Memorias RAM y ROM: Conceptos Fundamentales

Memoria RAM (Random Access Memory)

La memoria RAM (Random Access Memory) consiste en pequeños chips conectados a la tarjeta principal. Su función es almacenar información vital para el funcionamiento del computador y el procesamiento de datos.

Características Detalladas de la RAM

• Acceso aleatorio: Permite acceder a cualquier dato en cualquier momento.
• Temporal (volátil): Pierde su contenido cuando se interrumpe la alimentación eléctrica. Los datos deben estar constantemente trabajando con electricidad para ser almacenados.
• Modificable: Los datos se pueden leer y escribir constantemente.
• Almacenamiento de trabajo: Durante la ejecución, todos los programas y datos se cargan en la RAM desde un dispositivo de almacenamiento secundario.
• Ubicación específica: Cada dato tiene una dirección única en la memoria.
• Contenido dinámico: El contenido y la dirección de los datos cambian constantemente conforme se ejecutan los programas.
• Impacto en el rendimiento: Es uno de los componentes que más afecta el rendimiento del equipo, junto con el procesador.

Tipos de RAM

• Estática (SRAM)
• Dinámica (DRAM)

Memoria ROM (Read-Only Memory)

La memoria ROM (Read-Only Memory) es una memoria de solo lectura que forma parte del firmware del equipo.

Características de la ROM

• Solo lectura: Sus datos no se pueden modificar fácilmente.
• Permanente (no volátil): La información se conserva incluso sin energía eléctrica.
• Contenido de fábrica: Su contenido es grabado por el fabricante.
• Arranque del sistema: Contiene toda la información necesaria para iniciar el computador.

Tipos y Variantes de ROM

• ROM de Máscara: Programada en fábrica.
• PROM (Programmable Read-Only Memory): No se puede modificar una vez programada.
• EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): Chip que se puede borrar exponiéndolo a luz ultravioleta. Incluye variantes como UVPROM.
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory): Se puede borrar y reprogramar eléctricamente. La memoria Flash es un tipo de EEPROM.

BIOS (Basic Input/Output System)

El BIOS es el firmware encargado de iniciar y verificar los componentes del hardware, además de cargar el sistema operativo.

Parámetros y Tipos de Memoria RAM

Parámetros de Rendimiento

Frecuencia

Es el número de operaciones por segundo. Se mide en Hercios (Hz). Por ejemplo, 1 MHz equivale a 1 millón de operaciones por segundo, y 1 GHz equivale a 1000 MHz.

Velocidad de Transferencia

Es la cantidad de información que puede ser transferida por segundo. Se mide en Megabytes por segundo (MB/s).

Latencia CAS (Column Address Strobe)

Es el tiempo de espera (en ciclos de reloj) entre que se solicita el acceso a un dato y el comienzo de su transferencia.

Unidades de Memoria

• Bit: Es la menor cantidad de información que se puede almacenar (un 0 o un 1).
• Byte: Equivale a 8 bits.
• Kilobyte (KB): 1024 bytes.
• Megabyte (MB): 1024 KB.
• Gigabyte (GB): 1024 MB.
• Terabyte (TB): 1024 GB.

Evolución y Tipos de Memoria RAM

Clasificación General

• RAM
  • DRAM (Dynamic RAM)
  • SRAM (Static RAM)
• RDRAM (Rambus DRAM)
• SDRAM (Synchronous DRAM)
  • SDR (Single Data Rate)
  • DDR (Double Data Rate)

Tecnologías Principales

• SDRAM (Synchronous Dynamic RAM): Memoria sincronizada con el reloj del sistema, lo que significa que trabaja a la misma velocidad que la placa base.
• DDR (Double Data Rate): Memoria de doble tasa de transferencia. Transfiere datos dos veces por cada ciclo de reloj, duplicando la velocidad teórica de la SDR.
• DDR2: Trabaja al doble de la frecuencia del núcleo de la DDR, permitiendo 4 operaciones por cada ciclo de reloj.
• DDR3: Duplica la velocidad de la DDR2 y presenta un menor consumo energético.
• DDR4:

  Ventajas

  • Tasa más alta de frecuencia de reloj y transferencia de datos.
  • Apunta a un cambio en la topología, descartando los enfoques de doble y triple canal tradicionales.

  Desventajas

  • No es compatible con versiones anteriores debido a diferencias de voltaje y diseño físico.

Nomenclatura

La nomenclatura PCxxx se refiere a la velocidad de transferencia (ancho de banda), mientras que DDRxxx indica la frecuencia en MHz.

Módulos de Memoria

• SIMM (Single In-line Memory Module)
• DIMM (Dual In-line Memory Module)
• RIMM (Rambus In-line Memory Module)

Proceso de Arranque de un PC

1. Llega la electricidad a la fuente de poder.
2. Los diferentes voltajes se distribuyen a la placa base y al microprocesador (CPU).
3. El microprocesador envía una orden al chip de la memoria ROM del BIOS para ejecutar el programa de arranque.
4. El programa POST (Power-On Self-Test) comienza a realizar pruebas de diagnóstico para comprobar componentes como la tarjeta de video, la memoria RAM, las unidades de disco, el teclado, el ratón y otros dispositivos conectados.
5. Durante el chequeo, el BIOS muestra información relevante en la pantalla.
6. Si no se encuentra ningún problema, el BIOS procede a cargar el sistema operativo, depositando sus instrucciones iniciales en la memoria RAM.
7. Una vez que el sistema operativo ha terminado de cargar, el usuario puede comenzar a utilizar los programas.

