Memoria.

• Se denomina así a cualquier dispositivo capaz de almacenar información y permitir recuperarla con posterioridad.

• Existen varios niveles de memoria en un ordenador:
  • Registros.
    • Pequeños almacenes de pocos bits dentro de la CPU.
  • Memoria caché.
    • Memoria interna a la CPU muy muy rápida pero pequeña.
  • Memoria principal.
    • La memoria RAM, propiamente dicha.
  • Memoria secundaria.
    • Discos duros, CD, DVD, Bluray, pendrive, tarjetas de memoria, etc.

Memoria RAM.

• Acrónimo de Random Access Memory.
• Por sus características, se utiliza como memoria principal.
  • Almacena datos y las instrucciones de los programas en ejecución.
• Se utilizan memorias de tipo RAM porque …
  • Se pueden leer y escribir con rapidez.
  • Aunque son volátiles, y pierden sus datos al apagar el ordenador.
• Su capacidad se mide en Gigabytes (GB).
• Actualmente se usan las memorias de tipo SDRAM (Synchronous Dynamic RAM). – SDR SDRAM, DDR, DDR2, DDR3, …

Módulo de memoria RAM.

• La memoria RAM se distribuye en forma de módulos de memoria.

  Esto es lo que se llama el encapsulado.

• Módulo de memoria: – Chips rectangulares negros soldados a unas plaquitas. – Estos chips contienen componentes electrónicos que forman las “celdas” donde se almacenan los bits (0s y 1s).

  

Controlador de memoria.

• En inglés, MMU (Memory Management Unit).
• Dispositivo que controla el intercambio de datos entre la memoria y el microprocesador. – También con otros elementos del PC (dispositivos con DMA, acceso directo a memoria).
• Antiguamente: – Controlador de memoria en el puente norte (chip de la placa base). – El bus que lo comunica con la memoria se llama FSB (bus del sistema o Front Side Bus).

• Actualmente: – Controlador de memoria dentro del microprocesador. – Mejora la velocidad de acceso a memoria. – El bus que lo comunica con la memoria se llama HyperTransport (AMD) o QPI (Intel).

Bus de memoria.

• El bus se divide en: – Bus de direcciones:
  • Para enviar las direcciones de memoria y localizar los datos.
  • Dependiendo de su ancho de bits: – 20 bits hasta 1MB (en CPUs de 16 bits). – 32 bits hasta 4GB (en CPUs de 32 bits). – 44 bits hasta 16TB = 16384 GB (en CPUs de 64 bits). – Según la arquitectura. – Bus de datos:
  • Para transferir los datos.
  • Cuanto más ancho de bits, más datos se podrán transmitir en un ciclo de reloj. – A más carriles en la autopista, más coches por segundo.
  • Ancho de bits: actualmente de 64 bits. – 8 bytes pos ciclo de reloj.

    • Ejemplo: si reloj a 400MHz – 400.000.000 ciclos/seg * 8 bytes = = 3.200.000.000 bytes/seg = 3,2GB/s aprox.

Parámetros fundamentales de las RAM.

* Velocidad de acceso.
* Latencias.
* Ancho de banda (Doble Canal / Triple Canal).
* Voltaje.
* Buffered y Unbuffered.

Velocidad de acceso (ns y MHz).

• Ciclo de memoria. – Proceso de acceso a memoria para lectura o escritura. – Éste lleva cierto tiempo.
  • Debido al funcionamiento de los elementos electrónicos de la memoria (cargas y descargas de condensadores, propagación de señales de control, etc.).
• Tiempo mínimo en realizar un acceso a memoria se mide en nanosegundos (1 ns = 10-9 segundos = 0,000000001 segundos). – Cuando menos tiempo necesite un ciclo de acceso más rápida será la memoria.
• Las memorias síncronas funcionan a una cierta velocidad del bus del sistema (sincronizadas con el reloj del sistema). – La unidad de medida que suele emplearse son los MHz (megahercios), y no los nanosegundos. – Podemos calcular los “ns” a partir de los MHz y viceversa.

Cómo calcular la velocidad de acceso.

