Memòria (informàtica)

En informàtica, la memòria és un dispositiu que almagasena senyas digitals durant algun periodo de temps. La memòria proporciona una de les principals funcions de les computadores.

Erro al crear miniatura:

Memòria (informàtica)

La memòria és un dels components fonamentals de la computadora. Apareix com a component essencial en qualsevol de les arquitectura que es trien per a construir una computadora: arquitectura de Von Neumann i arquitectura Harvard. Segons Von Neumann, la computadora conta en una memòria l'únic propòsit de la qual és almagasenar tant senyes com a instruccions que la computadora esta usant, mentres que Harvard propon que la computadora necessita tant una memòria per a senyes com una atra per a instruccions. La memòria es pot classificar de manera general en dos tipos: memòria principal o interna, que es comunica directament en el processador i almagasena temporalment les senyes i programes en us (com la memòria RAM); i memòria secundària o externa, per a l'almagasenament massiu i permanent de senyes (com els discs durs). La classificació de la memòria en un sistema informàtic és un camp conegut com jerarquia de memòria.

Jerarquia de memòria

Artícul principal → Jerarquia de memòria.

Erro al crear miniatura:

Jerarquia de memòries del computador.

La memòria de les computadores contemporànees representen l'informació usant bits. Text, números, imàgens, sò i casi qualsevol atra forma d'informació pot ser transformada en una successió de bits. A la classificació dels dispositius de memòria dins d'una computadora se li crida jerarquia de memòria. No existix cap mig d'almagasenament d'us pràctic universal i totes les formes d'almagasenament tenen les seues desventages, per això, una computadora fa us de vàries formes d'almagasenament al mateix temps. Dins de la jerarquia de memòria, existixen 3 regles fonamentals que relacionen a les 3 característiques clau d'una memòria: cost, capacitat i temps d'accés:

• A menor temps d'accés, major cost per bit.
• A major capacitat, menor cost per bit.
• A major capacitat, major temps d'accés.

Memòria principal

la memòria d'accés aleatori és un tipo de memòria principal.

Artícul principal → Memòria principal.

la memòria principal, està directament conectada a la CPU de la computadora. Deu estar present per a que la CPU efectue qualsevol funció. La memòria principal conté els programes en eixecució i les senyes en els que operen. Es pot transferir informació molt ràpidament entre un registre de la CPU i localisacions de la memòria principal (típicament en menys de 100 cicles de rellonge). En les computadores modernes s'usen memòries d'accés aleatori basades en electrònica de l'estat sòlit, que està directament conectada a la CPU a través de busos de direccions, senyes i control. L'almagasenament té com a requisit principal que qualsevol de les seues localitats deu ser directament direccionable, és dir, que tot senya almagasenada en memòria puga ser localisat per per mig de la seua direcció de memòria. És per açò que els registres del processador no poden considerar-se memòria principal. Les referències a estos es fan per nom, de forma directa, i no per direcció. Els registres representen el estat actual de l'eixecució i les senyes utilisades de manera immediata, pero no poden almagasenar un programa complet, solament apuntar alloc d'eixecució actual. La gran diferència de velocitat entre el processador i la memòria principal va donar orige a la memòria caché. Esta és una memòria de molt alta velocitat, típicament entre 10 i 100 voltes més que la memòria principal, i s'ampra per a millorar l'eficiència o rendiment del CPU. Part de l'informació de la memòria principal es duplica en la memòria caché. Comparada en els registres, la caché és llaugerament més llenta, pero de major capacitat. No obstant, és més ràpida, encara que de molta menor capacitat que la memòria principal. Alguns autors presenten a la memòria caché com un nivell a banda en la jerarquia de memòria, no obstant, al no ser memòria directament direccionable (la memòria caché guarda estrictament còpies de l'informació disponible en la memòria principal), és comuna presentar-la com a part funcional de la memòria principal.

Memòria secundària

Erro al crear miniatura:

Un disc dur és un tipo de memòria secundària.

