Memoria RAM

¿Alguna vez te preguntaste por qué tu computador necesita memoria RAM, cómo funciona o qué tipo de memoria necesitas comprar? en este artículo te explicaremos todo lo que necesitas saber sobre la “memoria de acceso aleatorio” o RAM por sus siglas en inglés (Random Access Memory).

Hablaremos también sobre la historia de la memoria, su evolución y otras clases de memoria que se utilizan en la actualidad en todo tipo de aparatos, como teléfonos celulares, consolas de video-juegos, PDAs (Personal Digital Asistant) y algunos otros dispositivos.

Qué es la memoria?

Memoria es todo aquel medio que permite almacenar información, en el caso de las computadoras existen varios tipos:

- RAM random access memory
- ROM read only memory
- VRAM video random access memory
- SAM serial access memory
- HDD hard disk drive
- Flash como en los USB jumpdrives

Hablaremos de ellos más adelante, por ahora imagina esta analogía:

Comparemos tu PC con un escritorio de trabajo en una oficina común, las gavetas del escritorio serían como el disco duro de tu computador donde se guardan los documentos con los que trabajas, cada vez que necesitas hacer algo con alguno de ellos, lo saca de la gaveta y lo colocas sobre el escritorio para poder trabajar de manera cómoda y eficiente, probablemente podrías trabajar con algunos archivos sin sacarlos de la gaveta pero sería muy incómodo y poco productivo, así que los tomas y los ubicas sobre la mesa del escritorio.

DIMM de memoria montado en el “motheboard”

A la parte superior del escritorio, es decir la mesa del escritorio, podríamos compararla con la memoria RAM, de manera que mientras más grande sean las gavetas del escritorio, mayor será el número de archivos que puedes almacenar, al igual que mientras más grande sea la mesa del escritorio podrás tener una mayor cantidad de archivos abiertos simultáneamente, lo cual facilitará tu trabajo.

Así mismo, una computadora con una buena cantidad de memoria RAM nos facilitara trabajar con varias aplicaciones a la vez y el tamaño del disco duro determinará cuantos archivos podremos almacenar, pero… por qué necesitamos ambos, disco duro y memoria RAM?

Diferencia entre memoria RAM y Disco duro

Como hemos visto, el disco duro puede almacenar tantos archivos como su capacidad lo permita, los datos guardados en el quedan ahí de forma permanente hasta que sean eliminados o modificados por el usuario.

En contraste, la información almacenada en la memoria DRAM (dynamic random access memory), se pierde cada vez que se apaga el ordenador, sin embargo esta presenta una característica muy útil que es la velocidad de lectura y escritura, la memoria RAM es extremadamente rapida, muy superior a cualquier disco duro.

A medida que los procesadores fueron mejorando y se hicieron más rápidos, fue necesario proporcionarles un medio de acceder la información de manera que permitiera explotar su potencial, siendo imposible para un disco duro brindar los datos con la rapidez con la que el procesador los exigía, por eso se creo la memoria RAM que es capaz de suministrar un flujo constante de datos al procesador y así aprovechar su velocidad al máximo.

Módulos de memoria

Disco Duro

Cómo funciona la memoria DRAM?

En la memoria dinámica de acceso aleatorio o DRAM (la más común en las computadoras hoy en día), cada celda de memoria está compuesta por un capacitor y un transistor microscópicos puestos en pareja, juntos pueden almacenar solamente un bit de información, el capacitor almacena la unidad básica de información, ya sea 0 o 1 y el transistor actúa como el interruptor que permite al controlador de memoria leer el estado del capacitor o cambiarlo.

Diagrama electrónico de una celda de memoria

Imagina la memoria RAM como una serie de cubetas donde puede almacenarse agua, si la cubeta está más de la mitad llena representa un 1 y si tiene menos de la mitad de agua será un 0, de esta forma trabaja la DRAM, el controlador de memoria de la computadora se encarga de llenar o vaciar las micro cubetas que en lugar de almacenar agua almacenan una carga eléctrica, pero existe un problema, estas micro cubetas tiene fuga de manera que eventualmente se vacían, esto obliga al controlador a estar constantemente llenando las cubetas que tienen información para mantener la integridad de los datos.

