memorias ram

hola gente, bueno acá les dejo un trabajo de iunvestigación que tuve que hacer con unos compañeros de carrera. Espero le ineterese a alguno MEMORIAS INTRODUCCION La arquitectura que adopta la PC el cual exige, además del microprocesador, una memoria que valla adaptándose a los cambios en si, en el cual es donde residen los datos, las instrucciones utilizadas por el procesador. Si bien el termino “MEMORIA” se refiere a distintas parte de la PC, ya que en la PC se utilizan distintas memorias, cuando hablamos de memoria usualmente nos referimos a la memoria principal, que contiene las instrucciones que el procesador ejecuta y los datos que necesita para ejecutarlas. A los fines del mejor trabajo del CPU y del resto de los componentes de la PC que utilizan la memoria, solo existe una sola memoria, pero los diseñadores de computadoras insertaron otros tipos de memorias en el sistema con el fin de agilizar los procesos de lectura de instrucciones datos y escrituras de datos. A la memoria principal generalmente se lo conoce como RAM, y es uno de los tipos de memoria que se encuentran en la PC, es indispensable para el funcionamiento, sin ella la PC no funciona, la principal característica de la RAM es que los datos que están almacenados en la RAM se pierden cuando la energía eléctrica se corta, el otro tipo es la cache que como dijimos es un paso intermedio entre el procesador y la RAM y tiene las mismas características que la RAM. En una PC también encontramos otros tipos de memorias que se llama ROM, esta memoria tiene la particularidad de mantener los datos guardados en ella aun cuando la energía eléctrica se corte (cuando se apaga la PC), se dice en ese caso que esta grabado a fuego. Este tipo de memoria se utiliza para almacenar los datos y programas necesarios para la puesta en marcha de la PC. TIPOS DE TECNOLOGIAS EN MEMORIAS 1. ROM (Read Only Memory) o Memoria de Lectura Solamente. La ROM es un tipo de memoria que normalmente solo se puede “leer”, existen dos razones importantes por la que la memoria ROM se utiliza en la PC: o Los daros grabados en la ROM estarán siempre ahí, independientemente si la memoria tiene o no energía eléctrica, por esa rozan es un medio de almacenamiento de información “no volátil”. Este no es el caso de la RAM que si se interrumpe la energía eléctrica los datos almacenados en ella se pierden. o El contenido de la ROM no puede ser modificado fácilmente, siendo segura contra cambios accidentales o maliciosas que se puedan hacer. 2. RAM (Random Access Memory) o Memoria de Acceso al Azar. Es el tipo de memoria utilizado para mantener los datos y el código que esta siendo ejecutado. La RAM difiere de la ROM es que esta se puede “Leer” y “Escribir”. La RAM es un medio de almacenamiento “volátil” ya que su contenido se pierde en el momento de cortar la energía. La función de la RAM es de almacenar los programas y los datos que con lo que estamos trabajando, por eso debe ser de lectura y escritura. Un punto en contra es la volatilidad de la RAM que nos hará perder datos si nos los guardamos antes de apagar el sistema. Existen dos tipos de RAM, la “ESTATICA” (SRAM) y la DINAMICA (DRAM) o La DRAM o memoria dinámica es un tipo de memoria que solo puede mantener los datos si estos son “refrescados” permanentemente, o sea que los datos deben ser reescritos para que la memoria los mantenga (esto funciona así, debido a la forma en que cada celda esta construida el solo hechote leerla hace que automáticamente se refresque su contenido). Si este proceso no se realiza regularmente la DRAM pierde los datos almacenados en ella por más que no se interrumpa el suministro de energía. Este proceso de refresco es el que hace que a esta memoria se la llame dinámica. o La estática o SRAM es una memoria que mantiene los datos almacenados en ella sin necesidad de refrescarlos periódicamente. También es una memoria RAM o sea que necesita de energía eléctrica para mantener los datos. La SRAM se emplea en aplicaciones muy específicas dentro de la PC donde sus características hacen necesarios su utilización, comparándolas con la DRAM podemos decir:  Simplicidad: las SRAM no necesitan ningún circuitos externo de refresco o algún trabajo extra para mantener intactos los datos almacenados en ella.  