Tecnologías de memoria
La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectura-escritura de manera que siempre está sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asíncronas. Hace más de una década toda la industria se decantó por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz.
- 72-pin SO-DIMM (no el mismo que un 72-pin SIMM), usados por FPM DRAM y EDO DRAM
- 100-pin DIMM, usados por printer SDRAM
- 144-pin SO-DIMM, usados por SDR SDRAM
- 168-pin DIMM, usados por SDR SDRAM (menos frecuente para FPM/EDO DRAM en áreas de trabajo y/o servidores)
- 172-pin MicroDIMM, usados por DDR SDRAM
- 184-pin DIMM, usados por DDR SDRAM
- 200-pin SO-DIMM, usados por DDR SDRAM y DDR2 SDRAM
- 204-pin SO-DIMM, usados por DDR3 SDRAM
- 240-pin DIMM, usados por DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM y FB-DIMM DRAM
- 244-pin MiniDIMM, usados por DDR2 SDRAM
SDR SDRAM
Artículo principal: SDR SDRAM
Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III , así como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias síncronas dinámicas. Los tipos disponibles son:
- PC66: SDR SDRAM, funciona a un máx de 66,6 MHz.
- PC100: SDR SDRAM, funciona a un máx de 100 MHz.
- PC133: SDR SDRAM, funciona a un máx de 133,3 MHz.
RDRAM
Artículo principal: RDRAM
Se presentan en módulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium 4 . Era la memoria más rápida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rápidamente cambiada por la económica DDR. Los tipos disponibles son:
- PC600: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 300 MHz.
- PC700: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 356 MHz.
- PC800: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 400 MHz.
- PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 533 MHz.
- PC1200: RIMN RDRAM, funciona a un máximo de 600 MHz.
DDR SDRAM
Artículo principal: DDR SDRAM
Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en módulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en módulos de 144 contactos para los ordenadores portátiles. Los tipos disponibles son:
- PC1600 o DDR 200: funciona a un máx de 200 MHz.
- PC2100 o DDR 266: funciona a un máx de 266,6 MHz.
- PC2700 o DDR 333: funciona a un máx de 333,3 MHz.
- PC3200 o DDR 400: funciona a un máx de 400 MHz.
- PC4500 o DDR 500: funciona a una máx de 500 MHz.
DDR2 SDRAM
Módulos de memoria instalados de 256 MiB cada uno en un sistema con doble canal.
Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de 240 contactos. Los tipos disponibles son:
- PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un máx de 533,3 MHz.
- PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un máx de 666,6 MHz.
- PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un máx de 800 MHz.
- PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz.
- PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un máx de 1200 MHz.
DDR3 SDRAM
Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca. Los tipos disponibles son:
- PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un máx de 800 MHz.
- PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz.
- PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un máx de 1333,3 MHz.
- PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un máx de 1600 MHz.
- PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un máx de 1866,6 MHz.
- PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un máx de 2133,3 MHz.
- PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un máx de 2400 MHz.
- PC3-21300 o DDR3-2666: funciona a un máx de 2666,6 MHz.
Módulos de la memoria RAM
Formato SO-DIMM.
Los módulos de memoria RAM son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados integrados de memoria DRAM por una o ambas caras. La implementación DRAM se basa en una topología de circuito eléctrico que permite alcanzar densidades altas de memoria por cantidad de transistores, logrando integrados de cientos o miles de megabits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación de los mismos ante el computador por medio del protocolo de comunicación SPD.
La conexión con los demás componentes se realiza por medio de un área de pines en uno de los filos del circuito impreso, que permiten que el módulo al ser instalado en un zócalo apropiado de la placa base, tenga buen contacto eléctrico con los controladores de memoria y las fuentes de alimentación. Los primeros módulos comerciales de memoria eran SIPP de formato propietario, es decir no había un estándar entre distintas marcas. Otros módulos propietarios bastante conocidos fueron los RIMM, ideados por la empresa RAMBUS.
La necesidad de hacer intercambiable los módulos y de utilizar integrados de distintos fabricantes condujo al establecimiento de estándares de la industria como los JEDEC.
- Módulos SIMM: Formato usado en computadores antiguos. Tenían un bus de datos de 16 ó 32 bits
- Módulos DIMM: Usado en computadores de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits.
- Módulos SO-DIMM: Usado en computadores portátiles. Formato miniaturizado de DIMM.
Formato SO-DIMM
Relación con el resto del sistema
Dentro de la jerarquía de memoria la RAM se encuentra en un nivel después de los registros del procesador y de las cachés en cuanto a velocidad. Los módulos de memoria se conectan eléctricamente a un controlador de memoria que gestiona las señales entrantes y salientes de los integrados DRAM. Las señales son de tres tipos: direccionamiento, datos y señales de control. En el módulo de memoria esas señales están divididas en dos buses y un conjunto misceláneo de líneas de control y alimentación, Entre todas forman el bus de memoria que conecta la RAM con su controlador:
- Bus de datos: Son las líneas que llevan información entre los integrados y el controlador. Por lo general están agrupados en octetos siendo de 8,16,32 y 64 bits, cantidad que debe igualar el ancho del bus de datos del procesador. En el pasado, algunos formatos de módulo, no tenían un ancho de bus igual al del procesador.En ese caso había que montar módulos en pares o en situaciones extremas, de a 4 módulos, para completar lo que se denominaba banco de memoria, de otro modo el sistema no funciona. Esa fue la principal razón para aumentar el número de pines en los módulos, igualando al ancho de bus de procesadores como el Pentium a 64 bits, a principios de los 90.
