Memoria RAM

¿Qué es una Memoria RAM?

La memoria RAM (Random Access Memory Module o memoria de acceso aleatorio) es un tipo de memoria que utilizan los ordenadores para almacenar los datos y programas a los que necesita tener un rápido acceso.

Se trata de una memoria de tipo volátil, es decir, que se borra cuando apagamos el ordenador.

Los datos almacenados en la memoria RAM no sólo se borran cuando apagamos el ordenador, sino que tambien deben eliminarse de esta cuando dejamos de utilizarlos (por ejemplo, cuando cerramos el fichero que contiene estos datos).

Estas memorias tienen unos tiempos de acceso y un ancho de banda mucho más rápido que el disco duro, por lo que se han convertido en un factor determinante para la velocidad de un ordenador. Esto quiere decir que, dentro de unos límites, un ordenador irá más rápido cuanta mayor sea la cantidad de memoria RAM que tenga instalada, expresada en MegaBytes o GigaBytes.

Físicamente, están constituidas por un conjunto de chips o módulos de chips normalmente conectados a la tarjeta madre. Los chips de memoria son rectángulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas plaquitas con "pines" o contactos:

Referencia bibliografica: 

Sonia."Memoria RAM",[en linea].

febrero de 2012,[13 de noviembre de 2015]. 
Disponible en la web: http://soniaarreglapc.blogspot.com/p/memoria-ram.html

Historia de la Memoria RAM

Primera Generación (1930-1958) 

Las computadoras de la primera generación emplearon bulbos para procesar información. Se ingresaban datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas. El almacenamiento se lograba con un tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos.

En los años 30 se utilizan las tarjetas perforadas.

  

tarjeta perforada IBM

La tarjeta perforada o simplemente tarjeta eran una lámina hecha de cartulina que contiene información en forma de perforaciones según un código binario. Estos fueron los primeros medios utilizados para ingresar información e instrucciones a una computadora.

Válvula electrónica o tubo de vació

En 1946; el computador  ENIAC, tiene como punto de memoria  la utilización de válvulas electrónicas  de vacío para la construcción de  bi-estables.

La válvula electrónica o tubo de vacío era un componente electrónico utilizado para amplificar, conmutar, o modificar una señal eléctrica mediante el control del movimiento de los electrones en un espacio "vacío" a muy baja presión, o en presencia de gases especialmente seleccionados. Este dispositivo fue el reemplazo de las tarjetas perforadas.

Tubo Williams

En los inicios de los años 50 apareció el tubo de rayos catódicos con memoria de capacidad de 1200 bits  se conocía como el tubo de Williams.

El tubo Williams o tubo Williams-Kilburn (inventado por Freddie Williams y Tom Kilburn), desarrollado alrededor de 1946 o 1947, era un tubo de rayos catódicos usado para almacenar electrónicamente datos binarios.

Memoria Operativa de Ferrita en 1953

En 1953 aparece la memoria  operativa de ferrita se utilizo hasta los años 70.

la memoria operativa de ferrita se basaba en las propiedades magnéticas de su componente activo, el núcleo de ferrita y era una memoria no volátil.

Segunda Generación (1958-1970)

Con el invento del transistor se hizo posible una nueva generación de computadoras, más rápidas, más pequeñas y con menores necesidades de ventilación. Pero su costo seguía siendo una porción significativa. Las computadoras de la Segunda Generación también utilizaban redes de núcleos magnéticos en lugar de tambores giratorios para el almacenamiento primario.

En 1968 IBM diseña  la primera memoria comercial de semiconductores con capacidad de 64 bits.

Memoria Dinamica creada por IBM a finales de 1960

La memoria dinámica fue desarrollada en los laboratorios de IBM pasando por un proceso evolutivo que la llevó de usar 6 transistores a sólo un condensador y un transistor, como la memoria DRAM que conocemos hoy. La invención de esta última la hizo Robert Dennard1 quien obtuvo una patente norteamericana en 1968 por una memoria fabricada con un solo transistor de efecto de campo y un condensador.

Los esfuerzos de IBM estaban encaminados a mejorar sus equipos de cómputo como por ejemplo la línea System 360: el modelo 25 en 1968 ya incluía un ScratchPad (una especie de Caché controlada por software) en forma de integrados 5 veces más rápidos que la memoria principal basada en núcleos de ferrita.

