Introducción a la Informática Clase 7

Factores que afectan la velocidad de procesamiento:

Reloj InternoTamaño del bus de datosCantidad de RAMMemoria Cache dentro del CPU.

2.3. Factores que afectan la velocidad de procesamiento.

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2.3.1. Los registros de memoria y las palabras.

Unidad Central de Procesos o CPU

Está compuesta de: la Unidad de Control (UC) y la Unidad Aritmética lógica (UAL), algunos autores consideran la Memoria Principal como un elemento del CPU.

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La Memoria principal:Está formada por un conjunto de celdas, posiciones o palabras de memoria. En cada celda se archiva determinada información (datos o instrucciones de programa). La manera de diferenciar unas posiciones de otras es asignando una dirección diferente a cada celda. Para acceder a ella es necesario únicamente referenciar la dirección de memoria que las identificaLas dos acciones que se pueden realizar con una memoria son:• Leer o extraer información de una celda de memoria.• Grabar o escribir información en una celda de memoria.

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Para realizar estas funciones es necesario disponer de dos registros destinados a gestionar la memoria.Por registros se entiende una pequeña memoria unitaria, de tratamiento muy rápido (más que las celdas normales), que sirve para conservar datos temporalmente esos dos registros son:

RDM o registro de dirección de Memoria.RIM o registro de Intercambio de Memoria

Leer o Grabar

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Proceso de LecturaImaginemos que el contenido de la celda de dirección 324 es 18.Para acceder a la celda que se desea, debe introducirse su direcciónEn el RDM (RDM= 324). Cuando llega una orden de lectura, el contenido del RDM pasa a un complejo circuito de selección que permite acceder a la palabra de memoria solicitada y lleva el contenido de la misma al RIM (RIM= 18).

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En el contexto de la informática, una palabra es una cadena finita de bits que son manejados como un conjunto por la máquina. El tamaño o longitud de una palabra hace referencia al número de bits contenidos en ella, y es un aspecto muy importante al momento de diseñar una arquitectura de computadores.

La mayoría de los registros en un ordenador normalmente tienen el tamaño de la palabra

palabra

Palabra: Conjunto de bits que, como unidad elemental, puede manipular una computadora. La longitud en bits de una palabra en una computadora puede ser de 8, 16, 32, etc., y depende del microprocesador de su unidad central de proceso.

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• La palabra de estado contiene bits a los que se puede acceder con el operando de operaciones lógicas con bits y con palabras.• Son utilizados por la CPU para controlar las operaciones

binarias y las actualiza durante el procesamiento digital.

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Dword (en inglés double word, doble palabra) es una unidad de datos que es dos veces el tamaño de una palabra. En las plataformas x86, que tienen una longitud de palabra de 16 bits, una unidad dword tiene una longitud de 32 bits.

Qword (en inglés quadruple word, cuadruple palabra) es una unidad de datos que es cuatro veces el tamaño de una palabra. En las plataformas x86, esta unidad de datos es 64 bits.

Dependiendo de cómo se organiza un ordenador, las unidades de tamaño de palabra se pueden utilizar para:

Números enteros

Números en coma flotante

Direcciones

Registros

Transferencia memoria-procesador

Resolución de unidades de dirección

Instrucciones

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Proceso de EscrituraAhora se quiere escribir el dato numérico 23 en la celda o Palabra de dirección 437.

La dirección de la celda a seleccionar se introduce en el RDM.El dato a escribir se introduce en el RIM. Se da una orden de escritura, y el contenido del RIM es llevado a la celda seleccionada por el RDM y queda grabado en ella.El tiempo que tarda el ordenador en estar nuevamente listo para procesar otro dato, se denomina tiempo de ciclo.

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Como se deduce de la descripción de estos dos procesos, el tamaño de ambos registros (RIM y RDM) está muy relacionado con la memoria que gestionan; la longitud del registro RIM debe coincidir con el tamaño de las posiciones de memoria, en caso contrario se perdería o alteraría la información.

El RDM debe tener una longitud tal que le permita direccional toda la memoria. Es importante observar que la lectura de una celda no es destructiva pero si su escritura. El contenido de una palabra no se modifica al leerla, cuando escribimos el nuevo dato que se introduce en la celda sustituye al anterior.

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Memorias de mayor capacidad son el resultado de la rápida evolución en tecnología de materiales semiconductores,

A medida que aumenta la velocidad de la computadora se necesitan memorias de capacidad proporcionalmente mayor para mantener la cantidad extra de posiciones que el programa está buscando.

