MEMORIA RAM

La memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) es un tipo de memoria volátil.

Es la memoria “de trabajo” del sistema, la que se utiliza en cada momento para la ejecución de aplicaciones.

Cuando una computadora ejecuta un programa, tanto el código como los datos deben poder ser ubicados en un elemento que permita el acceso rápido a ellos y que, además, nos permita modificarlos con rapidez y flexibilidad. Ese elemento es la memoria RAM.

Se han ido desarrollando distintos tipos de memoria con crecientes niveles de optimización y con propósitos específicos. La memoria RAM de acceso dinámico, es la memoria principal de las PCs actuales, cuyo contenido es volátil y solo se mantiene activo mientras el equipo se encuentra en funcionamiento

El principio que permite a la memoria RAM almacenar información es muy sencillo. Los chips de RAM contienen millones de capacitores, cada uno de ellos en combinación con un transistor. Cada capacitor almacena un bit de información, según esté cargado eléctricamente o no. El transistor opera como un interruptor que cambia el estado del capacitor que tiene asignado, de manera dinámica, de acuerdo con las instrucciones que reciba del microprocesador.

Cada segundo se producen millones de operaciones de cambio de estado en la memoria que permiten almacenar los datos procesados en la CPU. Pero este proceso no es instantáneo. Los capacitores de la memoria RAM son como diminutos recipientes que almacenan electrones.

Para almacenar un 1 en una de estas celdas de memoria, el transistor lo carga con electrones; para almacenar un 0, lo vacía.

El principal problema es que los recipientes que constituyen los capacitores van perdiendo su energía, y se vacían automáticamente en cuestión de milisegundos, de modo que pierden toda su información. Para evitar este inconveniente, se requiere la presencia de un controlador de memoria que refresque continuamente la energía de todos los capacitores con valor 1 antes de que se produzca su descarga natural.

Los controladores de memoria revisan la RAM y la rescriben a un ritmo de miles de veces por segundo. La tasa de refresco resultante varía según la marca y el modelo de los chips de memoria RAM, y constituye uno de los principales factores que influyen en su rendimiento

ALMACENAMIENTO

Los bits que contienen la información de la RAM se almacenan en celdas bidimensionales de silicio. Las celdas se ordenan en filas y columnas de bits, y cada una de sus intersecciones constituye la dirección de cada celda de memoria. La memoria RAM dinámica funciona enviando una carga eléctrica a través de las columnas apropiadas para activar los transistores correspondientes a cada bit. Durante el proceso de grabación, las filas de la celda mantienen los estados en los que los capacitores deben estar activados. Durante la lectura un sensor determina el estado de carga de cada capacitor. Si su nivel está por debajo del 50%, considera al bit como un 0; de lo contrario, lo toma como un 1.

REFRESCO

El proceso de refresco de las celdas de memoria se produce a una velocidad tan elevada, que debemos medirla en nanosegundos (millonésimas de segundo). Lógicamente, cuanto menor sea la tasa de refresco, más rápidamente funcionará la memoria, y esto contribuirá a un mejor desempeño del equipo. Para una PC hogareña típica, una diferencia de algunos nanosegundos no proporciona ninguna utilidad notable, y a veces es preferible mantener valores conservadores para asegurar una mayor confiabilidad y mantener los costos acotados. Por el contrario, al preparar equipos de alto rendimiento para servidores, gamers o fanáticos del overclocking, cada millonésima de segundo cuenta en el rendimiento global del equipo.

MODULOS DE MEMORIA

Existen varios tipos de módulos de memoria RAM que coexisten entre los equipos más antiguos y los actuales; de allí que resulta importante para el técnico saber reconocerlos apropiadamente de un solo vistazo.

Mencionaremos los modelos más populares, junto con sus principales características técnicas

MÓDULOS SDRAM

Constituyen la base tecnológica de las memorias que utilizamos en la actualidad. Sus siglas hacen referencia a memoria dinámica de acceso aleatorio sincronizado y representaron en su momento un gran avance en el funcionamiento de las memorias RAM. El módulo de memoria está sincronizado con el reloj del sistema, recibe los comandos del procesador y los acepta antes de terminar de procesar el anterior. Este complejo procedimiento de gestión de la memoria permitió acelerar enormemente los tiempos de acceso. El principal obstáculo en el rendimiento de las memorias SDRAM se producía en la latencia. Los módulos SDRAM estaban constituidos por una placa con un formato de 168 pines, y funcionaban típicamente a una frecuencia de 100 o 133 MHz.

PERIODO DE LATENCIA

La latencia es el período de tiempo que el controlador de memoria debe esperar mientras solicita un dato hasta que lo recibe, y se expresa bajo la nomenclatura CLx, donde x es la cantidad de ciclos de reloj de latencia. Esto quiere decir que un módulo CL3 funciona más rápido que un CL5, ya que este último necesita 5 ciclos de reloj para entregar un dato, mientras que el primero requiere solo 3.

