MEMORIA Borja Castillo Hernández Ingeniería Informática Periféricos e Interfaces 18 de noviembre...

Memoria

MEMORIA

Borja Castillo HernándezIngeniería Informática

Periféricos e Interfaces18 de noviembre de 2008

Memoria 2

CONTENIDO

• Conceptos básicos

• Tipos de RAM y rendimiento

• Módulos de memoria

• Instalación de actualizaciones de RAM

• Resolución de problemas

• Mapeo de la memoria lógica.

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Conceptos básicos

• Definición: La memoria es un espacio de almacenamiento temporal que guarda los datos y los programas que utiliza el procesador.

• También es conocida como RAM (random access memory) porque se puede acceder a zonas de memoria aleatorias y no secuencialmente.

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Conceptos básicos

• La RAM está construida generalmente por un tipo de chip llamado dynamic RAM (DRAM). Como es dinámica, se puede escribir sobre ella cuantas veces se quiera y además los datos tienen que ser actualizados con frecuencia.

• También existen las static RAM (SRAM), en las cuales los datos no necesitan ser actualizados.

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Conceptos básicos

• Hay 3 tipos de memoria física:

• ROM: integrada en la placa base.

• SRAM: integrada en el procesador.

• DRAM: es la que compramos e insertamos en los slots cuando abrimos el PC porque un juego no nos va.

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Conceptos básicos

DRAM

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Conceptos básicos

• DRAM:

• Ventajas: es densa (puede almacenar muchos bits en un chip muy pequeño) y es barata.

• Desventajas: es memoria volátil o temporal. Los datos tienen que ser actualizados con mucha frecuencia. Es lenta.

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DRAM

Otras características: utilizan solamente un transistor y un condensador por bit, así que sabiendo que hoy en día hay módulos de memoria DRAM de 1Gb de forma común (los hay también de más), en un chip DRAM tendríamos más de 1 billón de transistores.

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DRAM

• Funcionamiento: por cada bit, el transistor lee el estado de carga de su condensador. Si el condensador está cargado, lee un 1, si no, un 0. Como la carga en los condensadores está constantemente siendo disipada, es necesario actualizar los datos en la DRAM con mucha frecuencia.

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DRAM

• Si no se actualizan los datos, las cargas de los condensadores llegarían a 0, lo que supondría diversos fallos, entre ellos los famosos pantallazos azules.

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Conceptos básicos

SRAM

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Conceptos básicos

• SRAM (también conocida como Caché):

• Ventajas: es rápida y no necesita que los datos sean actualizados.

• Desventajas: es mucho menos densa y mucho más cara. Aproximadamente un 30%. Almacena menos datos. También es volátil.

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SRAM

• Otras características: A diferencia de la DRAM, no tiene condensadores, por lo que no es necesario actualizar los datos. No es la memoria principal del ordenador por su alto coste.

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CONTENIDO







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Tipos de RAM• FPM (Fast Page Mode o memoria

paginada).• EDO (Extended Data Out o memoria

hiperpaginada).• SDRAM (Synchronous DRAM).• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM).• DDR2 SDRAM.• RDRAM (Rambus DRAM).• DDR3 SDRAM.

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FPM

• Utiliza la paginación como modo de acceso a memoria. Guarda la fila de acceso y solo varía la columna, por lo que se accede de forma más rápida que una DRAM normal. Sólo soportaba 66MHz.

• Divide la memoria en páginas de 512 bytes a unos poco Kbytes y tiene formas de acceso a páginas.

• Se utilizó desde la generación de los 486 hasta 1995.

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EDO

• Es una variación de la FPM.• Consiste en chips que permiten una

superposición de tiempo entre sucesivos accesos a memoria. En lo que el controlador de memoria lee la dirección actual, ya puede empezar una nueva columna de memoria. También soportaba 66 MHz. Se utilizó entre 1995 y 1998.

• BEDO: mejora de la EDO que se vio eclipsada por la tecnología SDRAM.