La velocidad con la que el controlador examina todos los contenedores se denomina ciclo de actualización o en inglés “refresh rate” y es la velocidad con la que opera la memoria.

Para acceder a los datos en la memoria, el procesador puede dirigirse directamente a cualquier celda y ver el contenido de la misma, simplemente debe conocer el número de fila y columna o “dirección de memoria” de la celda que está buscando, de ahí que la memoria RAM toma parte de su nombre “acceso aleatorio”, esto hace que la velocidad de lectura o grabación de información en la memoria sea mucho mayor que la de un disco duro, donde es necesario primero ubicar físicamente donde está la región donde queremos leer o guardar información, este tiempo que tarda la cabeza lectora/grabadora en posicionarse en el lugar correcto, hace que el desempeño del disco sea pobre comparado con la memoria RAM.

Arquitectura de una PC

Aun con toda su velocidad las celdas de memoria no servirían de nada si no es posible acceder a la información que contienen de forma eficiente, es por ello que los módulos de memoria cuentan con una serie de circuitos adicionales que se encargan entre otras cosas de lo siguiente:

- identificar cada fila y columna
- llevar un registro de la secuencia de actualización
- leer y restaurar la señal de una celda de memoria
- indicarle a una celda si debe guardar una carga o no

Memoria Estática

La memoria estática utiliza una tecnología completamente distinta a la de la memoria dinámica.

Tanto el procesador como el disco duro cuentan con una clase especial de memoria estática RAM incorporada directamente dentro de ellos, a esta memoria se le conoce con el nombre de “cache”, en ella se almacena información que los dispositivos acceden frecuentemente o que mediante un algoritmo especial se determina que será solicitada en el futuro y de esta manera se encuentre lista para ser leída.

A diferencia de la DRAM la memoria cache no pierde su información con el tiempo, por lo que no se necesita un controlador de memoria que refresque el estatus de las celdas para mantener sus datos, esto se logra utilizando un flip-flop o biestable (también llamado báscula) compuesto por 4 o 6 transistores para almacenar los ceros y unos, esto hace que la memoria estática sea mucho más costosa de fabricar, por ello solo se utilizan unos pocos Megabytes en algunos dispositivos.

Tipos de RAM

• DRAM (dynamic random access memory) es la memoria que hemos descrito anteriormente, necesita una fuente de engría y un controlador de memoria para mantener sus datos.
• SRAM (static random access memory) esta memoria solamente necesita una fuente de energía, es comúnmente utilizada como memoria cache.
• FPM-DRAM (fast page mode dynamic random access memory) es un tipo de DRAM que permite acceder más rápido a los datos, también llamada “page mode memory” por el sistema de paginado que utiliza.
• EDO-DRAM (extended data out dynamic random access memory) a diferencia de la DRAM normal que solo puede leer un bloque de datos a la vez, esta memoria puede empezar a leer el siguiente bloque al mismo tiempo que envía el bloque anterior lo cual le da aún más velocidad.
• BEDO-DRAM (burst EDO-DRAM) esta memoria lee las celdas en ráfagas de 4 en un solo ciclo de procesador lo que permite menor tiempo de espera del CPU pero no puede funcionar con un bus de datos de más de 66 Megahertz.
• SDR-SDRAM (single data rate synchronous dynamic RAM) memoria que funciona sincronizada a la velocidad del bus de datos del procesador haciéndola mucho más rápida que las anteriores llegando hasta 133 Megahertz, el doble que la EDO-DRAM o BEDO-DRAM, también se conoce como PC66, PC100 o PC133, dependiendo de la velocidad a la que trabaje.
• DDR-SDRAM (double data rate synchronous dynamic RAM) al igual que la anterior, esta memoria trabaja en sincronía con el bus del procesador, pero envía datos en ambos flancos del ciclo de reloj (flanco de subida y flanco de bajada) esto le permite tener efectivamente el doble de velocidad sin necesidad de aumentar la frecuencia del bus. A esta memoria comúnmente se le llama también PC1600 (solo el número cambia) ya que el número 1600 nos dice que esta memoria puede manejar datos a una velocidad de 1.6 Gigabytes por segundo.
• DDR2-SDRAM (versión 2 de la memoria anterior) es una versión mejorada que corre más rápido que la versión anterior, pero la tecnología es básicamente la misma, actualmente se pueden conseguir equipos con DDR3 que es aún más rápida.
• RDRAM (Rambus DRAM) esta memoria fue creada por la empresa Rambus, utiliza un sistema propietario lo cual la hace mas costosa, esta memoria tuvo muchas criticas y algunas pruebas efectuadas alegaban que la ganancia en desempeño era mínima (si había alguna).