Esta comparación es válida únicamente en memorias con el mismo ancho de banda. Las memorias DDR tienen una latencia promedio de 3; las DDR2, de 5; y las DDR3, de 7 ciclos. Pero como cada generación es más rápida que la anterior, los ciclos de reloj son más breves, y el tiempo de latencia medido en nanosegundos es inferior. Por ejemplo, una memoria DDR2-800 CL5 tiene un tiempo de latencia de 12,5 nanosegundos, mientras una DDR3-1333 CL7 tiene una latencia efectiva de 10,5

MÓDULOS RIMM

Los módulos RIMM o Rambus fueron en su momento un promisorio lanzamiento en la época de los procesadores Pentium 4, pero pese a su performance, perdieron popularidad rápidamente. Estos módulos requerían de motherboards con canales de datos especiales (canales Rambus), que les otorgaban una velocidad muy elevada, pero también tenían severos problemas de recalentamiento y un precio considerable. Estos módulos de 184 pines y asombrosas frecuencias para la época (300, 356, 400 y 533 MHz) tenían un llamativo aspecto visual debido a su recubrimiento de aluminio disipador, indispensable para un adecuado funcionamiento. Los fabricantes de motherboards con canales Rambus empezaron a incorporar slots de memoria RAM alternativos para aumentar las ventas de sus placas, lo que terminó, definitivamente, con la adopción del formato RIMM.

MÓDULOS DDRX

Esta clase de módulos (también conocidos como DIMM) fueron una importante evolución de los módulos SDRAM que ya mencionamos y, en la actualidad, se encuentran en la mayor parte del hardware en funcionamiento.

Las siglas corresponden a DOBLE TASA DE DATOS, en referencia a que en cada ciclo de reloj estas memorias manejan dos instrucciones simultáneamente. Tienen capacidad multicanal; el mejor rendimiento de las memorias DDR se obtiene insertándolas en parejas en los slots correspondientes de la placa madre. Con el correr del tiempo, los rendimientos mejoraron sensiblemente, y los módulos DDR han ido progresando hacia los modelos DDR2, DDR3 y DDR4. Los módulos DDRx se diferencian entre sí físicamente de modo tal de no incurrir en equivocaciones a la hora de instalarlos en un motherboard. Los DDR de 184 pines tenían frecuencias de reloj típicas de 133, 166 y 200 MHz; los DDR2 de 240 pines, 200, 266, 333 o 400 MHz; en tanto que los DDR3 de uso vigente también poseen 240 pines y frecuencias estándar de400, 533, 600 y 800 MHz.

MÓDULOS SO-DIMM

Estos módulos, de menor tamaño que los demás, se basan en los mismos principios técnicos, pero fueron optimizados en sus dimensiones para poder colocarlos en el interior de laptops, routers y otros equipos más compactos que una PC de escritorio. Sus siglas responden a la expresión SINGLE OUTLINE DUAL INLINE MEMORY MODULE, y existen las variantes DDR, DDR2 y DDR3, las cuales fueron apareciendo paralelamente con las respectivas versiones para escritorio.

De acuerdo con sus diferentes variantes, los módulos SO-DIMM poseen 100, 144, 200 o 204 pines. Los más recientes, de tipo DDR3, tienen 204 pines y frecuencias de hasta 800 MHz.

Las memorias DDR, DDR2 y DDR3

Están basadas en la tecnología SDRAM, es decir que funcionan sincronizadas con el reloj del sistema. La sigla DDR proviene de DOUBLE DATA RATE, lo que significa que estos módulos transmiten el doble de datos por cada ciclo de reloj con respecto a una memoria SDRAM. Debido a esta característica, las memorias DDRx son identificadas con un valor que duplica a la máxima tasa de reloj a la que pueden operar.

Por ejemplo, las DDR2-800 funcionan a 400 MHz, las DDR3-1066 lo hacen a 533 MHz, etc.

Es importante recordar que estas son las velocidades máximas de dichas memorias, pero no siempre es posible obtenerlas, porque las CPUs en donde las instalemos deben poseer un controlador de memoria capaz de funcionar con el ciclaje necesario. Si el subsistema de memoria de una CPU tiene una capacidad máxima de 400 MHz (o está incorrectamente configurado en el BIOS para admitir esa capacidad como tope), entonces, aunque coloquemos memorias aptas para 533 MHz, no alcanzaremos ese rendimiento, ya que estamos limitados por el máximo de 400 MHz.

Los chips de memoria se identifican con la nomenclatura DDRx-yyyy, donde x indica la generación a la que corresponde la memoria, mientras que la velocidad se representa en los valores yyyy. Por su parte, los módulos de memoria (es decir, cada conjunto de chips montados sobre una placa) usan la nomenclatura PCx-zzzz, siendo x la generación correspondiente, y zzzz la máxima tasa de transferencia teórica.

Este valor, también conocido como ancho de banda, nos indica cuántos bytes por segundo pueden transmitirse entre el controlador y el módulo de memoria, en un solo ciclo del reloj. El cálculo se obtiene multiplicando por 8 el valor de los MHz del reloj. Por ejemplo, una memoria DDR2-800 tiene un ancho de banda teórico de 6400 MB por segundo (800 MHz x 8), y dichos módulos se identifican con la sigla PC2-6400. Las memorias DDR3-1333 poseen una tasa de transferencia máxima de 10666 MB/seg y los fabricantes las etiquetan como PC3-10666 o, a veces, como PC3-10600. Reiteramos que estos valores máximos son teóricos y que no pueden alcanzarse en la práctica por cuestiones técnicas.