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SDRAM

• Es una RAM que está sincronizada con el bus de memoria por lo que enviaba los datos en ráfagas de alta velocidad. Es una DRAM como la FPM y la EDO pero los ciclos eran mucho mas rápidos.

• Soportaba 133MHz (133 millones de transferencias de datos por segundo).

• Se utilizó entre 1998 y 2000.

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TIPOS DE RAM

DDR

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DDR SDRAM

• Como su nombre indica, la transferencia de datos era el doble de rápida.

• En lugar de duplicar la frecuencia de reloj, duplicaba el rendimiento porque enviaba datos una vez en el flanco de subida y otra en el flanco de bajada del ciclo.

• Tuvo su soporte inicial en el mercado de las tarjetas gráficas y desde ahí ha sido la base de los standards de memoria del PC.

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DDR SDRAM

• Era compatible con la mayoría de procesadores, chipsets…

• Salió al mercado en el año 2000, pero no tuvo su éxito hasta el año 2001, cuando las placas base y demás elementos ya tenían compatibilidad con ella. Tenía un nuevo modelo de módulo para conectarlo a la placa base, que funcionaba con 2’5 V. Tenían 184 pins de conexiones. Soportaban hasta 400MHz.

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DDR SDRAM

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TIPOS DE RAM

DDR2

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DDR2 SDRAM

• Salió al mercado en el año 2003 pero los primeros chipsets, placas bases y sistemas que lo soportaban salieron en el 2004.

• Es simplemente una versión más rápida de la DDR. La transferencia de datos era mayor porque utilizaba pares de señales para permitir señalizar más rápidamente y sin ruido ni interferencias.

• Puede transferir 4 bytes cada vez.• Tener pares de señales hace que sus pins

aumenten a 240.

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DDR2 SDRAM

• A diferencia de la DDR, la DDR2 soportaba desde 400 MHz. hasta 1000 MHz. Funciona con 1’8V en lugar de 2’5V, por lo que genera menos calor y consume menos energía. Como tiene más pins, tuvo que cambiar la estructura de ellos.

• Salieron variaciones de la DDR2 como la G-DDR2, destinada a gráficos.

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DDR2 SDRAM

• Aunque Intel tenía mejor compatibilidad, tuvo el éxito AMD en 2005, porque sus procesadores Athlon 64 y Opteron incluían controladores de memoria DDR integrados. En 2006 hizo lo mismo pero para las DDR2, en sus procesadores del momento.

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DDR2 SDRAM

• Para insertar la DDR2 en el socket no hay problema en confundirlo a una DDR, porque sus sockets son completamente distintos, y una DDR2 nunca entrará en una DDR y viceversa.

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DDR vs DDR2

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RDRAM

• Utiliza un bus de memoria chip-to-chip. Solamente podía transferir 2 bytes al mismo tiempo mientras que las FPM, EPO y SDRAM podían transferir hasta 8 bytes, pero la RDRAM lo hacía muy rápidamente. Esta técnica tuvo éxito para la Nintendo 64 y Play Station 2, y luego fue llevado a los PCs.

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TIPOS DE RAM

DDR3

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DDR3 SDRAM

• Es una mejora de la DDR2.

• La tecnología de la DDR3 permite transferir datos 2 veces más rápido que una DDR2, o lo que es lo mismo, 8 veces más rápido que una SDRAM.

• Se anunció su salida en 2005 pero salieron al mercado en junio de 2007 las primeras placas base compatibles.

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DDR3 SDRAM

• Tiene 240 pins.• Funciona con 1’5V., una mejora con respecto a

la DDR2 considerable, ya que el ahorro de consumo de energía en un 30%. Según JEDEC, el máximo al que puede trabajar es a 1’575V. aunque puede funcionar hasta los 1’975 sin sufrir daños graves.

• Soporta hasta 1600 MHz. • Los ciclos de reloj son más cortos que los de la

DDR2.

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DDR3 SDRAM

• A pesar de tener los mismos pins que una DDR2, son totalmente incompatibles, porque tienen diferente corte.

