La memoria es considerada el segundo componente más importante de una computadora. En teoría la memoria debería tener tres atributos principales; debe ser extremadamente rápida, más rápida que la velocidad de ejecución de una instrucción, para que no retrase al procesador; debe ser de gran capacidad y muy económica.
Lamentablemente, hoy en día no existe la tecnología que pueda hacer a una memoria cumplir las tres características al mismo tiempo y para ello se optó por tomar una decisión distinta y conformar el sistema de memoria como una jerarquía de capas, la cuál se muestra a continuación.
Memoria caché
Se encuentra en el segundo nivel de la jerarquía. Es controlada de manera parcial por el hardware, la memoria principal está formada por líneas de caché. Las líneas de caché que se utilizan con más frecuencia se mantienen en una caché de alta velocidad, ubicada dentro o muy cerca del procesador.
Cuando el programa necesita leer una palabra de memoria, el hardware de la caché comprueba si la línea que se requiere se encuentra en la caché. Si es así (acierto de caché) se cumple la petición de caché y no se envía otra petición a la memoria principal a través del bus. Los aciertos de caché requieren alrededor de dos ciclos del reloj, mientras que los fallos tiene que ir a la memoria principal, con una penalización de tiempo considerable. Se pueden guardar valores que se buscan de manera repetitiva, dentro de la caché para no tener que ir al disco o memoria principal a buscarlos y de esa forma mejorar el rendimiento. URL a IP también.
Caché L1. De primer nivel, se encuentra siempre dentro del procesador, y por lo general alimenta las instrucciones decodificadas al motor de ejecución del mismo. La mayoría de los chips cuentan con una segunda caché L1 para las palabras de datos que se utilizan con frecuencia. Por lo general, las cachés L1 son de 16 KB cada una.
Caché L2. contiene varios megabytes de palabras de memoria utilizadas recientemente. El acceso a la caché L1 no tiene retraso mientras que la L2 requiere de un retraso de uno o dos ciclos del reloj.
Memoria principal
Por lo general se le conoce como RAM (Random Access Memory). Se encuentra en la tercera posición de la jerarquía y en la actualidad las memorias contienen cientos de megabytes hasta varios gigabytes y su tamaño aumenta con rapidez. Todas las peticiones del procesador que no se puedan satisfacer por la caché pasan a la memoria principal.
Además de la memoria principal, muchas computadoras cuentan con una pequeña cantidad de memoria de acceso aleatorio no volátil que, a diferencia de la RAM, no pierde su contenido al desconectarse de la energía. La ROM (Read Only Memory) se programa en la fábrica y no puede modificarse después. Es rápida y económica. En algunas computadoras el cargador de arranque, que se utiliza para iniciar la computadora, está contenido en la ROM. Algunas tarjetas de E/S también vienen con ROM para manejar los dispositivos de bajo nivel.
CMOS. Tipo de memoria volátil utilizada comúnmente para guardar la fecha y hora actuales. La memoria CMOS y el circuito del reloj que incrementa la hora en esta memoria están energizados por una pequeña batería, por lo que la hora se actualiza de manera correcta aún cuando la computadora está desconectada.
El cuarto lugar en la jerarquía lo ocupan los discos magnéticos (también llamado disco duro). Es dos veces más económico por cada bit y de mayor capacidad que la memoria RAM. El único problema es que el tiempo para acceder en forma aleatoria a los datos en ellos es el triple de lento. Esa baja velocidad se debe a que un disco es un dispositivo mecánico. Está constituido por uno o más platos que giran a 5,400, 7,00 o 10,800 rpm. Un brazo mecánico, con un punto de giro colocado en una esquina, se mueve sobre los platos de manera similar a un tocadiscos.
La información se escribe en el disco en una serie de círculos concéntricos. Para desplazar el brazo de un cilindro al siguiente se requiere aproximadamente 1 milisegundo y de manera aleatoria de 5 a 10 milisegundos. La lectura o escritura ocurren a una velocidad de 50 MB/seg hasta 160 MB/seg en los discos de alto rendimiento.
La nube
Es la más lenta de la jerarquía pues comparada con los demás componentes, los cuales están dentro del mismo sistema de manera física, la información guardada en la nube se debe acceder primeramente estableciendo una conexión en la red, descargando el paquete de datos y desencriptándolo. Este proceso puede tardar varios segundos, en comparación con las fracciones de segundo de los demás integrantes de la jerarquía.
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