Memoria RAM: Conceptos Básicos

No hay que confundir los términos celda o posición de memoria con el de palabra de computadora. La palabra de computadora es la cantidad de información que puede introducirse o extraerse de la memoria central de una sola vez. El tamaño habitual de la palabra de las computadoras actuales suele ser de 16, 32 o 64 bits, según el ancho de los registros de la CPU. Una palabra de varios bytes ocupa posiciones consecutivas de memoria.

En la RAM se almacenan los datos y programas que se ejecutan en el ordenador. Cuando ejecutamos un programa, se pasa una copia del mismo desde el almacenamiento secundario (normalmente el disco duro) a la memoria RAM. Una vez en la memoria, las instrucciones que componen el programa pasan a la CPU para su ejecución, concretamente por la Unidad de Control.

Para realizar operaciones de lectura o escritura en una celda de memoria, se utilizan el registro de dirección (MAR), el registro de intercambio o de datos (MBR) y el selector de memoria o decodificador de direcciones. Este último es el dispositivo que conecta la celda de memoria cuya dirección figura en el MAR con el MBR, posibilitando la transferencia de los datos en un sentido o en otro, dependiendo de la operación de lectura o de escritura. Todas las operaciones de lectura y escritura están dirigidas por la UC.

Tipos de Memoria RAM según sus Características Tecnológicas

RAM Estática (SRAM)

Usa flip-flops (también llamados biestables). Es una memoria que no necesita refresco. Dentro de esta categoría, la más importante es la SRAM (Static RAM), conocida como Flash RAM. Esta memoria es muy cara pero muy rápida, al no necesitar refresco. Tiene menor capacidad que las memorias dinámicas, con unidades típicas de 64KB o 256KB. Se utiliza sobre todo como memoria caché de la placa base, siendo más rápida que la DRAM y usada para acelerar la transferencia de datos. En ella se almacenan datos de la memoria principal a los que accederá el microprocesador próximamente. Justo antes de necesitar esos datos, se seleccionan y se colocan en dicha memoria. Cuando la CPU solicita un dato, el primer lugar donde lo busca es en la caché.

Tipos de Caché:

• Caché L1 (caché de nivel 1): Integrada dentro del microprocesador, funciona a su misma velocidad.
• Caché L2 (caché de nivel 2): Puede estar integrada en la placa base o en el microprocesador.

PSRAM: La RAM pseudoestática es la utilizada en ordenadores portátiles.

RAM Dinámica (DRAM)

Usa condensadores. Es una memoria que necesita refresco, pues cada bit se almacena en una celda formada por un transistor y un condensador. El condensador se va descargando, por lo que hay que refrescarlo cada cierto tiempo. Son las DRAM (RAM dinámica). Debido a esto, son más lentas que las memorias estáticas, ya que durante el tiempo de refresco, el procesador no puede acceder a ellas. Sin embargo, su sencillez, bajo precio y mayor capacidad hacen que se usen más que las estáticas, siendo el tipo de memoria utilizado para la memoria principal.

Memoria CMOS

La memoria CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) es un semiconductor complementario de óxido metálico. En la memoria ROM BIOS se almacena el programa para la inicialización del ordenador (arranque del sistema, reconocimiento de los dispositivos de hardware fundamentales para el lanzamiento, localización y puesta en marcha del sistema operativo). Sin embargo, todo programa necesita una zona de datos que poder manipular (RAM) y que almacena datos de configuración que pueden variar de un ordenador a otro. Esta información debe permanecer en la memoria RAM y no debe borrarse al apagar el ordenador. Para ello, las placas madre incorporan una memoria RAM, chip de memoria con menores requisitos de energía, denominada RAM CMOS, que se alimenta con una pequeña batería de 3 voltios. Al ser muy bajo el consumo, esta batería puede durar varios años.

Antiguamente se usaba una batería recargable que se cargaba cuando el ordenador se encendía. Después se ha sustituido por una pila desechable de litio (generalmente modelo CR-2032) que dura de 2 a 5 años.

