MEMORIA
Borja Castillo Hernández
Ingeniería Informática
Periféricos e Interfaces
18 de noviembre de 2008
CONTENIDO
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Conceptos básicos
Tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria
Instalación de actualizaciones de RAM
Resolución de problemas
Mapeo de la memoria lógica.
Memoria
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Conceptos básicos
• Definición: La memoria es un espacio de
almacenamiento temporal que guarda los
datos y los programas que utiliza el
procesador.
• También es conocida como RAM (random
access memory) porque se puede acceder
a zonas de memoria aleatorias y no
secuencialmente.
Memoria
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Conceptos básicos
• La RAM está construida generalmente por
un tipo de chip llamado dynamic RAM
(DRAM). Como es dinámica, se puede
escribir sobre ella cuantas veces se quiera
y además los datos tienen que ser
actualizados con frecuencia.
• También existen las static RAM (SRAM),
en las cuales los datos no necesitan ser
actualizados.
Memoria
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Conceptos básicos
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Hay 3 tipos de memoria física:
ROM: integrada en la placa base.
SRAM: integrada en el procesador.
DRAM: es la que compramos e
insertamos en los slots cuando abrimos el
PC porque un juego no nos va.
Memoria
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Conceptos básicos
DRAM
Memoria
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Conceptos básicos
• DRAM:
• Ventajas: es densa (puede almacenar
muchos bits en un chip muy pequeño) y
es barata.
• Desventajas: es memoria volátil o
temporal. Los datos tienen que ser
actualizados con mucha frecuencia. Es
lenta.
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DRAM
Otras características: utilizan solamente un
transistor y un condensador por bit, así
que sabiendo que hoy en día hay módulos
de memoria DRAM de 1Gb de forma
común (los hay también de más), en un
chip DRAM tendríamos más de 1 billón de
transistores.
Memoria
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DRAM
• Funcionamiento: por cada bit, el transistor
lee el estado de carga de su condensador.
Si el condensador está cargado, lee un 1,
si no, un 0. Como la carga en los
condensadores está constantemente
siendo disipada, es necesario actualizar
los datos en la DRAM con mucha
frecuencia.
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DRAM
• Si no se actualizan los datos, las cargas
de los condensadores llegarían a 0, lo que
supondría diversos fallos, entre ellos los
famosos pantallazos azules.
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Conceptos básicos
SRAM
Memoria
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Conceptos básicos
• SRAM (también conocida como Caché):
• Ventajas: es rápida y no necesita que los
datos sean actualizados.
• Desventajas: es mucho menos densa y
mucho más cara. Aproximadamente un
30%. Almacena menos datos. También es
volátil.
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SRAM
• Otras características: A diferencia de la
DRAM, no tiene condensadores, por lo
que no es necesario actualizar los datos.
No es la memoria principal del ordenador
por su alto coste.
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CONTENIDO
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Conceptos básicos
Tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria
Instalación de actualizaciones de RAM
Resolución de problemas
Mapeo de la memoria lógica.
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Tipos de RAM
• FPM (Fast Page Mode o memoria
paginada).
• EDO (Extended Data Out o memoria
hiperpaginada).
• SDRAM (Synchronous DRAM).
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM).
• DDR2 SDRAM.
• RDRAM (Rambus DRAM).
• DDR3 SDRAM.
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FPM
• Utiliza la paginación como modo de acceso a
memoria. Guarda la fila de acceso y solo varía
la columna, por lo que se accede de forma más
rápida que una DRAM normal. Sólo soportaba
66MHz.
• Divide la memoria en páginas de 512 bytes a
unos poco Kbytes y tiene formas de acceso a
páginas.
• Se utilizó desde la generación de los 486 hasta
1995.
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EDO
• Es una variación de la FPM.
• Consiste en chips que permiten una
superposición de tiempo entre sucesivos
accesos a memoria. En lo que el controlador de
memoria lee la dirección actual, ya puede
empezar una nueva columna de memoria.
También soportaba 66 MHz. Se utilizó entre
1995 y 1998.
• BEDO: mejora de la EDO que se vio eclipsada
por la tecnología SDRAM.
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SDRAM
• Es una RAM que está sincronizada con el
bus de memoria por lo que enviaba los
datos en ráfagas de alta velocidad. Es una
DRAM como la FPM y la EDO pero los
ciclos eran mucho mas rápidos.
