INTRODUCCIÓN A LA UNIDAD DE MEMORIA

ESTRUCTURA DE COMPUTADORES
INTRODUCCIÓN A LA UNIDAD DE MEMORIA
Contenido:
D Características generales del sistema de memoria: jerarquía
D Memoria interna: tipos y tecnologías de memorias.
D Mapas de memorias.
D Memorias secuenciales (pilas, colas)
D Memoria externa.
Bibliografía básica
W. Stalling (5ª ed.): Cap 4
A. S. Tanenbaum: Structured computer organization. Caps. 2 y 3
J. Wakerly: Digital Design: Principles and Practices. Cap 10
C. Baena et al: Cap 10
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Memoria Secuencial - 1
MEMORIAS SECUENCIALES
Memorias secuenciales
• El tiempo de acceso al dato depende de su posición
• Tipos: Cintas, CCD, discos, ...; aquí veremos LIFO y FIFO
••
LIFO: Last In First Out. También llamadas:
••• FILO: First In Last Out
••• STACK: pilas de registros (proviene de apilar los datos)
••
Š
FIFO: First In First Out.
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Memoria Secuencial - 2
MEMORIA TIPO LIFO
LIFO o STACK: Visión conceptual
PULL o POP:
Leer /y extraer
último dato
PUSH:
Escribe nuevo dato
Dato último
Fondo
(D)
Dato primero
TOP
(R0)
PILA VACÍA: Cuando no se ha escrito ningun dato
PILA LLENA: Cuando están escritos D datos
PILA OCIOSA: Cuando no hay Pull ni Push
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Memoria Secuencial - 3
MEMORIA TIPO LIFO
LIFO o STACK: Descripción formal
Descripción estructural
Din (n)
Descripción funcional
Dout (n)
Push Pull Rx ←
Push
R0
Pull
R1
...
R(D-1)
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0 0
0 1
1 0
1 1
EC
Dout =
Rx ← Rx
Dout = HI
Rx ← R(x+1); R(D-1) ← 0
Dout = [R0]
Rx ← R(x-1); R0 ← Din
Dout = HI
Prohibida
Memoria Secuencial - 4
MEMORIA TIPO LIFO
LIFO o STACK: Utilización
™ Boletín EC1 Memorias: Problema 8
En una memoria LIFO de fondo 6 se va a realizar la siguiente secuencia de operaciones:
3 PUSH, 1 NOP1, 1 PULL, 2 PUSH, 2 NOP, 1 PULL, 1 PUSH.
La memoria está vacía en el instante inicial. La anchura de la memoria es de 8 bits. Por su bus de
entrada vienen caracteres ASCII con paridad par, concretamente, los valores durante las sucesivas
operaciones de escritura son: N, E, G, I, C, B.
a) Muestre el contenido de la LIFO al realizar la secuencia de operaciones.
b) Supuesta vacía la LIFO y siguiendo un proceso de 2 operaciones de escritura y 1 de lectura (después otras 2 de
escritura y 1 de lectura, ...), indique la secuencia de entradas a la LIFO para que en la pila esté escrita la
palabra FINAL en algún momento.
1.NOP: no operación.
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Memoria Secuencial - 5
MEMORIA TIPO LIFO
LIFO o STACK: Diseño
• 3 formas de diseño:
1/Con registros de carga en paralelo; 2/con los de desplazamiento (Prob. 17)
y 3/con RAM y puntero de pila (Stack Pointer, SP)
™ Boletín EC1 Memorias: Problema 17
Diseñe una memoria tipo LIFO de 8 bits de anchura y un fondo de 6 en los siguientes casos:
a) Con registros de carga en paralelo.
b) Con registros de desplazamiento.
Solución:
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Memoria Secuencial - 6
MEMORIA TIPO LIFO
Problema 17.a
BASADO EN REGISTROS CON CARGA EN PARALELO:
I[8]
8
1
0
PUSH
8
LOAD
R1
PULL
OUT[8]
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
Rx
LOAD
0
1
1
Rx ← Rx
Rx ← Rx+1, R6 ← 0
Rx ← Rx-1, R1 ← I
8
LOAD
>1
PUSH PULL
OUT
HI
[R1]
HI
1
0
R5
8
LOAD
EC
R4
8
LOAD
0
R3
8
LOAD
1
0
R2
8
LOAD
1
0
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8
R6
Memoria Secuencial - 7
MEMORIA TIPO LIFO
PUSH PULL L R
0
0 0
Rx
OUT
Rx ← Rx
0
1
0 1 Rx ← SHR(Rx,0)
1
0
1 0 Rx ← SHL(Rx,Ix)
...
HI
1
[R0
2
R0 .
..
...
R80]
HI
O
U
T
[8]
...
I[8]
...
0
BASADO BASADO EN REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO:
...
Problema 17.b
Xlin
1
R0
Derecha
Xlin
2
R0
L
R2
R1
R
8
R0
L
L
Xlin
...
R8
R
R
Izquierda
Xrin = 0
PUSH
...
...
PULL
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Xrin = 0
Xrin = 0
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Memoria Secuencial - 8
MEMORIA TIPO LIFO
LIFO CON PUNTERO DE PILA (STACK POINTER)
Bases de operación:
Los datos se almacenan en un sector de una RAM
(
El registro TOP está ‘apuntado’ por un registro que se llama SP (Stack Pointer)
Acuerdos a tomar:
*
Sector de Stack: Lo enunciarán
*
Hacia dónde se apila:
Hacia direcciones menores
*
Posición ociosa del puntero:
$0
$1
$2
···
Apilar
SP
Desapilar
En el TOP
RAM
TOP
Parte
llena
$F...F
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Memoria Secuencial - 9
MEMORIA TIPO LIFO
Un diseño (a medio hacer)
SP
n-3
n-2
n-1
n
n+1
n+2
Address
Up
Top
SP
Dw
interconexión
LLENA
Push:
Ociosa:
UpDw = 00
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RAM
Datos
Pull:
1º) UpDw = 01: SP ← SP - 1
1º) Dato = [RAM(SP)]
2º) RAM(SP) ← Dato
2º) UpDw = 10: SP ← SP + 1
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MEMORIA TIPO FIFO
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