En la actualidad, memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como Memoria RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en inglés Random Access Memory) y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal. De forma similar, se refiere a formas de almacenamiento masivo como Discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente. Estas distinciones contemporáneas son de ayuda porque son fundamentales para la arquitectura de computadores en general.
Además, se refleja una diferencia técnica importante y significativa entre memoria y dispositivos de almacenamiento masivo, que se ha ido diluyendo por el uso histórico de los términos "almacenamiento primario" (a veces "almacenamiento principal"), para memorias de acceso aleatorio, y "almacenamiento secundario" para dispositivos de almacenamiento masivo.
Se han inventado varias formas de almacenamiento basadas en diversos fenómenos naturales. No existen ningún medio de almacenamiento de uso práctico universal y todas las formas de almacenamiento tienen sus desventajas. Por tanto, un sistema informático contiene varios tipos de almacenamiento, cada uno con su propósito individual, como se muestra en el diagrama.
Almacenamiento primario
Los registros del procesador son internos de la CPU. Contienen información que las unidades aritmético-lógicas necesitan llevar a la instrucción en ejecución. Técnicamente, son los más rápidos de los almacenamientos de la computadora, siendo transistores de conmutación integrados en el chip de silicio del microprocesador (CPU) que funcionan como "flip-flop" electrónicos.
Almacenamiento secundario, terciario y fuera de línea
Habitualmente, la memoria secundaria o de almacenamiento masivo tiene mayor capacidad que la memoria primaria, pero es mucho más lenta. En las computadoras modernas, los discos duros suelen usarse como dispositivos de almacenamiento masivo. El tiempo necesario para acceder a un byte de información dado almacenado en un disco duro es de unas milésimas de segundo (milisegundos). En cambio, el tiempo para acceder al mismo tipo de información en una memoria de acceso aleatorio (RAM) se mide en mil-millonésimas de segundo (nanosegundos).
Esto ilustra cuan significativa es la diferencia entre la velocidad de las memorias de estado sólido y la velocidad de los dispositivos rotantes de almacenamiento magnético u óptico: los discos duros son del orden de un millón de veces más lentos que la memoria (primaria). Los dispositivos rotantes de almacenamiento óptico (unidades de CD y DVD) son incluso más lentos que los discos duros, aunque es probable que su velocidad de acceso mejore con los avances tecnológicos.
Por lo tanto, el uso de la memoria virtual, que es cerca de un millón de veces más lenta que memoria “verdadera”, ralentiza apreciablemente el funcionamiento de cualquier computadora. Muchos sistemas operativos implementan la memoria virtual usando términos como memoria virtual o "fichero de caché". La principal ventaja histórica de la memoria virtual es el precio; la memoria virtual resultaba mucho más barata que la memoria real. Esa ventaja es menos relevante hoy en día. Aun así, muchos sistemas operativos siguen implementándola, a pesar de provocar un funcionamiento significativamente más lento.
Almacenamiento de red
El almacenamiento de red es cualquier tipo de almacenamiento de computadora que incluye el hecho de acceder a una información a través de una red informática. Discutiblemente, el almacenamiento de red permite centralizar el control de información en una organización y reducir la duplicidad de la información.
Volatilidad de la información
La memoria no volátil retendrá la información almacenada incluso si no recibe corriente eléctrica constantemente. Se usa para almacenamientos a largo plazo y, por tanto, se usa en memorias secundarias, terciarias y fuera de línea.
Memoria dinámica es una memoria volátil que además requiere que periódicamente se refresque la información almacenada, o leída y reescrita sin modificaciones.
Acceso secuencial significa que acceder a una unidad de información tomará un intervalo de tiempo variable, dependiendo de la unidad de información que fue leída anteriormente. El dispositivo puede necesitar buscar (posicionar correctamente el cabezal de lectura/escritura de un disco), o dar vueltas (esperando a que la posición adecuada aparezca debajo del cabezal de lectura/escritura en un medio que gira continuamente).
La memorias de sólo lectura retienen la información almacenada en el momento de fabricarse y la memoria de escritura única (WORM) permite que la información se escriba una sola vez en algún momento tras la fabricación. También están las memorias inmutables, que se utilizan en memorias terciarias y fuera de línea. Un ejemplo son los CD-ROMs.
Las memorias de escritura lenta y lectura rápida son memorias de lectura/escritura que permite que la información se reescriba múltiples veces pero con una velocidad de escritura mucho menor que la de lectura. Un ejemplo son los CD-RW.
Direccionamiento de la información
En la memoria de localización direccionable, cada unidad de información accesible individualmente en la memoria se selecciona con su dirección de memoria numérica. En las computadoras modernas, la memoria de localización direccionable se suele limitar a memorias primarias, que se leen internamente por programas de computadora ya que la localización direccionable es muy eficiente, pero difícil de usar para los humanos.
En las memorias de sistema de archivos, la información se divide en Archivos informáticos de longitud variable y un fichero concreto se localiza en directorios y nombres de archivos "legible por humanos". El dispositivo subyacente sigue siendo de localización direccionable, pero el sistema operativo de la computadora proporciona la abstracción del sistema de archivos para que la operación sea más entendible. En las computadora modernas, las memorias secundarias, terciarias y fuera de línea usan sistemas de archivos.
