MEMORIA RAM
Sus letras vienen de RANDOM ACCES MEMORY (memoria
de acceso aleatorio), nombre bastante inadecuado puesto
que todas las pastillas de memoria son accesibles en
forma aleatoria, pero el término ya se ha arraigado.
La RAM es la memoria que recoge la información
introducida por el teclado, la que almacena por lo tanto
los programas y los datos. Debe tener suficiente
capacidad para poder almacenar un programa de muchas
instrucciones que permita realizar trabajos completos de
una sola pasada.
Con las RAM normales el contenido se pierde (todas
las células de memoria se ponen en cero) si se desconecta
o apaga el ordenador, algo absolutamente inoportuno
cuando para llegar a ese punto ha habido que teclear un
programa largo con el que no se ha terminado todavía. En
tales circunstancias se puede recurrir a la ayuda de
otros tipos de memoria, que se hagan cargo de todo ello.
Estas RAM se clasifican con el término de
volátiles, y no hace falta decirlo, el desarrollo de las
memorias no volátiles está adelantando a grandes pasos y
pronto las retirará del mercado.
Hay dos variedades de memorias RAM: las ESTÁTICAS y
las DINÁMICAS.
Las RAM ESTÁTICAS se construyen a partir de
circuitos biestables. Tienen la capacidad de retener su
contenido tanto tiempo como estén conectados a la fuente
de alimentación, sean minutos, horas o días.
Las RAM DINÁMICAS por el contrario, no son
circuitos biestables, sino que están construidas como un
conjunto de pequeños condensadores que pueden estar
cargados o descargados. Es por eso que se llama dinámica.
Los capacitores tienden a descargarse por lo cuál deben
ser periódicamente recargados. Este proceso se llama
refresacamiento de la memoria y se hace reescribiendo en
ella misma a intervalos de aproximadamente 2 milisegundos
la información que la memoria tiene.
Algunas memorias dinámicas dejan el cuidado del
refrescamiento a la lógica externa, pero otras tienen la
lógica de refresco en la misma pastilla, dando así gran
capacidad y facilidad de conexión a los circuitos. Estas
pastillas se denominan 'casi estáticas'.
Las RAM dinámicas son mucho más difícil de conectar
que las estáticas, aunque en muchas aplicaciones ésta
desventaja se ve recompensada por su mayor capacidad.
OTROS TIPOS DE MEMORIA RAM:
SIP: (Single In-line Pin)
Son pastillas de memoria que se utilizan
en equipos antiguos, no tuvieron mucha trascendencia. Se los
puede encontrar en algunos modelos del MOTHER BOARD de 286 y rara
vez 386. Su capacidad más común era 128, 256, 512. Se
encontraba en el mercado con velocidad de 80 nanosegundos.
SIMM: (Single In-line Memory
Module).
Son pastillas de memoria que en la
actualidad se encuentran en la mayoría de los equipos. Desde 386
hasta los servidores de redes. Las capacidades de estas pastillas
varían desde 4bm hasta 64bm en el orden de los 70 o 60
nanosegundos.
DIMM: (Double In-line Memory
Module).
Son pastillas de memoria más grandes que
la SIMM y sus capacidades van desde 16mb hasta 256mb.
MEMORIAS CON PARIDAD:
Son los tipos de memoria standard
utilizados en los equipos de marca y sobre todo en servidores.
Cada SIMM contiene 32 bits de datos y 4 bits de chequeo
almacenados todos en nuevos módulos de 4 bits cada uno.
MEMORIAS SIN PARIDAD:
Son utilizadas en la mayoría de las
computadoras clonadas y los “entry levels” de alguna
marca conocida. Estos SIMM se utilizan en equipos en los cuales
el hecho de un corte en el proceso no implica un gran riesgo.
Estos SIMM se identifican por la ausencia del noveno chip.
MEMORIAS ECC: Error Checking and
Connection
Es un tipo de memoria que contiene un
algoritmo para detectar y corregir fallas de un bit en el chip.
Dicho algoritmo puede estar en el mismo SIMM o en el controlador
de este.
MEMORIA ECCP: (Error Checking
Corrections Parity).
Es la combinación de un controlador de
memoria con la rutina de ECC y que utiliza sin Paridad.
MEMORIA EOS: (Extend Data Output).
Es una variación del tipo de chip
utilizado (DRAM) el cual permite mayor velocidad en el movimiento
de datos.