CARACTERÍSTICAS

Los módulos DDR se diferencia en su formato. Además de un número diferente de pines, los módulos DDR se dividen en dos conectores separados a distancias distintas para cada generación. Sin embargo, los módulos DDR y DDR2 son demasiado parecidos físicamente entre sí, y más de un usuario inexperto los ha dañado irremediablemente al tratar de colocarlos por la fuerza en los slots equivocados. Con cada generación de memorias DDRx, el principal avance se observa en las velocidades de transferencia. Las memorias DDR típicas pueden funcionar a 100, 133, 166 y 200 MHz, en tanto que las DDR2 alcanzan anchos de banda estándar de 200, 266, 333, 400 y 533 MHz. Por su parte, las memorias DDR3 se encuentran disponibles en valores de 400, 533, 666 y 800 MHz. Esto evidencia que, con cada generación de memorias DDR, el consumo de energía se ha vuelto más eficiente. Las memorias DDR tienen un consumo de 2,5 V; las DDR2, de 1,8 V; y las DDR3, de tan solo 1,5 V.

El primer prototipo de DDR4 fue presentado por Samsung en 2011; esta nueva generación de memorias ofrece mayores tasas de transferencia y menor consumo de energía.

ECC

Los módulos de memoria procesan miles y miles de millones de bits de información a lo largo de su vida útil. Estos procesos pueden fallar; a veces, un bit puede cambiar de 0 a 1, o viceversa, a causa de interferencias electrónicas, si bien en la mayoría de los casos, este inconveniente pasa inadvertido para el usuario. Pero si el error se produce en el momento y lugar precisos, esta minúscula corrupción en los volátiles datos de la RAM puede provocar errores en el almacenamiento de información, la paralización de la PC o la odiada pantalla azul que conocemos. En funciones que utilizan intensamente grandes cantidades de memoria RAM, o que operan bajo circunstancias críticas (por ejemplo, servidores o equipos de uso médico o científico), la falla en un solo bit de memoria puede tener consecuencias realmente indeseables. En dichas situaciones se recurre a las memorias con tecnología ECC.

CODIGO DE ERRORES

Las siglas ECC (Error-Correcting Code) hacen referencia a circuitos especiales con algoritmos de chequeo continuo de la información procesada en la memoria RAM. Los módulos ECC incluyen un chip adicional para efectuar checksums (comprobaciones matemáticas para asegurar la integridad de los datos) y corregir de manera automática los errores que pudieran producirse eventualmente.

Los módulos de memoria ECC son sensiblemente más caros que los normales, y funcionan algo más lentamente porque deben verificar cada uno de los bits procesados. Es por eso que en los equipos estándar rara vez se colocan; de hecho, si queremos instalarlos, es importante comprobar que la CPU soporte este tipo de tecnología, dado que en muchos motherboards de escritorio los módulos ECC no son compatibles. En caso afirmativo, la opción para utilizar módulos ECC se encuentra desactivada en el BIOS y tendremos que habilitarla.

SINGLE CHANNEL, UN MÓDULO DIMM

En el gráfico vemos diagramado el sistema que vale para motherboards con capacidad Dual Channel, pero al utilizar un solo módulo, esta característica no puede aplicarse. Es importante saber que esta es la modalidad más frecuente entre los equipos de bajo costo y uso estándar.

 

SINGLE CHANNEL, TRES MÓDULOS DIMM

Aquí vemos un módulo de 512 MB en el canal A0, y dos módulos de 1 GB en los canales A1 y B0. Como los módulos del canal A son diferentes, el sistema funciona en modo Single Channel. Al reubicar los módulos de 1 GB en los canales A0 y B0, se activa el Double Channel.

DOBLE CHANNEL, DOS MÓDULOS DIMM

Es la configuración más frecuente. Se colocan dos módulos de la misma capacidad en cada canal, uno en el slot A0, y el otro, en el B0. Si los módulos poseen anchos de banda diferentes, el sistema se ajustará a la velocidad del más lento.

 

TRIPLE CHANNEL, TRES MÓDULOS DIMM

En el ejemplo vemos tres módulos de la misma capacidad instalados en los slots A0, B y C para funcionar en modo Triple Channel. Los motherboards identifican los canales con diferentes colores para facilitar la instalación.

QUADCHANNEL

Ademas de los sistemas descriptos en la diapositiva anterior, ya existen en el mercado motherboards especiales con tecnología QUADCHANNEL integrada. Este tipo de dispositivos es muy utilizado entre los gamers y overclockers, que los aprovechan a fondo para obtener velocidades extremas. La ventaja que presentan este tipo de motherboards es que, según la cantidad de módulos de memoria colocados, funcionan en forma automática en Single, Double o Triple Channel, además de su operación QuadChannel nativa.

 

Ver vídeo: TIPOS MEMORIA E INSTALACIÓN

 

Ver vídeo: LIMPIEZA DE MEMORIAS