Ejemplo: Memoria PC-133 – Memoria de tipo SDRAM. – Velocidad de bus a 133MHz (por eso se denomina PC-133). – Velocidad de acceso = 1/133.000.000 = 7,5·10-9 segundos = 7,5 ns

Ejemplo: Memoria DDR-266 – Memoria de tipo DDR SDRAM (Double Data Rate). + Significa que aprovecha el doble cada ciclo de reloj. – Velocidad de bus a 133MHz (la misma de antes). + Ojo, también se le puede denominar PC2100, por su tasa de transferencia de 2133MB/s. – Velocidad efectiva de 266 MHz (por eso se denomina DDR-266). – Velocidad de acceso = 1/266.000.000 = 3,76 ns

Ejemplo: Memoria DDR2-1066 – Memoria de tipo DDR2 SDRAM (también doble aprovechamiento de cada ciclo, pero funciona a velocidades de bus reales superiores a DDR). – Velocidad de bus a 533MHz – Velocidad efectiva de 1066MHz – Velocidad de acceso = 1/1.066.000.000 = 0,9 ns

Latencias.

• Son retardos o retrasos que se producen durante el acceso a la memoria. – Por lo tanto, cuanto menores sean, mejor.
• Designación técnica empleada en los módulos de memoria: – CAS-tRCD-tRP-tRAS, por ejemplo “8-8-7-24”.
• Se miden en ciclos de reloj, y son valores mínimos.

  Ejemplo: Si CAS=5 (CL=5) significa que hay que darle al menos 5 ciclos de reloj para que funcione bien; menos es arriesgado.

• La latencia más importante es la latencia CAS (CL = CAS Latency). – CAS es el acrónimo de “Column Access Strobe”. – Único retardo inevitable en todo acceso a memoria. – Las otras latencias no siempre se producen en todos los accesos (según la situación). – Memoria con menos valores de CAS es más rápida, y más cara. – SDRAM y DDR CAS de 3, 2.5 y 2. – DDR2 CAS de 5, 4 y 3. – DDR3 CAS de 9, 8 y 7 (a más velocidad de bus, más CAS).
• Overclocking. – Si aumentamos la velocidad del bus, hay que aumentar la CL para que funcione correctamente. – Se puede hacer mediante la BIOS; esto siempre conlleva riesgos de inestabilidad del sistema.

Consultar de latencia con CPU-Z.

Ancho de banda (MB/s).

• Máxima cantidad de memoria que puede transferirse por segundo (MB/s ó GB/s).
• Cuanto más, mejor.
• Cómo se calcula: – Ancho de banda = VE x ABD / 8
  • VE = velocidad efectiva de reloj.
  • ABD = ancho del bus de datos en bits.
  • / 8 = para pasarlo a bytes.

    Ejemplo: Memoria DDR2-667

    • Bus físico de 333MHz
    • Velocidad de bus efectiva de 667MHz.
    • Ancho de bus de datos de 64 bits (8 bytes).
    • AB = 667.000.000 * 64 / 8 = 5.336.000.000 B/s = aprox. 5.300 MB/s

      Por eso también se la denomina PC-5300.

Dual-Channel y Triple-Channel.

• Dual-Channel (Doble canal). – Tecnología que permite a la CPU acceder a dos módulos de memoria de forma simultánea (2 canales). – Se duplica el ancho de banda (tasa de transferencia de datos) .
  • 128 bits por transferencia (64 bits x 2). – Son necesarios al menos 2 módulos (o un número par) de memoria idénticos. – Aparece con las memorias DDR, también lo encontramos en DDR2 y DDR3.
  • DDR3-1066MHz 8500 MB/s x 2 = 17 GB/s
• Triple-Channel (Triple canal). – Permite el acceso a tres módulos de memoria de forma simultánea (3 canales). – Triplica el ancho de banda.
  • 192 bits por transferencia (64 bits x 3). – Necesitamos 3 módulos de memoria (o un nº múltiplo de 3) idénticos. – Reciente: en los Intel Core i7 (9xx), Triple-Channel DDR3.
  • DDR3-1066MHz 8500 MB/s x 3 = 25.5 GB/s.

Voltaje.

