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Curso de computadoras para bases de datos - Tema 5.3: Memoria RAM

Memoria RAMLa memoria de acceso aleatorio o Random Access Memory o RAM se utiliza como memoria de trabajo de computadoras para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software. En la RAM se cargan todas las instrucciones que ejecuta la unidad central de procesamiento (procesador) y otras unidades del computador.

Se denominan de acceso aleatorio porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible.

Está compuesta por:

  • Chips rectangulares soldados a la placa de memoria. Los chips están divididos internamente de celdas, formadas por una matriz. Se organizan en páginas de memoria. Las páginas se agrupan en bancos.
  • Controlador de memoria que se encarga de controlar las peticiones de datos del procesador u otros dispositivos autorizados.
  • El bus de memoria está compuesto por el bus de direcciones que envía o transfiere la localización de los datos y el bus datos. La velocidad del bus de datos se mide en MHz. Si la velocidad es igual a la del bus del sistema se dice que es síncrono. En caso contrario, asíncrono.

Características técnicas

La capacidad es el tamaño máximo de información que puede alojar en su interior, medida en GB.

La velocidad de acceso de lectura y escritura, medida en ns, es el tiempo que tarda en acceder a una dirección de la memoria.

La velocidad de reloj es la capacidad de funcionamiento a una cierta velocidad de memoria.

La latencia o CAS es el tiempo de retardo de cada acceso a un ciclo de memoria. A menor latencia, menor retraso.

El ancho de banda es la máxima cantidad de memoria que puede trasladarse por segundo. Se mide en GB/s o equivalentes superiores.

Canal dual o doble canal, en inglés dual channel, es una tecnología para memorias aplicada en las computadoras u ordenadores personales, la cual permite el incremento del rendimiento gracias al acceso simultáneo a dos módulos distintos de memoria (haciéndolo a bloques de 128 bits, en lugar de los 64 bits tradicionales desde el inicio de la era Pentium en 1993). Esto se consigue mediante un segundo controlador de memoria en el puente norte (northbridge) del chipset o conjunto de chips.

Voltaje: es la tensión eléctrica a la que funciona. Las más modernas funcionan a un voltaje menor que las primeras que se fabricaron.

Tipos de memoria

SRAM

La SRAM, Static Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio estática, es una memoria estática porque se necesita un aporte continuo de electricidad para mantener los datos. Es asíncrona. Su uso actual es en la memoria caché. Hay de dos tipos:

  • Volátiles.
  • No volátiles, que a su vez se dividen en:
    • NVRAM o non-volatile random access memory, memoria de acceso aleatorio no volátil.
    • MRAM o magnetoresistive random-access memory, memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva o magnética.

DRAM

Memoria DRAMLa memoria DRAM o memoria de acceso aleatorio dinámica necesita de un aporte continuo de electricidad para la actualización de los datos. Incorpora circuitos de refresco. Es de tipo asíncrona. Existen varios tipos en la actualidad:

  • DRAM Asincrónica (Asynchronous Dynamic Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio dinámica asincrónica.
    • FPM RAM o Fast Page Mode RAM.
    • EDO RAM o Extended Data Output RAM.
  • SDRAM o Synchronous Dynamic Random-Access Memory, o memoria de acceso aleatorio dinámica sincrónica funciona sincronizada con la señal de reloj del procesador. Puede trabajar a una velocidad del doble a la real. Se nombra como PC seguido de un número que indica la velocidad de funcionamiento en MHz: PC-66, PC-133… Funcionan a 3,3 V. Existen varios tipos:
    • Rambus, dividida a su vez en:
      • RDRAM o Rambus Dynamic Random Access Memory.
      • XDR DRAM o eXtreme Data Rate Dynamic Random Access Memory.
      • XDR2 DRAM o eXtreme Data Rate two Dynamic Random Access Memory.
    • SDR SDRAM o Single Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM de tasa de datos simple.
    • DDR SDRAM o Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM de tasa de datos doble. Se aprovecha el doble la señal de reloj para doblar la tasa de transferencia. Se nombra como DDR seguida de un número que representa la velocidad: DDR 200, DDR-266… Funciona a 2,5 V.
    • DDR2 SDRAM o Double Data Rate type two SDRAM o SDRAM de tasa de datos doble de tipo dos. Funciona a 1,8 V. Su velocidad va de 400 a 1200 MHz.
    • DDR3 SDRAM o Double Data Rate type three SDRAM o SDRAM de tasa de datos doble de tipo tres. Funciona a 1,5 V. Su velocidad va de 800 a 2666 MHz.
    • DDR4 SDRAM o Double Data Rate type four SDRAM o SDRAM de tasa de datos doble de tipo cuatro. Funciona a 1,2 V. Su velocidad va de 2133 a 4600 MHz.
    • DDR5 SDRAM o Double Data Rate type five SDRAM o SDRAM de tasa de datos doble de tipo cuatro. Funciona a 1,1 V. Su velocidad partirá desde los 4800 MHz y se espera que llegue a doblar a la actual.
    • Tabla comparativa de memoria RAM

