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MEMORIAS RAM

 

Las memorias internas están situadas en el procesador, la placa base, o en tarjetas insertas en zócalos de esta.  Genéricamente se conocen como memoria RAM ("Random Access Memory") por su forma de acceso.  Su característica principal es que pierden su contenido al apagar el ordenador (es una forma de almacenamiento volátil), aunque hay que matizar que la ROM ("Read Only Memory") no pierde su contenido y sin embargo también puede ser accedida de forma aleatoria.

Como el resto de las tecnologías informáticas, la memoria ha experimentado un notable desarrollo a lo largo de los años.  Refiríéndose al IBM PC, en 1993 Peter Norton escribía: "IBM ha equipado a todos los XT con lo que se considera ser un equipo mínimo para un ordenador personal.  Ahora el disco duro de 10 MB y los 128 KB de memoria representan la configuración mínima para una máquina".

En términos absolutos la cantidad de memoria instalada en los sistemas ha aumentado espectacularmente, pero una cosa es cierta:  Tanto los Sistemas Operativos como las aplicaciones añaden día a día nuevas funcionalidades y perfeccionamientos que los han convertido en consumidores insaciables de memoria.


 Aspectos funcionales

La memoria interna (RAM) funciona como apoyo de los registros del procesador.  Cualquier programa en ejecución está alojado en memoria; las instrucciones van siendo pasadas a los registros para su ejecución de forma secuencial, los datos también son pasados a los registros para su manipulación.

Puesto que se trata de un almacenamiento volátil, cualquier dato almacenado en memoria debe ser salvado a un almacenamiento permanente (disco) antes de apagar el sistema.

La forma en que se utiliza la memoria depende del SO utilizado.  Los sistemas tipo MS-DOS tienen una disposición "Mapeado" relativamente complicada, lo que es debido a la pequeña cantidad de memoria que podía ser direccionada por los primeros equipos (1 MB para el 8088).  Actualmente el problema ha desaparecido parcialmente, ya que a partir del 80286 los PCs podían direccionar 16 MB;  cantidad que fue creciendo paulatinamente a 4 GB para el 80386 y que actualmente llega a 64 GB en los modernos procesadores tipo Pentium.

La memoria RAM (de acceso aleatorio) está constituida por dos tipos de memoria, la ROM y la RAM volátil.  Ambas se pueden acceder (leer) de forma aleatoria, pero la primera es de solo lectura (no se puede escribir en ella) y no volátil.  En el PC la memoria ROM se utiliza exclusivamente para contener los programas y datos que constituyen el BIOS .  En lo que sigue nos referimos exclusivamente a la memoria RAM volátil, a la que denominamos memoria principal.


Velocidad de acceso

Un punto importante de las memorias es la rapidez con que pueden ser leídas o escritas, lo que se conoce como velocidad de acceso o ciclo de lectura/escritura.  Esta velocidad se mide por el tiempo que se necesita en dichas operaciones, y puede ser expresado en unidades de tiempo (segundos) o en términos de frecuencia (hercios).  La equivalencia es posible porque esta última medida se refiere al tiempo de un ciclo.  Por ejemplo, una velocidad de acceso de 16.7 MHz supone que puede realizarse 16.7 Millones de veces cada segundo, lo que supone un tiempo de 1/16.7 · 10-6 =  59.88 ·  10-9 ~ 60 ns.

Actualmente se comercializan memorias conocidas como PC100 y PC133, lo que significa que sus velocidades de acceso son de 100 y 133 MHz respectivamente (equivalentes a 10 y 7.5 ns).

La disposición eléctrica de los bits que componen la memoria es en agrupaciones de 8 (octetos) y en una disposición de matriz de filas y columnas; esta disposición se conoce como paginación, y hace que el ciclo de lectura/escritura se desglose en dos partes:  El tiempo de acceder a la fila/columna donde está la posición de memoria, denominado latencia (o estado de espera), y el tiempo de transferencia de datos propiamente dicho.  Por ejemplo, de los 60 ns necesitados para el acceso a una RAM típica, aproximadamente 25 ns se consumen en el acceso (latencia), y 35 en la transferencia de datos.

Es corriente que el tiempo de latencia se especifique en términos de ciclos del sistema.  Por ejemplo, una latencia 5 en una placa que corre a 66 MHz significa 5 · 1/66 · 10-6 = 75 · 10-9 s = 75 ns.


Paginación rápida

Como hemos señalado, la latencia necesita su tiempo para acceder a la fila y columna adecuada.  Para acortar este tiempo se utiliza una técnica denominada paginación rápida FPM ("Fast Page Mode"), que permite acceder más rápidamente a los datos siempre que el próximo esté en la misma fila, y solo sea necesario cambiar la columna.