En las memorias de contenido direccionable (content-addressable memory), cada unidad de información legible individualmente se selecciona con una valor hash o un identificador corto sin relación con la dirección de memoria en la que se almacena la información. La memoria de contenido direccionable pueden construirse usando software o hardware; la opción hardware es la opción más rápida y cara.
Capacidad de memoria
La velocidad de los computadores se incrementó, multiplicada por 100.000 aproximadamente y la capacidad de memoria creció en una proporción similar. Este hecho es particularmente importante para los programas que utilizan tablas de transposición: a medida que aumenta la velocidad de la computadora se necesitan memorias de capacidad proporcionalmente mayor para mantener la cantidad extra de posiciones que el programa está buscando.
Se espera que la capacidad de procesadores siga aumentando en los próximos años; no es un abuso pensar que la capacidad de memoria continuará creciendo de manera impresionante. Memorias de mayor capacidad podrán ser utilizadas por programas con tablas de Hash de mayor envergadura, las cuales mantendrán la información en forma permanente.
Minicomputadoras: se caracterizan por tener una configuración básica regular que puede estar compuesta por un monitor, unidades de disquete, disco, impresora, etc. Su capacidad de memoria varía de 16 a 256 kbytes.
Macrocomputadoras: son aquellas que dentro de su configuración básica contienen unidades que proveen de capacidad masiva de información, terminales (monitores), etc. Su capacidad de memoria varía desde 256 a 512 kbytes, también puede tener varios megabytes o hasta gigabytes según las necesidades de la empresa.
Microcomputadores y computadoras personales: con el avance de la microelectrónica en la década de los 70 resultaba posible incluir todos los componente del procesador central de una computadora en un solo circuito integrado llamado microprocesador. Ésta fue la base de creación de unas computadoras a las que se les llamó microcomputadoras. El origen de las microcomputadoras tuvo lugar en los Estados Unidos a partir de la comercialización de los primeros microprocesadores (INTEL 8008, 8080). En la década de los 80 comenzó la verdadera explosión masiva, de los ordenadores personales (Personal Computer PC) de IBM. Esta máquina, basada en el microprocesador INTEL 8008, tenía características interesantes que hacían más amplio su campo de operaciones, sobre todo porque su nuevo sistema operativo estandarizado (MS-DOS, Microsoft Disk Operating Sistem) y una mejor resolución óptica, la hacían más atractiva y fácil de usar. El ordenador personal ha pasado por varias transformaciones y mejoras que se conocen como XT(Tecnología Extendida), AT(Tecnología Avanzada) y PS/2...
Memorias Magnéticas
Las memorias magnéticas usan diferentes patrones de magnetización sobre una superficie cubierta con una capa magnetizada para almacenar información. Las memorias magnéticas son no volátiles. Se llega a la información usando uno o más cabezales de lectura/escritura. Como el cabezal de lectura/escritura solo cubre una parte de la superficie, el almacenamiento magnético es de acceso secuencial y debe buscar, dar vueltas o las dos cosas. En computadoras modernas, la superficie magnética será de alguno de estos tipos:
Disco magnético
Disquete, usado para memoria fuera de línea
Disco duro, usado para memoria secundario
Cinta magnética, usada para memoria terciaria y fuera de línea.
En las primeras computadoras, el almacenamiento magnético se usaba también como memoria principal en forma de memoria de tambor, memoria de núcleo, memoria en hilera de núcleo, memoria película delgada, memoria de Twistor o memoria burbuja. Además, a diferencia de hoy, las cintas magnéticas se solían usar como memoria secundaria.
Memoria de semiconductor
CD, CD-ROM, DVD: Memorias de simplemente solo lectura, usada para distribución masiva de información digital (música, vídeo, programas informáticos).
CD-R, DVD-R, DVD+R: Memorias de escritura única usada como memoria terciaria y fuera de línea.
CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM: Memoria de escritura lenta y lectura rápida usada como memoria terciaria y fuera de línea.
Blu-ray: Formato de disco óptico pensado para almacenar vídeo de alta calidad y datos. Para su desarrollo se creó la BDA, en la que se encuentran, entre otros, Sony o Phillips.
HD DVD
Se trata de una memoria de estado sólido tipo DRAM en la que se puede tanto leer como escribir información. Se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se dicen "de acceso aleatorio" o "de acceso directo" porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible.
SDRAM: Las memorias SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) son las utilizadas actualmente (aunque por SDRAM se suele identificar a un tipo concreto de módulos, en realidad todos los módulos actuales son SDRAM). Son un tipo de memorias síncronas, es decir, que van a la misma velocidad del sistema, con unos tiempos de acceso que en los tipos más recientes son inferiores a los 10ns, llegando a los 5ns en los más rápidos. Las memorias SDRAM se dividen a su vez en varios tipos:
Los módulos SDR (Single Data Rate) son los conocidos normalmente como SDRAM, aunque, como ya hemos dicho, todas las memorias actuales son SDRAM. Se trata de módulos del tipo DIMM, de 168 contactos, y con una velocidad de bus de memoria que va desde los 66MHz a los 133MHz. Estos módulos realizan un acceso por ciclo de reloj. Empiezan a utilizarse con los Pentium II y su utilización llega hasta la salida de los Pentium 4 de Intel y los procesadores Athlon XP de AMD, aunque las primeras versiones de este último podían utilizar memorias SDR. Este tipo de módulos se denominan por su frecuencia, es decir, PC66, PC100 o PC133.