• Soportaba 133MHz (133 millones de
transferencias de datos por segundo).
• Se utilizó entre 1998 y 2000.
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TIPOS DE RAM
DDR
Memoria
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DDR SDRAM
• Como su nombre indica, la transferencia
de datos era el doble de rápida.
• En lugar de duplicar la frecuencia de reloj,
duplicaba el rendimiento porque enviaba
datos una vez en el flanco de subida y
otra en el flanco de bajada del ciclo.
• Tuvo su soporte inicial en el mercado de
las tarjetas gráficas y desde ahí ha sido la
base de los standards de memoria del PC.
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DDR SDRAM
• Era compatible con la mayoría de procesadores,
chipsets…
• Salió al mercado en el año 2000, pero no tuvo
su éxito hasta el año 2001, cuando las placas
base y demás elementos ya tenían
compatibilidad con ella. Tenía un nuevo modelo
de módulo para conectarlo a la placa base, que
funcionaba con 2’5 V. Tenían 184 pins de
conexiones. Soportaban hasta 400MHz.
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DDR SDRAM
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TIPOS DE RAM
DDR2
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DDR2 SDRAM
• Salió al mercado en el año 2003 pero los
primeros chipsets, placas bases y sistemas que
lo soportaban salieron en el 2004.
• Es simplemente una versión más rápida de la
DDR. La transferencia de datos era mayor
porque utilizaba pares de señales para permitir
señalizar más rápidamente y sin ruido ni
interferencias.
• Puede transferir 4 bytes cada vez.
• Tener pares de señales hace que sus pins
aumenten a 240.
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DDR2 SDRAM
• A diferencia de la DDR, la DDR2
soportaba desde 400 MHz. hasta 1000
MHz. Funciona con 1’8V en lugar de 2’5V,
por lo que genera menos calor y consume
menos energía. Como tiene más pins,
tuvo que cambiar la estructura de ellos.
• Salieron variaciones de la DDR2 como la
G-DDR2, destinada a gráficos.
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DDR2 SDRAM
• Aunque Intel tenía mejor compatibilidad,
tuvo el éxito AMD en 2005, porque sus
procesadores Athlon 64 y Opteron incluían
controladores de memoria DDR
integrados. En 2006 hizo lo mismo pero
para las DDR2, en sus procesadores del
momento.
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DDR2 SDRAM
• Para insertar la DDR2 en el socket no hay
problema en confundirlo a una DDR,
porque sus sockets son completamente
distintos, y una DDR2 nunca entrará en
una DDR y viceversa.
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DDR vs DDR2
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RDRAM
• Utiliza un bus de memoria chip-to-chip.
Solamente podía transferir 2 bytes al
mismo tiempo mientras que las FPM, EPO
y SDRAM podían transferir hasta 8 bytes,
pero la RDRAM lo hacía muy
rápidamente. Esta técnica tuvo éxito para
la Nintendo 64 y Play Station 2, y luego
fue llevado a los PCs.
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TIPOS DE RAM
DDR3
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DDR3 SDRAM
• Es una mejora de la DDR2.
• La tecnología de la DDR3 permite
transferir datos 2 veces más rápido que
una DDR2, o lo que es lo mismo, 8 veces
más rápido que una SDRAM.
• Se anunció su salida en 2005 pero
salieron al mercado en junio de 2007 las
primeras placas base compatibles.
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DDR3 SDRAM
• Tiene 240 pins.
• Funciona con 1’5V., una mejora con respecto a
la DDR2 considerable, ya que el ahorro de
consumo de energía en un 30%. Según JEDEC,
el máximo al que puede trabajar es a 1’575V.
aunque puede funcionar hasta los 1’975 sin
sufrir daños graves.
• Soporta hasta 1600 MHz.
• Los ciclos de reloj son más cortos que los de la
DDR2.
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DDR3 SDRAM
• A pesar de tener los mismos pins que una
DDR2, son totalmente incompatibles,
porque tienen diferente corte.
• Han salido variaciones como la G-DDR3,
destinada a tarjetas gráficas muy
potentes, como las actuales de NVIDIA y
ATI.
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DDR3 SDRAM
• Son más caras que las DDR2.
• Han tenido más éxito en Intel que en otros
fabricantes de procesadores.
• Son los que se usan actualmente, aunque
aún quedan también DDR2 en grandes
cantidades.
