.jpg/1280px-RAM_Module_(SDRAM-DDR4).jpg)
La memoria de la computadora almacena información, como datos y programas, para su uso inmediato en la computadora . [2] El término memoria suele ser sinónimo del término almacenamiento primario o memoria principal . Un sinónimo arcaico de memoria es almacenar . [3]
La memoria principal funciona a alta velocidad en comparación con el almacenamiento , que es más lento pero menos costoso y de mayor capacidad. Además de almacenar programas abiertos, la memoria de la computadora sirve como caché de disco y búfer de escritura para mejorar el rendimiento de lectura y escritura. Los sistemas operativos toman prestada capacidad de RAM para el almacenamiento en caché siempre que no la necesite el software en ejecución. [4] Si es necesario, el contenido de la memoria de la computadora se puede transferir al almacenamiento; Una forma común de hacerlo es mediante una técnica de gestión de memoria llamada memoria virtual .
La memoria de las computadoras modernas se implementa como memoria semiconductora , [5] [6] donde los datos se almacenan dentro de celdas de memoria construidas a partir de transistores MOS y otros componentes en un circuito integrado . [7] Hay dos tipos principales de memoria semiconductora: volátil y no volátil . Ejemplos de memoria no volátil son la memoria flash y la memoria ROM , PROM , EPROM y EEPROM . Ejemplos de memoria volátil son la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) utilizada para el almacenamiento primario y la memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) utilizada principalmente para el caché de la CPU .
La mayor parte de la memoria de semiconductores está organizada en celdas de memoria, cada una de las cuales almacena un bit (0 o 1). La organización de la memoria flash incluye tanto un bit por celda de memoria como una celda de varios niveles capaz de almacenar múltiples bits por celda. Las celdas de memoria se agrupan en palabras de longitud fija , por ejemplo, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 o 128 bits. Se puede acceder a cada palabra mediante una dirección binaria de N bits, lo que permite almacenar 2 N palabras en la memoria.
A principios de la década de 1940, la tecnología de la memoria permitía a menudo una capacidad de unos pocos bytes. La primera computadora digital electrónica programable , la ENIAC , utilizando miles de tubos de vacío , podía realizar cálculos simples con 20 números de diez dígitos decimales almacenados en los tubos de vacío.
El siguiente avance significativo en la memoria de las computadoras se produjo con la memoria acústica de línea de retardo , desarrollada por J. Presper Eckert a principios de la década de 1940. Mediante la construcción de un tubo de vidrio lleno de mercurio y tapado en cada extremo con un cristal de cuarzo, las líneas de retardo podrían almacenar bits de información en forma de ondas sonoras que se propagan a través del mercurio, con los cristales de cuarzo actuando como transductores para leer y escribir bits. . La memoria de línea de retardo estaba limitada a una capacidad de hasta unos pocos miles de bits.
En 1946 surgieron dos alternativas a la línea de retardo, el tubo Williams y el tubo Selectron , y ambos utilizaban haces de electrones en tubos de vidrio como medio de almacenamiento. Utilizando tubos de rayos catódicos , Fred Williams inventó el tubo Williams, que fue la primera memoria de computadora de acceso aleatorio . El tubo Williams podía almacenar más información que el tubo Selectron (el Selectron estaba limitado a 256 bits, mientras que el tubo Williams podía almacenar miles) y era menos costoso. Sin embargo, el tubo Williams era frustrantemente sensible a las perturbaciones ambientales.