Otros tipos

Algunos tipos usados anteriormente son:

  • La FPM p Fast Page Mode es un memoria síncrona ya en desuso. Era más rápida que la RAM. Funcionaba a 5 V.
  • La EDO o Extended Data Out apareció junto con los Pentium I. Es una evolución de la FPM. Funcionaba a 5 V.
  • La BEDO o Boost EDO funcionaba a ráfagas de cuatro direcciones.
  • Otros tipos: MRAM, PRAM, ZRAM, XDR, XDR2…

Módulos de memoria

Memoria RAM instaladaEs la forma comercial de venta al público. Es una tarjeta de circuito impreso rectangular que llevan soldados varios chips de memoria con una forma especial para cada tipo que evita colocar incorrectamente el módulo en la ranura de la placa base. En un extremo tiene un determinado número de conectores. En función de la posición de los conectores existen varios tipos:

El módulo tipo SIMM o Single In-Line Memory Module tiene conectores en ambas caras estando unidos los de un lado al otro. Existen 2 versiones de memoria SIMM, con 30 y con 72 terminales, siendo el segundo el más usado. El SIMM de 72 terminales cuenta con una muesca en un lugar estratégico del conector. La memoria SIMM de 30 terminales permite el manejo de 8 bits y la de 72 terminales 32 bits. La medida del SIMM de 72 terminales es de 10.88 cm. de largo por 2.54 cm. de alto. Algunos tipos son DRAM FPM (30 pines) o DRAM FPM-EDO (72 pines).

El módulo tipo DIMM o Dual in-line Memory Module o módulo de memoria lineal doble. Pueden reconocerse porque sus contactos para conectarse están separados en ambos lados. Son la evolución de los anteriores. Cuentan con 168 contactos. El tiempo de respuesta en notablemente inferior, por debajo de los 10 nanosegundos. Algunos tipos son SDRAM (168 pines), DDR (184 pines), DDR2, DDR3 (240 pines) o DDR4. 

El modulo tipo RIMM o Rambus In line Memory Module son un tipo de memorias RAM del tipo RDRAM o Rambus Dynamic Random Access Memory. Integran circuitos integrados y en ambos lados tienen las terminaciones, dar DIMM. Se utilizan para montar memoria de tipo Rambus. Una característica especial de este tipo de memorias es que siempre deben ir por pares, no funcionan si se coloca solamente un módulo de memoria. Cuentan con 184 terminales. Cuentan con 2 muescas centrales en el conector, para que al insertarlas, no haya riesgo de colocarlas de manera incorrecta. Permite el manejo de 16 bits. Tiene una placa metálica sobre los chips de memoria, debido a que estos tienden a calentarse mucho y esta placa actúa como disipador de calor. Algunos tipos son RDRAM (124 pines) y RDRAM (232 pines).

Otro tipo son los Modules Registered and Buffered se asegura la estabilidad física de los registros a costa de una disminución del rendimiento. Se usan en estaciones de trabajo y servidores debido a que su precio es mayor.

La integridad de datos en la memoria se asegura mediante el uso de dos técnicas. Mediante la paridad se añade un bit que indica si en cada byte hay un número par o impar de ceros; antes de enviar los datos se comprueba el byte y el bit de paridad, en caso de existir diferencias sabremos que ha ocurrido un error. Mediante el Error Connecion Code se corrige una pequeña cantidad de bytes; en el caso de no poder corregirlo devolverá un error de paridad.

Criterios para una compra razonada

Salvo que compremos un ordenador por partes desde cero, el primer paso será saber qué tipo de memoria RAM tiene instalada el ordenador. Para saber esto podemos recurrir a la documentación técnica de la placa base para saber qué tipos de módulos de memoria RAM son compatibles con ella y cuál es el tamaño máximo que puede manejar. Otra forma, es acceder a la placa base para extraer los módulos y leer en la etiquetas que tiene adheridas.

El primer criterio es que el que tipo de módulo de memoria RAM sea compatible con la placa base. Una vez que ya sabemos que va a funcionar en nuestra placa base, el segundo factor a considerar será la frecuencia. Una frecuencia elevada hace que la RAM sea mucho más rápida, y compense una latencia mayor. Por último tendremos en cuenta la latencia.

Memoria RAM

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