El Disco Duro: Almacenamiento Secundario

El disco duro es un dispositivo de almacenamiento que permite la recuperación de grandes cantidades de información. Es considerado la memoria secundaria de un ordenador, en contraste con la memoria RAM, que es la memoria principal.

Aspectos Clave del Disco Duro

• Capacidad de almacenamiento: La cantidad de datos que puede guardar.
• Velocidad de transferencia: La rapidez con la que puede leer o escribir datos.
• Permanencia: Es un almacenamiento no volátil, que conserva los datos sin energía.

Parámetros de un Disco Duro

• Capacidad: Desde 80 Gigabytes (GB) hasta 1 o 2 Terabytes (TB) o más.
• Tiempo de acceso: Cantidad de tiempo que tarda el disco en leer o escribir datos.
• Velocidad de transferencia: Cantidad de datos que puede leer o escribir por segundo (MB/s). Depende de la interfaz (ej. Ultra DMA/33, SCSI, SATA).
• Velocidad de rotación: La velocidad a la que giran los platos del disco. Oscila comúnmente entre 4500 y 7200 revoluciones por minuto (RPM).
• Caché de disco: Memoria interna de acceso rápido, típicamente entre 64 y 256 Kilobytes (KB) o más.

Estructura y Funcionamiento

Estructura Física

• Cabeza: Cada una de las dos superficies magnéticas de un plato.
• Pista: Cada cara se divide en anillos concéntricos.
• Cilindro: Conjunto de pistas situadas en la misma posición vertical en todos los platos de la pila.
• Sector: Cada pista se divide en segmentos, que son la unidad mínima de almacenamiento.

Funcionamiento Mecánico

Cada superficie magnética tiene asignado un cabezal de lectura/escritura. El conjunto de cabezales se desplaza al unísono desde el exterior hacia el interior de los platos mediante un brazo mecánico que los transporta.

Proceso de Lectura y Escritura

1. Se desplazan los cabezales de lectura/escritura hasta la pista donde empiezan los datos.
2. Se espera a que el sector con el primer dato llegue a la posición de los cabezales mientras los platos giran.
3. Finalmente, se lee (o escribe) el dato con el cabezal correspondiente. La operación de escritura es similar.

Tipos de Interfaz de Disco Duro

IDE (Integrated Drive Electronics)

• Permite conectar hasta 4 dispositivos en 2 canales IDE independientes (dos por canal).
• En cada canal, el primer dispositivo se configura como maestro (master) y el segundo como esclavo (slave).
• Se recomienda colocar el disco más rápido en el primer canal.

SATA (Serial ATA)

Es la interfaz moderna que reemplazó a IDE. Sus velocidades son:

• SATA 1: 1.5 GHz – 150 MB/s
• SATA 2: 3.0 GHz – 300 MB/s
• SATA 3: 6.0 GHz – 600 MB/s

SCSI (Small Computer System Interface)

Interfaz utilizada principalmente en servidores por su alto rendimiento y fiabilidad.

Estructura Lógica de un Disco Duro

La estructura lógica organiza el espacio de almacenamiento. Un ejemplo de distribución sería:
Primer Sector -> Sector de Arranque -> Partición Primaria 1 (Activa) -> Partición Primaria 2 -> Partición Extendida (con Partición Lógica 1, Partición Lógica 2…) -> Espacio sin particionar -> Último Sector

Componentes de la Estructura Lógica

• Sector de Arranque (Master Boot Record – MBR): Almacena la tabla de particiones y un programa maestro de iniciación (bootloader).
• Espacio particionado: Espacio del disco que ha sido asignado a alguna partición.
• Espacio no particionado: Espacio del disco que no ha sido asignado a ninguna partición.

Tipos de Particiones (Esquema MBR)

• Primaria: Puede contener un sistema de archivos y ser arrancable. Se pueden tener hasta 4 particiones primarias.
• Extendida: Es un tipo especial de partición que sirve como contenedor para unidades lógicas. Solo puede haber una por disco.
• Lógica: Se crean dentro de una partición extendida y contienen un sistema de archivos (ej. FAT32, NTFS, ext2).

La Fuente de Poder (PSU)

La fuente de poder o PSU (Power Supply Unit) es el componente que provee la electricidad al PC. Se encarga de convertir la tensión alterna (AC) de la red eléctrica en tensión continua (DC) que los componentes del ordenador pueden utilizar.

Etapas de la Conversión de Energía

1. Transformación
2. Rectificación
3. Filtrado
4. Regulación
5. Salida

Tipos de Fuentes de Poder

Fuente AT

• Proporcionaba 4 voltajes: +5V, +12V, -5V y -12V.
• Utilizaba dos conectores de 6 terminales cada uno (12 en total).
• Un problema común era que los conectores podían insertarse incorrectamente, causando daños.

Fuente ATX

Presenta diferencias clave con el estándar AT:

• Proporciona más líneas de voltaje, incluyendo +3.3V, +5V, +12V, -5V y voltaje de standby.
• Utiliza un solo conector principal de 20 o 24 terminales, que solo puede insertarse de una forma.
• Puede ser apagada por software a través del sistema operativo.

Retos Modernos en la Alimentación

La alimentación eficiente de microprocesadores de última generación es un reto tecnológico. Para mejorar la eficiencia, los fabricantes han bajado las tensiones de operación, mientras que la demanda de energía ha aumentado proporcionalmente, llevando a cambios significativos en los requisitos de potencia.

Mantenimiento de la Fuente de Poder

La limpieza es un aspecto importante del mantenimiento.

Procedimiento Básico de Limpieza

1. Desconectar completamente los cables de la fuente de poder.
2. Utilizar aire comprimido o un soplador para retirar el polvo acumulado en el ventilador y las rejillas de ventilación.