• Depende del tipo de memoria. – Voltaje nominal es el indicado por el fabricante.
• Voltaje superior al nominal, más consumo y más temperatura. – Mejora la estabilidad si estamos haciendo overclocking (práctica peligrosa).
• Módulos de alto rendimiento. – Ofrecidos por algunos fabricantes. – Funcionan a más MHz. – Requieren mayor voltaje. – Disponen de sistemas de refrigeración mejorados (disipadores).
• Usar con cuidado: Intel avisa que MMU dentro del micro, voltaje 5% superior al nominal puede dañar el microprocesador.

Voltajes nominales según tipo de memoria.

/* Se debería actualizar la imagen por una tabla y añadir las DDR4 */

Buffered y Unbuffered.

• Buffered.
  • También se les denomina Registered.
  • Tienen registros intermedios entre la CPU y la propia memoria.
  • Aumenta la fiabilidad del sistema.
  • Pero retarda los tiempos de transferencia.
  • Se suelen usar en servidores donde es muy importante la integridad de los datos.
• Unbuffered.
  • Se comunican directamente con la CPU.
  • Memoria más rápida pero menos segura.

Tipos de memoria RAM.

* SRAM.
* DRAM.
* SDRAM.
* DDR.
* DDR2.
* DDR3.

SRAM (Static RAM).

• Memoria RAM estática.
• Mantiene la información siempre que no se interrumpa la alimentación eléctrica.
• Con respecto a las DRAM: – Son más rápidas. – Pero …
  • Son de mayor tamaño (ocupan más espacio físico).
  • Son más caras.
  • Tienen menos capacidad.
• Se suelen utilizar como memoria caché de la CPU, y no como memoria principal.

DRAM (Dynamic RAM).

• Memoria RAM dinámica.
• Su contenido se reescribe (refresca) continuamente porque se va degradando.
• Se utiliza como memoria principal.
• Las primeras fueron asíncronas (iban a su ritmo). – FPM (Fast Page Mode). – EDO y BEDO RAM.
• Con respecto a las SRAM: – Son más lentas. – Pero …
  • Son de menor tamaño (ocupan menos espacio físico).
  • Son más baratas.
  • Tienen más capacidad.

SDRAM (Synchronous DRAM).

• DRAM síncrona. – Memoria sincronizada con el reloj del sistema (la del FSB). – Antes la memoria iba a su ritmo y provocaba esperas a la CPU.
• También se les llama SDR SDRAM. – Single Data Rate SDRAM.
• Ancho de banda de 64 bits. – En cada Hz (ciclo) envía 64 bits (8 bytes).
• Las encontramos en módulos DIMM de 168 pines.
• Tipos más comunes: – PC100: 8 bytes/Hz x 100 MHz = aprox. 800 MB/s – PC133: 8 bytes/Hz x 133 MHz = aprox. 1066 MB/s

Rambus DRAM.

• Pretendía remplazar a la SDRAM.
• Memoria propietaria, propiedad de Rambus Inc.
• Cobraba derechos a quien la fabricara (no era un estándar libre).
• Intel la incorporó con los Pentium III.
• Tenía un ancho de banda de menos bits (16 y 32 bits) pero era más rápida (400MHz frente a los 133 de SDRAM).
• Se utilizó en la Playstation 2 y en la Nintendo 64.
• La DDR SDRAM la barrió del mercado.

DDR.

• SDRAM de doble velocidad de datos. – DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM).
• Duplica la velocidad de operación, aprovechando el flanco de subida y el de bajada de la señal de reloj.
• Ancho de bus de datos de 64 bits –> 8bytes/Hz.
• Suministrados en módulos DIMM de 184 pines.
• Tipos comunes: – PC1600 (DDR200): 8 bytes/Hz x 200 MHz = 1600 MB/s – PC2100 (DDR266): 8 bytes/Hz x 266 MHz = 2100 MB/s – PC2700 (DDR333): 8 bytes/Hz x 333 MHz = 2700 MB/s – PC3200 (DDR400): 8 bytes/Hz x 400 MHz = 3200 MB/s

DDR2.

