Memória Ram - Universo de Tecnologia

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Memória de Acesso Aleatório

     A Memória de acesso aleatório (do inglês Random Access Memory, frequentemente abreviado para RAM) é um tipo de memória que permite a leitura e a escrita, utilizada como memória primária em sistemas eletrônicos digitais.
     A RAM é um componente essencial não apenas nos computadores pessoais, mas em qualquer tipo de computador, pois é onde basicamente ficam armazenados os programas básicos operacionais. Por mais que exista espaço de armazenamento disponível, na forma de um HDD ou memória flash, é sempre necessária uma certa quantidade de RAM.
     O termo acesso aleatório identifica a capacidade de acesso a qualquer posição e em qualquer momento, por oposição ao acesso sequencial, imposto por alguns dispositivos de armazenamento, como fitas magnéticas. O nome não é verdadeiramente apropriado, já que outros tipos de memória (como a ROM) também permitem o acesso aleatório a seu conteúdo. O nome mais apropriado seria:  Memória de Leitura e Escrita, que está expressa na programação computacional.
     Apesar do conceito de memória operacional de acesso aleatório ser bastante amplo, atualmente o termo é usado apenas para definir um dispositivo eletrônico que o implementa, uma vez que atualmente essa memória se encontra espalhada dentro do próprio sistema dos atuais computadores (sistema por assim dizer "nervoso" do computador, como o humano), basicamente um tipo específico de chip. Nesse caso, também fica implícito que é uma memória volátil,todo o seu conteúdo é perdido quando a alimentação da memória é desligada. A memória principal de um computador baseado na Arquitetura de Von-Neumann é constituída por RAM. É nesta memória que são carregados os programas em execução e os respectivos dados do utilizador. Uma vez que se trata de memória volátil, os seus dados são perdidos quando o computador é desligado. Para evitar perdas de dados, é necessário salvar a informação para suporte não volátil, como o disco rígido.
     É usada pelo processador para armazenar os arquivos e programas que estão sendo processados. A quantidade de RAM disponível tem um grande efeito sobre o desempenho, já que sem uma quantidade suficiente dela o sistema passa a usar memória virtual, que é lenta. A principal característica da RAM é que ela é volátil, ou seja, os dados se perdem ao reiniciar o computador. Ao ligar é necessário refazer todo o processo de carregamento, em que o sistema operacional e aplicativos usados são transferidos do HD para a memória, onde podem ser executados pelo processador.
     Os chips de memória são vendidos na forma de pentes de memória. Existem pentes de várias capacidades, e normalmente as placas possuem dois ou três encaixes disponíveis. Há como instalar um pente de 1 GB junto com o de 512 MB que veio no micro para ter um total de 1536 MB, por exemplo.

História

     O primeiro tipo de RAM foi a núcleo magnético, desenvolvida de 1955 a 1975 por Pablo Yuri, posteriormente, utilizada na maioria dos computadores até o desenvolvimento e adoção da estática e dinâmica de circuitos integrados RAM no final dos anos 1960 e início de 1970.