Los módulos DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) son una evolución de los módulos SDR. Se trata de módulos del tipo DIMM, de 184 contactos y 64bits, con una velocidad de bus de memoria de entre 100MHz y 200MHz, pero al realizar dos accesos por ciclo de reloj las velocidades efectivas de trabajo se sitúan entre los 200MHz y los 400MHz. Este es un punto que a veces lleva a una cierta confusión, ya que tanto las placas base como los programas de información de sistemas las reconocen unas veces por su velocidad nominal y otras por su velocidad efectiva. Comienzan a utilizarse con la salida de los Pentium 4 y Thlon XP, tras el fracasado intento por parte de Intel de imponer para los P4 un tipo de memoria denominado RIMM, que pasó con más pena que gloria y tan sólo llegó a utilizarse en las primeras versiones de este tipo de procesadores (Pentium 4 Willamette con socket 423). Se han hecho pruebas con módulos a mayores velocidades, pero por encima de los 200MHz (400MHz efectivos) suele bajar su efectividad. Esto, unido al coste y a la salida de los módulos del tipo DDR2, ha hecho que en la práctica sólo se comercialicen módulos DDR de hasta 400MHz (efectivos). Estas memorias tienen un consumo de entre 0 y 2.5 voltios. Este tipo de módulos se está abandonando, siendo sustituido por los módulos del tipo DDR2.
Los módulos DDR2 SDRAM son una evolución de los módulos DDR SDRAM. Se trata de módulos del tipo DIMM, en este caso de 240 contactos y 64bits. Tienen unas velocidades de bus de memoria real de entre 100MHz y 266MHz, aunque los primeros no se comercializan. La principal característica de estos módulos es que son capaces de realizar cuatro accesos por ciclo de reloj (dos de ida y dos de vuelta), lo que hace que su velocidad de bus de memoria efectiva sea el resultado de multiplicar su velocidad de bus de memoria real por 4. Esto duplica la velocidad en relación a una memoria del tipo DDR, pero también hace que los tiempos de latencia sean bastante más altos (pueden llegar a ser el doble que en una memoria DDR). El consumo de estas memorias se sitúa entre los 0 y 1.8 voltios, es decir, casi la mitad que una memoria DDR. Tanto las memorias DDR como las memorias DDR2 se suelen denominar de dos formas diferentes, o bien en base a su velocidad de bus de memoria efectiva (DDR-266, DDR-333, DDR-400, DDR2-533, DDR2-667, DDR2-800) o bien por su ancho de banda teórico, es decir, por su máxima capacidad de transferencia (PC-2100, PC-2700 y PC-3200 en el caso de los módulos DDR y PC-4200, PC-5300 y PC-6400 en el caso de los módulos DDR2). El Ancho de banda de los módulos DDR y DDR2 se puede calcular multiplicando su velocidad de bus de memoria efectiva por 8 (DDR-400 por 8 = PC-3200).
El último y más reciente tipo de memorias es el DDR3.
Este tipo de memorias (que ya han empezado a comercializarse, y están llamadas a sustituir a las DDR2) son también memorias del tipo SDRAM DIMM, de 64bits y 240 contactos, aunque no son compatibles con las memorias DDR2, ya que se trata de otra tecnología y además físicamente llevan la muesca de posicionamiento en otra situación. Según las informaciones disponibles se trata de memorias con una velocidad de bus de memoria real de entre 100MHz y 250MHz, lo que da una velocidad de bus de memoria efectiva de entre 800MHz y 2000MHz (el doble que una memoria DDR2 a la misma velocidad de bus de memoria real), con un consumo de entre 0 y 1.5 voltios (entre un 16% y un 25% menor que una DDR2) y una capacidad máxima de transferencia de datos de 15.0GB/s.
SRAM: Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que, al diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos (mientras esté alimentada) sin necesidad de circuito de refresco (no se descargan). Sin embargo, si son memorias volátiles, es decir que pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica.
Una memoria SRAM tiene tres estados distintos de operación: standby, en el cual el circuito está en reposo, reading o lectura, durante el cual los datos son leidos desde la memoria, y writing o escritura, durante el cual se actualizan los datos almacenados en la memoria.
Reposo
Si bus de control (WL) no está activado, los transistores de acceso M5 y M6 desconectan la celda de los buses de datos. Los dos biestables formados por M1 – M4 mantendran los datos almacenados mientras dure la alimentación electrica.
Lectura
Asumimos que el contenido de la memoria es 1, y está almacenado en Q. El ciclo de lectura comienza cargando los buses de datos con el 1 lógico, y luego activa WL y los transistores de control. A continuación, los valores almacenados en Q y Q se transfieren a los buses de datos, dejando BL en su valor previo, y ajustando BL a través de M1 y M5 al 0 lógico. En el caso que el dato contenido en la memoria fuera 0, se produce el efecto contrario: BL será ajustado a 1 y BL a 0.
