Fundamentos de Arquitectura de Computadores: Memoria, Caché y Procesadores

Cálculo de Direccionamiento de Memoria

¿Cuántos bits (hilos) del bus de direcciones de una CPU son necesarios para direccionar 1 GB de memoria?

Se requieren 30 bits, ya que 1 GB = 2¹⁰ MB = 2²⁰ KB = 2³⁰ bytes. Dado que cada dirección de memoria corresponde a 1 byte, se necesitan 2³⁰ direcciones, lo que implica 30 bits para su implementación.

Si un procesador tiene 31 hilos como bus de direcciones, ¿cuánta memoria puede direccionar en GB?

Puede direccionar 2 GB, ya que 2³¹ bytes = 2 × 2³⁰ bytes = 2 GB.

Tipos de Memorias: Características y Usos

• PROM: Permite grabar información una única vez.
• FLASH: Tecnología utilizada habitualmente en dispositivos USB.
• EEPROM: Utilizada para almacenar la BIOS de los equipos y el firmware de diversos dispositivos.
• EPROM: La información puede borrarse mediante rayos ultravioleta para permitir una nueva grabación.
• ROM: Contiene información grabada de fábrica que no puede ser modificada.

Arquitectura de Procesadores: 32 bits frente a 64 bits

¿Qué implicaciones tiene que un procesador sea de 32 bits o de 64 bits?

La diferencia radica en el tamaño de los registros internos del procesador:

• 64 bits: Permite acceder a un mayor número de posiciones de memoria (registro de direcciones), superando la limitación de 4 GB (2³²) propia de los sistemas de 32 bits. Además, facilita el uso de juegos de instrucciones (registro de datos) más complejos.

Memoria Caché y Jerarquía de Almacenamiento

¿Para qué sirve la memoria caché en un procesador y por qué existe una jerarquía?

La memoria caché almacena los datos e instrucciones más utilizados durante la ejecución de aplicaciones, minimizando los accesos a la memoria RAM, la cual es significativamente más lenta. Existen niveles (L1, L2 y L3):

• L1: Es la más cercana al procesador y la más rápida, aunque su tecnología es más costosa.
• Jerarquía: A mayor cercanía a la CPU, mayor velocidad y coste, lo que implica una menor capacidad. Esta estructura permite un equilibrio óptimo entre rendimiento y precio.

Tipos de Memoria RAM

• DRAM: Cualquier tipo de memoria RAM que requiere refresco periódico, lo que genera un retardo respecto a la memoria estática.
• SDRAM: Memoria que trabaja de manera síncrona respecto al reloj del sistema.
• RAM: Indica que la velocidad de acceso a cualquier posición de memoria es constante.
• DDR: Aprovecha los flancos de subida y bajada del reloj, permitiendo duplicar la transferencia de datos.
• SRAM: Memoria estática utilizada como caché debido a su alta velocidad.