Memoria de acceso aleatorio

Módulos de memoria RAM

Formato SO-DIMM.

Los módulos de memoria RAM son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados integrados 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 Kilobits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación del mismos ante el computador por medio del protocolo de comunicación 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 modulo al ser instalado en un zócalo apropiado de la placa base, tenga buena conexión eléctrica con los controladores de memoria y las fuentes de alimentación. Los primeros módulos comerciales de memoria eran SIPP de formato propietario, es decir no había un estándar entre distintas marcas. La necesidad de hacer intercambiable los módulos y de utilizar integrados de distintos fabricantes condujo al establecimiento de estándares de la industria como los JEDEC.

• Módulos SIMM Un formato usado en computadores antiguos. tenían un bus de datos de 16 o 32 bits
• Módulos DIMM Usado en computadores de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits.
• Módulos SO-DIMM Usado en computadores portátiles. Formato miniaturizado de DIMM.

Relación con el resto del sistema

Diagrama de la arquitectura de un ordenador.

Dentro de la jerarquía de memoria la RAM se encuentra en un nivel después de los registros del procesador y de las caches. Es una memoria relativamente rápida y de una capacidad media: en la actualidad (año 2009), es fácil encontrar memorias con velocidades de mas de 1 Ghz y capacidades de hasta 8 GB. La memoria RAM contenida en los módulos, se conecta a un controlador de memoria que se encarga de gestionar las señales entrantes y salientes de los integrados DRAM. Algunas señales son las mismas que se utilizan para utilizar cualquier memoria: Direcciones de las posiciones, datos almacenados y señales de control.

El controlador de memoria debe ser diseñado basándose en una tecnología de memoria, por lo general soporta solo una, pero existen excepciones de sistemas cuyos controladores soportan dos tecnologías (por ejemplo SDR y DDR o DDR1 y DDR2), esto sucede en las épocas de entrada de un nuevo tipo de RAM. Los controladores de memoria en sistemas como PC y servidores se encuentran embebidos en el llamado "North Bridge" o dentro del mismo procesador (en el caso de los procesadores AMD Athlon e Intel Core i7) y son los encargados de manejar la mayoría de información que entra y sale del procesador.

Las señales básicas en el módulo están divididas en dos buses y un conjunto misceláneo de líneas de control y alimentación. Entre todas forman el bus de memoria:

• Bus de datos: Son las líneas que llevan información entre los integrados y el controlador. Por lo general están agrupados en octetos siendo de 8,16,32 y 64 bits, cantidad que debe igualar el ancho del bus de datos del procesador. En el pasado, algunos formatos de modulo, no tenían un ancho de bus igual al del procesador.En ese caso había que montar módulos en pares o en situaciones extremas, de a 4 módulos, para completar lo que se denominaba banco de memoria, de otro modo el sistema no funciona. Esa es la principal razón de haber aumentar el número de pines en los módulos, igualando el ancho de bus de procesadores como el Pentium de 64 bits a principios de los 90.

• Bus de direcciones: Es un bus en el cual se colocan las direcciones de memoria a las que se requiere acceder. No es igual al bus de direcciones del resto del sistema, ya que está multiplexado de manera que la dirección se envía en dos etapas.Para ello el controlador realiza temporizaciones y usa las líneas de control. En cada estándar de módulo se establece un tamaño máximo en bits de este bus, estableciendo un límite teórico de la capacidad máxima por módulo.

• Señales misceláneas: Entre las que están las de la alimentación (Vdd, Vss) que se encargan de entregar potencia a los integrados. Están las líneas de comunicación para el integrado de presencia que da información clave acerca del módulo. También están las líneas de control entre las que se encuentran las llamadas RAS y CAS que controlan el bus de direcciones y las señales de reloj en las memorias sincrónicas SDRAM.

Entre las características sobresalientes del controlador de memoria, está la capacidad de manejar la tecnología de canal doble (Dual Channel)o tres canales, donde el controlador maneja bancos de memoria de 128 bits. Aunque el ancho del bus de datos del procesador sigue siendo de 64 bits, el controlador de memoria puede entregar los datos de manera intercalada, optando por uno u otro canal, reduciendo las latencias vistas por el procesador. La mejora en el desempeño es variable y depende de la configuración y uso del equipo. Esta característica ha promovido la modificación de los controladores de memoria, resultando en la aparición de nuevos chipsets (la serie 865 y 875 de Intel) o de nuevos zócalos de procesador en los AMD (el 939 con canal doble , reemplazo el 754 de canal sencillo). Los equipos de gama media y alta por lo general se fabrican basados en chipsets o zócalos que soportan doble canal.

Tecnologías de memoria

La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lecto-escritura de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asincrónicas. Hace más de una década toda la industria se decidió por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia mayor a 66 Mhz (en la actualidad (2009) alcanzaron los 1333 Mhz).

Memorias RAM con tecnologías usadas en al actualidad.

SDR SDRAM

Artículo principal: 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.