• Han salido variaciones como la G-DDR3, destinada a tarjetas gráficas muy potentes, como las actuales de NVIDIA y ATI.

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DDR3 SDRAM

• Son más caras que las DDR2.

• Han tenido más éxito en Intel que en otros fabricantes de procesadores.

• Son los que se usan actualmente, aunque aún quedan también DDR2 en grandes cantidades.

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DDR vs DDR2 vs DDR3

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CONTENIDO







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Módulos de memoria

• Originalmente los módulos de memoria se soldaban a la placa base, lo que implicaba que si la memoria se rompía, tenías que desoldarla, y era un problema bastante grande.

• Las mejoras propuestas fueron las SIMMs, DIMMs y RIMMs. Son sockets soldados a la placa base en los cuales puedes insertar la memoria.

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Módulos de memoria

SIMM

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SIMMs

• Single inline memory module.• Había dos tipos, los de 30 pins y los de 72 pins.

Obviamente los de 30 eran de menor tamaño que los de 72.

• Los de 30 pins tienen 8 bits más uno opcional de paridad. Los de 72 tienen 32 más 4 opcionales de paridad.

• Se usaron desde finales de la década de los 80 hasta los 90, pero hoy en día son obsoletos.

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30 pins vs 72 pins

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Módulos de memoria

DIMM

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DIMMs

• Dual inline memory module.• Hay 3 tipos:• Los Standard DIMM tienen 168 pins y dos cortes

en la conexión y un corte en cada lado.• Los DIMM DDR tienen 184 pins, un corte en la

conexión y dos cortes en cada lado.• Los DIMM DDR2 tienen 240 pins, y también

tienen un solo corte en el centro de la conexión y dos en cada lado.

• Todos los DIMMs son de 64 o 72 bits, dependiendo de los bits de paridad.

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DIMMs

• La principal diferencia entre los SIMMs y DIMMs está en que los DIMMs tienen más cortes en los lados, por lo que son llamados DUAL.

• Se siguen utilizando hoy en día.

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168 pins vs 184 pins vs 240 pins

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Módulos de memoria

RIMM

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RIMMs

• Rambus inline memory module.

• Hay 3 tipos:

• Los RIMMs de 184 pins con 16 ó 18 bits. Es de lejos la versión mas común.

• Los RIMMs de 232 pins con 32 ó 36 bits. Se introdujo a finales del año 2002.

• Los RIMMs de 326 pins con 64 ó 72 bits. Se introdujo en el año 2004.

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RIMMs

• El tamaño de los conectores es igual, pero tienen diferentes cortes para prevenir fallos.

• Los RIMM de 184 pins tienen un corte en cada lado y dos cortes en el área de conexión.

• Los RIMM de 232 tienen un corte en cada lado y otro en el centro de la conexión.

• Los RIMM de 326 pins tienen dos cortes en cada lado y uno en el centro de la conexión.

• Se utilizan con RDRAM y hoy en día se utilizan.

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184 pins vs 232 pins vs 326 pins

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CONTENIDO







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Instalación de actualizaciones de RAM

• Añadir memoria a un PC es una de las mejoras más usuales y una de las menos caras. Si disponemos de buenos componentes y nuestra memoria es escasa y la aumentamos, notaremos ampliamente la diferencia de velocidad de nuestro PC.

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Añadir memoria

• Añadir memoria actualmente cuesta aproximadamente 12 céntimos por Mb.

• Para añadir memoria, podemos insertar nueva memoria en slots vacíos de la placa base o cambiar los que ya tenemos por otros de mayor capacidad de memoria.

• Cuando cambias el sistema o la placa base, a veces no puedes utilizar la memoria que tenías en tu antiguo PC, por lo que es importante fijarse en la compatibilidad de la placa base sobre memoria.

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Añadir memoria

• Para saber cuánta memoria debes añadir, hay una herramienta llamada Performance Monitor (Perfmon.msc) en Windows 2000 y XP. Puedes lanzarla desde la consola.

