Se le
llama RAM porque
es posible acceder a cualquier ubicación de ella aleatoria y rápidamente.
Físicamente, están constituidas por un conjunto de chips o módulos de chips
normalmente conectados a la Motherboard o Tarjeta Madre. Los chips de
memoria son rectángulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas
plaquitas con "pines" o contactos:
La
diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o los discos duro, es que la RAM es mucho más
rápida y que se borra al apagar el computador, no como los disquetes o discos
duros en donde la información permanece grabada.
Tipos de RAM
SIMM
Hay
muchos tipos de memorias DRAM, Fast Page, EDO, SDRAM, etc. Además existen
varios nombres. Trataremos estos cuatro, que son los principales, aunque
existen muchas más.
DRAM: Dinamic-RAM, o RAM DINAMICA
·Es "la original", y por tanto la más
lenta.
·Usada hasta la época del 386, su velocidad típica
es de 80 ó 70 nanosegundos (ns), tiempo éste que tarda en vaciarse para poder
dar entrada a la siguiente serie de datos. Por ello, es más rápida la de 70 ns
que la de 80 ns.
·Físicamente, aparece en forma de DIMMs o de SIMMs,
siendo estos últimos de 30 contactos.
Fast Page (FPM)
·A veces llamada DRAM (o sólo "RAM"),
puesto que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas
veces se las diferencia. Algo más rápida, tanto por su estructura (el modo de
Página Rápida) como por ser de 70 ó 60 ns.
·Usada hasta con los primeros Pentium, físicamente
aparece como SIMMs de 30 ó 72 contactos (los de 72 en los Pentium y algunos
486).
EDO: EDO-RAM o Extended Data Output-RAM
·Evoluciona de la Fast Page; permite empezar a
introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo (haciendo su
Output), lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos).
·Muy común en los Pentium MMX y AMD K6, con
velocidad de 70, 60 ó 50 ns. Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos,
aunque existe en forma de DIMMs de 168.
SDRAM o Sincronic-RAM
·Funciona de manera sincronizada con la velocidad de
la placa (de 50 a 66 MHz), para lo que debe ser
rapidísima, de unos 25 a 10 ns. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168
contactos; es usada en los Pentium II de menos de 350 MHz y en los Celeron.
PC100 o SDRAM de 100 MHz
·Memoria SDRAM capaz de funcionar a esos 100 MHz,
que utilizan los AMD K6-2, Pentium II a 350 MHz y computadores más modernos;
teóricamente se trata de unas especificaciones mínimas que se deben cumplir
para funcionar correctamente a dicha velocidad, aunque no todas las memorias
vendidas como "de 100 MHz" las cumplen.
PC133 o SDRAM de 133 MHz
·La más moderna y recomendable.
SIMMs y DIMMs
DIMM
Se trata
de la forma en que se juntan los chips de memoria, del tipo que sean, para
conectarse a la placa base del ordenador. Son unas plaquitas alargadas con
conectores en un extremo; al conjunto se le llama módulo.
El número
de conectores depende del bus de datos del microprocesador, que más que un autobús es la
carretera por la que van los datos; el número de carriles de dicha carretera
representaría el número de bits de información que puede manejar cada vez.
·SIMMs: Single In-line
Memory Module, con 30 ó 72 contactos. Los de 30 contactos pueden manejar 8 bits cada vez,
por lo que en un 386 ó 486, que tiene un bus de datos de 32 bits, necesitamos
usarlos de 4 en 4 módulos iguales. Miden unos 8,5 cm (30 c.) ó 10,5 cm (72 c.)
y sus zócalos suelen ser de color blanco.
·Los SIMMs de 72 contactos, más modernos, manejan 32
bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486; en los Pentium se haría de 2 en
2 módulos (iguales), porque el bus de datos de los Pentium es el doble de
grande (64 bits).
·DIMMs: más alargados (unos 13 cm), con 168
contactos y en zócalos generalmente negros; llevan dos muescas para facilitar
su correcta colocación. Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo que pueden
usarse de 1 en 1 en los Pentium, K6 y superiores. Existen para voltaje estándar
(5 voltios) o reducido (3.3 V).