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DDR vs DDR2 vs DDR3
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CONTENIDO
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•
Conceptos básicos
Tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria
Instalación de actualizaciones de RAM
Resolución de problemas
Mapeo de la memoria lógica.
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Módulos de memoria
• Originalmente los módulos de memoria se
soldaban a la placa base, lo que implicaba
que si la memoria se rompía, tenías que
desoldarla, y era un problema bastante
grande.
• Las mejoras propuestas fueron las
SIMMs, DIMMs y RIMMs. Son sockets
soldados a la placa base en los cuales
puedes insertar la memoria.
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Módulos de memoria
SIMM
Memoria
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SIMMs
• Single inline memory module.
• Había dos tipos, los de 30 pins y los de 72 pins.
Obviamente los de 30 eran de menor tamaño
que los de 72.
• Los de 30 pins tienen 8 bits más uno opcional
de paridad. Los de 72 tienen 32 más 4
opcionales de paridad.
• Se usaron desde finales de la década de los 80
hasta los 90, pero hoy en día son obsoletos.
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30 pins vs 72 pins
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Módulos de memoria
DIMM
Memoria
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DIMMs
• Dual inline memory module.
• Hay 3 tipos:
• Los Standard DIMM tienen 168 pins y dos cortes
en la conexión y un corte en cada lado.
• Los DIMM DDR tienen 184 pins, un corte en la
conexión y dos cortes en cada lado.
• Los DIMM DDR2 tienen 240 pins, y también
tienen un solo corte en el centro de la conexión
y dos en cada lado.
• Todos los DIMMs son de 64 o 72 bits,
dependiendo de los bits de paridad.
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DIMMs
• La principal diferencia entre los SIMMs y
DIMMs está en que los DIMMs tienen más
cortes en los lados, por lo que son
llamados DUAL.
• Se siguen utilizando hoy en día.
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168 pins vs 184 pins vs 240 pins
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Módulos de memoria
RIMM
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RIMMs
• Rambus inline memory module.
• Hay 3 tipos:
• Los RIMMs de 184 pins con 16 ó 18 bits. Es
de lejos la versión mas común.
• Los RIMMs de 232 pins con 32 ó 36 bits. Se
introdujo a finales del año 2002.
• Los RIMMs de 326 pins con 64 ó 72 bits. Se
introdujo en el año 2004.
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RIMMs
• El tamaño de los conectores es igual, pero
tienen diferentes cortes para prevenir fallos.
• Los RIMM de 184 pins tienen un corte en cada
lado y dos cortes en el área de conexión.
• Los RIMM de 232 tienen un corte en cada lado y
otro en el centro de la conexión.
• Los RIMM de 326 pins tienen dos cortes en
cada lado y uno en el centro de la conexión.
• Se utilizan con RDRAM y hoy en día se utilizan.
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184 pins vs 232 pins vs 326 pins
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CONTENIDO
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Conceptos básicos
Tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria
Instalación de actualizaciones de RAM
Resolución de problemas
Mapeo de la memoria lógica.
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Instalación de actualizaciones de
RAM
• Añadir memoria a un PC es una de las
mejoras más usuales y una de las menos
caras. Si disponemos de buenos
componentes y nuestra memoria es
escasa y la aumentamos, notaremos
ampliamente la diferencia de velocidad de
nuestro PC.
Memoria
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Añadir memoria
• Añadir memoria actualmente cuesta
aproximadamente 12 céntimos por Mb.
• Para añadir memoria, podemos insertar nueva
memoria en slots vacíos de la placa base o
cambiar los que ya tenemos por otros de mayor
capacidad de memoria.
• Cuando cambias el sistema o la placa base, a
veces no puedes utilizar la memoria que tenías
en tu antiguo PC, por lo que es importante
fijarse en la compatibilidad de la placa base
sobre memoria.
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Añadir memoria
• Para saber cuánta memoria debes añadir,
hay una herramienta llamada Performance
Monitor (Perfmon.msc) en Windows 2000
y XP. Puedes lanzarla desde la consola.
• Además, debes mirar que la memoria sea
compatible con tu placa base actual y tus
slots.
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Comprar la memoria
• Para comprar la memoria es
imprescindible conocer la frecuencia a la
que funciona, el tipo, que sea compatible
con tu placa base.
