lanzada en 1995 y con tiempos de accesos de 40 o 30ns suponia una mejora sobre su antecesora la FPM. La EDO, también es capaz de enviar direcciones contiguas pero direcciona la columna que va utilizar mientras que se lee la información de la columna anterior, dando como resultado una eliminación de estados de espera, manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo de lectura.

BEDO-RAM (Burst Extended Data Output RAM)

Fue la evolución de la EDO RAM y competidora de la SDRAM, fue presentada en 1997. Era un tipo de memoria que usaba generadores internos de direcciones y accedía a mas de una posición de memoria en cada ciclo de reloj, de manera que lograba un desempeño un 50% mejor que la EDO. Nunca salio al mercado, dado que Intel y otros fabricantes se decidieron por esquemas de memoria sincrónicos que si bien tenían mucho del direccionamiento MOSTEK, agregan funcionalidades distintas como señales de reloj.

Arquitectura de Von Neumann

Hacia 1950, John Von Neumann tuvo la idea de construir una máquina que "memorizara" una serie de órdenes y un grupo de datos, para que pudiera luego "trabajar sola" hasta lograr un resultado.

La arquitectura Von Neumann es un modelo de organización en arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos

John Von Neumann

La idea de Von Neumann consiste en conectar permanentemente las unidades de la computadora, de modo que todo el ordenador está coordinado por un control central. Para evitar tener que cablear las unidades cada vez que se quería ejecutar un nuevo programa, se ideó un método donde tanto las instrucciones que forman los programas como los datos que utilizan éstos se almacenan en una memoria.

Arquitectura y Organización

Los diferentes elementos físicos que componen un ordenador podemos dividirlos, según la tarea que realizan, en las siguientes unidades funcionales:

La unidad aritmético-lógica o ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes.

La Unidad Central de Proceso (CPU)

La Unidad Central de Proceso o CPU controla y coordina todas las operaciones del ordenador. Está constituida por dos elementos básicos: la Unidad de Control (UC) y la Unidad Aritmético-Lógica (ALU).

• La Unidad de Control es la encargada de controlar la ejecución de las instrucciones en el orden indicado en el programa, secuencia de operaciones necesarias para ejecutar cada instrucción. Realiza la coordinación entre la ALU, la memoria principal y el resto de componentes. La UC consta de una serie de registros, un decodificador y un reloj:
• Los registros se encargan de almacenar la información que utiliza la UC en un momento dado. Entre los principales registros están los siguientes:

• Registro CP (Contador de Programa): almacena la dirección de memoria de la siguiente instrucción que se debe ejecutar. Los programas de ordenador constan de varias instrucciones que han de estar en memoria principal al ser ejecutados.
• Registro RI (Registro de Instrucción): almacena la instrucción que se está ejecutando en cada momento.
• Registros de propósito general: pequeñas zonas de memoria de acceso muy rápido que almacenan los datos a los que se va a acceder de forma inmediata.
• El decodificador está compuesto por los circuitos encargados de determinar qué se debe hacer teniendo en cuenta el código de la instrucción a ejecutar y los valores del registro de estado.
• El reloj indica el momento en que se debe ejecutar cada paso de la ejecución de una instrucción. La velocidad del reloj se mide en Hertzios (pulsos de reloj por segundo).
• La Unidad Aritmético-Lógica (ALU), es la encargada de realizar las operaciones aritméticas (sumas, restas, multiplicaciones,…) y lógicas (NOT, AND, OR, XOR,…) que le ordene la Unidad de Control (UC). Está compuesta por:
• Circuitos digitales que realizan las operaciones solicitadas por la Unidad de Control.
• Registros que almacenan los operandos participantes en las operaciones. se divide en:Registro acumulador que almacena el resultado.Registro de estado que proporciona información sobre el estado de la última operación. Después de realizar ciertas operaciones se toman decisiones en función del resultado y almacenar características del resultado en un solo bit sirve para ser más rápido al evaluar la condición

Unidad de Control

La función principal de la unidad de control de la CPU es dirigir la secuencia de pasos de modo que la computadora lleve a cabo un ciclo completo de ejecución de una instrucción, y hacer esto con todas las instrucciones de que conste el programa. Los pasos para ejecutar una instrucción cualquiera son los siguientes:

1. Ir a la memoria y extraer el código de la siguiente instrucción (que estará en la siguiente celda de memoria por leer). 
2. Decodificar la instrucción recién leída (determinar de que instrucción se trata).
3. Ejecutar la instrucción.
4. Prepararse para leer la siguiente casilla de memoria (que contendrá la siguiente instrucción), y volver al paso 1 para continuar.

La unidad de control ejecutara varias veces este ciclo de cuatro “instrucciones alambradas” a una enorme velocidad.

La Memoria

La memoria está formada por circuitos electrónicos que almacenan valores binarios (bits) en cada celda de memoria. Almacena la información que va a ser utilizada por la CPU: datos e instrucciones de los programas a ejecutar. 

Al hablar de una memoria tenemos que tener en cuenta dos parámetros fundamentales:

• Se llama ancho de palabra al tamaño menor que se puede leer o escribir simultáneamente en la memoria. Depende de la memoria y del bus que se encarga de mover los datos. Algunos tamaños actuales son 32 o 64 bits.
• Las direcciones de memoria se utilizan para identificar cada palabra de memoria, y son usadas en las instrucciones que ejecuta el procesador para indicar a qué información se quiere acceder. Cuanto mayor sea la memoria, a más direcciones de memoria podré acceder. Actualmente se trabaja con 32 y 64 bits.

Los Buses

En Informática, bus es el conjunto de conductores eléctricos en forma de pistas metálicas impresas sobre la tarjeta madre del computador, por donde circulan las señales que corresponden a los datos binarios del lenguaje máquina con que opera el Microprocesador.

Hay tres clases de buses: Bus de Datos, Bus de Direcciones y Bus de Control. 

1. Bus de Datos: mueve los datos entre los dispositivos del hardware de Entrada como el Teclado, el Escáner, el Ratón, entre otros; de salida como la Impresora, el Monitor o la tarjeta de Sonido; y de Almacenamiento como el Disco Duro, el Diskette o la Memoria-Flash. Estas transferencias que se dan a través del Bus de Datos son gobernadas por varios dispositivos y métodos, de los cuales el Controlador PCI, "Peripheral Component Interconnect", Interconexión de componentes Periféricos, es uno de los principales. Su trabajo equivale, simplificando mucho el asunto, a una central de semáforos para el tráfico en las calles de una ciudad.
2. El Bus de Direcciones: está vinculado al bloque de Control de la CPU para tomar y colocar datos en el Sub-sistema de Memoria durante la ejecución de los procesos de cómputo.
3. El Bus de Control: transporta señales de estado de las operaciones efectuadas por el CPU con las demás unidades.