Diseño de jerarquía de memoria y sus características

En el diseño de sistemas informáticos, la jerarquía de memoria es una mejora para organizar la memoria de modo que pueda minimizar el tiempo de acceso. La jerarquía de memoria se desarrolló en base a un comportamiento de programa conocido como localidad de referencias. La siguiente figura demuestra claramente los diferentes niveles de jerarquía de memoria:

Este diseño de jerarquía de memoria se divide en 2 tipos principales:

1. Memoria externa o memoria secundaria:
   consta de disco magnético, disco óptico, cinta magnética, es decir, dispositivos de almacenamiento periférico a los que puede acceder el procesador a través del módulo de E/S.
2. Memoria interna o memoria primaria:
   compuesta por la memoria principal, la memoria caché y los registros de la CPU. Esto es directamente accesible por el procesador.

Podemos inferir las siguientes características del diseño de jerarquía de memoria de la figura anterior:

1. Capacidad:
   Es el volumen global de información que la memoria puede almacenar. A medida que avanzamos de arriba hacia abajo en la Jerarquía, la capacidad aumenta.
2. Tiempo de Acceso:
   Es el intervalo de tiempo entre la solicitud de lectura/escritura y la disponibilidad de los datos. A medida que avanzamos de arriba hacia abajo en la Jerarquía, el tiempo de acceso aumenta.
3. Rendimiento:
   anteriormente, cuando el sistema informático se diseñó sin un diseño de jerarquía de memoria, la brecha de velocidad aumenta entre los registros de la CPU y la memoria principal debido a la gran diferencia en el tiempo de acceso. Esto da como resultado un rendimiento más bajo del sistema y, por lo tanto, se requirió una mejora. Esta mejora se realizó en forma de diseño de jerarquía de memoria, por lo que aumenta el rendimiento del sistema. Una de las formas más significativas de aumentar el rendimiento del sistema es minimizar qué tan abajo en la jerarquía de la memoria hay que ir para manipular los datos.
4. Costo por bit:
   A medida que avanzamos de abajo hacia arriba en la jerarquía, el costo por bit aumenta, es decir, la memoria interna es más costosa que la memoria externa.