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Bases tecnológicas funcionales de un sistema de memoria

Introducción

Todo microprocesador requiere de un sistema de memoria. La función de éste es almacenar programas que serán ejecutados por el microprocesador en un momento determinado. El proceso de almacenamiento y recobro de programas en el sistema de memoria está relacionado con los siguientes parámetros:

-. Capacidad de Almacenamiento.

-. Tiempo de Acceso.

La capacidad de almacenamiento es la cantidad total, en bytes o words, que pueden ser almacenados en la memoria y el tiempo de acceso es el tiempo que tarda el microprocesador en leer o escribir una posición de memoria. Para diferentes valores de estos parámetros, la configuración e implementación de la memoria puede variar significativamente, dando lugar a lo que denominaremos en adelante diferentes niveles de memoria. Así, el sistema de memoria está compuesto por diferentes niveles, los cuales pueden ser jerarquizados de acuerdo con sus características individuales. Esto está representado gráficamente por la pirámide de la figura 1.1.

Figura 1.1 Niveles de memoria

Esta pirámide representa cinco niveles de memoria que pueden ser implementados en cualquier computador. Para los efectos de nuestro análisis, los cinco niveles se han enumerado en forma consecutiva, de M1 a M5, siendo éste último el nivel más inferior. El tiempo de acceso de los niveles superiores de memoria se caracteriza por ser menor que en los niveles inferiores. Si designamos el tiempo de acceso a un nivel de memoria con la letra ti, donde i es el número de cada nivel, tenemos que: t5 > t4 > t3 > t2 > t1. Por otro lado, la capacidad de almacenamiento de los niveles superiores de memoria se caracteriza por ser menor que los niveles de memoria inferiores. Si ahora Mi representa la capacidad de almacenamiento de cada nivel i de memoria, tenemos que: M5 > M4> M3 > M2 > M1.

Cada uno de estos niveles se caracteriza mediante los siguientes parámetros:

-.Velocidad de transferencia de datos.

-.Unidad de transferencia.

-.Costo por byte.

La velocidad de transferencia de datos es la cantidad de información que es transferida entre niveles de memoria adyacentes por unidad de tiempo. La velocidad de transferencia de datos de los niveles de memoria adyacentes superiores es superior a la de los niveles de memoria adyacentes inferiores. Si Vi es la velocidad de transferencia de datos del nivel de memoria i, vemos que: V5 < V4 < V3 < V2 < V1.

La unidad de transferencia, es la unidad de medida utilizada para la transferencia de información entre niveles adyacentes de memoria. La unidad de transferencia de datos para los niveles de memoria inferiores es mayor que en los niveles de memoria superiores. Si definimos con la letra Xi a la unidad de transferencia de datos, esto implica que X5 > X4 > X3 > X2 > X1.

El costo por byte, es el costo a pagar por cada byte de capacidad de almacenamiento en un nivel de memoria. Los niveles de memoria superiores se caracterizan por ser más costosos que los niveles de memoria inferiores. Si Ci denota el costo por byte del nivel de memoria i, tenemos que C5 < C4 < C3 < C2 < C1.

Estas características de los niveles de memoria son consecuencia de la tecnología presente en cada uno de ellos. Los niveles de memoria superiores tienen menores tiempos de acceso y mayor velocidad transferencia de datos, pero son más costosos. Además, como consecuencia de su costo, se implementan con menor capacidad de almacenamiento, en comparación con los niveles de memoria inferiores.

Analicemos a continuación tres propiedades sobre las cuales se fundamentan los principios de los diferentes algoritmos de administración de la memoria empleados en cada nivel. Mediante estos algoritmos se logra que un microprocesador trate al sistema de memoria como un todo. Las tres propiedades son: propiedad de Inclusión, propiedad de Coherencia y propiedad de Localidad.

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