DDR SDRAM

DDR (Double Data Rate) significa doble tasa de transferencia de datos en español. Son módulos de memoria RAM compuestos por memorias síncronas (SDRAM), disponibles en encapsulado DIMM, que permite la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un mismo ciclo de reloj. Los módulos DDR soportan una capacidad máxima de 1 GiB.

Fueron primero adoptadas en sistemas equipados con procesadores AMD Athlon. Intel con su Pentium 4 en un principio utilizó únicamente memorias RAMBUS, más costosas. Ante el avance en ventas y buen rendimiento de los sistemas AMD basados en DDR SDRAM, Intel se vio obligado a cambiar su estrategia y utilizar memoria DDR, lo que le permitió competir en precio. Son compatibles con los procesadores de Intel Pentium 4 que disponen de un Front Side Bus (FSB) de 64 bits de datos y frecuencias de reloj desde 200 a 400 MHz.

También se utiliza la nomenclatura PC1600 a PC4800, ya que pueden transferir un volumen de información de 8 bytes en cada ciclo de reloj a las frecuencias descritas.

Un ejemplo de calculo para PC-1600: 100 MHz x 2 Datos por Ciclo x 8 B = 1600 MiB/s

Muchas placas base permiten utilizar estas memorias en dos modos de trabajo distintos:

• Single Memory Channel: Todos los módulos de memoria intercambian información con el bus a través de un sólo canal, para ello sólo es necesario introducir todos los módulos DIMM en el mismo banco de slots.
• Dual Memory Channel: Se reparten los módulos de memoria entre los dos bancos de slots diferenciados en la placa base, y pueden intercambiar datos con el bus a través de dos canales simultáneos, uno para cada banc

DDR2 SDRAM

SDRAM DDR2.

DDR2 es un tipo de memoria RAM. Forma parte de la familia SDRAM de tecnologías de memoria de acceso aleatorio, que es una de las muchas implementaciones de la DRAM.

Un módulo DDR2 de 1 GB con disipador

Los módulos DDR2 son capaces de trabajar con 4 bits por ciclo, es decir 2 de ida y 2 de vuelta en un mismo ciclo mejorando sustancialmente el ancho de banda potencial bajo la misma frecuencia de una DDR SDRAM tradicional (si una DDR a 200 MHz reales entregaba 400 MHz nominales, la DDR2 por esos mismos 200 MHz reales entrega 800 MHz nominales). Este sistema funciona debido a que dentro de las memorias hay un pequeño buffer que es el que guarda la información para luego transmitirla fuera del modulo de memoria, este buffer en el caso de la DDR convencional trabajaba tomando los 2 bits para transmitirlos en 1 sólo ciclo, lo que aumenta la frecuencia final. En las DDR2, el buffer almacena 4 bits para luego enviarlos, lo que a su vez redobla la frecuencia nominal sin necesidad de aumentar la frecuencia real de los módulos de memoria.

Las memorias DDR2 tienen mayores latencias que las conseguidas con las DDR convencionales, cosa que perjudicaba su rendimiento. Reducir la latencia en las DDR2 no es fácil. El mismo hecho de que el buffer de la memoria DDR2 pueda almacenar 4 bits para luego enviarlos es el causante de la mayor latencia, debido a que se necesita mayor tiempo de "escucha" por parte del buffer y mayor tiempo de trabajo por parte de los módulos de memoria, para recopilar esos 4 bits antes de poder enviar la información.

Características

• 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.
• Operan tanto en el flanco alto del reloj como en el bajo, en los puntos de 0 voltios y 1.8 voltios, lo que reduce el consumo de energía en aproximadamente el 50 por ciento del consumo de las DDR, que trabajaban a 0 voltios y a 2.5.
• Terminación de señal de memoria dentro del chip de la memoria ("Terminación integrada" u ODT) para evitar errores de transmisión de señal reflejada.

DDR3 SDRAM

DDR3 es un tipo de memoria RAM. Forma parte de la familia SDRAM de tecnologías de memoria de acceso aleatorio, que es una de las muchas implementaciones de la SDRAM.

El principal beneficio de instalar DDR3 es la habilidad de hacer transferencias de datos ocho veces mas rápido, esto nos permite obtener velocidades pico de transferencia y velocidades de bus más altas que las versiones DDR anteriores. Sin embargo, no hay una reducción en la latencia, la cual es proporcionalmente más alta. Además la DDR3 permite usar integrados de 512 megabits a 8 gigabytes, siendo posible fabricar módulos de hasta 16 Gb.

En febrero, Samsung Electronics anunció un chip prototipo de 512 MB a 1.066 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 los 1,8 del DDR2 ó los 2,5 del DDR). Dispositivos pequeños, ahorradores de energía, como computadoras portátiles quizás se puedan beneficiar de la tecnología DDR3.

Teóricamente, estos módulos pueden transferir datos a una tasa de reloj efectiva de 800-2600 MHz, comparado con el rango actual del DDR2 de 533-1200 MHz ó 200-400 MHz del DDR. Existen módulos de memoria DDR y DDR2 de mayor frecuencia pero no estandarizados por JEDEC.

