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Fundamentos de Hardware-Tema 3 Las Memorias
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Las diferentes memorias de un sistema informático.
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Fundam entos de HARDW ARE 695. La Memoria del ordenador.
En informática el término memoria hace referencia a cualquier componente
electrónico capaz de almacenar datos de forma temporal. Las memorias se
construyen empleando semiconductores. Existen tres tipos de tecnología de memoria
en una computadora:
• Memorias ROM: Son memorias no volátiles, es decir, no pierden su
información cuando desaparece la alimentación eléctrica, pero son muy lentas.
Se usan normalmente para BIOS (Sistema Básico de Entrada/Salida, Basic
Input-‐Ouput
System).
• Memorias RAM: Constituyen la memoria principal o interna. Son circuitos que
necesitan suministro eléctrico para mantener la información. Son de velocidad
intermedia pero muy baratas comparadas con memorias más rápidas.
• Memoria caché: También es una memoria volátil, pero es muy rápida
aunque también muy cara. Se usan para aumentar el rendimiento global del
sistema.
5.1. Memorias ROM.
Las memorias ROM (Read
Only
Memory) son memorias que mantienen su contenido
sin necesidad de suministro eléctrico. Las memorias ROM1 han evolucionado
gradualmente desde memorias fijas de sólo lectura hasta convertirse en memorias
que pueden programarse y reprogramarse. Usualmente son chips de memoria que
contienen los microprogramas que permiten que el ordenador arranque y los
programas de diagnóstico y configuración (ROM-BIOS). También se utilizan en
controladores de periféricos, videojuegos y otros sistemas. Existen varios tipos de
memoria ROM: PROM, EPROM y EEPROM.
5.1.1 Tipos de memorias ROM.
£ PRO M (Program m able ROM ).
Las memorias PROM (Memoria Programable de Sólo Lectura), fueron
desarrolladas a finales de la década de los 70 por Texas Instruments. Dichas
memorias consisten en chips que comprimen miles de fusibles (o diodos) capaces de
"quemarse" mediante un dispositivo denominado "programador ROM". Por tanto sólo
se pueden escribir una sola vez ya que el proceso de escritura lleva asociado una
tarea destructiva que impide la nueva escritura del chip (en un chip PROM virgen
están todos los bits puestos a uno, el dispositivo programador de la PROM sólo crea
ceros “quemando” los unos).
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Las primeras memorias ROM se fabricaron utilizando un procedimiento que escribe directamente la
información binaria en una placa de silicona mediante una máscara. Este procedimiento hoy en día está
obsoleto.
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MMP
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Fundam entos de HARDW ARE
£ EPRO M (Erasable Program m able ROM ).
Son memorias PROM que pueden ser borradas por medio de máquinas especiales
que utilizan diversos mecanismos para tal fin, como la aplicación de rayos ultravioleta.
El chip EPROM posee una “ventana” en su zona superior por donde entra la luz
ultravioleta. Una vez aplicada dicha luz con una longitud de onda e intervalo de tiempo
determinados, la EPROM está dispuesta para ser reescrita nuevamente. El proceso de
grabación se basa en almacenar una carga electroestática en transistores MOS-FET2;
la luz ultravioleta provoca una alteración en todo el sustrato haciéndolo conductor y
provocando la descarga de la electricidad estática almacenada. Este proceso provoca
una degradación en el chip de forma que solo puede regrabarse un número limitado
de veces (entre 10 y 100).
£ EEPRO M (Ellectrically Erasable Program m able ROM ).
Es la comúnmente conocida como Flash-BIOS. Se trata de un chip de memoria que
retiene su contenido sin potencia. Puede ser borrado tanto dentro de la computadora
como externamente y usualmente requiere más voltaje para el borrado que los
comunes +3,3 V o +5 V usados en los circuitos lógicos. También funciona como RAM
no volátil, pero grabar en EEPROM es mucho más lento que hacerlo en RAM, por lo
que en este caso son usados en dispositivos que deben mantener datos al día sin
potencia (por ejemplo, un terminal punto de venta que está apagado por la noche) o
comúnmente como soporte donde se almacena la BIOS en placas base y otros
dispositivos electrónicos.
Las memorias flash actuales (pendrives y demás dispositivos de este tipo) son chips
de memoria de este tipo, con la salvedad de que en vez de grabar byte a byte la
información en el chip como ocurre con una EEPROM normal, las memorias flash
pueden grabar en bloques dicha información, lo que hace los accesos más rápidos.
