Memoria RAM

La memoria conocida como RAM (Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio) conforma el sistema de memoria principal de toda computadora. Su función es almacenar datos que son utilizados por el procesador.

Que diferencias existen entre la RAM y la ROM?

La memoria del sistema es el dispositivo que la PC utiliza para almacenar datos y programas en ejecución. Por lo general, en informática suele emplearse el término memoria para referirse a la memoria RAM o memoria de acceso aleatorio. ¿Por qué aleatorio? Porque es posible acceder a cualquiera de los datos guardados en ella a la misma velocidad.

Una computadora usa la RAM con el fin de almacenar temporalmente instrucciones y datos necesarios para la ejecución de programas; de esta manera, el microprocesador puede acceder rápidamente a esa información sin necesidad de ir a buscarla al disco duro, tarea que le insumiría más tiempo.

En contraposición a la memoria RAM está la memoria ROM (Read Only Memory o memoria dé sólo lectura), más lenta queja primera, aunque con la ventaja de que su contenido permanece intacto por más que se apague el equipo.

Cómo funciona

Las distintas aplicaciones utilizan la RAM para almacenar datos e instrucciones que serán requeridos para los procesos en ejecución.

Estos datos o instrucciones se almacenan temporalmente en celdas de memoria llamadas registros. Actualmente, esta memoria presenta dos características propias: es volátil y dinámica, conceptos que serán desarrollados más adelante.

El sistema de memoria principal contiene datos almacenados en celdas, y un registro de direcciones que se utilizan para identificar cada celda y, de esta manera, localizar la información que se requiera. Dentro de estas direcciones se guardan los datos, que no pueden ser menores a 8 bits.

Cabe destacar que estas celdas nunca están vacías, ya que el hecho de no tener información válida también se representa con un dato (dato nulo). Para leer el contenido de la memoria, el procesador indica una dirección, y ésta le replica con los datos que estén allí alojados. En caso de que se requiera escribir, deberá cambiar los datos ubicados en la celda por los deseados, y desechar la información que estaba almacenada. La velocidad a la que la memoria RAM se comunica con el microprocesador se mide en megahertz (MHz). Por este motivo, para que el sistema funcione, ambos componentes deben trabajar a la misma frecuencia.

El acceso al contenido de una celda de memoria se mide en nanosegundos (milmillonésima parte de un segundo), Este dato suele ser muy importante a la hora de elegir una memoria, puesto que cuanto menor sea este valor, mayor será la velocidad de acceso a los datos. En los chips de memoria el tiempo de acceso suele indicarse mediante la inscripción de un número precedido de un guión; por ejemplo, si leemos en un chip -70, señala 70 nanosegundos.

Como mencionamos, las memorias RAM se encuentran divididas en celdas, espacios físicos compuestos por un capacitor y un transistor en donde se aloja un bit (O o 1). Por lo general, estos elementos electrónicos tienen dimensiones considerables, pero gracias a las nuevas tecnologías, es posible incluir millones de estas celdas en una diminuta lámina de silicio. Éste es el momento de entender por qué esta memoria es volátil: el simple hecho de que los capacitores necesiten recibir corriente para conservar su estado pone en evidencia que, cuando se apaga la PC, éstos dejan de recibir alimentación y la información que alojan en memoria (ceros o unos) se pierde.

Tecnologías de Memorias RAM

Los chips de memoria están montados sobre una placa de circuitos impresos (PCB) el cual se denomina módulo de memoria. Con el tiempo, estos módulos han variado en tamaño, número de pines y soporte para diferentes tecnologías de memorias.

El montaje de los chips de memoria sobre el PCB se realiza mediante diferentes técnicas, dependiendo de sus características y requerimientos.

SIMM – Single Inline Memory Module

Este formato de memoria fue, hasta hoy, el más popular en la historia de la computación, dado que se mantuvo en pie durante muchos años y sobrevivió a distintas plataformas. Existieron dos tipos de módulos bajo esta norma, de 30 y 72 contactos. Su velocidad oscilaba entre 60 y 70 ns, lo que, con el tiempo, se volvió extremadamente lento, por lo que cayeron en desuso.