DDR-SDRAM

DDR2-SDRAM con discipador de calor integrado

RDRAM (Rambus) con discipador de calor integrado

DDR3-SDRAM

XDRAM

Evolución de la memoria RAM

Los primeros circuitos de memoria se vendieron en formato DIP que significa dual in-line package ya que es un formato muy común para dispositivos electrónicos.

Arriba DIP – abajo Socket donde se inserta el DIP

Conforme los requerimientos fueron creciendo, se unieron varios “chips” de memoria y se creó un módulo llamado SIP o Single In-line Package que permitía instalar más memoria en un sistema.

SIP o SIPP de 30 pines

Los SIP o SIPP tenían “patas” al igual que los DIP pero sus 30 pines frecuentemente se doblaban, esta fue la razón principal por la que fueron reemplazados por los SIMMs o Single In-line Memory Module que fueron inventados en 1983 en los laboratorios WANG.

Estos tenían muchas ventajas sobre los SIP, en primer lugar ocupaban menos espacio en el “motherboard” o tarjeta madre, además eran fáciles de instalar y al no tener pines que sobre salieran de la tarjeta se minimizaba el riesgo de arruinarlos fácilmente.

Los primeros SIMMs tenían 30 pines incorporados en la tarjeta y luego fueron reemplazados por SIMMs con 72 pines que proveían más datos a la vez (más ancho de banda).

Los primeros SIMMs debían ser insertados a la fuerza en los conectores pero después estos fueron reemplazados por un tipo de conector llamado ZIF (zero insertion force) en los cuales el SIMM era insertado a un ángulo en el conector y luego se rotaba hasta que un par de seguros metálicos entraban en posición y fijaban el SIMM.

SIMMsde 30 y 72 pines

Los DIMMs empezaron a reemplazar a los SIMMs a medida que Intel fue adueñándose del mercado, estos procesadores (Pentium) contaban con un bus de datos de 64 bits y los SIMMs solamente permitían 32 bits así que era necesario instalarlos en pares para que el procesador los accesara simultáneamente, los DIMMs ya con un bus de datos de 64 bits eliminaban esta ineficiencia.

DIMMs

Con la popularización de las computadoras portátiles (Lap Tops) se hizo necesario crea un módulo de memoria que fuera lo suficientemente pequeño para ser instalado en un sistema donde cada centímetro cuenta, esto dio origen a los SO-DIMMs, siglas en ingles para “Small Out-line DIMMs” cuyo tamaño es aproximadamente la mitad de un SIMM y provee de gran cantidad de memoria.

SO-DIMMs

RAM en el futuro

Como toda la tecnología, la memoria RAM sigue avanzando, se planea que en el 2008 se venderán productos con un nuevo estándar de memoria llamado GDDR5.

Este nuevo estándar reemplazara al GDDR4 que no tuvo mucha aceptación, a diferencia del GDDR3 que es frecuentemente utilizado en tarjetas de video de alto desempeño por la velocidad que brinda.