• Mejora respecto a DDR.
• Más velocidad y menos voltaje (se reduce consumo y calor).
• Se suministran en módulos de 240 pines.
• Capacidades de hasta 2GB por módulo.
• Ancho de bus de datos de 64 bits –> 8bytes/Hz
• Tipos comunes: – PC2-3200 (DDR2-400): 8 bytes/Hz x 400MHz = 3200 MB/s – PC2-4300 (DDR2-533): 8 bytes/Hz x 533MHz = 4264 MB/s – PC2-5400 (DDR2-667): 8 bytes/Hz x 667MHz = 5336 MB/s – PC2-6400 (DDR2-800): 8 bytes/Hz x 800MHz = 6400 MB/s

DDR3.

• Nueva mejora respecto a DDR2.
• Mayor tasa de transferencia y menos consumo.
• Módulos de hasta 16GB.
• Se suministran en módulos de 240 pines.
• Tipos comunes: – PC3-6400 (DDR3-800): 8bytes/Hz x 800MHz = 6400 MB/s – PC3-8500 (DDR3-1066): 8bytes/Hz x 1066MHz = 8500 MB/s – PC3-10600 (DDR3-1333): 8bytes/Hz x 1333 MHz = 10600 – PC3-12800 (DDR3-1600): 8bytes/Hz x 1600 MHz = 12800

/* DDR4 */

Los módulos y las ranuras de memoria.

• Módulo de memoria: tarjeta de circuito impreso rectangular donde se sueldan chips de memoria (esto se llama el encapsulado).
• Estos tienen pines, que hacen contacto con la placa base.
• Ranura de memoria (slot): es donde se conectan los módulos de memoria, que hacen de memoria principal del ordenador.

  RECUERDA: Llamamos RAM a la memoria principal del ordenador porque es el tipo de memoria que se utiliza.

Ranuras de memoria.

Módulos de memoria (encapsulados).

* SIMM.
* DIMM.
* DIMM DDR.
* RIMM.
* SO-DIMM.
* GDDR.

Tipos de módulos.

• Izquierda de arriba a abajo: DIP, SIPP, SIMM 30, SIMM 72.
• Derecha de arriba a abajo: DIMM 168, DIMM 184.

SIMM.

• Single Inline Memory Module. – Módulo de memoria en línea simple.
• Los pines de ambas caras están unidos.
• Los encontramos de 30 y de 72 pines.
• Encapsulado para memorias de tipo DRAM.
• Capacidades de entre 1MB y 128MB.
• Se usaron entre los 80 y los 90.

DIMM.

• Dual Inline Memory Module. – Módulo de memoria en línea doble.
• Físicamente son más largos que SIMM.
• Tiene 168 pines (contactos).
• 1 muesca en cada lado y 2 entre los pines.
• Los encontramos entre 32 MB y 2 GB.
• Se utiliza para la memoria de tipo SDR SDRAM.

DIMM DDR.

• Han ido sustituyendo a los DIMM de 168 pines.
• 2 muescas en los lados y 1 entre los pines.
• Tipos: – DIMM DDR: 184 pines. – DIMM DDR2 y DDR3: 240 pines.

• La muesca entre los pines no coincide entre los módulos (son incompatibles).

RIMM.

• Rambus Inline Memory Module. – Módulo de memoria en línea Rambus.
• Formato propietario de la Rambus Inc.
• Los encontramos con 168 y 232 pines.
• Son más rápidos que los anteriores, ya que encapsulan chips de memoria de tipo RDRAM (Rambus DRAM).
• Su precio es mucho más elevado.
• Vienen con un disipador.

Módulos de memoria para portátiles.

• SO-DIMM. – Módulos DIMM para portátiles. – Son más pequeñas que las DIMM. – Las encontramos de 100, 144 y 200 pines.

• SO-RIMM. – Raro caso en que se usó Rambus DRAM en portátiles.

• Micro-DIMM. – Formato más pequeño que SODIMM. – No está muy extendido.

Arriba: SO-DIMM / Abajo: MicroDIMM

Tabla de módulos de memoria.

Memoria para tarjetas gráficas.

• GDDR. – La encontramos en tarjetas gráficas y videoconsolas. – RAM DDR para gráficos.