Memoria: un circuito que se niega a olvidar

Todo lo construido hasta ahora tiene un problema: no tiene pasado. Una puerta AND no sabe qué dio hace un segundo, solo sabe qué hay en sus entradas ahora. Quita las entradas y la salida deja de significar nada. Para guardar un bit hace falta un circuito cuya salida dependa de lo que hizo antes, y las puertas normales nunca hacen eso.

El truco es la realimentación: conecta la salida de una puerta de vuelta a su propia entrada. Ahora el circuito tiene un estado, porque el valor del cable es a la vez causa y efecto. Empújalo a 1 y se queda en 1; empújalo a 0 y se queda en 0. Nadie de fuera tiene que sostener la entrada: el bucle se sostiene solo.

stored = NOT(NOT(stored))

stored = 1  ->  NOT(1) = 0  ->  NOT(0) = 1  ->  stays 1
stored = 0  ->  NOT(0) = 1  ->  NOT(1) = 0  ->  stays 0Un bucle hecho con dos puertas NOT retiene lo que le metas

En la práctica el bucle se construye con dos puertas apuntándose mutuamente, de modo que cada una sujeta a la otra. Añade una forma de anular el bucle por un instante —una línea de escritura— y podrás empujar dentro el bit que quieras. Suelta la línea de escritura y el bucle conserva ese bit. Este circuito se llama latch, y dos latches trabajando juntos con un reloj forman un flip-flop, que cambia de estado solo en el instante del pulso de reloj.

Encadena 64 latches y tienes un registro: 64 bits que el procesador lee y escribe como un solo número, situados justo al lado de la unidad aritmética para tenerlos en un solo ciclo. Un puñado de registros le basta al procesador para trabajar. La RAM es la misma idea repetida miles de millones de veces, con un decodificador de direcciones delante para que el procesador pueda decir «dame el byte de esta dirección»: más lenta y mucho mayor, pero construida con exactamente el mismo bucle de realimentación.