"MEMORIA VIRTUAL"
DEFINICION:
La memoria virtual es una técnica que permite al
software usar más memoria principal que la que realmente posee el ordenador. La mayoría de los ordenadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la
CPU, la
memoria caché (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria física (generalmente en forma de
RAM, donde la CPU puede escribir y leer directa y razonablemente rápido) y el disco duro que es mucho más lento, pero también más grande y barato.
OPERACION BASICA:
- Cuando se usa Memoria Virtual, o cuando una dirección es leída o escrita por la CPU, una parte del hardware dentro de la computadora traduce las direcciones de memoria generadas por el software (direcciones virtuales) en:
la dirección real de memoria (la dirección de memoria física), o
una indicación de que la dirección de memoria deseada no se encuentra en memoria principal (llamado excepción de memoria virtual).
- En el primer caso, la referencia a la memoria es completada, como si la memoria virtual no hubiera estado involucrada: el software accede donde debía y sigue ejecutando normalmente. En el segundo caso, el sistema operativo es invocado para manejar la situación y permitir que el programa siga ejecutando o aborte según sea el caso. La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta "ilusión" permite que los programas se ejecuten sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.
La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los sistemas operativos actuales. Y como en un instante dado, en la memoria sólo se tienen unos pocos fragmentos de un proceso dado, se pueden mantener más procesos en la memoria. Es más, se ahorra tiempo, porque los fragmentos que no se usan no se cargan ni se descargan de la memoria. Sin embargo, el sistema operativo debe saber cómo gestionar este esquema.
La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamada reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.
Mach es un núcleo bien conocido por el diseño de su memoria virtual, la cual se distribuye en porciones dependientes de la máquina y en porciones independientes de la máquina. La porción dependiente de la máquina propociona una interfaz sencilla para validar, invalidar y colocarles derechos a las páginas de memoria virtual. La porción independiente de la máquina proporciona un soporte para mapeos lógicos de direcciones (mapeando un espacio de direcciones), rangos de memoria en este mapa, y la interfaz para el respaldo del almacenamiento para estos rangos a través de la interfaz para el manejo externo de memoria (objetos de memoria).
El sistema de memoria virtual está diseñado para uniprocesadores y para memoria compartida de multiprocesadores de un número moderado de procesadores. La característica de la memoria virtual de Mach es su alta ejecución. Esto se debe, en gran medida al soporte de memoria grande, espacios de direcciones contínuas, memoria compartida, y optimizaciones de copia de memoria virtual.
Finalmente, el sistema de memoria virtual permite que los clientes proporcionen el almacenamiento de respaldo para rangos de memoria.
"MEMORIA CACHE"
DEFINICION:Un cache es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad. Puede ser tanto un área reservada de la memoria principal como un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad independiente. Hay dos tipos de cache frecuentemente usados en las computadoras personales: memoria cache y cache de disco. Una memoria cache, llamada también a veces almacenamiento cache o RAM cache, es una parte de memoria RAM estática de alta velocidad (
SRAM) más que la lenta y barata
RAM dinámica (
DRAM) usada como memoria principal. La memoria cache es efectiva dado que los programas acceden una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en SRAM, la computadora evita acceder a la lenta DRAM.
Parte de la información de la memoria principal se duplica en la memoria caché. Comparada con los registros, la caché es ligeramente más lenta pero de mayor capacidad. Sin embargo, es más rápida, aunque de mucha menor capacidad que la memoria principal. También es de uso común la memoria caché multi-nivel - la "caché primaria" que es más pequeña, rápida y cercana al dispositivo de procesamiento; la "caché secundaria" que es más grande y lenta, pero más rápida y mucho más pequeña que la memoria principal.
COMPOSICION INTERNA:
La memoria cache está estructurada por celdas, donde cada celda almacena un byte. La entidad básica de almacenamiento la conforman las filas, llamados también líneas de cache. Por ejemplo, una cache L2 de 512 KB se distribuye en 16.384 filas y 63 columnas
Cuando se copia o se escribe información de la RAM por cada movimiento siempre cubre una línea de cache.
La memoria cache tiene incorporado un espacio de almacenamiento llamado Tag RAM, que indica a qué porción de la RAM se halla asociada cada línea de cache, es decir, traduce una dirección de RAM en una línea de cache concreta.
DISEÑO:
En el diseño de la memoria cache se deben considerar varios factores que influyen directamente en el rendimiento de la memoria y por lo tanto en su objetivo de aumentar la velocidad de respuesta de la jerarquía de memoria. Estos factores son las políticas de ubicación, extracción, reemplazo, escritura y el tamaño de la cache y de sus bloques.