Velocidad: la SRAM es mucho más rápida que la DRAM.  Costo: una SRAM es, byte por byte, mucho más cara que la DRAM.  Tamaño: la SRAM ocupa mucho mas espacio que una DRAM de la misma capacidad (por eso también es mas cara). Estas ventajas y desventajas hacen que la aplicación de SRAM sea muy específica dentro de una PC ya que utilizar SRAM para memoria principal seria increíblemente caro y voluminoso. La SRAM se utiliza en la memoria CACHE, que necesita ser extremadamente rápida y no muy grande. Todas las PC usan DRAM en la memoria principal, a pesar de que la SRAM es más rápida y no necesita de una complicada lógica de refresco. La razón por la cual se utiliza DRAM en la memoria principal es que la DRAM es mas pequeña y necesita mucho menos espacio que la SRAM, aproximadamente 1/4 mas pequeña que la SRAM. Si pensamos que los sistemas modernos necesitan 128 MB de RAM el espacio ocupado por una SRAM seria muy grande. En cuanto al circuito de refresco es independiente de la cantidad de DRAM y ocupa poco lugar. Existen muchos tipos de tecnología de DRAM y están disponibles en muchas velocidades, mas adelante vamos a describir las más utilizadas. VELOCIDADES DE LA RAM La velocidad de la memoria RAM se expresa en nanosegundos (ns), 1 nanosegundos es = 1 segundo /1.000.000.000 Si bien esta es una medida de tiempo y no de velocidad marca cuando tiempo tarda la memoria RAM en devolver el dato que le fue solicitado, o sea que cuanto mas chico es el numero en ns, menos tarda la memoria o sea que es mas rápida, así una memoria de 50 ns es mas rápida que una de 80 ns. OPERACIONES BASICAS DE LA MEMORIA Cabe recordar que la memoria son dispositivos de almacenamientos de datos binarios de largo o corto plazo. Como regla general las memorias almacenan datos en unidades generalmente de 8 bits (bytes). Una unidad completa de información se denomina palabra y esta formado por uno o varios bits. MATRIZ DE MEMORIA SEMICONDUCTORA BASICA Cada elemento de memoria puede almacenar un “1” o un “0” y se le denomina celda. Las memorias están formadas por matrices de celdas. La situación de cada celda se especifica por una fila y una columna. Una matriz de 64 celdas se puede organizar como una memoria de 8 bytes. Una memoria se identifica por un número de palabras que puede almacenar multiplicando por el tamaño de la palabra. Por ejemplo una memoria de 16K x 4 puede almacenar 16.384 palabras de 4 bits. Es decir, la memoria se identifica por su capacidad. La posición de una unidad de datos en una matriz de datos se denomina dirección. La dirección de unos bits será la fila y la columna, y la dirección de un bytes la fila. OPERACIONES BASICAS DE LA MEMORIA Las operaciones básicas de una memoria son las de escrituras y lectura. La operación de escritura coloca los datos en una posición específica de la memoria y la operación de lectura extrae los datos de una posición específica de la memoria. Los datos se introducen y se extraen a través de un conjunto de líneas denominados bus de datos. Además en la operación de escritura y de lectura se tiene que seleccionar una dirección introduciendo un coligó binario, que representa la dirección deseada, en un conjunto de líneas denominado bus de direcciones. El código de dirección se decodifica y de esa forma se selecciona la dirección adecuada. Las posiciones que podemos seleccionar de una memoria, es decir su capacidad, será igual a , siendo n la línea de