Sistemas Operativos

Memoria central (memoria primaria, memoria real) : unidad funcional del computador en la que se almacenan las instrucciones y los datos que componen el programa que se encuentra en ejecución:La memoria principal es muy rápida, pero más

lenta que la CPU. En el computador existen otros tipos de

memoria (de más rápida a más lenta): Registros del banco de registros. Memoria caché: de acceso extremadamente rápido y

muy pequeña. Memoria secundaria (llamada también auxiliar, externa

o masiva).

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Es un conjunto de celdas, cada celda almacena un dato

3A

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11

76

3

0FFF

1000

1001

1011

CeldasCódigos hexagesimal

Para reconocer una celda se le otorga un código único, código llamado dirección. Este código nos permite la localización de celdas. Si dos celdas tienen el mismo código tendríamos el conflicto de direcciones.

Para realizar la escritura de memoria primero el CPU manda la dirección para ubicar aquella celda que tienen el código, activa la celda y manda el dato.Ejemplo:

CPU [17F6]

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El CPU debe conocer la dirección a la cual quiere leer. Primero el CPU manda la dirección, se activa la celda y el dato almacenado se manda.Ejemplo

[17F8] CPU ; cargar en el CPU el dato que

está en la dirección 17F8

7FH CPU ; cargar en el CPU el dato 7FH

Ejercicios• CPU 3FH• CPU [78F3]• [17E6] CPU

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Celda de memoria: unidad mínima de almacenamiento, que contiene un bit.

Palabra de memoria: agrupación de celdas de memoria que constituye la unidad natural de organización de la misma.A cada palabra de memoria se le asocia una

dirección física única que la identifica. El tamaño de la palabra de memoria suele ser

múltiplo de un octeto (byte, 8 bits).

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Unidad direccionable: número de celdas a las cuales le corresponde una dirección física única. A veces la unidad direccionable es la palabra. Otras veces la unidad direccionable es el

octeto (byte). Unidad de transferencia: número de

bits o palabras que se leen o escriben en una operación de lectura o escritura. A veces la unidad de transferencia es la

palabra. Otras veces la unidad de transferencia es un

bloque (varias palabras consecutivas).7

Densidad de memoria: datos almacenados por unidad de área o volumen

Capacidad de memoria: número de bits o palabras que puede almacenar .

Coste por bit: dinero que cuesta la memoria dividido por su capacidad.

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Tiempo de acceso : tiempo que se tarda en acceder a un dato.Tiempo de acceso del ciclo de lectura: tiempo que se

tarda en leer un dato.Tiempo de acceso del ciclo de escritura: tiempo que

se tarda en escribir un dato.En muchas memorias de semiconductores ambos

tiempos coinciden.

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Tiempo de ciclo: tiempo mínimo que debe transcurrir entre dos accesos consecutivos a memoria.

Velocidad de transferencia o ancho de banda (bandwith): número de datos transmitidos por unidad de tiempo.

Latencia: tiempo transcurrido entre el comienzo de un acceso a memoria y el comienzo de la transferencia de la información.

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Memoria de acceso aleatorio (random access memory)Todos los ciclos duran lo mismo.También se las llama memorias de acceso

inmediato (immediate access memory). Error: llamar RAM a las memorias de

semiconductores que permiten lectura y escritura.

Memoria de acceso secuencial (sequential access memory)Para acceder a una información es preciso

recorrer toda la que hay grabada delante.También se le llama memoria de acceso

serie (serial access memory).

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Memoria volátil: su contenido se borra cuando cesa la alimentación de energía.

Memoria no volátil: su contenido se mantiene aun cuando cese la alimentación.

Memoria de sólo lectura (read-only memory): en operaciones normales su contenido sólo se puede leer, pero no escribir.Memorias programables de sólo lectura: su

contenido puede modificarse en un modo de operación especial.

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Memoria estática: cuando se escribe un dato, dicho dato permanece inalterado hasta que escribimos un nuevo dato sobre él, o, en el caso de las memorias volátiles, hasta que cesa la alimentación de energía.

Memoria dinámica: es una memoria necesariamente volátil en la que la información almacenada se borra a lo largo del tiempo, a no ser que su contenido se restaure mediante una operación denominada “refresco”.

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La memoria de los primeros computadores estaba formada por tarjetas perforadas. Para leerlas se emitía una luz, y si había agujero, esa

luz era detectada por un sensor. Relés magnéticos: actúan como

interruptores Válvulas electrónicas de vacío: actúan

como los relés. Líneas de retardo: formadas por tubos

rellenos de mercurio, a través del cual se almacena la información como un tren de pulsos ultrasónicos.