DIMM – Dual Inline Memory Module

Los módulos DIMM se diferencian de los SIMM por tener una hilera de contactos independiente de ambos lados de la placa. Bajo este estilo de diseño encontramos los formatos y tecnologías que pasamos a describir:

SDRAM: de la abreviatura de Synchronous Dynamit Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio dinámica sincrónica), esta tecnología, a diferencia de las memorias SIMM, se basa en que la velocidad de bus de la memoria se sincroniza con el FSB del procesador, es decir, están a la misma velocidad. Actualmente, ya no hay en el mercado motherboards basados en esta tecnología. 

SODIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module) es una variante de los módulos DIMM utilizada en computadoras del tipo Notebook, por lo cual su tamaño es más pequeño que el DIMM. Este módulo puede encontrarse en versiones de 72 y 144 pines.

RAMBUS: también conocida como RIMM o RDRAM, fue desarrollada en 1997 por Intel y Rambus para lograr un mejor desempeño que con los módulos SDRAM. Intel eligió esta tecnología para basar sus productos de altas prestaciones, debido al gran ancho de banda - de entre 800 y 1066 MB/s- que brindan las RDRAMs para juegos 3D, multimedia y otras aplicaciones de altos requerimiento. Pero, pese a sus características, la Rambus no prosperó debido a su alto costo de fabricación e implementación. ya que había que adquirir un nuevo motherboard para estas memorias.

DDR SDRAM: es la sigla en inglés de Double Data Rate Synchronous Dynamíc RandomAccess Memory (memoria de acceso aleatorio dinámica sincrónica de velocidad doble de datos). Esta tecnología permite realizar dos operaciones, ya sea escritura o lectura de datos, en un mismo ciclo de reloj, lo que mejora su desempeño.

Por ejemplo, una memoria PC133 SDRAM tiene una velocidad de reloj de 133 MHz y una velocidad de datos correspondiente de 133 MHz. En cambio, una memoria DDR de 333 MHz, con reloj de 166 MHz, tiene una velocidad de datos de 333 MHz.

Esta notable mejora ha desplazado por completo del mercado a la tecnología SDRAM PC133/PC100. 

DDR2: es la siguiente generación la tecnología de memoria DDR. Basándose en los conceptos de ésta, logra velocidades más altas -de entre 400 y 533 MHz-, anchos de banda de datos más grandes, menor consumo de energía gracias a su operatoria a 1,8 volts y un desempeño térmico mejorado.

Términos y conceptos. Qué significa cada uno de ellos

En los módulos de memoria, como los que hemos visto, están los chips dé memoria y otros componentes. Estos elementos pueden soportar diversas tecnologías con respecto a su forma de trabajo ya las prestaciones que brindan.

RAM estatica o dinamica

Existen dos tipos de memorias bien diferenciadas dentro de la RAM: la DRAM y la SRAM. Hablamos de Dynamic RAM, o dinámica, y de Static RAM, o estática.

Como ya hemos explicado, en la memoria DRAM (la memoria utilizada normalmente en las computadoras) hay un transistor y un capacitor por celda. El problema de esta estructura es que el capacitor- se descarga muy rápido, lo que significa que el controlador de memoria debe recargar o refrescar todas las celdas de memoria que almacenen un 1. Esto, como imaginarán, ocurre muchas veces por segundo y hace que el rendimiento de la memoria no sea óptimo.

Para evitar este inconveniente se diseñó la memoria SRAM, que cuenta con un capacitor por celda, pero emplea seis transistores distribuidos de manera tal que el capacitar siempre queda cargado mientras los transistores reciben corriente eléctrica. De este modo, se consigue que la SRAM no precise refrescos de memoria y, por lo tanto, que su rendimiento sea superior frente a la DRAM.

La desventaja de esta tecnología es que se requieren más elementos por celda, lo que significa más tamaño y mayor costo de fabricación

Velocidad

El rendimiento interno de la memoria se puede medir por dos factores: el tiempo de acceso y la latencia.

Tiempo de Acceso: es el tiempo que se tarda en desocupar el bus de datos y tenerlo listo para acceder a los datos en RAM

Latencia: Cuando se habla de latencia, por lo general se toma como referencia a la latencia de CAS (Column Access Strobe). Esto indica el número de ciclos de reloj que se toman para seleccionar una columna en el mapa de memoria.