Escritura
El ciclo de escritura se inicia aplicando el valor a escribir en el bus de datos. Si queremos escribir un 0, ajustaremos BL to 1 y BL a 0, mientras que para un 1, basta con invertir los valores de los buses. Una vez hecho esto, se activa el bus WL, y el dato queda almacenado.
Modulos de memoria DIMM y SIMM
Por su forma existen dos tipos de memorias, la DIMM y la SIMM. La memoria DIMM es un conector muy poco usado ahora, aunque algunas maquinas nuevas todavía traen ranuras para este tipo de conexión
DIMM son las siglas de Dual In line Memory Module, consiste en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo para este conector en la tarjeta madre y su conector es generalmente de 168 contactos
El hardware está incorporado en el ordenador, así que las instrucciones de la BIOS específicas también lo están, de igual modo que la ROM. Cuando se instala, por ejemplo, un adaptador de vídeo personalizado, éste incluye sus propias instrucciones de BIOS en la ROM, que reemplazan las instrucciones internas cada vez que arranca el ordenador. La RAM, bastante más veloz que la ROM, se utiliza para trabajar con datos que varían constantemente. Básicamente, contiene instrucciones para el control de los dispositivos físicos, entre los que también se incluye el propio ordenador.
Cuando se enciende, se inicializa o se reinicia el ordenador, lo hace bajo el control de cierto código de la ROM (conocido como BIOS) situado cerca del extremo superior del espacio básico direccionable de 1MB. Más tarde, los dispositivos adicionales del ordenador se hacen cargo de los bloques de espacio direccionable que no se están utilizando, con el fin de insertar el código de ROM que contiene las instrucciones para su uso especializado.
Por ejemplo, el adaptador de vídeo colocará su propio bloque de ROM en el área de memoria situada justo encima, asignada al "buffer" de vídeo. Las unidades de disco duro, tarjetas adaptadoras de red y otros dispositivos ocuparán las áreas que se encuentran entre la ROM de vídeo y la BIOS de la ROM. Normalmente, este proceso deja espacios abiertos en el mapa de la memoria, circunstancia que aprovechan en gran medida los gestores de memoria.
EPROM (memoria inalterable programable borrable): Un EPROM es un tipo especial de PROM que puede ser borrado exponiéndolo a la luz ultravioleta.
EEPROM (eléctricamente memoria inalterable programable borrable): Un EEPROM es un tipo especial de PROM que puede ser borrado exponiéndolo a una carga eléctrica.
Existen dos tipos de memoria cache
Nivel 2 (L2): Se encuentra atada a la CPU a través del bus estándar en forma de una pastilla externa (las nuevas CPU, como el Pentium Pro, incorporan la cache L2 en el interior de la CPU, al igual que la L1). Su misión crítica es unir la CPU con la memoria principal. Para ello se utiliza el principio de localidad, y existen principalmente tres formas de configuraciones de cache.
La memoria caché permite acelerar el acceso a los datos, trasladándolos a un medio más rápido cuando se supone que van a leerse o modificarse pronto. Por ejemplo, si ciertos datos acaban de leerse, es probable que al poco tiempo esos mismos datos, y también los siguientes, vuelvan a leerse.
Otro tipo de memoria caché es la de software, que consiste en destinar un bloque de memoria a almacenar datos de las unidades de disco. En función de la frecuencia con que las aplicaciones tengan que acceder a los datos de un disco, el uso de la caché puede acelerar el trabajo considerablemente, puesto que es mucho más rápido acceder a la memoria que al disco. Una caché de software puede crearse en memoria extendida (descrita en el capítulo 2) y justifica por sí sola disponer de mucha memoria en el ordenador.
MEMORIA FLASH
Las memorias flash son memorias de lectura/escitura de alta densidad (gran capacidad de almacenamiento de bits) que son no volátiles. Alta densidad significa que se puede empaquetar en una pequeña superficie del chip, gran cantidad de celdas, lo que implica que cuanto mayor sea la densidad, más bits se pueden almacenar en un chip de tamaño determinado. La memoria flash es la memoria ideal porque posee una capacidad de almacenamiento alta, es no volátil, tiene capacidad de lectura/escritura, rapidez de operación comparativamente alta, buena relación calidad/precio.
Las tecnologías tradicionales de memoria como la ROM, RAM, EPROM, EEPROM, SRAM, DRAM, poseen una o más características pero ninguna de ellas tiene todas, excepto las memorias flash. Actualmente se utilizan en la fabricación de BIOS para computadoras, generalmente conocidos como FLASH-BIOS. La ventaja de esta tecnología es que permite actualizar el bios con un software proporcionado por el fabricante, sin necesidad de desmontar el chip del circuito final, ni usar aparatos especiales.
MEMORIA VIRTUAL
La memoria virtual es un concepto que se usa en algunos sistemas de computadoras grandes y que permite al usuario construir programas como si estuviera disponible un gran espacio de memoria, igual a la totalidad de la memoria auxiliar. Esta memoria utiliza una parte de almacenamiento secundario de la computadora (disco duro) como si fuera memoria. Cada dirección a la que hace referencia la CPU recorre un mapeo de dirección de la supuesta dirección virtual a una dirección física en la memoria principal.