Núcleos de ferrita: consisten en un anillo de ferrita atravesado por varios hilos por los que transcurre la corriente eléctrica, utilizada para magnetizar el anillo según dos valores distintos.

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Se emplean en la actualidad como memoria principal en todos los computadores.

Señales de direccionamiento: recibidas a través del bus de direcciones.

M bits de direcciones ⇒ 2M unidades direccionables.

Señales de datos: transmitidas a través del bus de datos.

N bits de datos ⇒ N bits de ancho de palabra.

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Señales de control: recibidas a través del bus de control.Selección de chip (Chip select, CS): su activación

permite el funcionamiento de la memoria.Lectura / Escritura (Read / Write, R/W): ordena la

operación realizada, de modo que si está en nivel alto se hace una operación y si está en nivel bajo se hace otra).

Habilitación de salida (Output Enable, OE).RAS / CAS: habilitación de dirección para memorias

DRAM. Tipos de memorias de semiconductores:

De sólo lectura: ROM, ROM programables.De lectura/ escritura (mal llamadas RAM): SRAM,

DRAM, SDRAM.17

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Estructura de la memoria semiconductoras

Bus de Datos: Do-Dn, por el entran los datos a la memoria semiconductora.Bus de Direcciones: Ao-An, por aquí se realiza el direccionamiento.OE (Output Enable): Terminal de lectura, habilita la memoria para que en la salida este lo que voy a leer. WE: (Write Enable): Terminal que permite la escritura en la memoria.CS(Chip Select): Terminal que permite la activación o desactivación de la memoria.

Son memorias de sólo lectura, no volátiles y de acceso aleatorio, que mantienen la información de modo permanente.

ROM de máscara: grabadas por el fabricante, su contenido no puede alterarse nunca.

PROM: Programmable Read Only Memory. ROM programable una sola vez. También llamadas OTPROM (One Time PROM).

EPROM: Erasable and Programmable Read Only Memory. ROM reprogramable múltiples veces mediante luz ultravioleta.

EEPROM: Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory. Permite borrar y escribir palabras individuales.

Flash: Reprogramable múltiples veces por procedimientos eléctricos a alta

velocidad. Puede borrarse la memoria completa o por bloques, no por

palabras.

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Permite solo la lectura y la habilitación, OE y CS

PSEN: Program store enable (Permite la habilitación de la lectura en ROM externa) del micro y va al terminal de lectura de la memoria(OE) y el terminal de selección del micro va al terminal de selección de la memoria(CS).

Se denomina erróneamente memorias RAM a las memorias de lectura-escritura que conforman la mayor parte de la memoria principal de los computadores.

La mayoría de las memorias RAM actuales son volátiles, y se fabrican con semiconductores.

Tienes dos tipos: SRAM Y DRAM

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Aquí en memoria de datos el terminal de escritura del micro(Wr) va al de escritura de la memoria(WE) y el terminal de lectura del micro(Rd) va al de lectura de la memoria(OE).Y el terminal del micro que se encarga de la habilitación que puede ser cualquiera según el tipo de direccionamiento va al terminal de selección de la memoria(CS) de la memoria.

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Memorias RAM estáticas (SRAM): sus celdas están formadas biestables D.

Un biestable, también llamado báscula (flip-flop en inglés), es un multivibrador capaz de permanecer en un estado determinado o en el contrario durante un tiempo indefinido.

No necesitan ciclos de refresco, son mas rápidos y costosos.

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Tiempo de acceso: Tacc = 10 a 40 ns Bus de datos: 1,2,4,8,16,32 bits Capacidad de memoria:

8k,16k,32k,64,128k,256k,512k Usos

RTC(Reloj de Tiempo Real)Memoria Cache: Guarda copia de los datos

accesados desde la memoria principal. Memoria caché principal (Interna, en el CPU). Memoria cache secundaria (Externa, en la

mainboard) (512kb).

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En una celda de una RAM dinámica el dato se almacena en un condensador.El condensador tiende a descargarse, por

lo tanto es preciso refrescar la carga para que no se borre su contenido.