Acceso a ráfaga

Teniendo en cuenta que muchos accesos a memoria son secuenciales, es decir, se acceden datos de posición consecutiva, se ideó el acceso en ráfaga ("burst mode"), que aprovecha las características de la paginación rápida para acceder a bytes sucesivos en ráfagas; normalmente estos grupos se limitan a cuatro accesos.  Por ejemplo, un acceso normal a DRAM de 60 ns se accede en modo ráfaga 5-3-3-3.  Significa el acceso al primer byte se realiza en 5 ciclos, mientras que los 3 sucesivos solo necesitan 3 cada uno.


Tensión de trabajo

Tradicionalmente los circuitos instalados en la placa-base, incluida la memoria, han trabajado a 5 V.  El aumento de la densidad de integración ha permitido aumentar la velocidad (frecuencia) de funcionamiento, especialmente en los procesadores, que pueden funcionar a diversas tensiones.  En las placas-base y sus componentes asociados, el nuevo estándar es de 3.3 V, de forma que las memorias de los nuevos equipos suelen utilizar esta tensión.  Por su parte la nuevas memorias DDR-SDRAM funcionan a una tensión de 2.5 V.

Nota:  En el caso de reparaciones o ampliaciones de equipos antiguos es conveniente cerciorarse de la tensión de funcionamiento de la placa.  Los módulos DIMM disponen de una muesca especial (guía de voltaje), que cuya posición es ligeramente distintas en los módulos de 5 y 3.3 V. por lo que es físicamente imposible colocar módulos de tensión incorrecta en el zócalo.

Bueno , es necesario recalcar que debido a la naturaleza de nuestro trabajo , se nos hizo necesario separar los temas a analizar ( Memorias RAM y USB ).

La Idea fue precisamente mezclar estos dos temas pero no revolverlos .

USB Universal Serial Bus es una interfase plug&play entre la PC y ciertos dispositivos tales como teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, camaras,etc) .

Memoria RAM (Random Access Memory) Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.

¿ Qué es... la memoria RAM?

La memoria principal o RAM (Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el computador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. El almacenamiento es considerado temporal por que los datos y programas permanecen en ella mientras que la computadora este encendida o no sea reiniciada.

Se le llama RAM por que es posible acceder a cualquier ubicación de ella aleatoria y rápidamente

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:

   La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o los discos duros, es que la RAM es mucho más rápida, y que se borra al apagar el computador, no como los Disquetes o discos duros en donde la información permanece grabada.

Tipos de RAM

Hay muchos tipos de memorias DRAM, Fast Page, EDO, SDRAM, etc. Y lo que es peor, varios nombres. Trataremos estos cuatro, que son los principales, aunque mas adelante en este Informe encontrará prácticamente todos los demás tipos.

·                                 DRAM: Dinamic-RAM, o RAM DINAMICA, ya que es "la original", y por tanto la más lenta.

·                                 Usada hasta la época del 386, su velocidad típica es de 80 ó 70 nanosegundos (ns), tiempo éste que tarda en vaciarse para poder dar entrada a la siguiente serie de datos. Por ello, es más rápida la de 70 ns que la de 80 ns.

·                                 Físicamente, aparece en forma de DIMMs o de SIMMs, siendo estos últimos de 30 contactos.

·                                 Fast Page (FPM): a veces llamada DRAM (o sólo "RAM"), puesto que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas veces se las diferencia. Algo más rápida, tanto por su estructura (el modo de Página Rápida) como por ser de 70 ó 60 ns.

·                                 Usada hasta con los primeros Pentium, físicamente aparece como SIMMs de 30 ó 72 contactos (los de 72 en los Pentium y algunos 486).

·                                 EDO: o EDO-RAM, Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la Fast Page; permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo (haciendo su Output), lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos).

·                                 Muy común en los Pentium MMX y AMD K6, con velocidad de 70, 60 ó 50 ns. Se instala sobre todo en SIMMs de 72 contactos, aunque existe en forma de DIMMs de 168.

·                                 SDRAM: Sincronic-RAM. Funciona de manera sincronizada con la velocidad de la placa (de 50 a 66 MHz), para lo que debe ser rapidísima, de unos 25 a 10 ns. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos; es usada en los Pentium II de menos de 350 MHz y en los Celeron.

·                                 PC100: o SDRAM de 100 MHz. Memoria SDRAM capaz de funcionar a esos 100 MHz, que utilizan los AMD K6-2, Pentium II a 350 MHz y computadores más modernos; teóricamente se trata de unas especificaciones mínimas que se deben cumplir para funcionar correctamente a dicha velocidad, aunque no todas las memorias vendidas como "de 100 MHz" las cumplen.

·                                 PC133: o SDRAM de 133 MHz. La más moderna (y recomendable).