Se usa la memoria virtual para dar a los programadores la ilusión de que tienen a su disposición una memoria muy grande, aunque la computadora tenga en realidad una memoria relativamente pequeña. Un sistema de memoria virtual proporciona un mecanismo para trasladar direcciones generadas por programas a localidades correctas en la memoria principal. Esto se hace en forma dinámica, mientras la CPU ejecuta programas. La circuitería maneja en forma automática la traducción o el mapeo mediante una tabla de mapeo.
Para que el software correlacione direcciones virtuales con direcciones físicas y facilité la transferencia de información entre la memoria principal y el disco duro, el espacio de direcciones virtuales se divide en bloques de direcciones por lo común de tamaño fijo.
Estos bloques, llamados páginas, son análogos pero más grandes que las líneas de un caché. El espacio de direcciones físicas de memoria se divide en bloques, llamados marcos de página que son del mismo tamaño que las páginas.
La memoria virtual se puede implementar mediante varios mecanismos, dependiendo de que administrador de memoria estemos usando.
Paginación por demanda: sólo se irán subiendo a memoria las páginas que se vayan requiriendo.
Segmentación por demanda: se irán subiendo los segmentos que se necesiten.
Segmentación paginada por demanda: cuando se ven segmentos, pero el sistema utiliza paginación. Así pues, en este modelo se emplea la paginación por demanda.
Es decir, la forma de trabajar de la memoria virtual es la siguiente
Una parte de los datos se almacena en memoria y otra parte en el disco duro, cuando se termina de usar las instrucciones de la memoria principal, estas se guardan en disco y las de disco pasan a la memoria RAM.
En primer lugar vamos a diferenciar entre lectores, grabadores y regrabadores. Los más flexibles son los últimas, ya que permiten trabajar en cualquiera de los tres modos, pero la velocidad de lectura, que es uno de los parámetros más importantes.
En unidades lectoras son habituales velocidades de alrededor de 34X (esto es 34 veces la velocidad de un lector de CD de 150Kps), sin embargo en los demás baja hasta los 6X ó 12X.
Suele ser habitual contar con una lectora, y una regrabadora, usando la segunda solo para operaciones de grabación.
Existen distinto tipos de CD, cada uno de estos tienen características distintas, que a continuación explicaremos:
CD Audio: Para escuchar los clásicos discos compactos de música.
Video-CD: Para películas de dicho formato
CD-i: Es una variante de disco óptico, de lectura exclusivamente CD-ROM, que contiene sonido e imagen además de datos.
Photo-CD multisesion: Cuando se lleva a revelar un carrete se puede pedir que se grabe en este formato.
CD-XA y CD-XA Entrelazado: CD’s con mezcla de música y datos.
CD-R:: Estos CD’s pueden ser grabados y leídos, pero no puede cambiarce la información que contienen una vez grabados en ellos. En estos CD’s los datos se graban sobre una aleación especial de materiales plásticos. La información que se graba en ellos se codifica en forma de espiral de pequeñas memorias anexas registradas en la superficie del disco al ser grabado, por lo que no pueden ser alteradas posteriormente.
CD-RW: Son CD’s regrabables o reescribibles. Estos contienen cambio de fase, que es una tecnología para grabadoras de CD que permite la escritura múltiple. El cambio de fase consiste en alterar las propiedades del disco compacto, cambiando su estructura de amorfa a cristalina y viceversa. Cuando esta el CD en fase cristal lo puede borrar y reescribir durante la fase amorfa en él.
Productos Opticos
CD-R
CD-RW
Tecnología que:
Graba datos permanentemente.
No puede ser borrado.
Puede ser leído indefinidamente.
Graba y recibe hasta 1.000 veces.
Puede ser leído indefinidamente.
Para:
Almacenar imágenes y fotos.
Crear música personalizada.
Distribuir programas de multimedia.
Archivar datos.
Copias de respaldo de bases de datos.
Almacenamiento a corto plazo.
Trasladar grandes archivos.
El agujero que hay en medio del CD tiene un diámetro de 15cm. El CD tiene una capa metálica reflectante recubierta por una capa protectora a base de barniz trasparente.
Las informaciones a almacenar se impresionan sobre la capa metálica en forma de los llamados PITS y LANS, que son pequeñas protuberancias y cavidades que representas los diferentes bits.
Los PITS y LANS se alinean a lo largo de una única espiral que va desde dentro hacia fuera y cubre todo el CD.
En contraposición a un disco de vinilo, un CD comienza su reproducción desde el margen interior y no desde el exterior.
Dado que los PITS tienen una anchura de solo 0,6 micrómetros, las diferentes vueltas de esta espiral están separadas únicamente 1,6 micrómetros.
La densidad de un CD alcanza casi las 16.000 pistas por pulgadas (Tracks per inch, TPI).
La longitud de esta espiral es aproximadamente de 6 Km. en lo que se albergan no menos de dos billones de pits.
El diámetro del rayo es de un micrómetro y sé estrecha por la longitud de onda de la luz que constituye el rayo.
Su capacidad es de 500MB a 680MB.
La superficie gravable de un CD se divide en tres partes: el LEAD IN, la ZONA DE DATOS y el LEAD OUT.
El LEAD IN (el "encabezamiento") ocupa los primeros cuatro milímetros del CD en el margen interior y contiene una especie de índice.