El siguiente párrafo fué obtenido de la siguiente dirección:
http://timomatica.metropoli2000.com/informat.htm. Gracias a Roberto J.K
Fast Page Mode Ram (FPM
ram) Ésta es la ram mas antigua y menos sofisticada del
mercado. Aparece actualmente con dos velocidades de acceso, 60
nanosegundos las más rápidas y 70 nanosegundos las mas lentas. Para
sistemas basados en procesadores pentium con velocidades de bus de 66mhz
(procesadores a 100, 133, 166 y 200mhz) es necesario instalar memorias de
60 nanosegundos para no generar estados de espera de la cpu. La fpmram
(fast page mode ram) se basa en que se supone que el siguiente acceso a un
dato de memoria va a ser en la misma fila que el anterior, con lo que se
ahorra tiempo en ese caso. El acceso mas rápido de la fpm ram es de
5-3-3-3 ciclos de reloj para la lectura a ráfagas de cuatro datos
(byte/word/dword) consecutivos.
Video Ram Es una
variante de la memoria fpm ram. Es el tipo de memoria empleado en tarjetas
de vídeo, conocida como VRAM, con accesos algunas veces de 48
nanosegundos. Actualmente la vram o vídeo ram no es muy diferente de la
Dram, diferenciándose solamente en que posee un puerto dual para poder ser
accedida por el ramdac independientemente de la cpu, con lo que se logra
acceder a memoria por parte del ramdac o de la cpu a la vez sin generar
tiempos de espera, lo que hace que sea mas rápida que la Dram. La primera
memoria vram fue inventada por Texas Instruments en 1983.
SGRAM (ram síncrona
gráfica) Es el tipo de ram recomendada para sistemas que
necesitan aceleración gráfica 3d e incorporada en sistemas de diversos
fabricantes: 3dlabs, ati technologies, cirrus, matrox, nvidia, s3, sierra
y trident; procedente de los principales fabricantes de memorias: fujitsu,
hitachi, samsung, micron technology, hyundai, nec, oki y toshiba. Como
puntos a su favor tiene varios, comenzando por ser diseños muy fáciles de
implementar y con unos precios muy competitivos, posee un gran ancho de
banda (normalmente de 128 bits) y permite velocidades de reloj de 100mhz a
10 nanosegundos.
Fast Page Mode (fpm)
La lectura de una serie de datos en una memoria fpm comienza con la
activación de una fila en una celda de memora dram colocando en el bus de
direcciones la dirección de memoria en cuestión y colocando la señal ras
del bus de control a nivel bajo. Acto seguido, se puede acceder a todos
los datos dentro de la misma columna simplemente cambiando la señal ras
del bus de control. Cada transición a nivel lógico cero de la señal cas se
apunta a la siguiente posición en memoria, lanza los datos al bus de datos
y espera la validez de los mismos colocándolos en un latch, para
posteriormente cambiar a nivel lógico alto (uno lógico) para esperar al
siguiente ciclo de lectura.
Extended Data Output Ram (edo
ram) el secreto de la memoria edo radica en una serie de
latchs (biestables tipo d) que se colocan a la salida de la memoria para
almacenar los datos en ellos hasta que el bus de datos queda libre y
pueden trasladarse a la cpu, lo cual es bastante para sistemas rápidos
porque permite solapar los accesos a memoria lo que incrementa la
velocidad frente a la fpm ram puesto que casi dos accesos a memoria se
pueden realizar en el mismo ciclo de lectura. Realmente es una pequeña fpm
ram modificada en la cual la señal cas tiene menores cambios y tiempo de
respuesta. Los datos en la memoria edo fluyen con mas rapidez porque el
tiempo de transición de la señal cas puede condensarse dando un mayor
flujo de datos por unidad de tiempo. En placas con chipset intel 430fx se
tienen timings de x-2-2-2 frente a timings de. x-3-3-3 de la memoria
normal. Los módulos edo se fabrican con tres velocidades (70ns, 60ns y
50ns), siendo necesario en sistemas con buses a 66mhz el uso de módulos de
60 nanosegundos, incluso en sistemas con chipsets intel 430hx y 430vx se
puede sacar un mayor aprovechamiento de la memoria edo con módulos de 50
nanosegundos de velocidad, por lo que se desaconseja integrar módulos de
70 nanosegundos en sistemas con procesadores p100/133/166/200. El uso de
memorias de 50 nanos tiene algunos inconvenientes, como la necesidad de
chipsets y bios que la soporten. El problema de la memoria edo, mirando
hacia el futuro, radica en que es muy difícil fabricar memoria que
funcione a velocidades de reloj superiores a 66mhz, pero el mercado tiende
a mayores velocidades. Así, los nuevos procesadores cyrix 6x86 funcionan
con velocidad de bus de 75 mhz, por lo que la "muerte" de la memoria edo
se prevé cercana. La máxima velocidad de lectura de la memoria edo ram es
de 5-2-2-2 ciclos máquina para ráfagas de cuatro datos (byte/word/dword).