5.1.2 La ROM BIOS.
La ROM BIOS (Basic Input-Output System) es un chip3 de memoria EEPROM
donde se encuentra el Sistema Básico de Entrada-Salida del ordenador, es decir, una
serie de programas y datos con especificaciones estándar del funcionamiento de los
principales dispositivos de Entrada/Salida de un ordenador. Básicamente estos
programas son el POST (Power on-self test), un programa de autotesteo, y el BIOS
Setup que se encarga de configurar la máquina para que ésta pueda arrancar.
2
MOSFET son las siglas de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Consiste en un transistor de
efecto de campo basado en la estructura MOS. Es el transistor más utilizado en la industria
microelectrónica. Prácticamente la totalidad de los circuitos integrados de uso comercial están basados en
transistores MOSFET.
3
Cuando los PC´s salieron a la luz, tenían en su placa base una serie de switches o jumpers con los cuales
se le especificaba el tipo de monitor gráfico y disquetera que poseía. Con el paso del tiempo, se le añadieron
tarjetas de expansión, en cada una de las cuales había una memoria de tipo ROM ó EPROM donde se
almacenan las características de la tarjeta en cuestión.
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La BIOS es un firmware4 de arranque, diseñado para ser el primer código gestionado
por el ordenador cuando éste se enciende. Es la interface que actúa entre el hardware
y el Sistema Operativo y está implementada a bajo nivel.
Está claro que el ordenador ejecuta las instrucciones de los programas que se hallan
en memoria. Ahora bien, nada más arrancar el ordenador la memoria interna no
contiene ningún tipo de programa y es la BIOS5 quien toma el control del PC y quien
posibilita que arranque éste suministrando los servicios y rutinas necesarios. Estas
rutinas trabajan a bajo nivel, es decir, muy próximas a la circuitería de la máquina, y
describen como ha de realizarse por ejemplo la lectura y escritura en discos o la
gestión de la información recibida de los dispositivos.
Cuando encendemos un ordenador en primer lugar se produce una estabilización de
la tensión. Una vez conseguido esto, la fuente de alimentación envía una señal “Power
Good” (cable naranja) a la placa base. Durante este tiempo el microprocesador se
encuentra en stand-by debido a una señal de reseteo generada por el chipset
(parecida a la que se produce cuando pulsamos el botón reset). Una vez habilitado el
micro, este accede a la dirección 0:FFFFh6 donde se encuentra la dirección de inicio
del programa POST de la BIOS y lo ejecuta.
Si el POST no ha encontrado ningún error, emite un pitido a través del altavoz
(speaker) del equipo y se transfiere el control a la interrupción INT 19H. La
interrupción INT 19H intenta cargar el primer sector de la cara 0, cilindro 0, de la
unidad de arranque (donde se encuentra el cebador o bootstrap del Sistema
Operativo) en la dirección de memoria 0:7C00h y trata de transferir el control al
mismo. En el caso del DOS ejecuta los siguientes pasos:
• Comprueba el valor almacenado en una posición de memoria específica (la
0:0472h). Si esta posición tiene el valor 1234h (skip
memory
test) se
simulará un arranque
en
caliente (igual que si pulsamos CTRL+ALT+SUPR), si
no se realizará un arranque
en
frío. La diferencia estriba en si se hace (en
frío) o no se hace (en caliente) chequeo de la memoria. No obstante, en
ambos casos sí que se chequea el resto del hardware.
• Se busca una unidad de arranque para el S.O. según la secuencia
determinada por la propia BIOS. Normalmente esta secuencia indica que se
busque en la primera unidad de disco.
4
firmware (programación en firme) es un conjunto de instrucciones que establecen la lógica de más bajo
nivel (control de circuitos) en el funcionamiento de algunos dispositivos de entrada/salida. Se puede decir
que actúa de interface entre las instrucciones que recibe el dispositivo y su electrónica. Se dice que es en
parte software (instrucciones) y en parte hardware (al estar implementadas en la electrónica del dispositivo).
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Normalmente existe una sola BIOS que controla el sistema, pero puede ocurrir que algunos componentes
del ordenador posean su propia BIOS.
6
El microprocesador acude a una dirección estandarizada por los fabricantes de BIOS y que generalmente
se encuentra en los primeros 64 kb del primer mega de memoria (en el rango F000H – FFFFH) donde se
encuentra la dirección de inicio de la BIOS.
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MMP
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