A continuación sigue la zona de datos que ocupa 33mm.
La parte final la constituye la zona del LEAD OUT, que es una especie de marca final. Se encuentra inmediatamente detrás del final de la zona de datos ocupada y tiene una anchura de 1mm.
ALMACENAMIENTO DE BIT Y BYTE:
El principio de funcionamiento de la óptica de lectura de una unidad de CD-ROM es que el valor 1 de un bit se contempla siempre como el paso de un pit a un land o al revés.
La longitud del pit o del land representa el numero de bits con valor cero que siguen al bit con valor uno.
Con relación a la representación de los llamados "Channel 1" –esto es, bit con el valor 1-, el procedimiento presenta una clara contrariedad: no se pueden situar dos channel 1 seguidos.
A un channel 1 necesariamente le debe seguir como mínimo un channel 0 (un bit con el valor 0).
En realidad se ha comprobado como mínimo deben ser dos los channel 0 que sigan a un channel 1. Solo entonces la distancia hasta el próximo channel 1 es suficientemente grande como para que no pase desapercibido a la óptica de lectura.
Los pits y lands no deben ser demasiado largos pues resultaría complicada para la electrónica de la unidad medir exactamente la longitud y con ello poder averiguar el numero de channel 0.
Todos estos condicionantes desembocan en el procedimiento EFM, "eight to fourteen modulation", en el que un byte almacenar se traducen con sus ocho bits en 14 channel bit. La secuencia de channel 0 y channel 1 dentro de estos 14 channel bit esta determinada por una sencilla tabla de conversión que es parte integrante de la electrónica de control de cada unidad de CD.
La base de todo medio de almacenamiento de datos la constituye siempre el formato físico del soporte de datos. Además, si se quiere acceder a los datos almacenados no en forma de sectores sino como archivos y directorios, se precisa de un formato lógico.
En el año 1985, diferentes distribuidores de software y fabricantes de hardware trabajaron conjuntamente obteniendo como fruto el llamado formato HSG (High Sierra Group), vigente aun en día en los CD para computadoras y trabajan para muchos sistemas UNIX. Todo los CD-ROM que actualmente inserta en la unidad de su PC esta provistos de este formato.
En el caso de MS DOS, el programa redirector que se encarga de interpretar la información que esconden los CD´s es el MSCDEX, que se carga en el fichero "autoexec.bat".
Para no perderce en el nivel lógico de los sectores físico, el formato HSG define en primer lugar el sector lógico.
Este, en cuanto a su tamaño, esta orientando a los sectores físicos según el Yellow Book y contiene 2048 Bytes, es decir 2kB.
Cada sector posee un numero inequívoco, el denominado "logical sector number", abreviado LSN. El primer LSN direccionable lleva el numero 0.
Los primeros 150 sectores físicos que constituyen los dos primeros segundos de un CD no pueden direccionarse desde el nivel de formato lógico.
BLOQUES LOGICOS:
Para poder direccionar mejor los elementos de los sectores lógicos y al mismo tiempo refinar la glanulosidad de los mismos, HSG divide nuevamente e sector lógico en varios bloques lógicos.
Cada bloque lógico (LBN) puede tener un tamaño de 512 bytes, 1024 bytes o 2048 bytes lo cual, en ultimo caso, se corresponde con el tamaño del sector lógico. Los LBN también se direccionan con números.
Hay un 0 para el primer "bloque" lógico del primer sector "lógico, un 1 para el segundo, un 2 para el tercero y un 3 para el cuarto. El bloque lógico 4 se encuentra al principio del segundo sector "lógico".
COMO AGREGAR UNA UNIDAD DE CD-ROM INTERNA
El procedimiento de instalación de una unidad de CD-ROM interna es complejo, porque tiene que abrir la PC para instalarla.
PROCEDIMIENTO: Colocación de terminales y configuración
Establezca la ID de la unidad. En dispositivos SCSI establezca la ID SCSI para la unidad en un número mayor que cualquiera unidad de disco duro SCSI instaladas en el sistema. Si no hay otros dispositivos SCSI en el sistema, establezca la ID de la unidad en 1, dejando ID 0 disponible para una futura instalación de un disco duro. Asegúrese de usar un número de ID único, que no comparta ningún otro dispositivo SCSI en el sistema.
La ID SCSI se configura al establecer interruptores DIP en la unidad. La figura muestra los interruptores de configuración de ID SCSI en la unidad NEC CDR-84.
Si instala un dispositivo de puerto paralelo, es probable que no necesite establecer una ID de unidad u otras opciones de configuración, pero revise. Si instala una unidad que usa interfaz de propietario, es mucho más probable que tenga que establecer una o más opciones de configuración en la unidad.
Después de verificar la configuración de la unidad, instale las guías de en ambos lados de la unidad.
Deslice con cuidado la unidad de CD-ROM en la bahía, hasta que el frente de la unidad esté alineado con el frente de las unidades de discos flexibles; después asegure la unidad en la bahía con tornillos.
PROCEDIMIENTO: Como conectar los cables
Usted necesita conectar a la unidad un cable de corriente y un cable de datos. Si su sistema contiene una tarjeta de sonido, también debe hacer una conexión entre su unidad de CD-ROM y la tarjeta de sonido.