Artícul principal → Memòria secundària.

la memòria secundària requerix que la computadora use els seus canals d'entrada/eixida per a accedir a l'informació i s'utilisa per a almagasenament a llarc determini d'informació persistent. La memòria secundària també es diu de «almagasenament massiu». Un disc dur és un eixemple d'almagasenament secundari. Habitualment, la memòria secundària o d'almagasenament massiu té major capacitat que la memòria primària, pero és molt més llenta. En les computadores modernes, els discs durs i les unitats d'estat sòlit solen usar-se com a dispositius d'almagasenament massiu. El temps necessari per a accedir a un byte d'informació donat, almagasenat en una memòria principal com una unitat d'estat sòlit és d'al voltant de 100 000 nanosegundos, mentres que en una memòria principal com una memòria RAM este temps pot ser de 100 nanosegundos. Açò ilustra cuán significativa és la diferència entre la velocitat entre la memòria principal i la memòria secundària. La majoria dels sistemes operatius usen la memòria secundària com memòria virtual, açò és una tècnica per a incrementar artificialment la cantitat aparent de memòria principal en la computadora. Archiu:Lindirobot.webm

Memòria terciaria

La memòria terciaria és un sistema que sol involucrar un robot industrial que gestiona un mig d'almagasenament massiu fòra de llínea segons ho solicite la computadora. La memòria terciaria s'usa en l'àrea de l'almagasenament industrial, la computació científica, en grans sistemes informàtics i en rets empresarials. Este tipo de memòria és alguna cosa que els usuaris de computadores personals mai van de primera mà.

Almagasenament fòra de llínea

El almagasenament fòra de llínea (off-line) és un sistema a on el mig d'almagasenament pot ser extret fàcilment del dispositiu d'almagasenament. Estos mijos d'almagasenament solen usar-se per a transport i archiu de senyes. En computadores modernes són d'us habitual per a este propòsit els disquets, discs òptics i les memòries flash, incloent les unitats USB. També hi ha discs durs USB que es poden conectar ràpidament. Els dispositius d'almagasenament fòra de llínea usats en el passat són cintes magnètiques en molts tamanys i formats diferents, i les bateries extraíbles de discs Winchester.

Almagasenament de ret

Artícul principal → Almagasenament en núvol.

L'almagasenament de ret és qualsevol tipo d'almagasenament de computadora que inclou el fet d'accedir a l'informació a través d'una ret informàtica. Discutiblemente, l'almagasenament de ret permet centralisar el «control d'informació» en una organisació i reduir la duplicidad de l'informació. L'almagasenament en ret inclou:

• l'almagasenament associat a ret és una memòria secundària o terciaria que residix en una computadora a la que una atra d'estes pot accedir a través d'una ret d'àrea local, una ret d'àrea extensa, una ret privada virtual o, en el cas d'almagasenament d'archius en llínea, internet.
• Les rets de computadores són computadores que no contenen dispositius d'almagasenament secundari. En el seu lloc, els documents i atres senyes són almagasenades en un dispositiu de la ret.

Característiques de les memòries

La divisió entre primari, secundari, terciario i fòra de llínea, es basa en la jerarquia de memòria o distància des de la CPU. Hi ha atres formes de caracterisar als distints tipos de memòria.

Volatilitat de l'informació

Foto de memòries RAM tipo DDR instalades en el seu socket.

• la memòria volàtil requerix energia constant per a mantindre l'informació almagasenada. La memòria volàtil se sol usar solament en memòries primàries. La memòria RAM és una memòria volàtil, ya que pert informació en la falta d'energia elèctrica.
• la memòria no volàtil retindrà l'informació almagasenada inclús si no rep corrent elèctrica constantment, com és el cas de la memòria ROM. S'usa per a almagasenament a llarc determini i, per lo tant, s'usa en memòries secundàries, terciarias i fòra de llínea.
• La memòria dinàmica és una memòria volàtil que ademés requerix que periòdicament es refresque l'informació almagasenada, o llegida i reescrita sense modificacions.