• Además, debes mirar que la memoria sea compatible con tu placa base actual y tus slots.

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Comprar la memoria

• Para comprar la memoria es imprescindible conocer la frecuencia a la que funciona, el tipo, que sea compatible con tu placa base.

• Hay tres grupos de proveedores, los que hacen los chips (primer grupo), los que hacen los módulos pero no los chips (segundo) y los que simplemente venden (tercero).

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Proveedores

• Primer grupo: Micron, Infineon, Samsung, Toshiba…

• Segundo grupo: Kingston, Viking, Simple Tech…

• Tercer grupo: cualquiera que compre a los de otros grupos y luego revenda.

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CONTENIDO







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Resolución de problemas

• Lo primero que tenemos es el POST, que dará un determinado número de pitidos al arrancar el PC si no tenemos memoria insertada o si no la detecta.

• Otras veces tenemos un disco auxiliar que nos viene cuando compramos el PC.

• Además, hay varios programas comerciales que hacen diversos tests, entre ellos testean la memoria.

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• Una vez el sistema está funcionando, pueden ocurrir otros problemas:

• Errores de paridad: indica que el circuito que chequea la paridad en la placa base ha detectado un cambio en memoria.

• Fallos de protección generales: un programa ha accedido mal a memoria, lo que implica que el programa aborte inmediatamente. También ocurre por programas “buggeados”.

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• Errores por excepciones: ocurren cuando un programa encuentra una instrucción ilegal, o se accede a datos no válidos o no tienes el privilegio para realizar esa acción.

• Error de división: un error que indica que se intentó dividir entre 0 o el resultado de una operación no interviene en el registro destino.

• Para solucionar todos estos problemas habría que reconfigurar la memoria si está mal configurada, o también puede ser que ocurran por errores de software o hardware. Al hacer un test de memoria hay que desactivar la caché.

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• Pasos generales para chequear y resolver problemas de memoria:

• 1. Encender el PC y observar el POST.• Si el post da fallos:• 2. Reiniciar el PC y entrar en la BIOS, y verificar

que tienes la misma que la que tienes conectada al PC.

• 3. Si no es la misma, desactivar la caché dentro de la BIOS y lanzar los programas de test.

• 4. Seguir los pasos que te diga el test tras los resultados.

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• Si el POST no da fallos tras estos pasos:

• 5. Reiniciar el PC y activar la caché. Hay que tener en cuenta que mientras la caché esté inactiva el PC irá bastante más lento de lo normal.

• 6. Si sigues teniendo fallos puedes llevarlo al técnico y dejarte unos eurillos, o seguir los siguientes pasos:

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• 1. Reinicia el PC y entra en la BIOS. Entra en la opción de configuración del “Timing” y cambiar la configuración a SPD.

• 2. Guardas, reinicias y testeas desde el principio los pasos anteriores. Si se ha corregido el error, era fallo de una mala configuración de la BIOS.

• 3. Si continúa fallando, abre el PC y prueba las memorias. Cámbialas de slot a ver si es un chip o un slot, o quita una solamente, y vas probando a ver si se corrige.

• 4. Llévalo al técnico.

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CONTENIDO







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Mapeo de la memoria lógica

• Los primeros PCs tenían solamente 1Mb de memoria direccionable. Utilizaban un procesador 8088 que solo podía ejecutar programas de 16 bits.

• Ya con la llegada del 286, se podía direccionar 16Mb de memoria.

• Cuando Intel sacó al mercado en 1985 el 386DX, primer procesador de 32 bits, la arquitectura del PC cambió drásticamente. Ahora ya se podían direccionar 4 Gb de memoria, pero solamente en un modo llamado “protegido” en el que sólo se podían ejecutar instrucciones de 32 bits. Este modo fue diseñado para sistemas operativos más avanzados, como Windows 9x, NT, 2000, XP, OS/2, Linux, Unix…

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Modo real y modo protegido

• En el modo real sólo se podían direccionar 16 bits a pesar de tener una arquitectura de 32 bits, porque no había sistemas operativos ni otros aspectos que fueran capaces de controlar el direccionamiento de los 32 bits.