Si bien las latencias típicas DDR2 fueron 5-5-5-15 para el estándar JEDEC para dispositivos DDR3 son 7-7-7-20 para DDR3-1066 y 7-7-7-24 para DDR3-1333.

Los DIMMS DDR3 tienen 240 contactos o 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 alta como las series GeForce 6x00 ó ATI Radeon X800 Pro, y es la utilizada como memoria principal de la Xbox 360. A veces es incorrectamente citada como "DDR3".

Los módulos más rápidos de tecnología DDR3 ya están listos al mismo tiempo que la industria se preparara para adoptar la nueva plataforma de tecnología.

Considerado el sucesor de la actual memoria estándar DDR2, DDR3 promete proporcionar significativas mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo.

Muchas de las placas base que se mostraron en Computex 2007, basadas en los nuevos chipsets P35, ahora utilizan la tecnología DDR3

Se prevé que la tecnología DDR3 sea dos veces más rápida que la DDR2 y el alto ancho de banda que promete ofrecer DDR3 es la mejor opcion para la combinación de un sistema con procesadores dual y quad core (2 y 4 nucleos por microprocesador). El voltaje más bajo del DDR3 (HyperX 1,7 V contra 1,8 V con DDR2 y ValueRAM 1,5 V contra 1,8v con DDR2) ofrece una solución térmica más eficaz para los ordenadores actuales y para las futuras plataformas móviles y de servidor.

Nombre estándar	Velocidad del reloj	Tiempo entre señales	Velocidad del reloj de E/S	Datos transferidos por segundo	Nombre del módulo	Máxima capacidad de transferencia
DDR-200	100 MHz	10 ns	100 MHz	200 millones	PC1600	1.600 Millones de Byte/s
DDR-266	133 MHz	7,5 ns	133 MHz	266 millones	PC2100	2.133 MiB/s
DDR-300	150 MHz	- ns	150 MHz	300 millones	PC2400	2.400 MiB/s
DDR-333	166 MHz	6 ns	166 MHz	333 millones	PC2700	2.667 MiB/s
DDR-366	183 MHz	- ns	183 MHz	366 millones	PC3000	2.933 MiB/s
DDR-400	200 MHz	5 ns	200 MHz	400 millones	PC3200	3.200 MiB/s
DDR-433	216 MHz	- ns	210 MHz	433 Millones	PC3500	3.500 MiB/s
DDR-466	233 MHz	4,2 ns	233 MHz	466 millones	PC3700	3.700 MiB/s
DDR-500	250 MHz	4 ns	250 MHz	500 millones	PC4000	4.000 MiB/s
DDR-533	266 MHz	3,7 ns	266 MHz	533 millones	PC4300	4.264 MiB/s
DDR2-400	100 MHz	10 ns	200 MHz	400 millones	PC2-3200	3.200 MiB/s
DDR2-533	133 MHz	7,5 ns	266 MHz	533 millones	PC2-4200	4.264 MiB/s
DDR2-600	150 MHz	ns	300 MHz	600 millones	PC2-4800	4.800 MiB/s
DDR2-667	166 MHz	6 ns	333 MHz	667 Millones	PC2-5300	5.336 MiB/s
DDR2-800	200 MHz	5 ns	400 MHz	800 Millones	PC2-6400	6.400 MiB/s
DDR2-1.000	250 MHz	3,75 ns	500 MHz	1.000 Millones	PC2-8000	8.000 MiB/s
DDR2-1.066	266 MHz	3,75 ns	533 MHz	1.066 Millones	PC2-8500	8.530 MiB/s
DDR2-1.150	286 MHz	- ns	575 MHz	1.150 Millones	PC2-9200	9.200 MiB/s
DDR2-1.200	300 MHz	- ns	600 MHz	1.200 Millones	PC2-9600	9.600 MiB/s
DDR3-1.066	133 MHz	7,5 ns	533 MHz	1.066 Millones	PC3-8500	8.530 MiB/s
DDR3-1.200	150 MHz	- ns	600 MHz	1.200 Millones	PC3-9600	9.600 MiB/s
DDR3-1.333	166 MHz	- ns	667 MHz	1.333 Millones	PC3-10667	10.664 MiB/s
DDR3-1.375	170 MHz	- ns	688 MHz	1.375 Millones	PC3-11000	11.000 MiB/s
DDR3-1.466	183 MHz	- ns	733 MHz	1.466 Millones	PC3-11700	11.700 MiB/s
DDR3-1.600	200 MHz	5 ns	800 MHz	1.600 Millones	PC3-12800	12.800 MiB/s
DDR3-1.866	233 MHz	- ns	933 MHz	1.866 Millones	PC3-14900	14.930 MiB/s
DDR3-2.000	250 MHz	- ns	1.000 MHz	2.000 Millones	PC3-16000	16.000 MiB/s