Tipos de RAM Dinámica

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– MEMORIA DRAM (Dynamic RAM). Como el resto de las memorias dinámicas, el pequeño condensador que posee cada célula de memoria se tiene que regrabar o refrescar de una forma periódica para mantener el nivel de carga suficiente. Este refresco hay que hacerlo a intervalos regulares, marcados por el fabricante, pues si no se hace así, se pierde el contenido de la memoria.

            Físicamente esta memoria aparece en forma de módulos SIMM o módulos DIMM. Se encapsula en chips muy pequeños para tener gran volumen de información en poco espacio.

– MEMORIA FPM (Fast Page Memory). Es una memoria un poco más veloz que la memoria DRAM gracias a su habilidad para trabajar con páginas. Las posiciones de memoria están organizadas en filas y columnas. Una página se puede describir como la sección de memoria disponible dentro de la misma fila. En las memorias que utilizan tecnología FPM, en accesos sucesivos a la misma página sólo se tiene que seleccionar la dirección de la columna; es decir, la fila se selecciona una sola vez para todas las columnas dentro de la fila y no hay que volver a seleccionarla hasta que no se cambie de fila. El acceso a memoria se vuelve más rápido debido a que datos accedidos consecutivamente suelen estar contiguos en memoria. El funcionamiento es similar a la consulta en un diccionario, si la palabra que buscamos está en la misma página en la que estamos, basta con ir bajando hacia abajo hasta localizarla, pero si tenemos que cambiarnos de página, el proceso se ralentiza.

 Físicamente, este tipo de memoria viene en módulos SIMM de 30 o 72 contactos.

– MEMORIA EDO RAM (Extended Data Out RAM). Al igual que la memoria FPM, la memoria EDO trata de sacar ventaja del hecho de que datos accedidos consecutivamente suelen estar contiguos en memoria. La memoria EDO también usa el mecanismo de páginas pero acelera los accesos a la memoria base, pues permite al controlador de memoria acceder a una nueva columna mientras se lee la información contenida en la dirección que se está sirviendo en ese momento.  Con este mecanismo se consigue una mejora de rendimiento de entre un 10% y un 15% con respecto a la memoria FPM.

Físicamente, esta memoria viene encapsulada en módulos SIMM de 72 contactos y DIMM de 168.

– MEMORIA SDRAM (Sincronic Dynamic RAM). (DRAM sincrónica): Es el sistema más común actualmente. Se sincroniza con el reloj del sistema para leer y escribir en modo ráfaga. Con este tipo de chips se introduce un nuevo método de organización de las comunicaciones entre la memoria y el microprocesador, ya que éstas pasan a realizarse de forma síncrona (sincrónica). En los modos de acceso convencionales (asíncronos), el microprocesador da la orden de recoger un dato desde la memoria, que asume la petición y se pone a trabajar. Cuando se ha tramitado la orden se lo comunica al microprocesador para que pueda obtener la información, pero el problema es que, mientras tanto, el procesador ha estado parado. La SDRAM tiene la ventaja respecto de las comentadas anteriormente de que se sincroniza con la velocidad de comunicaciones interna del ordenador. Es decir, es una memoria que utiliza un reloj para sincronizar las operaciones de entrada y salida en el chip. Dicho reloj está coordinado con el reloj del bus de datos, de forma que los ritmos de los chips de memoria y de dicho bus están sincronizados. Como consecuencia, se trata de componentes muy rápidos (mejoran en un 20% a la EDO) capaces de funcionar a la velocidad del bus.

Físicamente vienen en módulos DIMM de 168 contactos. También se las conoce por otros nombres según la velocidad de la memoria, que como se ha dicho, va en correspondencia con la velocidad del bus. Así, por ejemplo, la memoria SDRAM que va sincronizada con los buses de 66MHz. recibe el nombre de PC60. Por otra parte, las que van sincronizadas con los buses de 100MHz. y 133MHz., se llaman PC100 y PC133  SDRAM respectivamente.

La memoria SDRAM tiene un ancho de bus de datos igual a 64 bits, lo que significa que en cada hercio (o ciclo de reloj) envía 64 bits, es decir, 8 bytes. Calculemos los bytes que se envían por segundo a 100 y 133 Hz, es decir, la tasa de transferencia de datos.

Para la PC100: 8 bytes/Hz × 100 MHz = 800 MB/s