Formats d'accés a l'informació

Depenent de l'habilitat per a accedir a l'informació, es pot classificar en:

• Accés aleatori, significa que es pot accedir a qualsevolocalisació de la memòria en qualsevol moment en el mateix interval de temps, normalment chicotet. Normalment la memòria principal conta en este tipo d'accés.
• Accés seqüencial, significa que per a accedir a una senya almagasenada en la memòria o escriure una nova senya, el sistema deu passar per totes les senyes almagasenades que li precedixquen a la direcció de memòria a la que es desija aplegar. El temps d'accés sol ser alt degut a que els sistemes de memòria en accés seqüencial guarden una enorme cantitat de senyes (com les cintes magnètiques).

• Accés directe, un método d'accés exclusiu dels mijos d'almagasenament òptics. La memòria en estos dispositius està dividida per localitats, que a la seua volta estan dividides en direccions. Per a guardar o llegir una senya en la memòria, primer es deu triar una localitat, i posteriorment elegir una direcció dins de la localitat. L'accés a les localitats és de tipo aleatori, és dir, de temps constant sense importar com s'elegixca, pero l'accés a les direccions dins d'una localitat és de tipo seqüencial.

Habilitat per a canviar l'informació

• Les memòries de llectura/escritura o memòries canviables permeten que l'informació es reescriga en qualsevol moment. Una computadora sense una miqueta de memòria de llectura/escritura com a memòria principal seria inútil per a moltes tasques. Les computadores modernes també usen habitualment memòries de llectura/escritura com a memòria secundària.
• La memòria de només llectura (Read-Only Memory, ROM) reté l'informació almagasenada en el moment de fabricar-se i
  • la memòria de escritura única llectura múltiple (Write Once Read Many, WORM) permet que l'informació s'escriga una sola volta en algun moment despuix de la fabricació. També estan les memòries immutables, que s'utilisen en memòries terciarias i fòra de llínea. Un eixemple són els CD-ROM.
• Les memòries d'escritura llenta i llectura ràpida són memòries de llectura/escritura que permet que l'informació es reescriga múltiples voltes pero en una velocitat d'escritura molt menor que la de llectura. Un eixemple són els CD-RW.

Direccionament de l'informació

• En la memòria de localisació direccionable, cada unitat d'informació accessible individualment en la memòria se selecciona en la seua direcció de memòria numèrica. En les computadores modernes, la memòria de localisació direccionable se sollimitar a memòries primàries, que es lligen internament per programes de computadora ya que la localisació direccionable és molt eficient, pero difícil d'usar per als humans.
• En les memòries de sistema d'archius, l'informació es dividix en archius informàtics de llongitut variable i un ficher concret es localisa en directoris i noms d'archius «llegible per humans». El dispositiu subjacent seguix sent de localisació direccionable, pero el sistema operatiu de la computadora proporciona la abstracció del sistema d'archius per a que l'operació siga més entendible. En les computadora modernes, les memòries secundàries, terciarias i fòra de llínea usen sistemes d'archius.

• En les memòries de contingut direccionable (content-addressable memory), cada unitat d'informació llegible individualment se selecciona en una valor *# o un identificador curt sense relació en la direcció de memòria en la que s'almagasena l'informació. La memòria de contingut direccionable poden construir-se usant software o hardware; l'opció hardware és l'opció més ràpida i cara.

Capacitat i Prestacions de la memòria

Per als usuaris sense coneiximents tècnics, la capacitat i les prestacions de la memòria són característiques essencials que ajuden a classificar a les memòries. Les 3 prestacions més importants són:

• Temps d'accés (Latencia): Depenent del format d'accés a l'informació, la latencia pren un significat distint per als dispositius de memòria. Per als dispositius en accés aleatori, la latencia és el temps que es tarda el dispositiu en guardar o llegir una senya. Per a memòries en un atre tipo d'accés, la latencia és el temps que li pren al seu respectiu mecanisme posicionar-se en la direcció adequada per a llegir o guardar una senya.
• Velocitat de transferència: És la velocitat a la que el dispositiu de memòria rep o envia senyes.
• Temps de cicle de memòria: El temps total que li pren al dispositiu modificar una senya, des de l'accés a la direcció fins a l'escritura o llectura de la senya. La capacitat d'una memòria se sol expressar en bytes, i per a les memòries principals, se sol usar el concepte de paraules. Una paraula en memòria és un concepte que expressa el tamany màxim d'una senya que pot manejar la computadora, o en atres paraules, el número màxim de bits que utilisa la computadora per a representar una senya. Les memòries principals solen ser expressades en la nomenclatura M x N, a on M indica el número de direccions de memòria disponibles en la memòria (bàsicament, quantes paraules podem guardar), i N el tamany de la paraula. En les memòries secundàries no existix esta nomenclatura i solament se sol fer us de prefixos mètrics que indiquen que tan gran o chicoteta és (giga, tera, etc.).

Tecnologies, dispositius i mijos

Artícul principal → Dispositiu d'almagasenament de senyes.

Memòria de semiconductor

la memòria de semiconductor usa circuits integrats basats en semiconductors per a almagasenar informació. Un chip de memòria de semiconductor pot contindre millons de minúsculs transistors o condensadores. Existixen memòries de semiconductor d'abdós tipos: volàtils i no volàtils. En les computadores modernes, la memòria principal consistix casi exclusivament en memòria de semiconductor volàtil i dinàmica, també coneguda com memòria dinàmica d'accés aleatori o més comunament RAM, el seu acrònim anglés. En el canvi de sigle, hi ha hagut un creiximent constant en l'us d'un nou tipo de memòria de semiconductor no volàtil cridat memòria flash. Dit creiximent s'ha donat, principalment en el camp de les memòries fòra de llínea en computadores domèstiques. Les memòries de semiconductor no volàtils s'estan usant també com a memòries secundàries en varis dispositius d'electrònica alvançada i computadores especialisades i no especialisades.

Memòria magnètica

Les memòries magnètiques usen diferents patrons de magnetisació sobre una superfície coberta en una capa magnetizada per a almagasenar informació. Les memòries magnètiques són no volàtils. S'aplega a l'informació usant un o més cabezals de llectura/escritura. Com el cabezal de llectura/escritura solament cobrix una part de la superfície, l'almagasenament magnètic és de accés seqüencial (llevat en el disc dur, que conta en accés aleatori) i deu buscar, donar regressos o les dos coses. En ‘computadores modernes’, la superfície magnètica és d'algun d'estos tipos:

• Disc dur, usat per a memòria secundària.
• Cinta magnètica, usada per a memòria terciaria i fòra de llínea. En les ‘primeres computadores’, l'almagasenament magnètic s'usava també com a memòria principal en forma de memòria de tambor, memòria de núcleu, memòria en filera de núcleu, memòria película prima, memòria de Twistor o memòria de bombeta. Ademés, a diferència d'hui, les cintes magnètiques se solien usar com a memòria secundària.

Vore també: Soport magnètic

Memòria de disc òptic

Les memòries en disc òptic almagasenen informació usant forats minúsculs gravats en un làser en la superfície d'un disc circular. L'informació es llig allumenant la superfície en un diodo làser i observant la reflexió. Els discs òptics són no volàtil i de accés aleatori. Els següents formats són d'us comú:

• CD, CD-ROM, DVD: Memòries de simplement solament llectura, usada per a distribució massiva d'informació digital (música, vídeo, programes informàtics).
• CD-R, DVD-R, DVD+R: Memòries d'escritura única usada com a memòria terciaria i fòra de llínea.
• CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM: Memòria d'escritura llenta i llectura ràpida usada com a memòria terciaria i fòra de llínea.
• Blu-ray: Format de disc òptic pensat per a almagasenar vídeo d'alta calitat i senyes. Per al seu desenroll es va crear la BDA, en la que es troben, entre uns atres, Sony o Phillips.
• HD DVD

S'han propost els següents formats:

• HVD
• Discs canvi de fase Dual.