bus de direcciones. OPERACIÓN DE ESCRITURA Para almacenar un byte de datos en memoria, se introduce en el bus de direcciones el código binario de la posición de la memoria donde se quiere escribir el dato. Una vez que el código de dirección esta ya el bus, el decodificador de direcciones lo decodifica y selecciona la posición de memoria especifica. La memoria recibe entonces, del bus de control una orden de escritura y los datos almacenados en los registros de datos se introducen en el bus de datos y se almacenan en la dirección de memoria seleccionada. Cuando se escribe un nuevo byte de datos en una dirección de memoria se destruye el byte que estaba en esa dirección. OPERACIÓN DE LECTURA De nuevo se introduce en el bus de direcciones el código binario de la posición de memoria de donde se quiere leer el dato. El decodificador de direcciones decodifica dicho código y selecciona la posición de memoria especificada. La memoria recibe entonces, del bus de control una orden de lectura y una copia del byte de datos, almacenado en la dirección de memoria seleccionada, se introducen en el bus de datos y se carga en el registro de datos. Cuando se lee un byte de datos en una dirección de memoria este sigue almacenado en dicha dirección. FUNCIONAMIENTO BASICO DE LA RAM Cabe señalar que dentro de la RAM existen diferentes tipos de memorias acordes a su característica y su funcionamiento; recordemos que la RAM (memoria de acceso aleatorio) nombre que le es asignado a la memoria de escritura y lectura rápida., esto se refiere que se puede tener acceso a cualquier byte de información con la misma rapidez. También la RAM se implanta mediante una de las dos tecnologías siguientes:  La RAM estática (SRAM) se utiliza un circuito biestable similar al que se describió con anterioridad, también recordemos que la información se mantiene mientras el dispositivo se mantenga con energía eléctrica. El funcionamiento de la celda SRAM: la celda se selecciona poniendo a nivel alto las líneas de fila y de columna. Cuando la línea "escribir" esta a nivel bajo (escritura), el bit de dato de entrada se escribe en la celda. Cuando la línea "escribir" esta a nivel alto (lectura), la celda no se ve afectada, pero el bit de dato almacenado (Q) pasa a la línea de salida de dato.  La RAM dinámica (DRAM) almacena información mediante la carga o descarga de una matriz de condensadores. La RAM dinámica requiere muchos menos componentes por cada bits de información almacenada, lo cual permite que se integren mas elementos de almacenamiento dentro de un solo chip. Sin embargo tiene la desventaja de que las cargas en el condensador tienen a deteriorarse con el tiempo, lo cual hace necesario que se refresquen los dispositivos en forma periódica mediante la aplicación de una secuencia apropiada de señal de control. En este tipo de celda el transistor actúa como interruptor. Una de las características de la RAM es que es volátil. En la actualidad se fabrican RAM no volátiles, aunque en realidad se traten de RAM volátiles con muy bajo consumo (elaborado por medio de tecnología CMOS) con una batería integrada. Estos dispositivos tienen una vida útil de unos diez años. TECNOLOGIA DE MEMORIAS RAM MEMORIAS DRAM: Las DRAM están disponibles en diferentes tecnologías. En lo que hace al corazón todas las tecnología son similares, la diferencia esta en la manera en que están organizados y como son accedidos los distintos módulos. Con el aumento de la velocidad de los procesadores, las memorias deben incrementar su velocidad y eficiencia para cumplir con los requerimientos del micro. En realidad las diferencias entre distintas tecnología de memorias no son tan grandes. Muchos de los datos que necesita el procesador son provistos por el cache de primer y segundo nivel respectivamente, esto enmascara mucho la eficiencia de la DRAM. La memoria