• En el modo protegido se podía direccionar toda la memoria, pero el problema es que, como su nombre indica, está protegido. Sólo puede acceder a esa memoria programas que estén controlados por el SO, como cuando hacemos simplemente doble click sobre un icono en Windows.

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Mapeo de la memoria lógica

• Secciones de la memoria en un PC moderno:• Memoria convencional.• Zona superior.• Zona alta.• Memoria extendida.• Memoria expandida (obsoleta).• Memoria de vídeo RAM.• Memoria adaptada a ROM y propósito especial

de RAM .• ROM BIOS de la placa base.

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Áreas de memoria

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Memoria convencional

• En los primeros PCs la memoria convencional era de 1 Mb. de RAM, que se dividía en diferentes secciones, 512 Kb para arrancar el PC y otros 512 estaban reservados para otros aspectos.

• Más tarde, IBM decidió que la memoria reservada era suficiente con 384 Kb. y los 640 restantes se convirtieron en la memoria standard para ejecutar programas.

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Mapeo de memoria

Zona Superior

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Zona superior

• La zona superior de memoria comprende los 384 Kb. reservados del primer megabyte. Esta memoria tiene las direcciones desde A0000 hasta FFFF. Los 384 Kb se dividen de la siguiente manera:

• Los primeros 128 Kb. son la vídeo RAM. Está reservada para adaptadores de vídeo. Aunque las tarjetas gráficas de hoy en día superan con facilidad los 256 Mb., en la RAM sólo aparecen disponibles 128Kb., el resto es accesible por el procesador. Esta zona de memoria es la que utilizan las tarjetas VGA (Video Graphics Array Memory).

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Zona superior

• Los siguientes 128 Kb. Están reservados para los adaptadores de la ROM BIOS y Memoria Ram de propósito especial. En la ROM guarda datos que siempre estan presentes cuando se inicia el PC. El adaptador de vídeo de la BIOS controla la tarjeta de vídeo mientras el PC arranca y cuando se utilizan las VGA. Se controla el sistema mientras arranca.

• En la zona superior se cargan el controlador de disco duro y los controladores de SCSI (Small Computers System Interface). También se cargan los adaptadores de red.

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Memoria extendida

• Aquí se cargan los programas que solamente pueden ser ejecutados en modo protegido. Es básicamente toda la memoria que está después del primer megabyte explicado anteriormente.

• En 1987, Microsoft, Intel, AST Corporation y Lotus Development sacaron la XMS (Extended Memory Specification), que indicaba como tenían usar los programas la memoria extendida.

• En modo no protegido, sólo se puede acceder a la memoria extendida mediante la zona de memoria alta, que son los 64 primeros Kb menos 16 bytes de la memoria extendida desde el primer Mb.

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Prevenir conflictos y superposición de memoria en la BIOS

• Para prevenir conflictos de memoria y superposición lo mejor es tener varios adaptadores de placas base, que pueden cambiar la memoria de posición con “jumpers”, interruptores o “drivers”.

• Si tienes un sistema operativo de Plug and Play, puedes utilizar el “Device Manager”, con el que verás las características antes de realizar modificaciones.

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ROM “Shadowing”

• La técnica de “shadowing” consiste en mover el código o datos de la ROM a memoria RAM, para obtener una velocidad 4 o 5 veces más rápida.

• No es muy importante con un sistema operativo de 32 bits, porque solo utilizan los 16 bits para arrancar el sistema, y luego cargan los drivers de 32 bits en memoria extendida.

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Memoria instalada vs memoria utilizable

• No toda la memoria que tienes instalada es utilizable. Por ejemplo, si tienes un sistema con 16 Mb., que son 16.384 Kb., durante el arranque pone que tenemos 16.000 Kb, por lo que tenemos 384 Kb. De pérdida, porque en caso de ser utilizados, pueden tener conflictos de acceso.

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