 SIMMs y DIMMs

Se trata de la forma en que se juntan los chips de memoria, del tipo que sean, para conectarse a la placa base del ordenador. Son unas plaquitas alargadas con conectores en un extremo; al conjunto se le llama módulo.

El número de conectores depende del bus de datos del microprocesador, que más que un autobús es la carretera por la que van los datos; el número de carriles de dicha carretera representaría el número de bits de información que puede manejar cada vez.

·                                 SIMMs: Single In-line Memory Module, con 30 ó 72 contactos. Los de 30 contactos pueden manejar 8 bits cada vez, por lo que en un 386 ó 486, que tiene un bus de datos de 32 bits, necesitamos usarlos de 4 en 4 módulos iguales. Miden unos 8,5 cm (30 c.) ó 10,5 cm (72 c.) y sus zócalos suelen ser de color blanco.

Los SIMMs de 72 contactos, más modernos, manejan 32 bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486; en los Pentium se haría de 2 en 2 módulos (iguales), porque el bus de datos de los Pentium es el doble de grande (64 bits).

·                                 DIMMs: más alargados (unos 13 cm), con 168 contactos y en zócalos generalmente negros; llevan dos muescas para facilitar su correcta colocación. Pueden manejar 64 bits de una vez, por lo que pueden usarse de 1 en 1 en los Pentium, K6 y superiores. Existen para voltaje estándar (5 voltios) o reducido (3.3 V).

Y podríamos añadir los módulos SIP, que eran parecidos a los SIMM pero con frágiles patitas soldadas y que no se usan desde hace bastantes años, o cuando toda o parte de la memoria viene soldada en la placa (caso de algunos ordenadores de marca).

 Otros tipos de RAM

·                                 BEDO (Burst-EDO): una evolución de la EDO, que envía ciertos datos en "ráfagas". Poco extendida, compite en prestaciones con la SDRAM.

·                                 Memorias con paridad: consisten en añadir a cualquiera de los tipos anteriores un chip que realiza una operación con los datos cuando entran en el chip y otra cuando salen. Si el resultado ha variado, se ha producido un error y los datos ya no son fiables.
Dicho así, parece una ventaja; sin embargo, el ordenador sólo avisa de que el error se ha producido, no lo corrige. Es más, estos errores son tan improbables que la mayor parte de los chips no los sufren jamás aunque estén funcionando durante años; por ello, hace años que todas las memorias se fabrican sin paridad.

·                                 ECC: memoria con corrección de errores. Puede ser de cualquier tipo, aunque sobre todo EDO-ECC o SDRAM-ECC. Detecta errores de datos y los corrige; para aplicaciones realmente críticas. Usada en servidores y mainframes.

·                                 Memorias de Vídeo: para tarjetas gráficas. De menor a mayor rendimiento, pueden ser: DRAM -> FPM -> EDO -> VRAM -> WRAM -> SDRAM -> SGRAM

DDR-SDRAM: (Doble Data Rate)

¿Cómo es físicamente la DDR-SDRAM? O lo que es lo mismo: ¿puedo instalarla en mi "antigua" placa base? Lamentablemente, la respuesta es un NO rotundo.

Los módulos de memoria DDR-SDRAM (o DDR) son del mismo tamaño que los DIMM de SDRAM, pero con más conectores: 184 pines en lugar de los 168 de la SDRAM normal.

Además, los DDR tienen 1 única muesca en lugar de las 2 de los DIMM "clásicos".

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.

¿Cómo funciona la DDR-SDRAM?

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 sólo 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, enviará 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").

Uno de los problemas de la memoria Rambus: funciona a 266 MHz "físicos" o más, y resulta muy difícil (y cara) de fabricar.

La tecnología DDR está de moda últimamente, bajo éste u otro nombre. Además de las numerosísimas tarjetas gráficas con memoria de vídeo DDR-SDRAM, tenemos por ejemplo los microprocesadores AMD Athlon y Duron, cuyo bus de 200 MHz realmente es de "100 x 2", "100 MHz con doble aprovechamiento de señal"; o el AGP 2X ó 4X, con 66 MHz "físicos" aprovechados doble o cuádruplemente, ya que una tarjeta gráfica con un bus de 266 MHz "físicos" sería difícil de fabricar... y extremadamente cara.

(Atención, esto no quiere decir que una tarjeta AGP 4X sea en la realidad el doble de rápida que una 2X, ni mucho menos: a veces se "notan" IGUAL de rápidas, por motivos que no vienen al caso ahora.)

Bien, pues la DDR-SDRAM es el concepto DDR aplicado a la memoria SDRAM. Y la SDRAM no es otra que nuestra conocida PC66, PC100 y PC133, la memoria que se utiliza actualmente en casi la totalidad de los PCs normales; los 133 MHz de la PC133 son ya una cosa difícil de superar sin subir mucho los precios, y por ello la introducción del DDR.

