Microprocesador

MICROPROCESADOR

DIANA CAROLINA GOMEZ VASCO

ESTEFANY URREGO NIETO

INSTITUCIÓN EDUCATIVA ACADÉMICO

AREA DE INFORMATICA

CARTAGO

2012

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN PAG

1. EL MICROPROCESADOR 4

1.1 UNIDAD CENTRAL DEL PROCESO 4

1.2 FUNCION DE LA CPU 4

1.3 EL MICROPROCESADOR 4

1.4UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA (ALU): 6

2.1MEMORIA DE COMPUTADORA

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INTRODUCCIÓN

Este trabajo se va a tratar del microprocesador y de sus funciones

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1. EL MICROPROCESADOR:

1.1UNIDAD 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).

1. 2Función de la CPU Cuándo 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.

1.3El microprocesador

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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.

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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:

1.4Unidad 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.

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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.

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· 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
boléanos 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

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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 operando 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 sincronizada mente 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 (Programa Contero), 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.

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Control por Interrupciones

2.1Memoria 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.

Micro controlador

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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.

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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

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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

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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

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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

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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?

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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

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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

18

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.

19

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);

20

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)

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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)

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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

23

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

24

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

25

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

26

permite ver e incluso desplazar átomos individuales con precisión.

Ventiladores (FAN) para Micros

27

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

28

Cada Tipo de Zócalo para
Memorias RAM tiene
Muescas para su correcta
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

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RAM FISICA Memoria
virtual

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

30

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

31

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

32

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.

33

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.

34

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

35

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

36

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

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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

38

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.

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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

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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

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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

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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

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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 232, 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

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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

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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.

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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

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Microprocesador

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