Vore també: Disc òptic

Memòria de disc magneto-òptic

Els discs magneto-òptics són discs de memòria òptica a on l'informació s'almagasena en l'estat magnètic d'una superfície ferromagnética. L'informació es llig ópticamente i s'escriu combinant métodos magnètics i òptics. Les memòries de discs magneto òptics són de tipo no volàtils, de accés seqüencial, d'escritura llenta i llectura ràpida. S'usa com a memòria terciaria i fòra de llínea.

Vore també: Disc magneto-òptic

Atres métodos inicials

Targetes perforades en un teler de Jacquard.

Les targetes perforades varen ser utilisats per primera volta per Basile Bouchon per al control de telers textils en França. En 1801 el sistema de Bouchon va ser perfeccionat per Joseph Marie Jacquard, qui va desenrollar un teler automàtic, conegut com teler de Jacquard. Herman Hollerith va desenrollar la tecnologia de processament de senyes de targetes perforades per al cens d'Estats Units de 1890 i posteriorment va fundar la Tabulating Machine Company, una de les precursores d'IBM. IBM va desenrollar la tecnologia de la targeta perforada com una potent ferramenta per al processament de senyes empresarials i va produir una llínea extensiva de màquines de registre que utilisaven paper perforat per a l'almagasenament de senyes i el seu processat automàtic. En l'any 1950, les targetes IBM i les unitats màquines de registre IBM s'havien tornat indispensables en l'indústria i el govern nortamericà. Durant els anys 1960, les targetes perforades varen ser gradualment reemplaçades per les cintes magnètiques, encara que el seu us va ser molt comú fins a mediats dels anys 1970 en l'aparició dels discs magnètics. L'informació es gravava en les targetes perforant forats en el paper o la targeta. La llectura es realisava per sensors elèctrics (més tarde òptics) a on una localisació particular podia estar foradada o no. Per a almagasenar informació, els tubos Williams usaven un tubo de rajos catódicos i els tubos Selectrón usaven un gran tubo de buit. Estos dispositius de memòria primària varen tindre una curta vida en el mercat ya que el tubo de Williams no era fiable i el tubo de Selectrón era car. la memòria de llínea de retardo usava ones sonores en una substància com podia ser el Mercurio per a guardar informació. La memòria de llínea de retardo era una memòria dinàmica volàtil, cicle seqüencial de llectura/escritura. S'usava com a memòria principal.

Atres métodos proposts

La memòria de canvi de fase usa les fases d'un material de canvi de fase per a almagasenar informació. Dita informació es llig observant la resistència elèctrica variable del material. La memòria de canvi de fase seria una memòria de llectura/escritura no volàtil, de accés aleatori podria ser usada com a memòria primària, secundària i fòra de llínea. La memòria holográfica almagasena ópticamente l'informació dins de cristals o fotopolímers. Les memòries holográficas poden utilisar tot el volum del mig d'almagasenament, a diferència de les memòries de discs òptics, que estan llimitades a un chicotet número de superfícies en capes. La memòria holográfica podria ser no volàtil, de accés seqüencial i tant d'escritura única com de llectura/escritura. Pot ser usada tant com a memòria secundària com fòra de llínea. La memòria molecular almagasena l'informació en polímers que poden almagasenar puntes de càrrega elèctrica. La memòria molecular pot ser especialment interessant com a memòria principal. Recentment s'ha propost utilisar el spin d'un electró com a memòria. S'ha demostrat que és possible desenrollar un circuit electrònic que lligga el spin de l'electró i ho convertixca en una senyal elèctrica.^{cita requerida}

D'igual forma, és possible amprar molècules d'ADN, en ventages com el seu baix manteniment, alta densitat d'almagasenament i alta estabilitat, que permet almagasenar l'informació durant prolongats periodos de temps.

Enllaços externs

• uplink. freeuk. com/data. html Estimates of the quantities of data contained by the various mija.