Y
podríamos añadir los módulos SIP que eran parecidos a los SIMM pero con
frágiles patitas soldadas y que no se usan desde hace bastantes años, o cuando
toda o parte de la memoria viene soldada en la placa (caso de algunos
ordenadores de marca). Ejemplo:
Se
llaman de esta forma todos los circuitos cuyos componentes realizan operaciones
binarias (que indican los operadores lógicos).
Los
circuitos lógicos están compuestos por elementos digitales como la compuerta
AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO) y otras combinaciones muy
complejas de los circuitos antes mencionados
Compuertas
NAND
Una
compuerta NAND es un circuito que genera una salida baja (0 lógico) sólo cuando
todas las entradas son 1. Esta operación en términos de nivel de salida, es la
opuesta a la operación lógica AND.
El
funcionamiento de la compuerta NAND es equivalente al de una compuerta OR
negativa.
La
figura nos muestra los símbolos lógicos estándar de una compuerta NAND de 2
entradas
Ejemplos:
Compuertas NOR
Una compuerta lógica NOR (No O) se puede implementar con
la concatenación de una compuerta OR con
una compuerta NOT, como
se muestra en la siguiente figura.
Al igual que en el caso de la compuerta lógica OR, ésta se puede encontrar en versiones
de 2, 3 o más entradas. Las tablas de verdad de
estos tipos de compuertas son las siguientes:
Compuerta NOT creada con una
compuerta NOR
Un caso interesante de la compuerta NOR, al igual que la compuerta lógica NAND,
es cuando las entradas A y B ó A, B y C (en el caso de una compuerta NOR de 3
entradas) se unen, para formar una sola entrada. En este caso la salida (X)
tiene exactamente el valor opuesto a la entrada.
Ver la primera y la última filas de la tabla de verdad. En otras palabras: Con
una compuerta lógica NOR se
puede lograr el comportamiento de una compuerta
lógica NOT. Ejemplos:
LOS
MULTIPLEXORES
Vamos a
estudiar, en éste capítulo, una serie de circuitos combinatorios relacionados
con la transferencia de información; es decir, analizaremos la situación de
tener varias señales binarias a una red digital.
Mediante
una señal de control deseamos seleccionar una de las entradas y que ésta
aparezca a la salida. Haciendo una analogía eléctrica, podemos comparar un
multiplexor con un conmutador de varias posiciones, de manera que, situando el
selector en una de las posibles entradas, ésta aparecerá en la salida.
Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y
una salida de datos, y están dotados de entradas de control capaces de
seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su
transmisión desde la entrada seleccionada a la salida que es única.
La
entrada seleccionada viene determinada por la combinación de ceros (0) y unos
(1) lógicos en las entradas de control. La cantidad que necesitaremos será
igual a la potencia de 2 que resulte de analizar el número de entradas. Así,
por ejemplo, a un multiplexor de 8 entradas le corresponderán 3 de control.
Podemos
decir que la función de un multiplexor consiste en seleccionar una de entre un
número de líneas de entrada y transmitir el dato de un canal de información
único. Por lo tanto, es equivalente a un conmutador de varias entradas y una
salida.
Dentro de un multiplexor hay que destacar tres tipos
de señales: los datos de entrada, las entradas de control y la salida
El diseño
de un multiplexor se realiza de la misma manera que cualquier sistema
combinatorio desarrollado hasta ahora. Veamos, como ejemplo, el caso de un
multiplexor de cuatro entradas y una salida que tendrá, según lo dicho
anteriormente, dos entradas de control. Esta tabla de verdad define claramente
cómo, dependiendo de la combinación de las entradas de control, a la salida se
transmite una u otra entrada de las cuatro posibles. Así:
CONTROL
ENTRADAS
DATOS
SALIDA
A B
I0 I1
I2 I3
S
0 0
0 X X X
0
0 0
1 X X X
1
0 1
X 0 X X
0
0 1
X 1 X X
1
1 0
X X 1 X
1
1 0
X X X 0
0
1 1
X X X 0
0
1 1
X X X 1
1
Si
deducimos de esta tabla de verdad la expresión booleana que nos dará la función
salida, tendremos la siguiente ecuación:
S = (/A*/B*I0) + (/A*B*I1) + (A*/B*I2) + (A*B*I3)
Con la
que podremos diseñar nuestro circuito lógico.