• Hay tres grupos de proveedores, los que
hacen los chips (primer grupo), los que
hacen los módulos pero no los chips
(segundo) y los que simplemente venden
(tercero).
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Proveedores
• Primer grupo: Micron, Infineon, Samsung,
Toshiba…
• Segundo grupo: Kingston, Viking, Simple
Tech…
• Tercer grupo: cualquiera que compre a los
de otros grupos y luego revenda.
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CONTENIDO
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Conceptos básicos
Tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria
Instalación de actualizaciones de RAM
Resolución de problemas
Mapeo de la memoria lógica.
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Resolución de problemas
• Lo primero que tenemos es el POST, que
dará un determinado número de pitidos al
arrancar el PC si no tenemos memoria
insertada o si no la detecta.
• Otras veces tenemos un disco auxiliar que
nos viene cuando compramos el PC.
• Además, hay varios programas
comerciales que hacen diversos tests,
entre ellos testean la memoria.
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Resolución de problemas
• Una vez el sistema está funcionando, pueden
ocurrir otros problemas:
• Errores de paridad: indica que el circuito que
chequea la paridad en la placa base ha
detectado un cambio en memoria.
• Fallos de protección generales: un programa ha
accedido mal a memoria, lo que implica que el
programa aborte inmediatamente. También
ocurre por programas “buggeados”.
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Resolución de problemas
• Errores por excepciones: ocurren cuando un
programa encuentra una instrucción ilegal, o se
accede a datos no válidos o no tienes el
privilegio para realizar esa acción.
• Error de división: un error que indica que se
intentó dividir entre 0 o el resultado de una
operación no interviene en el registro destino.
• Para solucionar todos estos problemas habría
que reconfigurar la memoria si está mal
configurada, o también puede ser que ocurran
por errores de software o hardware. Al hacer un
test de memoria hay que desactivar la caché.
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Resolución de problemas
• Pasos generales para chequear y resolver
problemas de memoria:
• 1. Encender el PC y observar el POST.
• Si el post da fallos:
• 2. Reiniciar el PC y entrar en la BIOS, y verificar
que tienes la misma que la que tienes
conectada al PC.
• 3. Si no es la misma, desactivar la caché dentro
de la BIOS y lanzar los programas de test.
• 4. Seguir los pasos que te diga el test tras los
resultados.
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Resolución de problemas
• Si el POST no da fallos tras estos pasos:
• 5. Reiniciar el PC y activar la caché. Hay
que tener en cuenta que mientras la caché
esté inactiva el PC irá bastante más lento
de lo normal.
• 6. Si sigues teniendo fallos puedes llevarlo
al técnico y dejarte unos eurillos, o seguir
los siguientes pasos:
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60
Resolución de problemas
• 1. Reinicia el PC y entra en la BIOS. Entra en la
opción de configuración del “Timing” y cambiar
la configuración a SPD.
• 2. Guardas, reinicias y testeas desde el principio
los pasos anteriores. Si se ha corregido el error,
era fallo de una mala configuración de la BIOS.
• 3. Si continúa fallando, abre el PC y prueba las
memorias. Cámbialas de slot a ver si es un chip
o un slot, o quita una solamente, y vas probando
a ver si se corrige.
• 4. Llévalo al técnico.
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CONTENIDO
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Conceptos básicos
Tipos de RAM y rendimiento
Módulos de memoria
Instalación de actualizaciones de RAM
Resolución de problemas
Mapeo de la memoria lógica.
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Mapeo de la memoria lógica
• Los primeros PCs tenían solamente 1Mb de memoria
direccionable. Utilizaban un procesador 8088 que solo
podía ejecutar programas de 16 bits.
• Ya con la llegada del 286, se podía direccionar 16Mb de
memoria.
• Cuando Intel sacó al mercado en 1985 el 386DX, primer
procesador de 32 bits, la arquitectura del PC cambió
drásticamente. Ahora ya se podían direccionar 4 Gb de
memoria, pero solamente en un modo llamado
“protegido” en el que sólo se podían ejecutar
instrucciones de 32 bits. Este modo fue diseñado para
sistemas operativos más avanzados, como Windows 9x,
NT, 2000, XP, OS/2, Linux, Unix…
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Modo real y modo protegido
• En el modo real sólo se podían direccionar 16
bits a pesar de tener una arquitectura de 32 bits,
porque no había sistemas operativos ni otros
aspectos que fueran capaces de controlar el
direccionamiento de los 32 bits.