Conecte un cable de corriente a la unidad de CD-ROM.
Conecte el cable de interfaz entre el adaptador anfitrión (o tarjeta de sonido) y la unidad de CD-ROM. Asegúrese de alinear la pata 1 en cada extremo del cable con la pata 1 correcta en la unidad de CD-ROM y en adaptador. Puede resultarle más fácil quitar la tarjeta de sonido o adaptador anfitrión, conectar el cable de interfaz en ella y después reinstalar el adaptador.
Si su sistema contiene una tarjeta de sonido, conecte la unidad de CD-ROM a la tarjeta de sonido con el cable que sea necesario.
Como terminar la instalación:
El BIOS de la PC no incluye soporte directo para las unidades de CD-ROM, por lo que su sistema requiere un manejador de CD-ROM especial para permitir a la unidad comunicarse con la PC. El manejador requerido se incluirá con cualquier dispositivo que controle la unidad de CD-ROM y no con la unidad misma.
Si desea conectar su unidad de CD-ROM a un adaptador anfitrión SCSI, necesitará un manejador de dispositivo CD-ROM escrito en forma específica para su adaptador anfitrión SCSI.
La unidad central de proceso UCP es el verdadero cerebro de la computadora; su misión consiste en coordinar y controlar o realizar todas Las operaciones del sistema. Se compone de elementos cuya naturaleza es exclusivamente electrónica (circuitos).
Sus partes principales son Las siguientes:
El Procesador (P). Que a su vez se compone de:
La unidad de control (UC).
La unidad aritmético – lógica (UAL).
La Memoria Central (MC).
Una aproximación a diseño interno de un microprocesador es el siguiente
Figura 1
Ejecutar las instrucciones de los programas almacenados en la memoria del sistema.
Controlar la transferencia entre la UCP y la memoria o las unidades de E/S
Responder a las peticiones de servicio procedente de los periféricos.
Todo programa tiene como objetivo realizar diferentes funciones o aplicaciones, solo limitadas por la capacidad e imaginación del programador.
Para que un programa sea ejecutado el mismo se debe hallar en determinadas posiciones de memoria y escrito en un lenguaje que la UCP pueda entender. La UCP lo único que comprende es lenguaje binario.
Para ejecutar cada instrucción la UCP realiza la siguiente serie de pasos:
Lee de la memoria la instrucción que hay que ejecutar y la guarda en un registro interior de la UCP.
Identifica la instrucción que acaba de leer
Comprueba si la instrucción necesita utilizar nuevos de memoria, si fuera así, determina donde debe ir a buscarlos.
Busca los datos en la memoria y los trae en UCP.
Ejecuta la instrucción propiamente dicha.
El resultado de la misma puede ser que se almacene o invoque la necesidad de tener que comunicarse con la memoria o con otro elemento externo a la propia UCP.
Vuelve al primer paso para empezar una nueva instrucción.
La anterior es una lista simplificada de los pasos que ejecuta el microprocesador.
La ejecución de cada instrucción implica el movimiento de datos, como estos pasos deben ser se deben realizar en forma secuencial y ordenada, para lo cual la UCP siguen las señales dadas por un reloj. El reloj es un elemento simple pero de gran importancia como se verá luego. Para una mejor compresión del funcionamiento de la UCP, la misma se puede dividir en dos unidades la unidad de control y la unidad aritmético-lógica.
La unidad de control (UC) es el centro nervioso de la computadora; desde ella se controla y gobiernan todas las operaciones (búsqueda, decodificación, y ejecución de la instrucción). Para realizar su función, consta de los siguientes elementos:
Registro de contador de programas (CP)
Registro de Instrucciones (RI)
Decodificador (D)
Reloj (R)
Generador de Señales o Secuenciador (S)
Registro de contador de programas (CP).También denominado registro de control de Secuencia (RCS), contiene permanentemente la dirección de memoria de la próxima instrucción a ejecutar. Si la instrucción que se está ejecutando en un instante determinado es de salto o de ruptura de secuencia, el RCS tomará la dirección de la instrucción que se tenga que ejecutar a continuación; esta dirección la extraerá de la propia instrucción en curso.
Como ya se dijo el primer paso para la ejecución de una instrucción, consiste en ir a buscarla en memoria, el CP indica cual es la dirección de memoria donde se halla esa instrucción. Una vez obtenida y antes de continuar con los siguientes pasos una señal de control incrementa el CP en una unidad, por lo cual los programas deben estar escritos (cargados) en posiciones consecutivas de memoria. El CP pasa la dirección al Registro de Direcciones
Registro de Direcciones (RD). Contiene la dirección de memoria donde se encuentra la próxima instrucción y esta comunicado con el Bus de Direcciones. El tamaño de este registro determina el tamaño de la memoria que puede direccionar.( Si es de 32 bits se puede direccionar 232=4.294.967296 (4 GB posiciones de memoria). Con la dirección de memoria, se transfiere a través el Bus de Datos desde la memoria central al Registro de Datos en la UC la instrucción correspondiente. Esta transferencia se realiza mediante señales de control. Una vez que la instrucción se encuentra en la UCP, el código de la instrucción pasa al registro de instrucciones.