Extended Data-Out el
modo de trabajo de la memoria edo (extended data-out) es similar al de la
memoria fpm, con la excepción que al cambiar la señal cas a nivel alto la
salida de datos sigue activa y los latch de datos de la salida garantizan
la validez de los datos mientras la señal cas no cambie de estado. En la
memoria edo, el latch de datos está controlado durante el acceso a página
de memoria por la señal cas. Los datos son capturados por el latch de
salida al cambiar la señal cas a nivel alto y una nueva dirección de
memoria puede ser colocada en el bus de direcciones para traer nuevos
datos sin que los datos previos sufran ninguna alteración.
The Burst Extended Data Output Ram
(bedo ram) la bedo ram lee los datos en ráfagas, lo cual
significa que una vez que se accede a un dato de una posición determinada
de memoria se lee los tres siguientes datos en un solo ciclo de reloj por
cada uno de ellos, lo que se traduce en 5-1-1-1 ciclos máquina el ciclo de
lectura de 4 datos. Esta ram solo es soportada en la actualidad (primer
trimestre de 1997) por los chipsets via 580vp, 590vp y 680vp. Al igual que
la memoria edo, la limitación de la memoria bedo es que no puede funcionar
por encima de los 66mhz. Burst Extended Data Out el acceso de lectura a
los datos en la memoria bedo difiere del método empleado en la memoria
edo. por un lado, el latch de salida se sustituye por un registro, con lo
que los datos de salida no están disponibles como resultado del primer
ciclo de la señal cas. La ventaja del uso de dicho registro a modo de
pipeline está en que los datos están disponibles en un menor tiempo puesto
que se necesita una señal cas mas corta en el segundo ciclo. La segunda
diferencia destacables es que la memoria bedo incorpora un contador de
direcciones con lo que solamente se necesita la dirección inicial para
acceder a los siguientes 3 datos consecutivos.
Synchronous Dynamic Ram
(sdram) Éste es el tipo de memoria que se prevé se emplee
en el futuro puesto que es capaz de sincronizar todas las señales de
entrada y salida con la velocidad de reloj del sistema, lo cual se traduce
en memorias super rápidas. El acceso a memoria mas rápido en los módulos
de sdram es de 5-1-1-1 ciclos máquina para la lectura de cuatro datos
(byte/word/dword) en modo ráfaga, exactamente igual que la memoria bedo,
pero con la diferencia que la memoria síncrona puede funcionar a
velocidades de reloj superiores a los 100mhz, cosa impensable en el resto
de los módulos de memoria existentes. Esto es justamente lo que se
necesita en el futuro próximo puesto que la ram síncrona es la única capaz
de soportar las nuevas velocidades de bus que se están implantando. La
mejor solución a 66mhz: ¿sdram o edo? con la aparición de las memorias
sdram se creó una notable confusión a la hora de elegir el tipo de memoria
a implementar. Para aquellos sistemas con relojes de 66mhz, el sistema
debe generar un ciclo de tiempo de 15 nanosegundos que se corresponde al
tiempo de transición de la señal cas de estado alto a estado bajo. Debido
a que no existe un standard claro con respecto a los tiempos de
funcionamiento, pueden variar los parámetros en función de cada diseño
interno de cada fabricante. los módulos sdram no emplea la señal pc# pero
si la señal ck#, que es un reloj de entrada, cuyo mínimo valor actual es
de 66mhz y pueden trabajar por encima de los 100mhz, cosa que la memoria
edo no es capaz. Otra diferencia sustancial es la correspondiente al
tiempo de tiempo de espera para el acceso al primer dato en memoria. Una
vez leído el primer dato en memoria, tanto la memoria edo o la memoria
sdram necesitan un solo ciclo de reloj por dato para datos consecutivos,
pero para acceder a ese primer dato la memoria edo necesita solamente tres
ciclos de reloj mientras que la memoria sdram necesita seis ciclos. Aun
así, la memoria sdram funciona a mayor velocidad (5 a 12 nanosegundos) que
la memoria edo (50 a 120 nanosegundos) y permite integrarse a mayores
velocidades de reloj. Por otra parte, mientras que la memoria edo posee un
fallo de página cada cuatro o cinco ciclos de reloj la memoria sdram no
produce fallos de página al poder solapar los refrescos de memoria con las
lecturas de los datos. La memoria sdram poseen bus de datos de 64 bits
(por parejas) frente a los 32 bits de la memoria edo y permite escribir
hasta 8 posiciones de memoria simultáneamente (block write) si se emplean
módulos por parejas. Asynchronous Static ram (ram asíncrona estática) es
el tipo de memoria empleada en las cachés de segundo nivel de los equipos
de hace 5 años (estilo 386). El secreto de éste tipo de memoria es la el
rápido acceso que tienen frente a la memoria Dram, puesto que la velocidad
de acceso suele ser de 20, 15 o 12 nanosegundos. El problema que posee es
que no se puede acceder síncronamente con lo que se generan estados de
espera en la cpu, aunque son inferiores a lo estados de espera de los
sistemas con dram.