• En el modo protegido se podía direccionar toda
la memoria, pero el problema es que, como su
nombre indica, está protegido. Sólo puede
acceder a esa memoria programas que estén
controlados por el SO, como cuando hacemos
simplemente doble click sobre un icono en
Windows.
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Mapeo de la memoria lógica
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Secciones de la memoria en un PC moderno:
Memoria convencional.
Zona superior.
Zona alta.
Memoria extendida.
Memoria expandida (obsoleta).
Memoria de vídeo RAM.
Memoria adaptada a ROM y propósito especial
de RAM .
• ROM BIOS de la placa base.
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Áreas de memoria
Memoria
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Memoria convencional
• En los primeros PCs la memoria convencional
era de 1 Mb. de RAM, que se dividía en
diferentes secciones, 512 Kb para arrancar el
PC y otros 512 estaban reservados para otros
aspectos.
• Más tarde, IBM decidió que la memoria
reservada era suficiente con 384 Kb. y los 640
restantes se convirtieron en la memoria
standard para ejecutar programas.
Memoria
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Mapeo de memoria
Zona Superior
Memoria
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Zona superior
• La zona superior de memoria comprende los 384
Kb. reservados del primer megabyte. Esta
memoria tiene las direcciones desde A0000 hasta
FFFF. Los 384 Kb se dividen de la siguiente
manera:
• Los primeros 128 Kb. son la vídeo RAM. Está
reservada para adaptadores de vídeo. Aunque las
tarjetas gráficas de hoy en día superan con
facilidad los 256 Mb., en la RAM sólo aparecen
disponibles 128Kb., el resto es accesible por el
procesador. Esta zona de memoria es la que
utilizan las tarjetas VGA (Video Graphics Array
Memory).
Memoria
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Zona superior
• Los siguientes 128 Kb. Están reservados para
los adaptadores de la ROM BIOS y Memoria
Ram de propósito especial. En la ROM guarda
datos que siempre estan presentes cuando se
inicia el PC. El adaptador de vídeo de la BIOS
controla la tarjeta de vídeo mientras el PC
arranca y cuando se utilizan las VGA. Se
controla el sistema mientras arranca.
• En la zona superior se cargan el controlador de
disco duro y los controladores de SCSI (Small
Computers System Interface). También se
cargan los adaptadores de red.
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Memoria extendida
• Aquí se cargan los programas que solamente pueden
ser ejecutados en modo protegido. Es básicamente toda
la memoria que está después del primer megabyte
explicado anteriormente.
• En 1987, Microsoft, Intel, AST Corporation y Lotus
Development sacaron la XMS (Extended Memory
Specification), que indicaba como tenían usar los
programas la memoria extendida.
• En modo no protegido, sólo se puede acceder a la
memoria extendida mediante la zona de memoria alta,
que son los 64 primeros Kb menos 16 bytes de la
memoria extendida desde el primer Mb.
Memoria
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Prevenir conflictos y superposición
de memoria en la BIOS
• Para prevenir conflictos de memoria y
superposición lo mejor es tener varios
adaptadores de placas base, que pueden
cambiar la memoria de posición con
“jumpers”, interruptores o “drivers”.
• Si tienes un sistema operativo de Plug and
Play, puedes utilizar el “Device Manager”,
con el que verás las características antes
de realizar modificaciones.
Memoria
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ROM “Shadowing”
• La técnica de “shadowing” consiste en
mover el código o datos de la ROM a
memoria RAM, para obtener una
velocidad 4 o 5 veces más rápida.
• No es muy importante con un sistema
operativo de 32 bits, porque solo utilizan
los 16 bits para arrancar el sistema, y
luego cargan los drivers de 32 bits en
memoria extendida.
Memoria
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Memoria instalada vs memoria
utilizable
• No toda la memoria que tienes instalada
es utilizable. Por ejemplo, si tienes un
sistema con 16 Mb., que son 16.384 Kb.,
durante el arranque pone que tenemos
16.000 Kb, por lo que tenemos 384 Kb. De
pérdida, porque en caso de ser utilizados,
pueden tener conflictos de acceso.
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MEMORIA
Borja Castillo Hernández
Ingeniería Informática
Periféricos e Interfaces
18 de noviembre de 2008