Memorias RAM basadas en semiconductores de silicio
fabricadas por Intel en 1969

En 1969 fueron lanzadas una de las primeras memorias RAM basadas en semiconductores de silicio por parte de Intel con el integrado 3101 de 64 bits de memoria y para el siguiente año se presentó una memoria DRAM de 1024 bytes, referencia 1103 que se constituyó en un hito, ya que fue la primera en ser comercializada con éxito, lo que significó el principio del fin para las memorias de núcleo magnético. En comparación con los integrados de memoria DRAM actuales, la 1103 es primitiva en varios aspectos, pero tenía un desempeño mayor que la memoria de núcleos.

Tercera Generación (1970-1980)

Las computadoras de la Tercera Generación emergieron con el desarrollo de los circuitos integrados, que posibilitó la fabricación de varios transistores en un único sustrato de silicio. Los circuitos integrados permitieron a los fabricantes de computadoras incrementar la flexibilidad de los programas, y estandarizar sus modelos. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes.

Memoria MOSTEK MK4096 de 4096 bytes en un empaque de 16 pines

En 1973 se presentó una innovación que permitió otra miniaturización y se convirtió en estándar para las memorias DRAM: la multiplexación en tiempo de la direcciones de memoria. MOSTEK lanzó la referencia MK4096 de 4096 bytes en un empaque de 16 pines,1 mientras sus competidores las fabricaban en el empaque DIP de 22 pines. El esquema de direccionamiento se convirtió en un estándar de facto debido a la gran popularidad que logró esta referencia de DRAM. Para finales de los 70 los integrados eran usados en la mayoría de computadores nuevos, se soldaban directamente a las placas base o se instalaban en zócalos, de manera que ocupaban un área extensa de circuito impreso.

Módulos de memoria tipo SIPP instalados directamente sobre la placa base

Con el tiempo se hizo obvio que la instalación de RAM sobre el impreso principal, impedía la miniaturización , entonces se idearon los primeros módulos de memoria como el SIPP, aprovechando las ventajas de la construcción modular.

Módulos formato SIMM de 30 y 72 pines

El formato SIMM fue una mejora al anterior, eliminando los pines metálicos y dejando unas áreas de cobre en uno de los bordes del impreso, muy similares a los de las tarjetas de expansión, de hecho los módulos SIPP y los primeros SIMM tienen la misma distribución de pines.

Cuarta Generación (1980-actualidad)

A finales de los 80 el aumento en la velocidad de los procesadores y el aumento en el ancho de banda requerido, dejaron rezagadas a las memorias DRAM con el esquema original MOSTEK, de manera que se realizaron una serie de mejoras en el direccionamiento como las siguientes:

FPM RAM:

Fast Page Mode RAM (FPM-RAM) fue inspirado en técnicas como el Burst Mode usado en procesadores como el Intel 486,se implantó un modo direccionamiento en el que el controlador de memoria envía una sola dirección y recibe a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas las direcciones. Esto supone un ahorro de tiempos ya que ciertas operaciones son repetitivas cuando se desea acceder a muchas posiciones consecutivas. Funciona como si deseáramos visitar todas las casas en una calle: después de la primera vez no sería necesario decir el número de la calle únicamente seguir la misma. Se fabricaban con tiempos de acceso de 70 ó 60 ns y fueron muy populares en sistemas basados en el 486 y los primeros Pentium.

EDO RAM:

Ejemplo de EDO RAM

Extended Data Output RAM (EDO-RAM) fue lanzada al mercado en 1994 y con tiempos de accesos de 40 o 30 ns suponía una mejora sobre FPM, su antecesora. La EDO, también es capaz de enviar direcciones contiguas pero direcciona la columna que va utilizar mientras que se lee la información de la columna anterior, dando como resultado una eliminación de estados de espera, manteniendo activo el búfer de salida hasta que comienza el próximo ciclo de lectura.

BEDO RAM:

     

Burst Extended Data Output RAM (BEDO-RAM) fue la evolución de la EDO-RAM y competidora de la SDRAM, fue presentada en 1997. Era un tipo de memoria que usaba generadores internos de direcciones y accedía a más de una posición de memoria en cada ciclo de reloj, de manera que lograba un desempeño un 50 % mejor que la EDO. Nunca salió al mercado, dado que Intel y otros fabricantes se decidieron por esquemas de memoria sincrónicos que, si bien tenían mucho del direccionamiento MOSTEK, agregan funcionalidades distintas como señales de reloj.