2.3.2. La capacidad de la memoria.

la memoria (también llamada almacenamiento) se refiere a parte de los componentes que integran una computadora. Son dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.

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En la actualidad, memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en inglés random access memory) y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal.

De forma similar, se refiere a formas de almacenamiento masivo como discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente.

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Almacenamiento primarioLa memoria primaria está directamente conectada a la CPU de la computadora. Debe estar presente para que la CPU funcione correctamente. El almacenamiento primario consiste en tres tipos de almacenamiento:

Los registros del procesador (transistores de conmutación integrados en el chip de silicio del microprocesador)La memoria caché

La memoria principal (RAM , ROM)

Hay tres tipos de memorias RAM, la primeras son las DRAM, SRAM y una emulación denominada Swap.

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Tipo 1, DRAM: las siglas provienen de ("Dinamic Read Aleatory Memory") ó dinámicas, debido a que sus chips se encuentran construidos a base de condensadores (capacitores), los cuáles necesitan constantemente refrescar su carga (bits) y esto les resta velocidad, pero a cambio tienen un precio económico.

Tipo 2. SRAM:  las siglas provienen de ("Static Read Aleatory Memory") ó estáticas, debido a que sus chips se encuentran construidos a base de transistores, los cuáles no necesitan constantemente refrescar su carga (bits) y esto las hace sumamente veloces pero también muy caras.

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Estructura lógica de la memoria RAM

Memoria base: desde 0 hasta 640 KB (KiloBytes), es en esta zona dónde se almacena la mayoría de los programas que el usuario utiliza.Memoria superior y reservada: de 640 KB a 1.024 MB (MegaBytes), carga unas estructuras llamadas páginas de intercambio de información y unos bloques de memoria llamados UMB.- Bloques UMB (Upper Memory Blocks): se trata de espacios asignados para el sistema dentro de la memoria superior.Memoria extendida: de 1.024 MB hasta 4 GB (GigaBytes), se cargan todas las aplicaciones que no caben en la memoria base.

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Almacenamiento secundario

La memoria secundaria también se llama "de almacenamiento masivo". Un disco duro es un ejemplo de almacenamiento secundario

los sistemas operativos usan los dispositivos de almacenamiento secundario como área de intercambio para incrementar artificialmente la cantidad aparente de memoria principal en la computadora.(A esta utilización del almacenamiento secundario se le denomina memoria virtual (Swap)).

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El tiempo necesario para acceder a un byte de información dado almacenado en un disco duro de platos magnéticos es de unas milésimas de segundo (milisegundos).

En cambio, el tiempo para acceder al mismo tipo de información en una memoria de acceso aleatorio (RAM) se mide en mil-millonésimas de segundo (nanosegundos).

Tiempos de acceso

Por lo tanto, el uso de la memoria virtual, que es cerca de un millón de veces más lenta que memoria “verdadera”, ralentiza apreciablemente el funcionamiento de cualquier computadora.

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Almacenamiento fuera de líneaEl almacenamiento fuera de línea es un sistema donde el medio de almacenamiento puede ser extraído fácilmente del dispositivo de almacenamiento. Estos medios de almacenamiento suelen usarse para transporte y archivo de datos

Almacenamiento de redEl almacenamiento de red es cualquier tipo de almacenamiento de computadora que incluye el hecho de acceder a la información a través de una red informática.

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2.3.3. El reloj interno y el Hertz.

El reloj interno es un componente del microprocesador que emite una serie de pulsos eléctricos a intervalos constantes llamados ciclos, estos ciclos marcan el ritmo que ha de seguirse para la realización de cada paso de que consta la instrucción.

Se basa en la teoría binaria para marcar el ritmo (también denominado pulso), el cual se considera como 1 al estado de encendido y 0 como al estado de apagado. La velocidad de cambio se denomina en hercios (Hz) que son los ciclos de cambio por segundo.

los ciclos por segundo que puede hacer un procesador. 1khz. 1000 ciclos por segundo.

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Es la velocidad a la que funciona el reloj interno del CPU. A cada tic-tac del reloj el CPU hace una operación, lo que quiere decir que mientras más rápido vaya este reloj más operaciones hará.

La velocidad se mide en Hertz que simplemente significa "ciclos por segundo". O sea, 1 Hz sería un tic-tac cada segundo. 1 MHz es un millón de tic-tacs por segundo y 1 GHz es mil millones de tic-tacs por segundo.

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Evolución de los procesadores Intel

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TareaTipos de memoria DRAM desde sus inicios hasta la actualidad y que tipos de memoria primaria existen en la actualidad.