es una pieza en el rompecabezas de la performance. Es preferible más memoria que mejores memorias. En el corazón de la memoria todas son DRAM, la diferencia esta en el como la DRAM esta conectada, direccionada y configura dentro del modulo y en el agregado de circuitos de mejora. Por ejemplo, algunos módulos incluyen SRAM dentro del modulo de la DRAM para mejorar la perfomance. Desde el origen de la memoria semiconductora tenemos DRAM convencional: Es la mas antigua y lenta de las tecnologías de DRAM. Esta memoria no se utiliza en ningún equipo moderno y fue reemplazada por fast page mode. Fast Page Mode (FPM) DRAM: Es más rápida que la convencional. Es actualmente la tecnología mas lenta que se puede usar en una PC, ofrece muy baja performance comparada con otras tecnologías pero es segura ya que no necesita compatibilidad con nada (es la primera de todas). La velocidad de esta memoria no supera los 70 ns por lo que no es la mejor elección para buses de memoria de alta velocidad, por encima de los 66 Mhz. Extended data Out (EDO) DRAM: Es el tipo más común de DRAM. Es mas rápida que la FPM debido a una mejora en la forma de acceso al modulo. Básicamente los circuitos de acceso fueron modificados para que pueda comenzar otro acceso antes de terminar el anterior. Mejoro la performance del sistema entre un 3% y un 5% sobre un sistema con FPM. La velocidad de este tipo de memoria puede llegar a los 50 ns. Cuesta lo mismo fabricar un EDO que una FPM, esto es muy importante en el mercado ya que cuesta lo mismo y funciona mas rápido. No son recomendables para buses de memoria de más de 75 Mhz de velocidad. Para poder utilizar las EDO es necesario que el chipset las soporte. Algunos sistemas dicen “EDO Tolerant”, esto es funciona con EDO pero corre como si estuviera FPM. Otros sistemas directamente no funcionan con EDO. Algunos sistemas permiten utilizar EDO en un banco y FPM en otro, pero corren con el timing del FPM. La mejor fuente de información de esta característica es el manual del mother. Burst Extended Data Out (BEDO) DRAM: Burst EDO o BEDO es otra evolución en la implementación de la DRAM. Permite reducir los tiempos globales de acceso y es capaz de funcionar en buses más rápidos de los que soporta una EDO. La manufactura de una BEDO es muy poco más cara que la de una EDO. No se impuso como estándar a pesar de que puede competir perfectamente con las SDRAM. La razón puede ser que las BEDO no son soportadas por los chipset de Intel, es muy importante para poder utilizar una tecnología de memoria que el chipset las reconozca. Synchronous DRAM (SDRAM): esta nueva tecnología de DRAM difiere de las anteriores en que su funcionamiento esta sincronizada con el bus de memoria, la SDRAM entrega información en ráfaga muy rápidas. No puede ser instalada en cualquier equipo, el chipset debe aceptar este tipo de memoria. A partir de 1997 con la aparición de los chipset i430 de Intel comenzaron a ser aceptados por casi cualquier sistema. Considerando que es el tipo de memoria que se consigue en este momento (EDO y FPM ya no existen mas) hay que tener mucho cuidado cuando se manipula una PC “vieja” por que no puede soportar estas memorias lo que trae un problema a la hora de ampliar las memorias de estos equipos. La velocidad de este tipo de memoria no se mide en ns si no en Mhz (recordemos que su funcionamiento esta sincronizada con el bus de memoria y este mide su velocidad en Mhz), y va desde 66 Mhz hasta 133 Mhz. Las SDRAM es apropiada en sistemas tipo Pentium II y III con buses de memoria por encima de 100 Mhz. MEMORIAS DDR-SDRAM: nuevas tecnologías Los moduelos de memoria DDR-SDRAM (o DDR, como los llamaremos en adelante) con del mismo tamaño que los DIMM de SDRAM, pero con más conectores: 184 pines en lugar de los 168 de la SDRAM normales. Además, para que no exista confusión posible a la