A finales de la década de 1940 comenzaron los esfuerzos para encontrar la memoria no volátil . La memoria de núcleo magnético permitía recuperar la memoria después de una pérdida de energía. Fue desarrollado por Frederick W. Viehe y An Wang a finales de la década de 1940, y mejorado por Jay Forrester y Jan A. Rajchman a principios de la década de 1950, antes de ser comercializado con la computadora Whirlwind I en 1953. [8] La memoria de núcleo magnético fue la forma dominante de memoria hasta el desarrollo de la memoria semiconductora MOS en la década de 1960. [9]
La primera memoria semiconductora se implementó como un circuito flip-flop a principios de la década de 1960 utilizando transistores bipolares . [9] La memoria semiconductora hecha a partir de dispositivos discretos fue enviada por primera vez por Texas Instruments a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en 1961. El mismo año, el ingeniero de aplicaciones Bob Norman propuso el concepto de memoria de estado sólido en un chip de circuito integrado (IC). en Fairchild Semiconductor . [10] El primer chip IC de memoria semiconductor bipolar fue el SP95 introducido por IBM en 1965. [9] Si bien la memoria semiconductora ofrecía un rendimiento mejorado en comparación con la memoria de núcleo magnético, siguió siendo más grande y más costosa y no desplazó a la memoria de núcleo magnético hasta el finales de los años 1960. [9] [11]
La invención del transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico ( MOSFET ) permitió el uso práctico de transistores semiconductores de óxido metálico (MOS) como elementos de almacenamiento de celdas de memoria . La memoria MOS fue desarrollada por John Schmidt en Fairchild Semiconductor en 1964. [12] Además de un mayor rendimiento, la memoria semiconductora MOS era más barata y consumía menos energía que la memoria de núcleo magnético. [13] En 1965, J. Wood y R. Ball del Royal Radar Establishment propusieron sistemas de almacenamiento digital que utilizan celdas de memoria CMOS (MOS complementarias), además de dispositivos de potencia MOSFET para el suministro de energía , acoplamiento cruzado conmutado, interruptores y almacenamiento de línea de retardo . [14] El desarrollo de la tecnología de circuito integrado MOS de puerta de silicio (MOS IC) por Federico Faggin en Fairchild en 1968 permitió la producción de chips de memoria MOS . [15] La memoria NMOS fue comercializada por IBM a principios de la década de 1970. [16] La memoria MOS superó a la memoria de núcleo magnético como tecnología de memoria dominante a principios de la década de 1970. [13]
Los dos tipos principales de memoria de acceso aleatorio (RAM) volátil son la memoria de acceso aleatorio estática (SRAM) y la memoria de acceso aleatorio dinámica (DRAM). La SRAM bipolar fue inventada por Robert Norman en Fairchild Semiconductor en 1963, [9] seguida del desarrollo de MOS SRAM por John Schmidt en Fairchild en 1964. [13] La SRAM se convirtió en una alternativa a la memoria de núcleo magnético, pero requiere seis transistores para cada uno. poco de dato. [17] El uso comercial de SRAM comenzó en 1965, cuando IBM introdujo su chip SP95 SRAM para el System/360 Modelo 95 . [9]
Toshiba introdujo celdas de memoria DRAM bipolar para su calculadora electrónica Toscal BC-1411 en 1965. [18] [19] Si bien ofrecía un rendimiento mejorado, la DRAM bipolar no podía competir con el precio más bajo de la memoria de núcleo magnético entonces dominante. [20] La tecnología MOS es la base de la DRAM moderna. En 1966, Robert H. Dennard del Centro de Investigación IBM Thomas J. Watson estaba trabajando en la memoria MOS. Mientras examinaba las características de la tecnología MOS, descubrió que era posible construir condensadores y que almacenar una carga o ninguna carga en el condensador MOS podía representar el 1 y el 0 de un bit, mientras que el transistor MOS podía controlar la escritura de la carga en el condensador. Esto lo llevó a desarrollar una celda de memoria DRAM de un solo transistor. [17] En 1967, Dennard presentó una patente para una celda de memoria DRAM de un solo transistor basada en la tecnología MOS. [21] Esto llevó al primer chip DRAM IC comercial, el Intel 1103 en octubre de 1970. [22] [23] [24] La memoria dinámica de acceso aleatorio síncrona (SDRAM) debutó más tarde con el chip Samsung KM48SL2000 en 1992. [25 ] [26]
El término memoria también se suele utilizar para referirse a la memoria no volátil , incluida la memoria de sólo lectura (ROM) a través de la memoria flash moderna . La memoria programable de sólo lectura (PROM) fue inventada por Wen Tsing Chow en 1956, mientras trabajaba para la División Arma de la American Bosch Arma Corporation. [27] [28] En 1967, Dawon Kahng y Simon Sze de Bell Labs propusieron que la puerta flotante de un dispositivo semiconductor MOS podría usarse para la celda de una ROM reprogramable, lo que llevó a Dov Frohman de Intel a inventar EPROM (PROM borrable). ) en 1971. [29] La EEPROM (PROM eléctricamente borrable) fue desarrollada por Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi y Kiyoko Naga en el Laboratorio Electrotécnico en 1972. [30] La memoria flash fue inventada por Fujio Masuoka en Toshiba a principios de los años 1980. [31] [32] Masuoka y sus colegas presentaron la invención de la memoria flash NOR en 1984, [33] y luego la memoria flash NAND en 1987. [34] Toshiba comercializó la memoria flash NAND en 1987. [35] [36] [37]