- Bus de direcciones: Es un bus en el cual se colocan las direcciones de memoria a las que se requiere acceder. No es igual al bus de direcciones del resto del sistema, ya que está multiplexado de manera que la dirección se envía en dos etapas. Para ello el controlador realiza temporizaciones y usa las líneas de control. En cada estándar de módulo se establece un tamaño máximo en bits de este bus, estableciendo un límite teórico de la capacidad máxima por módulo.
- Señales misceláneas: Entre las que están las de la alimentación (Vdd, Vss) que se encargan de entregar potencia a los integrados. Están las líneas de comunicación para el integrado de presencia que sirve para identificar cada módulo. Están las líneas de control entre las que se encuentran las llamadas RAS (row address strobe) y CAS (column address strobe) que controlan el bus de direcciones, por último están las señales de reloj en las memorias sincrónicas SDRAM.
Algunos controladores de memoria en sistemas como PC y servidores se encuentran embebidos en el llamado "North Bridge" o "Puente Norte" de la placa base. Otros sistemas incluyen el controlador dentro del mismo procesador (en el caso de los procesadores desde AMD Athlon 64 e Intel Core i7 y posteriores). En la mayoría de los casos el tipo de memoria que puede manejar el sistema está limitado por los sockets para RAM instalados en la placa base, a pesar que los controladores de memoria en muchos casos son capaces de conectarse con tecnologías de memoria distintas.
Una característica especial de algunos controladores de memoria, es el manejo de la tecnología canal doble (Dual Channel), donde el controlador maneja bancos de memoria de 128 bits, siendo capaz de entregar los datos de manera intercalada, optando por uno u otro canal, reduciendo las latencias vistas por el procesador. La mejora en el desempeño es variable y depende de la configuración y uso del equipo. Esta característica ha promovido la modificación de los controladores de memoria, resultando en la aparición de nuevos chipsets (la serie 865 y 875 de Intel) o de nuevos zócalos de procesador en los AMD (el 939 con canal doble , reemplazo el 754 de canal sencillo). Los equipos de gama media y alta por lo general se fabrican basados en chipsets o zócalos que soportan doble canal o superior, como en el caso del zócalo (o socket, en inglés) 1366 de Intel, que usaba un triple canal de memoria, o su nuevo LGA 2011 que usa cuádruple canal.
Funcionamiento de la Memoria RAM
Como apoyo a la comprensión del tema, te ofrecemos una animación sobre el funcionamiento interno de una memoria RAM:
Figura: . Animación de funcionamiento interno de una memoria RAM
1) La celda de memoria se carga de una corriente eléctrica alta cuándo indica el valor 1.
2) La celda de memoria se carga de una corriente eléctrica baja cuándo indica el valor 0.
3) Al apagar la computadora, las cargas desaparecen y por ello toda la información se pierde.
4) Este tipo de celdas tienen un fenómeno de recarga constante ya que tienden a descargarse, independientemente si la celda almacena un 0 ó un 1, esto se le llama "refrescar la memoria", solo sucede en memorias RAM y ello las vuelve relativamente poco eficaces.
Estructura lógica de la memoria RAM
Desde las primeras computadoras, la estructura lógica ha sido la siguiente:
- Memoria base: desde 0 hasta 640 KB (KiloBytes), es en esta zona dónde se almacena la mayoría de los programas que el usuario utiliza.
- Memoria superior y reservada: de 640 a 1.024 MB (MegaBytes), carga unas estructuras llamadas páginas de intercambio de información y unos bloques de memoria llamados UMB. - Bloques UMB (Upper Memory Blocks): se trata de espacios asignados para el sistema dentro de la memoria superior, pero debido a la configuración de diversos dispositivos como el video, en algunos casos estos espacios quedan sin utilizar, por lo que se comenzó a pensar en utilizarlos de modo funcional, lo que se logra con programas que optimizan la memoria, como el comando "memmaker" de Ms-DOS®, que se utilizaba estos bloques para cargar ciertos Drivers (controladores que permiten al Hardware ser utilizado en el sistema).
- Memoria expandida: se trata de memoria paginada que se asigna a programas en memoria superior, la cuál algunas veces no se utilizaba debido a la configuración del equipo y con este método se puede utilizar.
- Memoria extendida: de 1.024 MB hasta 4 GB (GigaBytes), se cargan todas las aplicaciones que no caben en la memoria base.