hora de instalarlo (lo cual tendría consecuencia sumamente desagradables), los DDR tiene 1 única muesca en lugar de las 2 de los DIMM “clásicos”. Evidentemente, resulta una lastima, pero tampoco podemos culpar a los fabricantes: los nuevos pines son absolutamente necesarios para implementar el sistema DDR, por no hablar de que se utiliza un voltaje distinto y que, sencillamente, tampoco nos serviría de nada poder instalarlos, porque necesitaríamos un chipset nuevo. Hablando del voltaje: en principio debería ser de 2.5 V, una reducción del 30% respecto a los actuales 3.3 V de la SDRAM. Esto beneficiaria mucho a los usuarios de portátiles con memoria DDR, que verán aumentado su autonomía. El concepto DDR, es decir, Doble Data Rate: consiste en enviar los datos 2 veces por cada señal de reloj, una vez en cada extremo de la señal (el ascendente y el descendente), en lugar de enviar datos solo en la parte ascendente de la señal. De esta forma, un aparato con tecnología DDR que funcione con una señal de reloj “real”. “física”, de por ejemplo 100 Mhz, enviara tantos datos como otro sin tecnología DDR que funcione a 200 Mhz. Por ello, las velocidades de reloj de los aparatos DDR se suelen dar en lo que podríamos llamar “Mhz efectivos o equivalentes” (en nuestro ejemplo, 200 Mhz, “100 Mhz X 2”). La tecnología DDR esta de moda últimamente, bajo este u otro nombre. Además de las numerosísimas tarjetas graficas con memoria de video DDR-SDRAM, tenemos por ejemplo los microprocesadores AND Atholn y Duron, cuto bus de 200 Mhz realmente es de “100 x 2”, “100 Mhz con doble aprovechamiento de señal”;o el AGP 2x o 4x, con 66 Mhz “físicos” seria dificilísima de fabricar …. Extremadamente cara. DDR-SDRAM es el concepto DDR aplicando a la memoria SDRAM. Y la SDRAM es otra que nuestra conocida PC 66, PC100 y PC 133, la memoria que se utiliza actualmente en casi la totalidad de los PCs normales; los 133 Mhz de la PC 133 son ya una cota difícil de superar sin subir mucho los precios, y por ello la instrucción de DDR. Las memoria DDR-SDRAM pueden funcionar a 100 o 133 Mhz (“físicos”); algo lógico, ya que se trata de SDRAM con DDR, y la SDRAM funciona a 66, 100 o 133 Mhz (no existe DDR a 66 Mhz). Si consideramos los Mhz “equivalentes”, estaríamos ante memoria de 200 o 266 Mhz. En el primer caso es capaz de transmitir 1,6 Gb/s (1600 Mb/s), y en el segundo 2,1 Gb/s (2133 Mb/s). Al principio se las conocía como PC 200 y PC 266, siguiendo el sistema de clasificación por Mhz utilizado con la SDRAM. En lo que tiene que ver con el rendimiento de la memoria DDR-SDRAM podemos decir que no es muy diferente al de las RAMBUS, pero lo que si genera mucha diferencia a la hora de elegir entre una memoria y otra es el costo que esta ultimo posee, esto es debido a que la fabricación de memoria con tantos Mhz (200 o 266) FISICOS eleva el costo considerablemente. Algunos de los chipset que soportan las memorias DDR-SDRAM son: AMD-760 para micros AMD Athlon o Duron. Enseguida deberían seguirle chipset de Ali (ALiMAGiK 1) y VIA (Apollo KT266). En cuanto a las placas para micros Intel, este genero el chipset I845. Como conclusión podemos decir que la memoria DDR-SDRAM es y será el estándar de los próximos años. Tiene buen rendimiento, precio accesible y el apoyo de toda la industria. Tampoco es que vaya revolucionar el rendimiento, como no lo hizo el paso de FPM a EDO, o de EDO a SDRAM, o SDRAM de 66 Mhz a SDRAM de 100 o 133; pero permitirá que los microprocesadores sigan con el tal denominado pico de botella. Lastima que en cuanto se usa el disco duro el rendimiento baja, por mucho UltraDMA66 o UltraDMA100. DDR 2: El lanzamiento del estándar DDR2 ofrece, entre múltiples ventajas —contra la anterior DDR—, un mayor ancho de banda útil para la transmisión de datos y reducción de calor y uso de energía, que significan para el usuario