Los avances tecnológicos y las economías de escala han hecho posibles los llamadosComputadoras con memoria muy grande (VLM).[37]
La memoria volátil es la memoria de la computadora que requiere energía para mantener la información almacenada. La memoria volátil de semiconductores más moderna es RAM estática (SRAM) o RAM dinámica (DRAM). [a] La DRAM domina la memoria del sistema de escritorio. SRAM se utiliza para el caché de la CPU . La SRAM también se encuentra en pequeños sistemas integrados que requieren poca memoria.
SRAM conserva su contenido mientras la energía esté conectada y puede usar una interfaz más simple, pero comúnmente usa seis transistores por bit . La RAM dinámica es más complicada para la interfaz y el control, ya que necesita ciclos de actualización regulares para evitar perder su contenido, pero utiliza sólo un transistor y un condensador por bit, lo que le permite alcanzar densidades mucho más altas y costos por bit mucho más económicos. [2] [23] [37]
La memoria no volátil puede retener la información almacenada incluso cuando no está alimentada. Ejemplos de memoria no volátil incluyen memoria de sólo lectura , memoria flash , la mayoría de los tipos de dispositivos magnéticos de almacenamiento informático (por ejemplo, unidades de disco duro , disquetes y cintas magnéticas ), discos ópticos y los primeros métodos de almacenamiento informático, como cintas de papel y tarjetas perforadas. . [37]
Las tecnologías de memoria no volátil en desarrollo incluyen RAM ferroeléctrica , celda de metalización programable , RAM magnética de par de transferencia de espín , SONOS , memoria resistiva de acceso aleatorio , memoria de pista de carreras , Nano-RAM , 3D XPoint y memoria milpiés .
Una tercera categoría de memoria es la semivolátil . El término se utiliza para describir una memoria que tiene una duración no volátil limitada después de que se corta la energía, pero luego finalmente se pierden los datos. Un objetivo típico al utilizar una memoria semivolátil es proporcionar el alto rendimiento y la durabilidad asociados con las memorias volátiles y, al mismo tiempo, proporcionar algunos beneficios de la memoria no volátil.
Por ejemplo, algunos tipos de memoria no volátil se desgastan al escribir. Una celda desgastada tiene una mayor volatilidad pero por lo demás continúa funcionando. De este modo, las ubicaciones de datos que se escriben con frecuencia pueden orientarse hacia el uso de circuitos desgastados. Siempre que la ubicación se actualice dentro de un tiempo de retención conocido, los datos seguirán siendo válidos. Después de un período de tiempo sin actualización, el valor se copia a un circuito menos desgastado con una retención más larga. Escribir primero en el área desgastada permite una alta velocidad de escritura y al mismo tiempo evita el desgaste en los circuitos no desgastados. [38]
Como segundo ejemplo, una STT-RAM puede volverse no volátil construyendo celdas grandes, pero hacerlo aumenta el costo por bit y los requisitos de energía y reduce la velocidad de escritura. El uso de celdas pequeñas mejora el costo, la potencia y la velocidad, pero conduce a un comportamiento semivolátil. En algunas aplicaciones, el aumento de la volatilidad se puede gestionar para proporcionar muchos beneficios de una memoria no volátil, por ejemplo, cortando la energía pero forzando una reactivación antes de que se pierdan los datos; o almacenando en caché datos de solo lectura y descartando los datos almacenados en caché si el tiempo de apagado excede el umbral no volátil. [39]
El término semivolátil también se utiliza para describir el comportamiento semivolátil construido a partir de otros tipos de memoria, como nvSRAM , que combina SRAM y una memoria no volátil en el mismo chip , donde una señal externa copia datos de la memoria volátil al memoria no volátil, pero si se corta la alimentación antes de que se produzca la copia, los datos se pierden. Otro ejemplo es la RAM respaldada por batería , que utiliza una batería externa para alimentar el dispositivo de memoria en caso de una pérdida de energía externa. Si la energía está apagada durante un período prolongado, la batería puede agotarse y provocar la pérdida de datos. [37]
La gestión adecuada de la memoria es vital para que un sistema informático funcione correctamente. Los sistemas operativos modernos cuentan con sistemas complejos para administrar adecuadamente la memoria. No hacerlo puede provocar errores o un rendimiento lento.