 Tipos de DDR-SDRAM y nomenclatura

Por supuesto, existe memoria DDR de diferentes clases, categorías y precios.

Lo primero, puede funcionar a 100 o 133 MHz (de nuevo, "físicos"); algo lógico, ya que se trata de SDRAM con DDR, y la SDRAM funciona a 66, 100 ó 133 MHz (por cierto, no existe DDR a 66 MHz). Si consideramos los MHz "equivalentes", estaríamos ante memorias de 200 ó 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 PC200 y PC266, siguiendo el sistema de clasificación por MHz utilizado con la SDRAM. Pero llegó Rambus y decidió que sus memorias se llamarían PC600, PC700 y PC800, también según el sistema de los MHz. Como esto haría que parecieran muchísimo más rápidas que la DDR (algo que NO SUCEDE, porque funcionan de una forma completamente distinta), se decidió denominarlas según su capacidad de transferencia en MB/s: PC1600 y PC2100 (PC2133 es poco comercial, por lo visto).

2.1- ¿Cuánta memoria debo tener?

Se podría decir que: cuanta más memoria RAM, mejor. Claro está que la memoria RAM vale dinero, así que se intentara llegar a un compromiso satisfactorio, pero nunca quedándose cortos. Ante todo, de todas formas no nos podemos quejar en los precios: hasta antes del 1996 el costo de la memoria había mantenido un costo constante de alrededor de US 40 por megabyte . A finales de 1996 los precios se habían reducido a US 4 el megabyte (una caída del 901% en menos de un año). Hoy en día la memoria RAM está a menos de US 1 por megabyte.

La cantidad de RAM necesaria es función únicamente de para qué se use un ordenador, lo que condiciona a qué sistema operativo y programas se van a usar, se recomienda una cantidad mínima de 64 MB de RAM, y si es posible incluso 128.

¿Cuánta memoria es "suficiente"?

En el mundo de los computadores, la duda siempre parece estar en si comprar un microprocesador Intel o AMD, en si será un Pentium III o un Athlon, un Celeron o un K6-2, y a cuántos MHz funcionará. Cuando se llega al tema de la memoria, la mayor parte de los compradores aceptan la cantidad que trae el sistema por defecto, lo que puede ser un gran error.

 

  Lo más importante al comprar un computador es que sea equilibrado; nada de 800 MHz para sólo 32 MB de memoria RAM, o una tarjeta 3D de alta gama para un monitor pequeño y de mala calidad. Y como intentaremos demostrar, la cantidad de memoria del PC es uno de los factores que más puede afectar al rendimiento.

Por cierto, este trabajo se centrará en Windows 95 y 98, ya que son con diferencia los sistemas operativos más utilizados. Los resultados son perfectamente aplicables a Linux, "excepto" por su mayor estabilidad y mejor aprovechamiento de la memoria; en cuanto a Windows NT 4 y 2000, actúan de forma similar a Linux, si bien consumen entre 16 y 40 MB más de memoria que los Windows "domésticos".

Windows y la memoria virtual

Por supuesto, cuantos más programas utilicemos y más complejos sean, más memoria necesitaremos; esto seguro que no sorprenderá a nadie, pero lo que sí puede que nos sorprenda es la gran cantidad de memoria que se utiliza tan sólo para arrancar el sistema operativo. Observen los siguientes datos:

Programas cargados

RAM utilizada

Sólo Windows 95

21 MB

Sólo Windows 98

27 MB

Sólo Windows 98, tras varios meses de funcionamiento y diversas instalaciones de programas

35 MB

Windows 98, Microsoft Word 97 e Internet Explorer 4

46 MB

Windows 98 y AutoCAD 14 (con un dibujo sencillo en 2D)

55 MB

Como puede ver, sólo la carga del sistema operativo puede consumir TODA la memoria con la que se venden algunos computadores de gama baja. Además, Windows 98 utiliza más memoria que Windows 95 debido entre otros temas a su integración con Microsoft Internet Explorer. Para terminar de complicar el tema, ambos Windows tienden a aumentar su tamaño y su consumo de memoria según vamos instalando programas, o sencillamente según pasa el tiempo, sin instalar nada.

Pese a esto, el hecho es que los computadores siguen trabajando cuando se les agota la memoria RAM, algo que sería imposible si no fuera por la denominada "memoria virtual", que no es sino espacio del disco duro que se utiliza como si fuera memoria RAM.

Sin embargo, esta memoria virtual tiene varios inconvenientes; el principal es su velocidad, ya que es muchísimo más lenta que la RAM. Mientras la velocidad de acceso a la RAM se mide en nanosegundos (ns, la 0,000000001 parte de un segundo), la de los discos duros se mide en milisegundos; es decir, que se tarda casi un millón de veces más en acceder a un dato que encuentra en el disco duro que a uno de la RAM.

 

 

 

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