Bus de Memoria

El bus es la vía de comunicación entre la memoria y el resto del sistema. En todo sistema de memorias digitales, existen tres buses: de datos, de dirección y de control. Nos centraremos en analizar el bus de datos, ya que es un factor muy importante para el rendimiento de la memoria. Poco provecho obtendremos de memorias muy rápidas si su comunicación con el sistema es lenta, así que éste es un punto determinante.

En un sistema de memoria RAM actual lo común es 64 bits, lo cual quiere decir que se pueden transferir 8 bytes por cada ciclo. Es importante destacar que cada banco de memoria debe corresponder al ancho de bus en el que esta trabajando, ya que de lo contrario pueden ocasionarse serios inconvenientes al traspasar información

Ancho de Banda

El ancho de banda es el producto entre la frecuencia de la memoria y el ancho de bus. Volviendo al ejemplo de la memoria de 200 MHz, si trabaja en un bus de 64 bits, transfiere un total de 12.800 megabits por segundo, lo que equivale a 600 MB/s o 1,56 GB/s.

Memoria Virtual

Memoria virtual es un diseño computacional que permite al software usar más memoria principal (RAM) que la que realmente posee la computadora.

La mayoría de los computadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria cache (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria física (generalmente en forma de RAM, donde la CPU puede escribir y leer directamente y razonablemente rápido) y el disco duro que es mucho más lento, pero también más grande y barato.

Muchas aplicaciones requieren el acceso a más información (código y datos) que la que puede ser mantenida en memoria física. Esto es especialmente cierto cuando el sistema operativo permite múltiples procesos y aplicaciones corriendo simultáneamente.

La alternativa es usar memoria virtual, donde la combinación entre hardware especial y el sistema operativo hace uso de la memoria principal y la secundaria para hacer parecer que la computadora tiene mucha más memoria principal (RAM) que la que realmente posee. Este método es invisible a los procesos, de forma tal que el resto del software corriendo en la computadora no advierte el truco. La cantidad de memoria máxima que se puede hacer ver que existe tiene que ver con las características del procesador. Por ejemplo, en un sistema de 32 bits, el máximo es 232, lo que da aproximadamente 4000 Megabytes (4 Gigabytes). Todo esto hace el trabajo del programador de aplicaciones mucho más fácil. No importa cuánta sea la memoria que la aplicación necesita (siempre que sea menor al límite del procesador), puede actuar como si tuviera esa cantidad de memoria principal

Actualización de RAM

Al momento de actualizar una memoria RAM es necesario determinar los elementos que componen esta a fin de obtener el mayor rendimiento. Para ello se deberán tener en cuenta los siguientes aspectos

Igual Tamaño: dos memorias de diferentes tamaño tienden a bajar el rendimiento de una pc. Esto se debe a que la placa madre tiene conflictos al tratar con las direcciones de memoria de diferentes tamaños.

Igual Frecuencia de Trabajo: dos memoria con diferentes frecuencias de trabajo tienden a reducir su velocidad a aquella que tiene menos velocidad. Por ejemplo, dos memorias de 100 MHz y 166 MHz pueden trabajar en conjunto pero lo harán a la velocidad maxima de 100 MHz.

Igual tecnología: si una placa madre posee zocalos para diferentes tipos de RAM, admite que ambas tecnologías trabajen en conjunto, pero, el rendimiento general diminuye ya que el procesador debe trabajar con reglas totalmente diferentes.

Igual ancho de banda: la velocidad del conjunto total de memoria RAM debera ser aproximada a la velocidad de los buses de la placa madre para tener un mayor rendimiento. De nada sirve tener memoria RAm que trabaje a a ltas velocidades si la transferencia será restringida por los buses de la placa madre.

Igual fabricante: pueden presentarse conflictos entre chips de memoria RAM si se trabaja con distintos fabricantes, mas aun en memorias de marca reconocida como ser Kingston, Corsair o Infinon, ya que cada marca posee sus propios parámetros de funcionamiento, que podrian chocar con otros.