Para usar una analogía humana, la CPU es su cerebro, la RAM es su memoria a corto plazo y la ROM es su memoria a largo plazo. Eso más o menos funciona, de todos modos.
La CPU es grande y está a cargo.
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La CPU (Unidad Central de Procesamiento) es, de hecho, el centro lógico de una computadora. Lee y procesa instrucciones, que hacen cosas simples como sumar dos números, probar un resultado, saltar a una parte diferente de la memoria, etc.
Una CPU tiene al menos un registro, generalmente varios, y está conectada a algo de RAM para funcionar. Cuando se inicie, tendrá alguna convención para recuperar la primera instrucción. Esto se realiza a través de buses de dirección y datos. Una dirección especifica una ubicación de memoria, por número. La CPU le pedirá que lea esa ubicación, lo que significa que los datos de esa ubicación serán colocados en el bus de datos por el chip de memoria, leídos desde el bus de datos por la CPU. Todos funcionan de esta manera, aunque los detalles varían.
Durante mucho tiempo, la CPU fue la parte más compleja de una computadora. Sin embargo, han crecido menos rápido que nuestra tecnología, por lo que los procesadores integrados de gama alta, los procesadores de aplicaciones (su teléfono), los procesadores de PC, etc. tienen más de una CPU en ellos. ¿Cuál es “central”? Esa es realmente una pregunta de software. En Windows, todo tipo de son.
RAM es todo sobre el ahora.
RAM (memoria de acceso aleatorio) está directamente conectada a la CPU. En los viejos tiempos, esto generalmente estaba en algunos chips en una placa de circuito al lado de una CPU, pero en estos días, generalmente hay algo de RAM dentro de una CPU. Las CPU incrustadas pequeñas pueden tener toda la RAM que necesitan en su interior, mientras que las CPU grandes de tipo PC generalmente tendrán un tipo especializado de RAM llamada caché, que se utiliza para almacenar información utilizada recientemente en RAM que es extremadamente rápida, intercambiando con el principal RAM del sistema: el contenido de los módulos DIMM en su PC.
La RAM es rápida, y la parte “aleatoria” es la idea de que la mayoría de las CPU pueden leer o escribir casi cualquier parte de la memoria en cualquier momento. Esa dirección de la CPU mencionada anteriormente se enviará a un chip RAM y, en algún momento específico, según el diseño del chip RAM, presentará datos en los pines de datos del chip. Si la CPU señala un ciclo de escritura, colocará la dirección y los datos en sus respectivos buses, y el chip RAM registrará ese valor.
La RAM es rápida, pero no es para siempre. Si una computadora se apaga, o algunas veces en caso de un error del programa, la RAM perderá su contenido. Eso plantea la necesidad del siguiente tipo, ROM.
ROM es para siempre … bueno, más o menos.
La ROM (memoria de solo lectura) se parece bastante a una RAM, pero es una memoria permanente, no se puede cambiar fácilmente. En los viejos tiempos, había una cosa llamada “ROM enmascarada”, que era un diseño de chip semi-estándar que tenía datos realmente creados como una máscara de metal durante el proceso de fabricación del chip. Cometa un error en el contenido de una ROM enmascarada, y debe comenzar de nuevo con un nuevo chip.
También había EPROM – memoria borrable, programable, de solo lectura. Las primeras versiones de estos tenían una ventana en la parte superior. Los programarías en un programador de dispositivo especial, grabando tu código o datos o lo que sea en esa EPROM. Si desea cambiar esos datos, tendría que borrar todo el chip bajo luz ultravioleta. Más tarde, obtuvimos EEPROM, que se podían borrar eléctricamente. Eso fue bueno, pero eran bastante pequeños y solo duraron unos pocos ciclos de programa / borrado.
Y luego tenemos memoria Flash. En una memoria flash, en lugar de conectar un cable, a una ubicación de memoria se le envía una carga eléctrica a través de un túnel cuántico en un transistor de “puerta flotante”. Una vez que la carga está en su lugar, el valor de esa carga se puede leer sin quitar la carga … y permanece allí incluso cuando el dispositivo está apagado. El flash es relativamente lento y no se escriben ubicaciones “aleatorias” individuales en la mayoría de los tipos de memoria flash, sino un “bloque” definido por chip completo a la vez. Es por eso que la memoria flash a menudo se configura como un dispositivo de almacenamiento, a menudo una tarjeta SD, por ejemplo.
En la actualidad, la mayoría de los dispositivos arrancan (por ejemplo, inician el procesador) desde programas almacenados en la memoria flash. Esa fue una gran mejora con respecto a la ROM enmascarada, porque el flash se puede actualizar cuidadosamente con correcciones de errores o código completamente nuevo. Quiero decir con cuidado, porque, si la CPU se bloquea durante ese proceso, puede que no haya nada en la memoria Flash para reiniciar la CPU. Terminas “bloqueando” el dispositivo.
El futuro
Hemos pasado de una CPU a 2, 4 (mi computadora portátil), 6 (mi PC y mi teléfono), 8 (mi tableta) y más. Hemos pasado de un tipo de RAM bastante lento a muchos niveles de RAM y muchos tipos de RAM principal. Hemos utilizado ROM, disquetes, discos duros, CD-ROM, DVD-ROM, BD-ROM y memoria Flash para varios tipos de almacenamiento masivo.
Se vuelve complejo usar efectivamente más CPU, pero en operaciones especializadas, en algunos lugares es útil usar miles, como en GPU. Hay muchos tipos diferentes de memoria que vienen “Real Soon Now” que tienen la intención de derrocar el reinado de la memoria flash. Algunos de estos son lo suficientemente rápidos y de acceso aleatorio, por lo que podrían tomar el control de la RAM en una década o incluso menos.