La
estructura de los multiplexores es siempre muy parecida a esta que hemos
descrito, aunque a veces se añade otra entrada suplementaria de validación o
habilitación, denominada «strobe» o «enable» que, aplicada a las puertas AND,
produce la presentación de la salida.
Tipos de multiplexores
Dentro
de la gran variedad de multiplexores que existen en el mercado, hay varios
tipos que conviene destacar a causa de su gran utilidad en circuitos digitales,
éstos son:
Multiplexor
de 8 entradas.
Multiplexor
de 16 entradas.
Doble
multiplexor de 4 entradas.
Dentro
del primer tipo podemos hacer la distinción entre tener la entrada de «strobe»
o no. La tecnología utilizada para su diseño es TTL, de alta integración, y la
potencia que disipan suele ser de unos 150 mW. El tiempo de retardo típico es
de unos 25 nanosegundos y tienen un "fan - out" de 10. Normalmente,
estos circuitos suelen darnos dos tipos de salida: una afirmada y la otra
negada.
En cuanto
al segundo tipo de multiplexores, señalaremos que se diferencian de los
primeros en el número de entradas, que es el doble, y que no existe la
posibilidad de tener dos salidas, sino que sólo podemos optar por la negada y,
en consecuencia, a la salida únicamente se tendrán los datos de la entrada
complementados. La potencia de disipación para estos multiplexores viene a ser
de aproximadamente unos 200 mW. El tiempo de retardo y el "fan - out"
son más o menos iguales que en el caso del multiplexor de 8 entradas.
Diagrama básico de un multiplexor de 16 entradas y 2
señales de control
En
la ilustración correspondiente podemos ver un multiplexor de 16 entradas,
donde, si hacemos 0 el «strobe», en la salida se obtiene el dato negado de la
entrada seleccionada mediante las cuatro entradas de control.
En
el último de los tipos, dentro del mismo encapsulado del circuito integrado,
tenemos dos multiplexores de cuatro entradas de datos: dos de control y una
señal de «strobe» cada uno.
Doble multiplexor de cuatro entradas donde las
señales de control son comunes.
Las
entradas de control son comunes para ambos multiplexores, como podemos ver en
el circuito de la figura. Al igual que los anteriores, se suelen realizar con
tecnología TTL de alta integración, y tienen una disipación media de unos 180
mW.
Con
estos tres tipos de multiplexores trabajaremos habitualmente, incluso en el
caso de tener que emplear algún otro de orden superior, es decir, con mayor
número de entradas. Para ello, necesitaremos utilizar más de un multiplexor de
los descritos anteriormente.
Multiplexor de 32 entradas construido a partir de
cuatro multiplexores de 8 entradas y uno de 4 entradas
La forma
de conectarlos entre sí depende de la aplicación concreta de que se trate, pero
siempre habrá que disponer de más de una etapa de multiplexores, lo cual
acarrea un tiempo de retardo. Así, por ejemplo, para seleccionar un dato de
entre las 32 entradas de que disponemos, deberemos diseñar un sistema análogo
al representado en la figura correspondiente.
El primer
multiplexor de 8 entradas sitúa secuencialmente los datos de entrada I0 a I7 en
la línea de salida de éste, a medida que el código de las señales de control va
variando. Análogamente, el segundo multiplexor, también de 8 entradas,
transmitirá los datos I8 a I15 a su línea de salida, dependiendo de las señales
de control.
Diagrama de conexión de un circuito integrado que
contiene un multiplexor de 8 entradas y señal de <<strobe>>
Estas
entradas de control están unidas entre sí de manera que cuando, por ejemplo,
aparece en la línea de salida del primer multiplexor I1, en la salida del
segundo estará I9, en la del tercero I17 y en la del último I25. Si queremos
sacar a la salida del conjunto de multiplexores cualquiera de las líneas de
salida anteriormente citadas, necesitaremos utilizar un multiplexor de 4
entradas y, con sus señales de control, activaremos la entrada que nosotros
deseemos. Así, por ejemplo, para tener en la salida final la línea de entrada
I1, habría que poner en el último multiplexor de 4 entradas la combinación 00 en
sus señales de control.
Por
último, destacaremos que los multiplexores, además de seleccionar datos, tienen
otras aplicaciones importantes, a saber:
- La
conversión paralelo - serie. Como puede ser conducir la salida en paralelo de
un ordenador hacia un terminal remoto a través de una línea de transmisión
serie.
