Lección 6: Memoria y la jerarquía de memoria
En la lección anterior todos los circuitos carecían de memoria — la salida se determinaba solo por las entradas actuales. Ahora cruzaremos un límite importante: la lógica secuencial (Sequential Logic) — circuitos que recuerdan. Su salida depende no solo de las entradas sino también de un estado guar
Hasta ahora vimos circuitos que olvidan de inmediato. Ahora construiremos circuitos que recuerdan: un flip-flop que retiene un bit, registros rápidos en el CPU, y una RAM grande. Y veremos por qué mantenemos los datos más usados cerca y rápidos en una caché.
- Lógica secuencial
- Un circuito cuya salida depende tanto de las entradas actuales como de un estado guardado en él del pasado — es decir, un circuito con memoria. Lo opuesto de la lógica combinacional.
- Cerrojo (Latch)
- Un circuito secuencial básico capaz de retener un bit: se puede 'atrapar' en él un valor 0 o 1 y permanece hasta que se cambie.
- Flip-Flop
- Una unidad de almacenamiento de un bit que se actualiza al ritmo del reloj. Un flip-flop tipo D 'captura' el valor de entrada en el instante del pulso del reloj y lo retiene hasta el siguiente pulso.
- Registro (Register)
- Un grupo pequeño de flip-flops (por ejemplo, 8, 32 o 64) que retiene un valor entero dentro del CPU. Es la memoria más rápida de la computadora.
- Memoria de acceso aleatorio (RAM)
- Un arreglo grande de celdas de memoria, cada una accesible directamente mediante una dirección — para leer o escribir el byte en esa celda. Volátil: se borra al apagar.
- Dirección (Address)
- Un número que identifica una celda específica en la memoria. Se da una dirección y se obtiene (o escribe) el valor en esa celda, como el número de un departamento en un edificio.
- Volátil
- Una propiedad de la memoria que pierde su contenido en el momento en que se corta la energía. La RAM es volátil; el disco y el SSD no lo son.
- Caché (Cache)
- Una memoria muy pequeña y muy rápida, cercana al CPU (L1/L2/L3), que guarda una copia de los datos de uso frecuente para evitar un viaje lento a la RAM.
- Jerarquía de memoria
- La escalera de memoria según velocidad, tamaño y costo: registros → caché (L1/L2/L3) → RAM → SSD/disco. Cuanto más rápido es un nivel, más pequeño y costoso es.
- Localidad de referencia
- La tendencia de los programas a acceder repetidamente a los datos que acaban de usar, o a datos cercanos. Gracias a esto, una caché pequeña 'adivina' bien qué se necesitará pronto.
