Subir5.3 Memorias: Aspectos tecnológicos
§1 Antecedentes
Al tratar de la placa-base, indicamos que el término "memoria" se refiere desde luego a cualquier dispositivo capaz de almacenar datos, pero aplicado a un ordenador actual es ambiguo, ya que existen varias clases. En principio pueden clasificarse en dos grandes grupos: internas y externas (también denominadas primarias y secundarias).
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.
§2 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, y los datos son pasados también 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 Pentium y similares.
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
(
H4).
En lo que sigue nos referimos exclusivamente a la memoria RAM volátil, a la que denominamos
memoria principal.
§3 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.
§3.1 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.
§3.2 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.
§4 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.
§5 Webografía
Kingston Technology
www.kingston.com.
Un fabricante de memorias con información sobre las últimas tecnologías.
Newer Ram
Un proveedor de memorias; la página tiene un localizador de memorias por modelo y fabricante.
Página de microelectrónica de IBM
Gran cantidad de información sobre memorias (y otros productos).
Inicio