- La
generación de funciones para lógica combinatoria. Ejemplos:
Codificadores
Un codificador es un bloque combinacional hecho para
convertir una entrada no binaria en una salida de estricto orden binario. En
otras palabras, es un circuito integrado por un conjunto de componentes
electrónicos con la habilidad para mostrar en sus terminales de salida un word binario (01101, 1100, etc.), equivalente
al número presente en sus entradas, pero escrito en un código diferente. Por
ejemplo, un Octal-to-binary encoder es un circuito codificador con ocho
entradas (un terminal para cada dígito Octal, o de base 8) y tres salidas (un
terminal para cada bit binario).
Los codificadores pueden, también, proporcionar
otras operaciones de conversión, tal como ocurre en las calculadoras de
bolsillo con el teclado: El Keyboard (teclas, llaves) encoder convierte la
posición de cada tecla (No. 9, No. 3, No. 5, + , %, etc.) en su
correspondiente word asignado previamente.
Un ejemplo de lo anterior es el teclado codificador en ASCII (American Standard
Code for Information Interchange), que genera el word de 7 bits
0100101 cuando es presionada la tecla del porcentaje(%).
Ejemplo:
Decodificadores
El decodificador es
un dispositivo que acepta una entrada digital codificada en binario y
activa una salida. Este dispositivo tiene varias salidas, y se activará aquella
que establezca el código aplicado a la entrada.
Con un código de n bits se pueden encontrar 2n posibles combinaciones. Si se tienen 3 bits (3
entradas) serán posibles 23 = 8
combinaciones. Una combinación en particular activará sólo una salida. Por
ejemplo: activar la salida Q2 hay que poner en la entrada el equivalente al
número 2 en binario (102).
En un decodificador de
2 a 4 (se tienen 2 pines o patitas de entrada y 4 pines o patitas de salida).
En la entrada se pone el código en binario (00, 01, 10, 11), que hará que se
active sólo una salida de las cuatro posibles. Ver en el diagrama anterior una
representación de un decodificador de 2 a 4.
Observando con atención el gráfico se puede ver que en la entrada E
y en todas las salidas Q, hay una pequeña esfera o bolita. Esta esfera indica
que la entrada (en el caso de E) y las salidas, son activas en bajo. Con esto
se quiere decir que cuando se pone A0 = 0 y A1 = 0 y estamos escogiendo la
salida Q0, ésta tendrá un nivel de voltaje bajo, mientras que todas las otras salidas
(Q1, Q2 y Q3) estarán en nivel alto.
De igual manera cuando la entrada E está en nivel bajo (activo en
bajo), el decodificador está habilitado. Si
está en nivel alto, el decodificador está inhabilitado y
ninguna entrada en A0 y A1 tendrá efecto. Ver la tabla de verdad siguiente:
Tabla de verdad de un decodificador
También existen decodificadores de 3 a 8 ( 3 entradas a 8 salidas), de 4 a 16 (4 entradas a 16
salidas), etc.
Notas:
·– X significa que la entrada puede
cualquier cosa (es indiferente)
La
definición de números binarios es:
Son números que están dentro del sistema binario de numeración que está
constituido por dos cifras 1 y 0, un sistema en el cual se escriben cantidades,
códigos, mensajes y otros lenguajes con tan solo dos elementos dentro de la
numeración, haciendo que el código se simplifique la comprensión de los
sistemas informáticos, pues hará que un elemento tenga un valor unitario o
nulo. Es decir que se trabaja en un sistema de puertas cerradas o abiertas. Una
ambivalencia. Los elementos que se utilizan son el número uno (1) y el cero
(0), donde el 1 significa que la puerta está abierta y el 0, que da como
resultado que este elemento sea nulo o que la puerta esté cerrada por lo que la
información ignorará este espacio.
Operaciones con
Números Binarios
Al igual que en otros sistemas de numeración, también se pueden
realizar operaciones con números binarios. Es decir que para este sistema
binario que solo tiene dos símbolos en su lenguaje, también pueden hacerse
ejercicios matemáticos y en este apartado se va a tratar el tema de las
operaciones básicas de números binarios como es la suma, la resta, la
multiplicación y la división, que aunque pueda parecer complicado, en realidad
es algo bastante simples si se compara con las operaciones en el sistema
decimal que es el de mayor uso en todo el mundo. Así que, como todo en esta
vida, solo te hará falta un poco de práctica para poder realizar todo tipo de
adición, sustracción, división y producto con este tipo de representación
numérica que te presentamos a continuación.
Sumar Binarios
Para sumar números binarios se tiene que utilizar casi el mismo
sistema que para sumar en el sistema decimal. Es decir, como se ha acostumbrado
en la enseñanza tradicional. Lo mejor para poder realizar este tipo de
operación es poner los números en dos filas, alineados a la derecha, tal y como
se hace para sumar cuando se tienen cifras muy extensas en el sistema decimal,
incluso cuando son cifras pequeñas en binario, porque la longitud del número es
comúnmente algo grande en este sistema. A continuación, también se inicia la
suma desde la derecha y hacia la izquierda usando esta tabla de adición que se
debe aprender si se quiere sumar de memoria.
Resta De Números Binarios
Cuando se quiere restar entre números binarios, se usa el mismo
método que en el sistema decimal, con la misma idea de “llevar uno” que en la
suma, pero la diferencia es que al llevar uno, el número que sobra se debe
restar en la siguiente columna o posición de la cifra binaria, y la tabla de
restas viene a ser parecida pero con una diferencia.
0 – 0 = 0
1 – 1 = 0
1 – 0 = 1
Sin embargo, no se puede restar 0 – 1 de la forma tradicional, pues
en el sistema binario, los números negativos tienen un método distinto para ser
representados y en una sola cifra no puede existir un número negativo de forma
unitaria, sino que toda la cifra deberá ser convertida una vez que se la
obtenga.
Entonces, para poder restar esta cifra, se tiene que pedir prestado
de la columna siguiente y luego restar el número aumentado en la posición
siguiente hacia la izquierda. Por ejemplo, si se quiere restar 26 menos 12,
dando como resultado 14. En la resta de números binarios, quedaría de esta
manera:
11010
-1100
=1110
Multiplicar Números Binarios
Continuación de operaciones con números binarios: Para multiplicar
los números binarios, es bastante sencillo, pues se utiliza el mismo método del
sistema decimal en el cual se va multiplicando de derecha a izquierda cada
posición del multiplicador (abajo) por cada posición del multiplicando (arriba)
y poniendo cada resultado a continuación y recorriendo una posición hacia la
izquierda hasta terminar y luego se suman las cifras para obtener el producto.
Pero al ser cifras pequeñas, no se tiene que “llevar” ningún número y el
resultado se obtiene sin mucho esfuerzo. Utilizando la siguiente tabla se puede
ver lo sencillo que es:
1 * 1 = 1
1 * 0 = 0
0 * 1 = 0
0 * 0 = 0
Siempre tomando en cuenta que cualquier cifra multiplicada por cero
da igual cero. Veamos un ejemplo al multiplicar 12 por 4, cuyo resultado es 48:
1100
*100
——-
0000
0000
1100
Se procede a sumar tomando en cuenta que cada cifra está recorrida
una posición hacia la izquierda en relación a la cifra superior y que se deben
respetar las columnas para la suma
=110000
Otro ejemplo con una cifra más grande, 24 por 9, cuyo resultado es
216
11000
*1001
——-
11000
00000
00000
11000
=11011000
División De Números Binarios
Para la división de números binarios, se tiene que realizar las
mismas operaciones que se hacen durante el algoritmo de la división larga de
números decimales, con la diferencia de que el resto que se obtiene en el
dividendo debe hacerse con una sustracción en binario, así como la división que
se realiza entre el divisor y el resto tienen que hacerse en binario, pero al
bajar las posiciones, se debe hacer normalmente y así se obtiene cada posición
del cociente. Por ejemplo, se divide 171 para 9, cuyo resultado es 19. Lo que
en binario viene a ser:
Aquí se puede ver que cada vez que el número obtenido del resto, es
mayor que el divisor, se anota un 1 en el cociente de izquierda a derecha, y si
el resto es menor al divisor, se anota un cero, hasta terminar con todas las
posiciones del dividendo. Aquí termina nuestra discusión de operaciones con
números binarios.