Tiempo de Acceso: 30 a 100 ns Bus de datos: 1 bit Capacidad de memoria: 256

kb,1Mb,4 Mb, 16Mb,……., 128 MB, 512MB, 1 GB, ….,2 GB,…

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Módulos de memoria tipo DRAM (Encapsulamiento)DIP (Siglas de Dual In line Package)DIMM (Siglas de Dual In line Memory

Module )SIMM(Siglas de Single In line Memory

Module)EDO(Extended Data Output )BEDO (Burst Extended Data Output RAM) DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

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Las memorias más rápidas tienen un coste por bit más elevado que las memorias más lentas.Una memoria rápida de alta capacidad

tendría un coste muy elevado. Para que el computador tenga un

coste razonable:Las memorias más rápidas tienen una

capacidad más baja.Las memorias más lentas tienen una

capacidad más alta.

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Por ello, en un computador moderno hay diversos tipos de memoria organizados jerárquicamente, con diversas capacidades, velocidades y coste:Registros.Memoria caché: de acceso asociativo.Memoria principal: RAM en parte volátil de lectura-

escritura, y en parte no volátil de sólo lectura (ROM).Memoria secundaria: discos, disquetes, CD-ROM, etc.

Objetivo: contar con un sistema de memoria cuya velocidad se aproxime a la del nivel más rápido, aprovechando la capacidad del nivel más grande y con un coste razonablemente cercano al del nivel más barato.

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Introducción al almacenamientoOrganización de la memoriaEstrategias de administración de la memoria

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La organización y administración de la “memoria principal ”, “memoria primaria” o “memoria real” de un sistema ha sido y es uno de los factores más importantes en el diseño de los S. O.

Los términos “memoria” y “almacenamiento” se consideran equivalentes.

Los programas y datos deben estar en el almacenamiento principal para: Poderlos ejecutar. Referenciarlos directamente.

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Se considera “almacenamiento secundario” o “almacenamiento auxiliar” al generalmente soportado en discos. Los hechos demuestran que generalmente los programas crecen en requerimientos de memoria tan rápido como las memorias:

“Ley de Parkinson parafraseada”: Los programas se desarrollan para ocupar toda la memoria disponible para ellos.

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La parte del S. O. que administra la memoria se llama “administrador de la memoria”: Lleva un registro de las partes de

memoria que se están utilizando y de aquellas que no.

Asigna espacio en memoria a los procesos cuando estos la necesitan.

Libera espacio de memoria asignada a procesos que han terminado.

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Históricamente el almacenamiento principal se ha considerado como un recurso costoso, por lo cual su utilización debía optimizarse.

Por organización del almacenamiento se entiende la manera de considerar este almacenamiento:

¿ Se coloca un solo programa de usuario o varios ?. Si se encuentran varios programas de usuario:

¿ Se concede a cada uno la misma cantidad de espacio o se divide el almacenamiento en porciones o “particiones” de diferente tamaño ?.

¿ Se utilizará un esquema rígido de número y tamaño de particiones o un esquema dinámico y adaptable ?.

¿ Se requerirá que los trabajos de los usuarios sean diseñados para funcionar en una partición específica o se permitirá que se ejecuten en cualquiera donde quepan ?.

¿ Se requerirá o no que cada trabajo sea colocado en un bloque contiguo de memoria ?.

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Los programas y datos tienen que estar en la memoria principal para poder ejecutarse o ser referenciados.

Los programas y datos que no son necesarios de inmediato pueden mantenerse en el almacenamiento secundario.

El almacenamiento principal es más costoso y menor que el secundario pero de acceso más rápido.

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Los sistemas con varios niveles de almacenamiento requieren destinar recursos para administrar el movimiento de programas y datos entre niveles.

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Están dirigidas a la obtención del mejor uso posible del recurso del almacenamiento principal.

Se dividen en las siguientes categorías: Estrategias de búsqueda:

Estrategias de búsqueda por demanda. Estrategias de búsqueda anticipada.

Estrategias de colocación. Estrategias de reposición.

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Las “estrategias de búsqueda” están relacionadas con el hecho de cuándo obtener el siguiente fragmento de programa o de datos para su inserción en la memoria principal. En la “búsqueda por demanda” el siguiente

fragmento de programa o de datos se carga al almacenamiento principal cuando algún programa en ejecución lo referencia.

Se considera que la “búsqueda anticipada” puede producir un mejor rendimiento del sistema.

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Las “estrategias de colocación” están relacionadas con la determinación del lugar de la memoria donde se colocará (cargará) un programa nuevo.

Las “estrategias de reposición” están relacionadas con la determinación de qué fragmento de programa o de datos desplazar para dar lugar a los programas nuevos.

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