Las Memorias

ORGANIZACIÓN BÁSICA.

Las memorias se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios. Revisaremos en los apartados siguientes los más significativos:

Método de acceso.

• Acceso aleatorio (RAM): acceso directo y tiempo de acceso constante e   independiente de la posición de memoria.
• Acceso secuencial (SAM): tiempo de acceso dependiente de la posición de memoria.
• Acceso directo (DAM): acceso directo a un sector con tiempo de acceso dependiente de la posición, y acceso secuencial dentro del sector.
• Asociativas CAM): acceso por contenido.

Soporte físico.

• Semiconductor.
• Magnéticas.
• Ópticas.
• Magneto-ópticas.

Alterabilidad.

RAM: lectura y escritura.

ROM (Read 0nly Memory): Son memorias de sólo lectura. Existen diferentes variantes:

• ROM programadas por máscara, cuya información se escribe en el proceso de fabricación y no se puede modificar.
• PROM, o ROM programable una sola vez. Utilizan una matriz de diodos cuya unión se puede destruir aplicando sobre ella una sobretensión. 
• EPROM (Erasable PROM) o RPROM (Reprogramable ROM), cuyo contenido puede borrarse mediante rayos ultravioletas para volverlas a escribir.
• EAROM (Electrically Alterable ROM) o EEROM (Electrically Erasable ROM), son memorias que están entre las RAM y las ROM ya que su contenido se puede volver a escribir por medios eléctricos. Se diferencian de las RAM en que no son volátiles.
• Memoria FLASH. Utilizan tecnología de borrado eléctrico al igual que las EEPROM, pero pueden ser borradas y reprogramadas en bloques, y no palabra por palabra como ocurre con las tradicionales EEPROM.

Volatilidad con la fuente de energía.

• Volátiles: necesitan la fuente de energía para mantener la información.
• No volátiles: mantienen la información sin aporte de energía.

Duración de la información.

• Estáticas: el contenido permanece inalterable mientras están polarizadas.
• Dinámicas: el contenido sólo dura un corto período de tiempo, por lo que es necesario refrescarlo (reescribirlo) periódicamente.

Proceso de lectura.

• Lectura destructiva: necesitan reescritura después de una lectura.
• Lectura no destructiva.

Ubicación en el computador.

• Interna (CPU): registros, cache(L1), cache(L2), cache(L3), memoria principal.
• Externa (E/S): discos, cintas, etc.

Parámetros de velocidad.

• Tiempo de acceso.
• Tiempo de ciclo.
• Ancho de banda(frecuencia de acceso).

Unidades de transferencia.

• Palabras.
• Bloques.

TIPOS DE MEMORIA.

Memoria de acceso aleatorio

La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory) 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 denominan «de acceso aleatorio» 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. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los módulos de memoria RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma.

Hay dos tipos básicos de memoria RAM

Memoria SRAM

Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras esté alimentada, sin necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, sí son memorias volátiles, es decir que pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica.

Características.

La memoria SRAM es más cara, pero más rápida y con un menor consumo (especialmente en reposo) que la memoria DRAM. Es utilizada, por tanto, cuando es necesario disponer de un menor tiempo de acceso, o un consumo reducido, o ambos. Debido a su compleja estructura interna, es menos densa que DRAM, y por lo tanto no es utilizada cuando es necesaria una alta capacidad de datos, como por ejemplo en la memoria principal de los computadores personales.

Memoria DRAM

DRAM (Dynamic Random Access Memory) es un tipo de memoria dinámica de acceso aleatorio que se usa principalmente en los módulos de memoria RAM y en otros dispositivos, como memoria principal del sistema. Se denomina dinámica, ya que para mantener almacenado un dato, se requiere revisar el mismo y recargarlo, cada cierto período, en un ciclo de refresco. Su principal ventaja es la posibilidad de construir memorias con una gran densidad de posiciones y que todavía funcionen a una velocidad alta: en la actualidad se fabrican integrados con millones de posiciones y velocidades de acceso medidos en millones de bit por segundo. Es una memoria volátil, es decir cuando no hay alimentación eléctrica, la memoria no guarda la información. Inventada a finales de los sesenta, es una de las memorias más usadas en la actualidad.

Funcionamiento.

La celda de memoria es la unidad básica de cualquier memoria, capaz de almacenar un Bit en los sistemas digitales. La construcción de la celda define el funcionamiento de la misma, en el caso de la DRAM moderna, consiste en un transistor de efecto de campo y un condensador. El principio de funcionamiento básico, es sencillo: una carga se almacena en el condensador significando un 1 y sin carga un 0. El transistor funciona como un interruptor que conecta y desconecta al condensador. Este mecanismo puede implementarse con dispositivos discretos y de hecho muchas memorias anteriores a la época de los semiconductores, se basaban en arreglos de celdas transistor-condensador.

Memoria de solo lectura

La memoria de solo lectura, conocida también como ROM (en inglés de read-only memory), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite sólo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía.

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. Sin embargo, las ROM más modernas, como EPROM y Flash EEPROM, efectivamente se pueden borrar y volver a programar varias veces, aun siendo descritos como "memoria de sólo lectura" (ROM). 

Memoria flash.

La memoria flash 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.

Memoria PROM.

(Programable Read-Only Memory) también conocida como OTP (One Time Programable). Este tipo de memoria, también es conocida como PROM o simplemente ROM. Los microcontroladores con memoria OTP se pueden programar una sola vez, con algún tipo de programador. Se utilizan en sistemas donde el programa no requiera futuras actualizaciones y para series relativamente pequeñas, donde la variante de máscara sea muy costosa, también para sistemas que requieren socialización de datos, almacenados como constantes en la memoria de programas.

Memoria EPROM.

(Erasable Programmable Read Only Memory). Los microcontroladores con este tipo de memoria son muy fáciles de identificar porque su encapsulado es de cerámica y llevan encima una ventanita de vidrio desde la cual puede verse la oblea de silicio del microcontrolador. Se fabrican así porque la memoria EPROM es reprogramable, pero antes debe borrase, y para ello hay que exponerla a una fuente de luz ultravioleta, el proceso de grabación es similar al empleado para las memorias OTP. Al aparecer tecnologías menos costosas y más flexibles, como las memorias EEPROM y FLASH, este tipo de memoria han caído en desuso, se utilizaban en sistemas que requieren actualizaciones del programa y para los procesos de desarrollo y puesta a punto.

EEPROM.

(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Fueron el sustituto natural de las memorias EPROM, la diferencia fundamental es que pueden ser borradas eléctricamente, por lo que la ventanilla de cristal de cuarzo y los encapsulados cerámicos no son necesarios. Al disminuir los costos de los encapsulados, los microcontroladores con este tipo de memoria se hicieron más baratos y cómodos para trabajar que sus equivalentes con memoria EPROM. Otra característica destacable de este tipo de microcontrolador es que fue en ellos donde comenzaron a utilizarse los sistemas de programación en el sistema que evitan tener que sacar el microcontrolador de la tarjeta que lo aloja para hacer actualizaciones al programa.

A continuación un video con los tipos de memoria: