Memoria caché, BIOS y UEFI: niveles, funciones y seguridad en el arranque

Memoria caché

La RAM no es lo suficientemente rápida como para almacenar y transmitir todos los datos que el microprocesador necesita en cada ciclo. Por eso se utiliza otra memoria estratégicamente situada entre la RAM y el microprocesador: la caché. La caché es entre 4 y 5 veces más rápida que la memoria RAM y aproximadamente 1000 veces más pequeña que la RAM.

Niveles

• L1: almacena instrucciones usadas frecuentemente y, cuando es necesario volver a utilizarlas, las recupera de inmediato, por lo que se agilizan los procesos.
• L2: anteriormente se insertaba en una ranura especial de la placa base. Funciona a la velocidad de la placa base. Actualmente suele venir integrada en el microprocesador y se encarga de almacenar datos de uso frecuente para agilizar los procesos.
• L3: acelera el acceso a datos e instrucciones que no fueron localizados en L1 o L2. Si no se encuentra el dato en ninguna de las tres, entonces se accede a buscarlo en la memoria RAM.
• L4: algunos procesadores cuentan con memoria de nivel 4, la cual es compartida por el procesador y la tarjeta gráfica integrada. Para alimentar de datos a la gráfica no necesita ser rápida, pero sí grande.

Importancia de la caché

• Su importancia es mayúscula, ya que de la velocidad con la que se llevan datos e instrucciones al procesador dependen todas las prestaciones del sistema.
• Es muy útil cuando se realizan muchas operaciones sobre los mismos datos y también para mejorar el rendimiento de cualquier tipo de aplicación.
• Existen importantes diferencias de precio entre microprocesadores en las que la mayor parte de la diferencia radica en la memoria caché.

Memoria BIOS

La BIOS forma parte del chipset y, por lo tanto, se encuentra en la placa base. Su función principal es arrancar el PC. La información necesaria para esta función se guarda en una memoria conocida como CMOS, que es otro chip presente en la placa. Para que no se pierdan sus datos, el sistema utiliza una pila como fuente de alimentación.

Cuando la BIOS se inicia realiza las funciones

• Ejecuta código para verificar la integridad de todos los componentes del firmware antes de que se ejecute y arranque el sistema operativo.
• Prueba los componentes clave de hardware para garantizar que toda la información cargue correctamente y no genere problemas.
• Controla módulos adicionales, como la tarjeta de vídeo o la tarjeta de red de área local, entre otros dispositivos.
• Selecciona el dispositivo de arranque, que puede ser el disco duro, una unidad de CD o un dispositivo USB.

¿Qué es el firmware?

El firmware es una porción de código almacenado en una memoria ROM; se utiliza para establecer las instrucciones que controlan las operaciones de los circuitos de un dispositivo.

Función de la BIOS

La BIOS inicia los componentes de hardware y lanza el sistema operativo. Además, con su carga se inicializan otras funciones de gestión importantes, como la gestión de la energía y la gestión térmica.

Memoria UEFI

UEFI es el nuevo estándar para PCs diseñado para reemplazar a la BIOS. Se puede cargar en cualquier recurso de memoria no volátil, lo cual permite que sea independiente de cualquier sistema operativo. Ofrece las mismas funciones que la BIOS, pero con características adicionales.

Características similares y mejoras

En el arranque, en la UEFI el código se ejecuta en 32 o 64 bits en modo protegido en la CPU, no en modo de 16 bits como la BIOS. La UEFI reduce el tiempo de inicio y de reanudación.

UEFI es más segura

UEFI ayuda a prevenir ataques del tipo bootkit y permite utilizar el modo Secure Boot. Un bootkit es un programa malicioso que infecta el sector de arranque; este método de infectar permite al bootkit ejecutarse antes de que el sistema operativo se cargue, comprometiendo la seguridad del sistema. Secure Boot y otras protecciones de UEFI dificultan este tipo de ataques.