La memoria caché es una clase de memoria RAM estática (SRAM) de acceso aleatorio y alta velocidad, situada entre el CPU y la RAM; se presenta de forma temporal y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente.
La ubicación de la caché entre el microprocesador y la RAM, hace que sea suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador necesita recibir casi instantáneamente.
La memoria caché es rápida, unas 5 ó 6 veces más que la DRAM (RAM dinámica), por eso su capacidad es mucho menor. Por eso su precio es elevado, hasta 10 ó 20 veces más que la memoria principal dinámica para la misma cantidad de memoria.
La utilización de la memoria caché se describe a continuación:
Acelerar el procesamiento de las instrucciones de memoria en la CPU.
Los ordenadores tienden a utilizar las mismas instrucciones y (en menor medida), los mismos datos repetidamente, por ello la caché contiene las instrucciones más usadas.
Por lo tanto, a mayor instrucciones y datos la CPU pueda obtener directamente de la memoria caché, tanto más rápido será el funcionamiento del ordenador.
FUNCIONAMIENTO:
La memoria caché se carga desde la RAM con los datos y/o instrucciones que ha buscado la CPU en las últimas operaciones. La CPU siempre busca primero la información en la caché, lo normal es que va encontrar ahí la mayoría de las veces, con lo que el acceso será muy rápido. Pero si no encuentra la información en la caché, se pierde un tiempo extra en acudir a la RAM y copiar dicha información en la caché para su disponibilidad.
Como estos fallos ocurren con una frecuencia relativamente baja, el rendimiento mejora considerablemente, ya que la CPU accede más veces a la caché que a la RAM.
TIPOS DE CAHE:
A parte de la caché con respecto a la memoria RAM, en un PC existen muchos otros sistemas de caché, como:
Memoria RAM como caché: Las unidades de almacenamiento (discos duros, discos flexibles, etc.) y otros muchos periféricos utilizan la memoria RAM como sistema de caché, una zona de la RAM contiene la información que se ha buscado últimamente en dichos dispositivos, de forma que basta con acceder a la RAM para recuperarla.
Disco duro como caché: Se emplea al disco duro como caché a dispositivos aún más lentos (unidades CD-ROM). Estos sistemas de caché suelen estar gobernados mediante software, que se suele integrar en el sistema operativo. La caché de disco almacena direcciones concretas de sectores, almacena una copia del directorio y en algunos casos almacena porciones o extensiones del programa o programas en ejecución.
Los navegadores Web utilizan el disco duro como caché, al solicitar una página Web, el navegador acude a Internet y comprueba la fecha de la misma. Si la página no ha sido modificada, se toma directamente del disco duro, con lo que la carga es muy rápida. En caso contrario se descarga desde Internet y se actualiza la caché, con un cierto tiempo de espera. En el caso de los navegadores Web, el uso del disco duro es más que suficiente, ya que es extremadamente más rápido que el acceso a Internet.
"BUFFER"
DEFINICION:
Un buffer de datos es una ubicación de la memoria en una computadora o en un instrumento digital reservada para el almacenamiento temporal de información digital, mientras que está esperando ser procesada. Por ejemplo, un analizador TRF tendrá uno o varios buffers de entrada, donde se guardan las palabras digitales que representan las muestras de la señal de entrada. El Z-Buffer es el usado para el renderizado de imágenes 3D. Un buffer (o búfer) en informática es un espacio de memoria, en el que se almacenan datos para evitar que el programa o recurso que los requiere, ya sea hardware o software, se quede en algún momento sin datos.
Algunos ejemplos de aplicaciones de buffers son:
El buffer de teclado es una memoria intermedia en la que se van almacenando los caracteres que un usuario teclea, generalmente, hasta que pulsa la tecla [INTRO], momento en el cual el programa captura todos o parte de los caracteres tecleados contenidos en dicho buffer.
En Audio o video en streaming por Internet. Se tiene un buffer para que haya menos posibilidades de que se corte la reproducción cuando se reduzca o corte el ancho de banda.
Un buffer adecuado permite que en el salto entre dos canciones no haya una pausa molesta.
Las grabadoras de CD o DVD, tienen un buffer para que no se pare la grabación. Hoy en día hay sistemas para retomar la grabación pero antes suponía que el CD no quedaba bien grabado y muchas veces era inservible.
El concepto del Buffer es similar al de caché. Pero en el caso del buffer, los datos que se introducen siempre van a ser utilizados. En la caché sin embargo, no hay seguridad, sino una mayor probabilidad de utilización.