Para concluir con la historia de las memorias RAM el siguiente video muestra como han evolucionado a lo largo del tiempo hasta la actualidad:

  

Referencia bibliografica: 

Koke."Historia de la Memoria RAM",[en linea].

18 de mayo de 2012,[13 de noviembre de 2015]. 

Disponible en la web: http://tiramexpanded.blogspot.com/2012/05/historia-de-la-memoria-ram.html

Wikipedia."Memoria de acceso aleatorio",[en linea].

12 de noviembre de 2015,[13 de noviembre de 2015]. 

Disponible en la web: https://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_acceso_aleatorio

TIPOS DE RAM:

SRAM (Static Random Access Memory), RAM estática, memoria estática de acceso aleatorio. 

Se clasifican en volatiles y no volatiles.

• NVRAM (non-volatile random access memory), memoria de acceso aleatorio no volátil.
• MRAM (magnetoresistive random-access memory), memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva o magnética.

DRAM (Dynamic Random Access Memory), RAM dinámica, memoria dinámica de acceso aleatorio.

Se clafisifcan en:

1. DRAM Asincrónica (Asynchronous Dynamic Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio dinámica asincrónica).

• FPM RAM (Fast Page Mode RAM)

• EDO RAM (Extended Data Output RAM)

2. SDRAM (Synchronous Dynamic Random-Access Memory, memoria de acceso aleatorio dinámica sincrónica) 

• RDRAM (Rambus Dynamic Random Access Memory)

• XDR DRAM (eXtreme Data Rate Dynamic Random Access Memory)

• XDR2 DRAM (eXtreme Data Rate two Dynamic Random Access Memory)

• SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM de tasa de datos simple)

• DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM de tasa de datos doble)

• DDR2 SDRAM (Double Data Rate type two SDRAM, SDRAM de tasa de datos doble de tipo dos)

• DDR3 SDRAM (Double Data Rate type three SDRAM, SDRAM de tasa de datos doble de tipo tres)

• DDR4 SDRAM (Double Data Rate type four SDRAM, SDRAM de tasa de datos doble de tipo cuatro) 

      

Módulos de RAM

Los módulos de RAM son tarjetas o placas de circuito impreso que tienen soldados chips de memoria DRAM, por una o ambas caras.

La implementación DRAM se basa en una topología de circuito eléctrico que permite alcanzar densidades altas de memoria por cantidad de transistores, logrando integrados de cientos o miles de megabits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación de los mismos ante la computadora por medio del protocolo de comunicación Serial Presence Detect (SPD).

La conexión con los demás componentes se realiza por medio de un área de pines en uno de los filos del circuito impreso, que permiten que el módulo al ser instalado en un zócalo o ranura apropiada de la placa base, tenga buen contacto eléctrico con los controladores de memoria y las fuentes de alimentación.

La necesidad de hacer intercambiable los módulos, y de utilizar integrados de distintos fabricantes, condujo al establecimiento de estándares de la industria como los Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC).

1. Paquete DIP (Dual In-line Package, paquete de pines en-línea doble).

Ejemplo de paquete DIP

2. Paquete SIPP (Single In-line Pin Package, paquete de pines en-línea simple): fueron los primeros módulos comerciales de memoria, de formato propietario, es decir, no había un estándar entre distintas marcas. 

Ejemplo de paquete SIPP

3. Módulos RIMM (Rambus In-line Memory Module, módulo de memoria en-línea rambus): Fueron otros módulos propietarios bastante conocidos, ideados por la empresa RAMBUS.

Ejemplo de módulo RIMM

4. Módulos SIMM (Single In-line Memory Module, módulo de memoria en-línea simple): formato usado en computadoras antiguas. Tenían un bus de datos de 16 ó 32 bits.

Ejemplo de módulo SIMM

5. Módulos DIMM (Dual In-line Memory Module, módulo de memoria en-línea dual): usado en computadoras de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits.

Ejemplo de módulo DIMM

6. Módulos SO-DIMM (Small Outline DIMM): usado en computadoras portátiles. Formato miniaturizado de DIMM.

Ejemplo de módulo SO-DIMM

7. Módulos FB-DIMM (Fully-Buffered Dual Inline Memory Module): usado en servidores.

Ejemplo de módulo FB-DIMM

Tecnologías de las memorias actuales  

La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectura/escritura de manera que siempre está sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asíncronas.

Toda la industria se decantó por las tecnologías síncronas, porque permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz.