Figura: División lógica de la memoria RAM
Buffer de Memoria
Un Buffer (amortiguador), es un espacio físico en cualquier dispositivo de almacenamiento masivo de lectura/escritura, comúnmente en RAM, que se asigna para almacenar información que será procesada casi inmediatamente y tenerla en espera de proceso, hasta que una vez utilizados los datos, estos se borren para esperar nuevos. Estos segmentos se utilizan mucho en las impresoras, que guardan en Buffer los documentos en cola de impresión, en los antiguos Discman®, que para evitar que la melodía se detuviera, iban almacenando unos segundos más de música en caso de un movimiento brusco en el aparato y finalmente en YouTube® que mientras reproduce, se va adelantando en descargar el resto del video.
Tabla de tipos de memorias actuales en general
Tabla basada en la descripción de la revista "PC a Fondo" y complementada:
| Tipo de memoria | Significado | Descripción |
| Tipo RAM | ||
| RAM |
"Random Access Memory", memoria de acceso aleatorio
| Memoria primaria de la computadora, en la que puede leerse y escribirse información en cualquier momento, pero que pierde la información al no tener alimentación eléctrica. |
| EDO RAM |
"Extended Data Out Random Access Memory", memoria de acceso aleatorio con salida de datos extendida
| Tecnología opcional en las memorias RAM utilizadas en servidores, que permite acortar el camino de la transferencia de datos entre la memoria y el microprocesador. |
| BEDO RAM |
"Burst EDO Random Access Memory", memoria de acceso aleatorio con salida de datos extendida y acceso Burst
| Tecnología opcional; se trata de una memoria EDO RAM que mejora su velocidad gracias al acceso sin latencias a direcciones contiguas de memoria. |
| DRAM |
"Dinamic Random Access Memory", memoria dinámica de acceso aleatorio
| Es el tipo de memoria mas común y económica, construida con capacitores por lo que necesitan constantemente refrescar el dato que tengan almacenado, haciendo el proceso hasta cierto punto lento. |
| SDRAM |
"Synchronous Dinamic Random Access Memory", memoria dinámica de acceso aleatorio
| Tecnología DRAM que utiliza un reloj para sincronizar con el microprocesador la entrada y salida de datos en la memoria de un chip. Se ha utilizado en las memorias comerciales como SIMM, DIMM, y actualmente la familia de memorias DDR (DDR, DDR2, DDR3, DDR4, GDDR, etc.), entran en esta clasificación. |
| FPM DRAM |
"Fast Page Mode Dinamic Random Access Memory", memoria dinámica de paginación de acceso aleatorio
| Tecnología opcional en las memorias RAM utilizadas en servidores, que aumenta el rendimiento a las direcciones mediante páginas. |
| RDRAM |
"Rambus DRAM", memoria dinámica de acceso aleatorio para tecnología Rambus
| Memoria DRAM de alta velocidad desarrollada para procesadores con velocidad superior a 1 GHz, en esta clasificación se encuentra la familia de memorias RIMM. |
| SRAM / Caché | "Static Random Access Memory", memoria estática de acceso aleatorio | Memoria RAM muy veloz y relativamente cara, construida con transistores, que no necesitan de proceso de refresco de datos. Anteriormente había módulos de memoria independientes, pero actualmente solo se encuentra integrada dentro de microprocesadores y discos duros para hacerlos mas eficientes. |
| Tipo ROM | ||
| ROM | "Read Only Memory", memoria de solo lectura | Memoria que permite un número indeterminado de lecturas pero no puede ser modificada. |
| PROM |
"Programmable Read Only Memory", memoria programable de solo lectura
| Memoria ROM que permite una programación y posteriormente un número indeterminado de lecturas pero no puede ser modificada. |
| EPROM | "Erasable Programmable Read Only Memory", memoria programable y borrable de solo lectura | Memoria PROM que permite reprogramación por medio de un dispositivo especial y borrado por medio de luz ultravioleta. |
| EEPROM |
"Electrically Erasable Programmable Read Only Memory", memoria eléctricamente programable y borrable de solo lectura
| Evolución de las memorias EROM que permite alterar su contenido por medio de señales eléctricas. Es la mas utilizada en las computadoras actuales para albergar el SetUp de la computadora. |
| Tipo Flash | ||
| Flash NAND |
"Flash NAND", el término Flash es debido a la alta velocidad que puede manejar y NAND a un tipo de conexión especial de sus elementos electrónicos (Compuerta tipo NAND)
| Memoria que permite almacenar datos y mantenerlos almacenados sin necesidad de alimentación eléctrica hasta por 10 años. Se utiliza en las memorias USB , memorias SD, MemoryStick de Sony®,unidades SSD, e incluso para BIOS, etc. |
| Tipo Swap | ||
| Swap / Virtual Memory | De intercambio ó memoria virtual | Se trata de una simulación de RAM en un área de un disco duro, lo cuál no permite que se detengan servicios al escasear memoria RAM pero ralentiza a la computadora. También se puede actualmente crear SWAP en una memoria USB, utilizando el Software ReadyBoost de Microsoft® Windows Vista u otros programas para Microsoft® Windows XP, de este modo se vuelve mas eficiente el equipo de cómputo. |
| Otros | ||
| Buffer | "Amortiguador" | Soporta información que se encuentra en espera de ser procesada y una vez realizado ese proceso, la borra para esperar nuevos datos, puede ser espacio asignado en una memorias RAM ó en un disco duro. |
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