Registro de Instrucciones (RI).Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. Esta instrucción llevará consigo el código de operación (CO), acción de que se trata, y en su caso los operandos o las direcciones de memoria de los mismos. Pasa el CO al decodificador.
Decodificador (D). Se encarga de extraer y analizar el código de operación de la instrucción en curso (que está en el RI) y dar las señales necesarias al resto de los elementos para su ejecución por medio del Generador de Señales.
Generador de Señales(GS). En este dispositivo se generan órdenes muy elementales (microórdenes) que, sincronizadas por los impulsos del reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instrucción que está cargada en el RI.
Reloj (R). Proporcionar una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes (frecuencia constante), que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta cada instrucción.
Figura 2
Unidad aritmético–lógica (UAL)
Esta unidad es la encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (generalmente sumas o restas) y de tipo lógico (generalmente comparaciones). Para realizar su función, consta de los siguientes elementos:
Banco de registros (BR). Está constituido por 8, 16 ó 32 registros de tipo general que sirven para situar dates antes de cada operación, para almacenar datos intermedios en las operaciones y para operaciones internas del procesador.
Circuitos operadores (CIROP). Compuesto de uno o varios circuitos electrónicos que realizan operaciones elementales aritméticas y lógicas (sumador, complementador, desplazador, etc).
Registro de resultado (RR). Se trata de un registro especial, en el que se depositan los resultados que producen los circuitos operadores.
Señalizadores de estado (SE). Registro con un conjunto de biestables en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada.
figura 3
La memoria central (MC)
Es la parte de la unidad central de proceso de una computadora donde están almacenadas las instrucciones y los datos necesarios para que un determinado proceso pueda ser realizado.
La memoria central está constituida por una multitud de celdas o posiciones de memoria, numeradas de forma consecutiva, capaces de retener, mientras la computadora esté conectada, la información necesaria.
Por otra parte, es una memoria de acceso directo, es decir, puede accederse a una de sus celdas conociendo su posición. Para esta memoria el tiempo de acceso es más corto que para Las memorias auxiliares, por tanto, los datos que manejan los procesos deben residir en ella en el momento de su ejecución.
Es importante no confundir los términos celda o posición de memoria con el de palabra de computadora, ya que esta última es el conjunto de posiciones de memoria que pueden introducirse o extraerse de la memoria de una solo vez (simultáneamente).
La memoria central tiene asociados dos registros para la realización de operaciones de lectura o escritura, y un dispositivo encargado de seleccionar una celda de memoria en coda operación de acceso sobre la misma:
Registro de dirección de memoria (RDM). Contiene la dirección de memoria donde se encuentran o va a ser almacenada la información (instrucción o dato), tanto si se trata de una lectura como de una escritura de o en memoria central, respectivamente.
Registro de intercambio de memoria (RIM). Si se trata de una operación de lectura, el RIM es quien recibe el dato de la memoria señalado por el RDM, para su posterior envío a uno de Los registros de la UAL. Si se trata de una operación de escritura, la información a grabar tiene que ester en el RIM, para que desde él se transfiera a la posición de memoria indicada por el RDM.
Selector de memoria (SM). Es el dispositivo que, tras una orden de lectura o escritura, conecta la celda de memoria cuya dirección figure en el RDM con el RIM, posibilitando la transferencia de Los dates en un sentido o en otro.
La memoria central suele ser direccionable por octeto o byte; por tanto, una celda o posición de memoria contiene 8 bits. Una de Las características fundamentales de una computadora es su capacidad de memoria interna (memoria central), la cual se mide en un múltiplo del byte denominado Kilobyte, Kbyte, Kb o simplemente K, y que equivale a 1 024 bytes (1 024 = 2'°). Otro múltiplo utilizado ampliamente en Los últimos tiempos es el Megabyte o simplemente Mega, que equivale a 1 024 * 1 024 Bytes; es decir, a 1 048 576 bytes.
TECNOLOGIAS DEL PROCESADOR
La arquitectura Cisc (Complex Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Intrucciones Complejas) se refiere ala Cconexiòn permanente del procesador con las instrucciones complejas, dificiles de crear a partir de las instrucciones de base.
La arquitectura CISC es especialmente popular en procesadores de tipo 80x86. Este tipo de arquitectura tiene un costo elevado a causa de las funciones avanzadas impresas en la silicona.
Las instrucciones son de longitud diversa, y aveces requieren màs de un ciclo de reloj. Dado que los procesadores basados en la arquitectura CISC sòlo pueden procesar una instruccion a la vez, el tiempo de procesamiento es una funciòn del tamaño de la instrucciòn.
Arquitectura RISC:
Los procesadores con tecnologìa RISC ( Reduced Instruction Set Computer, Ordenador de Conjunto de Instrucciones Reducidas) no poseen funciones avanzadas conectadas en forma permanente.
Es por eso que los programas deben traducirse en instrucciones sencillas, lo cual complica el desarrollo o hace necesaria la utilizaciòn de un procesador mas potente. Ademas, las instrucciones de naturaleza sencilla se ejecutan en un sòlo ciclo del reloj, lo cual acelera la ejecuciòn del programa si se los compara con los procesadores CISC. Dichos procesadores pueden manejar multiples instrucciones en forma simultànea, procesàndolas en paralelo.