SDR SDRAM

Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III , así como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta.

El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias síncronas dinámicas. Los tipos disponibles son:

• PC66: SDR SDRAM, funciona a un máximo de 66,6 MHz.

• PC100: SDR SDRAM, funciona a un máximo de 100 MHz.

• PC133: SDR SDRAM, funciona a un máximo de 133,3 MHz.

RDRAM

Se presentan en módulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium 4 . Era la memoria más rápida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rápidamente cambiada por la económica DDR. Los tipos disponibles son:

• PC600: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 300 MHz.

• PC700: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 356 MHz.

• PC800: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 400 MHz.

• PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 533 MHz.

• PC1200: RIMN RDRAM, funciona a un máximo de 600 MHz.

DDR SDRAM

Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en módulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en módulos de 144 contactos para los ordenadores portátiles.

    Los tipos disponibles son:

• PC1600 o DDR 200: funciona a un máximo de 200 MHz.

• PC2100 o DDR 266: funciona a un máximo de 266,6 MHz.

• PC2700 o DDR 333: funciona a un máximo de 333,3 MHz.

• PC3200 o DDR 400: funciona a un máximo de 400 MHz.

• PC4500 o DDR 500: funciona a una máximo de 500 MHz.

DDR2 SDRAM

Las memorias DDR2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de 240 contactos.

    Los tipos disponibles son:

• PC2-3200 o DDR2-400: funciona a un máximo de 400 MHz.

• PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un máximo de 533,3 MHz.

• PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un máximo de 666,6 MHz.

• PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un máximo de 800 MHz.

• PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un máximo de 1066,6 MHz.

• PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un máximo de 1200 MHz.

DDR3 SDRAM

Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca.

    Los tipos disponibles son:

• PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un máx de 800 MHz.

• PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un máx de 1066,6 MHz.

• PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un máx de 1333,3 MHz.

• PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un máx de 1600 MHz.

• PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un máx de 1866,6 MHz.

• PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un máx de 2133,3 MHz.

• PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un máx de 2400 MHz.

• PC3-21300 o DDR3-2666: funciona a un máx de 2666,6 MHz.

DDR4 SDRAM

DDR4 SDRAM (de las siglas en inglés Double Data Rate type 4 Synchronous Dynamic Random-Access Memory) es un tipo de memoria de computadora de acceso aleatorio.

Los módulos de memoria DDR4 SDRAM tienen un total de 288 pines DIMM. La velocidad de datos por pin, va de un mínimo de 1,6 GT/s hasta un objetivo máximo inicial de 3,2 GT/s. Las memorias DDR4 SDRAM tienen un mayor rendimiento y menor consumo que las memorias DDR predecesoras.Tienen un gran ancho de banda en comparación con sus versiones anteriores.

Ventajas

Sus principales ventajas en comparación con DDR2 y DDR3 son una tasa más alta de frecuencias de reloj y de transferencias de datos (2133 a 4266 MT/s en comparación con DDR3 de 1600Mhz a 2.133MT/s),6 la tensión es también menor a sus antecesoras (1,2 a 1,05 para DDR4 y 1,5 a 1,2 para DDR3) DDR4 también apunta un cambio en la topología descartando los enfoques de doble y triple canal, cada controlador de memoria está conectado a un módulo único.

Desventajas

No es compatible con versiones anteriores por diferencias en los voltajes, interfaz física y otros factores. Tiene una mayor latencia lo que reduce su rendimiento.

    Los tipos disponibles son:

• PC4-17000 o DDR4-2133: funciona a un máx de 2133 MHz.

• PC4-19200 o DDR4-2400: funciona a un máx de 2400 MHz.

• PC4-21300 o DDR4-2666: funciona a un máx de 2666 MHz.

• PC4-24000 o DDR4-3000: funciona a un máx de 3000 MHz.

Referencia bibliografica:

Wikipedia."Memoria de acceso aleatorio",[en linea].

12 de noviembre de 2015,[13 de noviembre de 2015]. 

Disponible en la web: https://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_acceso_aleatorio

Wikipedia."DDR4 SDRAM",[en linea].

6 de octubre de 2015,[13 de noviembre de 2015]. 

Disponible en la web: https://es.wikipedia.org/wiki/DDR4_SDRAM

Para concluir estos videos muestran como instalar una memoria ram:

Instalar memoria ram kingston en una PC de escritorio

Instalar memoria ram kingston en una laptop o notebook