The Synchronous Burst Static Ram
(sync sram) la ram estática síncrona a ráfagas ofrece
datos de modo síncrono con lo que no hay retraso en los ciclos de lectura
a ráfagas, con tiempo 2-1-1-1 ciclos de reloj. El problema está en
velocidades de reloj superiores a los 66mhz, puesto que los ciclos de
reloj pasan a ser de 3-2-2-2 lo que es significativamente mas lento que la
memoria pipelined burst sram. Éstos módulos de memoria casi se dan por
muertos porque se fabrican en pocas cantidades y su precio es realmente
elevado.
The Pipelined Burst Static Ram (pb
sram) se trata del tipo de memoria empleada en los
módulos caché actuales. Se trata de memoria estática pero que funciona a
ráfagas mediante el uso de registros de entrada y salida, lo que permite
solapar los accesos de lectura a memoria. Se trata de la memoria caché mas
rápida de la actualidad, con soporte para los nuevos buses a 75mhz o
superiores (se habla de 133mhz). Los tiempos de acceso son algo lentos
(3-1-1-1 ciclos máquina) pero se compensa con la velocidad de acceso, que
suele ser de 4.5 a 8 nanosegundos.
el tamaño de la caché de segundo
nivel durante un largo periodo de tiempo solamente se
integraban máximo 256kbs de memoria caché en el segundo nivel, pero con la
llegada de los pentium p54c ésta cantidad ha quedado superada, llegando
hasta 2 megabytes de memoria caché en sistemas basados en los nuevos
chipsets via. en sistemas basados en sistemas operativos dos y windows
3.1/wfw no se empleaba mas de 256kbs de memoria caché l2 puesto que no se
llegaba a emplear mas de 64mbs de memoria ram (ms dos no reconoce mas de
64mbs de memoria). Desde la aparición de windows 95 se incrementaron las
necesidades de memoria ram y se pudo ver en los test benchmarks que
tamaños de caché de 512 kb incrementaban notablemente los rendimientos,
incluso para sistemas con solamente 16mbs de memoria. Actualmente, existe
un gran parque de equipos trabajando con windows nt 4.0, os/2 o unix con
sistemas multitarea de 32 bits, los cuales, como el caso de os/2, llegan a
mejorar increíblemente sus rendimientos con tamaños de caché de hasta
2mbs.
Recomendaciones sobre
sram: existen diversas implementaciones de ram síncrona a
ráfagas (synchronous burst sram) que las hacen superiores a las ram
asincronas empleadas en sistemas caché. Esto se debe a diversos factores:
- Sincronización con el reloj del sistema: significa que
todos los flancos de las señales se activan con el reloj del sistema. con
eso se logra incrementar las velocidades de conmutación y respuesta además
de simplificar notablemente los diseños de las placas.
- Ráfagas: la ram síncrona, junto a unos pequeños
circuitos lógicos, permiten trabajar a altas velocidades cuando se trata
de solicitudes de datos contiguos en memoria. La lectura de cuatro
direcciones consecutivas en modo ráfaga tiene la complicación de ser
entrelazada en sistemas pc mientras que en sistemas powerpc es lineal lo
que hace los módulos de un sistema incompatibles con otros.