mayor velocidad en el momento de realizar operaciones. La principal diferencia entre los módulos de memoria DDR y DDR2, es que la primera ha llegado a su límite en el ancho de banda para la transmisión de datos en 333 MHz, mientras que la segunda inicia en los 400 MHz con un potencial para llegar hasta 4.2 GHz. El más avanzado tiene una velocidad de 667 MHz, que a final de cuentas se traduce en un mejor desempeño para la PC. Los módulo de memoria DDR2 no funcionará en una máquina con memoria “DDR", es que sólo cuando ya vengan con este tipo de memoria, porque los chipsets tienen diferencias, hay que señalar que con el uso de la fuerza se podrían ensamblar los módulos de memoria DDR2 en los chipsets de memoria DDR e incluso pueden funcionar; pero, de cualquier forma, a la velocidad que correrán será el del chipset, es decir, 333 Mhz, razón por la que no tendrán alguna ventaja. Por tanto, hay que conocer qué tipo de chipset tiene nuestra computadora y si acepta los nuevos módulos DDR2, para evitar combinarlos con la anterior tecnología. DDR 3: DDR III es el nombre del nuevo estándar DDR3 que está siendo desarrollado como sucesor del DDR2. En febrero del año 2006, Samsung Electronics anunció un chip prototipo de 512 MB a 1066 MHz (La misma velocidad de bus frontal del Pentium 4 Extreme Edition más rápido) con una reducción de consumo de energía de un 40% comparado con los actuales módulos comerciales DDR2, debido a la tecnología de 80 nanómetros usada en el diseño del DDR3 que permite más bajas corrientes de operación y voltajes (1,5 V, comparado con 1,8 del DDR 2 ó 2,5 del DDR). Dispositivos pequeños, ahorradores de energía, como computadoras portátiles quizás se puedan beneficiar de la tecnología DDR III. Teóricamente, estos módulos pueden transferir datos a una tasa de reloj efectiva de 800-1600 Mhz, comparado con el rango actual del DDR2 de 533-800 Mhz ó 200-400 Mhz del DDR. Existen módulos de memoria DDR y DDR2 de mayor frecuencia pero no estandarizados por JEDEC. Intel ya ha anunciado que comenzarán a incorporarla cerca del final de 2007. Los DIMMS DDR3 tienen 240 pins, el mismo número que DDR2; sin embargo, los DIMMS son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca. La memoria GDDR3, con un nombre similar pero con una tecnología completamente distinta, ha sido usada durante varios años en tarjetas gráficas de gama media y alta como las series GeForce 7x00 o 8x00 o ATI Radeon X1x00 o Radeon HD2x00, y es la utilizada como memoria principal del Xbox 360. A veces es incorrectamente citada como "DDR3". Se prevé que la tecnología DDR3 sea dos veces más rápida que la DDR2, la memoria con mayor velocidad hoy en día, y el alto banda ancha que prometió ofrecer DDR3 es la mejor para la combinación de un sistema dual y procesadores “quad code”. El voltaje más bajo del DDR3 (HyperX 1.7v versus 1.8v con DDR2 y Value-RAM 1.5v versus 1.8v con DDR2) ofrece una solución térmica más eficaz para los ordenadores actuales y para las futuras plataformas móviles y de servidor. Los módulos DDR3 de Kingston están disponibles en capacidades de entre 512MB y 1Gb, así como mediante kits de memoria de 1 a 2 GB. Las memorias de Kingston disponen de una garantía de por vida y soporte técnico 24/7. Algunos modelos de DDR 3:  GeIL DIMM kit 2 GB DDR3-1066: Kit de 2 GB compuesto por dos módulo de memoria DDR3 PC-8500 (1066 MHz, CL6) de 1 GB de GeIL. Estos módulos de memoria DIMM de 240 contactos y sin búfer están equipados con chips FBGA (Ball Grid Array) y los contactos son dorados.  GeIL DIMM Kit 1 GB DDR3-1066: Kit compuesto por dos módulos de memoria DDR3 PC-8500 (1066 MHz, CL6) de 512 MB de GeIL. Estos módulos de memoria DIMM de 240 contactos y sin búfer están equipados con chips FBGA (Ball Grid Array) y los contactos son dorados. MEMORIAS Rambus DRAM (RDRAM): Es un diseño de memoria totalmente nuevo i