La gestión inadecuada de la memoria es una causa común de errores y vulnerabilidades de seguridad, incluidos los siguientes tipos:
La memoria virtual es un sistema en el que la memoria física es administrada por el sistema operativo, generalmente con la ayuda de una unidad de administración de memoria , que forma parte de muchas CPU modernas . Permite utilizar múltiples tipos de memoria. Por ejemplo, algunos datos se pueden almacenar en la RAM mientras que otros se almacenan en un disco duro (por ejemplo, en un archivo de intercambio ), funcionando como una extensión de la jerarquía de caché . Esto ofrece varias ventajas. Los programadores de computadoras ya no necesitan preocuparse por dónde se almacenan físicamente sus datos o si la computadora del usuario tendrá suficiente memoria. El sistema operativo colocará los datos utilizados activamente en la RAM, que es mucho más rápida que los discos duros. Cuando la cantidad de RAM no es suficiente para ejecutar todos los programas actuales, puede resultar en una situación en la que la computadora pasa más tiempo moviendo datos de la RAM al disco y viceversa que realizando tareas; esto se conoce como paliza .
La memoria protegida es un sistema en el que a cada programa se le asigna un área de memoria para usar y se le impide salir de ese rango. Si el sistema operativo detecta que un programa ha intentado alterar la memoria que no le pertenece, el programa se finaliza (o se restringe o redirige de otro modo). De esta manera, sólo el programa infractor falla y otros programas no se ven afectados por el mal comportamiento (ya sea accidental o intencional). El uso de memoria protegida mejora enormemente tanto la confiabilidad como la seguridad de un sistema informático.
Sin memoria protegida, es posible que un error en un programa altere la memoria utilizada por otro programa. Esto hará que ese otro programa se ejecute en la memoria dañada con resultados impredecibles. Si la memoria del sistema operativo está dañada, es posible que todo el sistema informático falle y sea necesario reiniciarlo . En ocasiones, los programas alteran intencionadamente la memoria utilizada por otros programas. Esto lo hacen virus y malware para apoderarse de las computadoras. También puede ser utilizado de forma benigna por programas deseables destinados a modificar otros programas, depuradores , por ejemplo, para insertar puntos de interrupción o ganchos.
El i1103 se fabricó en un proceso P-MOS de puerta de silicio de 6 máscaras con características mínimas de 8 μm. El producto resultante tenía un tamaño de 2 celdas de memoria de 2400 µm, un tamaño de matriz de poco menos de 10 mm² y se vendió por alrededor de 21 dólares.
La primera DRAM síncrona comercial, la Samsung KM48SL2000 de 16 Mbit, emplea una arquitectura de banco único que permite a los diseñadores de sistemas realizar una transición sencilla de sistemas asíncronos a síncronos.
[...] Windows Server Enterprise admite la agrupación en clústeres de hasta ocho nodos y configuraciones de memoria muy grande (VLM) de hasta 32 GB en sistemas de 32 bits y 2 TB en sistemas de 64 bits.
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)