- Pipelining: con el uso de registros de entrada y
salida se logran técnicas de pipelining, lo que se traduce un menores
tiempos de carga al permitir solapar peticiones de datos mientras se
sirven datos al sistema. Con todo lo anterior logramos accesos
secuenciales a memoria a velocidades altas. A esto hay que añadir que la
actual sram asíncrona funciona a 3.3 voltios y accesos de 15 nanosegundos,
mientras que la ram síncrona puede llegar a funcionar con accesos de 6
nanosegundos cuando se decidan los fabricantes a implementarla a 3.3
voltios. El propósito de la caché l2 es permitir al microprocesador
ejecutar código lo mas rápido posible ya que en numerosas ocasiones se
producen estados de espera hasta que los datos fluyen desde la memoria. A
la hora de decir el tipo y tamaño de la caché se analiza el número de
accesos a caché por cada ciclo durante una ráfaga. Cuando se accede a la
caché por ráfagas, el primer dato tarda dos ciclos de reloj en estar
disponible, para el segundo, tercer y cuarto dato solamente requieren un
ciclo (un ciclo por dato: 2-1-1-1), con lo que no hay estados de espera
para ésta secuencia, pero tiene el problema de que la memoria es cara y se
requiere numerosa circuitería extra que complica el diseño. La siguiente
tabla muestra la capacidad de los diversas capacidades de los diferentes
módulos de memoria síncrona. Los números indican el típico tiempo, en
ciclos máquina, de acceso a 4 datos consecutivos en memoria.
- Ram asíncrona 2-1-1-1 3-2-2-2- 3-2-2-2 3-2-2-2 3-2-2-2 3-2-2-2
3-2-2-2 3-2-2-2
- Ram síncrona a ráfagas 2-1-1-1 2-1-1-1 2-1-1-1 3-2-2-2 3-2-2-2
3-2-2-2 3-2-2-2 3-2-2-2
- Ram sincrona a ráfagas con pipeline 3-1-1-1 3-1-1-1 3-1-1-1 3-1-1-1
3-1-1-1 3-1-1-1 3-1-1-1 3-1-1-1
Simm y Dimm Desde que
apareció la ram síncrona (sdram), el antiguo standard dimm empleado en los
ordenadores mac se ha hecho popular en los sistemas pc. Los módulos de
memoria duales en línea (dimm = dual in line memory module) solamente
especifican el tipo de formato y no el tipo de memoria que sobre ellos se
monta. Así pues, se puede encontrar memoria ram de las mismas
características tanto en módulos simm como en módulos dimm, la diferencia
radica en que la memoria sdram solo se presenta en formato dimm. La
ventaja de los módulos dimm es que son de 64 bits (72 bits en caso de
módulos con paridad) lo cual es mas apropiado que los módulos simm para
sistemas basados en procesadores pentium. En dichos sistemas es necesario
disponer los módulos de memoria en parejas para poder trabajar mientras
que empleando módulos dimm se puede poner un sólo módulo para que el
sistema pueda funcionar y la posibilidad de mezclar módulos de diferentes
tamaños. Algunas personas comentan que es posible mezclar módulos dimm de
3 voltios con módulos simm de 5 voltios en la misma placa. Sin embargo,
nosotros no recomendamos emplear ésta combinación por diferentes razones.
Conforme la tecnología de los semiconductores avanza el grosor de las
puertas se reduce cada vez mas, con lo que forzar las entradas y salidas
de los módulos dimm de 3 voltios a los 5 voltios de los buses de datos,
control y direcciones produce una degradación en las propiedades de los
cmos y de los puertos. Esto se traduce en fallos, e incluso que llegue a
fundirse, debido a la degradación de los materiales. Si se añade una
resistencia en serie entre los módulos de 5 voltios y los de 3 voltios no
se resuelve el problema puesto que el daño no se produce por el alto
voltaje. Los simm con salida y entrada de 5 voltios introduce señales de 5
voltios en los buses de 3 voltios y dichas señales entran en los diodos de
protección de los módulos dimm de 3 voltios y puede causar fallos en los
latch de entra da. Algunos de los fabricantes de memoria dram no garantiza
y no recomiendan mezclar simm de 5 voltios con dimm de 3 voltios porque se
reduce la vida de los módulos dimm. Para asegurarse lo mejor es contactar
con el fabricante de la memoria dram para saber si los módulos si hay o no
problemas de mezclas con dimm. Otra forma de probar es mezclar módulos de
ambos tipos en placas asus tx 97, puesto que traen circuitería extra que
detecta si es o no posible.
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