A continuación un listado de diferentes tipos de memoria y sus velocidades:

1	FPM DRAM	1.408 Gbit/s	0.176 GB/s
2	EDO DRAM	2.112 Gbit/s	0.264 GB/s
3	SPARC MBus	2.55 Gbit/s	0.32 GB/s
4	PC66 SDRAM	4.264 Gbit/s	0.533 GB/s
5	PC100 SDRAM	6.4 Gbit/s	0.8 GB/s
6	HP Runway bus 125 MHz 64-bit	6.4 Gbit/s	0.8 GB/s
7	PC133 SDRAM	8.528 Gbit/s	1.066 GB/s
8	PC800 RDRAM (single-channel)	12.8 Gbit/s	1.6 GB/s
9	PC1600 DDR-SDRAM (single channel)	12.8 Gbit/s	1.6 GB/s
10	HP Runway bus 125 MHz 64-bit DDR	16 Gbit/s	2 GB/s
11	PC1066 RDRAM (single-channel)	16.8 Gbit/s	2.1 GB/s
12	PC2100 DDR-SDRAM (single channel)	16.8 Gbit/s	2.1 GB/s
13	PC1200 RDRAM (single-channel)	19.2 Gbit/s	2.4 GB/s
14	PC2700 DDR-SDRAM (single channel)	21.6 Gbit/s	2.7 GB/s
15	PC800 RDRAM (dual-channel)	25.6 Gbit/s	3.2 GB/s
16	PC1600 DDR-SDRAM (dual channel)	25.6 Gbit/s	3.2 GB/s
17	PC3200 DDR-SDRAM (single channel)	25.6 Gbit/s	3.2 GB/s
18	PC2-3200 DDR2-SDRAM (single channel)	25.6 Gbit/s	3.2 GB/s
19	PC1066 RDRAM (dual-channel)	33.6 Gbit/s	4.2 GB/s
20	PC2100 DDR-SDRAM (dual channel)	33.6 Gbit/s	4.2 GB/s
21	PC2-4200 DDR2-SDRAM (single channel)	34.136 Gbit/s	4.267 GB/s
22	PC4000 DDR-SDRAM (single channel)	34.3 Gbit/s	4.287 GB/s
23	PC1200 RDRAM (dual-channel)	38.4 Gbit/s	4.8 GB/s
24	PC2-5300 DDR2-SDRAM (single channel)	42.4 Gbit/s	5.3 GB/s
25	PC2-5400 DDR2-SDRAM (single channel)	42.664 Gbit/s	5.333 GB/s
26	PC2700 DDR-SDRAM (dual channel)	43.2 Gbit/s	5.4 GB/s
27	PC3200 DDR-SDRAM (dual channel)	51.2 Gbit/s	6.4 GB/s
28	PC2-3200 DDR2-SDRAM (dual channel)	51.2 Gbit/s	6.4 GB/s
29	PC2-6400 DDR2-SDRAM (single channel)	51.2 Gbit/s	6.4 GB/s
30	Itanium zx1 bus	51.2 Gbit/s	6.4 GB/s
31	PC4000 DDR-SDRAM (dual channel)	67.2 Gbit/s	8.4 GB/s
32	PC2-4200 DDR2-SDRAM (dual channel)	67.2 Gbit/s	8.4 GB/s
33	PC2-5300 DDR2-SDRAM (dual channel)	84.8 Gbit/s	10.6 GB/s
34	PC2-5400 DDR2-SDRAM (dual channel)	85.328 Gbit/s	10.666 GB/s
35	PC2-6400 DDR2-SDRAM (dual channel)	102.4 Gbit/s	12.8 GB/s
36	PC2-8000 DDR2-SDRAM (dual channel)	128.0 Gbit/s	16.0 GB/s
37	PC2-8500 DDR2-SDRAM (dual channel)	136.0 Gbit/s	17 GB/s
38	PC3-8500 DDR3-SDRAM (dual channel)	136.0 Gbit/s	17 GB/s
39	PC3-10600 DDR3-SDRAM (dual channel)	165.6 Gbit/s	21.2 GB/s
40	PC3-12800 DDR3-SDRAM (dual channel)	204.8 Gbit/s	25.6 GB/s