Tipos

     Existem basicamente dois tipos de memória em uso: SDR e DDR. As SDRs são o tipo tradicional, onde o controlador de memória realiza apenas uma leitura por ciclo, enquanto as DDR são mais rápidas, pois fazem duas leituras por ciclo. O desempenho não chega a dobrar, pois o acesso inicial continua demorando o mesmo tempo, mas melhora bastante. Os pentes de memória SDR são usados em micros antigos: Pentium II e Pentium III e os primeiros Athlons e Durons soquete A. Por não serem mais fabricados, eles são atualmente muito mais raros e caros que os DDR, algo semelhante ao que aconteceu com os antigos pentes de 72 vias, usados na época do Pentium 1.
     É fácil diferenciar os pentes SDR e DDR, pois os SDR possuem dois chanfros e os DDR apenas um. Essa diferença faz com que também não seja possível trocar as bolas, encaixando por engano um pente DDR numa placa-mãe que use SDR e vice-versa. Mais recentemente, tem acontecido a uma nova migração, com a introdução dos pentes de memória DDR2. Neles, o barramento de acesso à memória trabalha ao dobro da frequência dos chips de memória propriamente ditos. Isso permite que sejam realizadas duas operações de leitura por ciclo, acessando dois endereços diferentes. Como a capacidade de realizar duas transferências por ciclo introduzida nas memórias DDR foi preservada, as memórias DDR2 são capazes de realizar um total de 4 operações de leitura por ciclo, uma marca impressionante. Existem ainda alguns ganhos secundários, como o menor consumo elétrico, útil em notebooks.
     Os pentes de memória DDR2 são incompatíveis com as placas-mãe antigas. Eles possuem um número maior de contatos (um total de 240, contra 184 dos pentes DDR), e o chanfro central é posicionado de forma diferente, de forma que não seja possível instalá-los nas placas antigas por engano. Muitos pentes são vendidos com um dissipador metálico, que ajuda na dissipação do calor e permite que os módulos operem a frequências mais altas.
     Os pentes de memória DDR3 tem o dobro de taxa de transferência se comparado ao DDR2. A tensão caiu de 1,8V da memória DDR2 para 1,5V para a DDR3
O tipo DDR3 tem a mesma percepção da DDR2, com melhorias na qual dobra a quantidade de operações por vez em relação ao padrão anterior, ou seja, realiza 8 procedimentos de leitura ou gravação a cada ciclo de clock, quatro no início deste e outros quatro no final.
     Geralmente são encontradas com chips que utilizam encapsulamento CSP (Chip Scale Package) com encaixes FBGA (Fine pitch Ball Grid Array), cuja principal característica é o fato de os terminais do chip serem pequenas soldas. A vantagem disso é que o sinal elétrico flui mais facilmente e há menos chances de danos físicos.

Capacidade e Velocidade

     A capacidade de uma memória é medida em Bytes, Kilobyte (1 KB = 1024 ou 210 Bytes), Megabyte (1 MB = 1024 KB ou 220 Bytes), Gigabyte (1 GB = 1024 MB ou 230 Bytes) e Terabyte (1 TB = 1024GB ou 2 40 Bytes).
     A velocidade de funcionamento de uma memória é medida em Hz ou MHz. Este valor está relacionado com a quantidade de blocos de dados que podem ser transferidos durante um segundo. Existem no entanto algumas RAMs que podem efetuar duas transferências de dados no mesmo ciclo de clock, duplicando a taxa de transferência de informação para a mesma frequência de trabalho. Além disso, a colocação das memórias em paralelo (propriedade da arquitetura de certos sistemas) permite multiplicar a velocidade aparente da memória.

Cache

     De qualquer forma, apesar de toda a evolução a RAM continua sendo muito mais lenta que o processador. Para atenuar a diferença, são usados dois níveis de cache, incluídos no próprio processador: o cache L1 e o cache L2. O cache L1 é extremamente rápido, trabalhando próximo à frequência nativa do processador. Na verdade, os dois trabalham na mesma frequência, mas são necessários alguns ciclos de clock para que a informação armazenada no L1 chegue até as unidades de processamento. No caso do Pentium 4, chega-se ao extremo de armazenar instruções já decodificadas no L1: elas ocupam mais espaço, mas eliminam este tempo inicial. De uma forma geral, quanto mais rápido o cache, mais espaço ele ocupa e menos é possível incluir no processador. É por isso que o Pentium 4 inclui apenas um total de 20 KB desse cache L1 ultrarrápido, contra os 128 KB do cache um pouco mais lento usado no Sempron.
     Em seguida vem o cache L2, que é um pouco mais lento tanto em termos de tempo de acesso (o tempo necessário para iniciar a transferência) quanto em largura de banda, mas é bem mais econômico em termos de transistores, permitindo que seja usado em maior quantidade. O volume de cache L2 usado varia muito de acordo com o processador. Enquanto a maior parte dos modelos do Sempron utilizam apenas 256 KB, os modelos mais caros do Core 2 Duo possuem 4 MB completos.

Paridade de memória

     É um método criado para correção de erros de memória. É o método mais antigo, e somente identifica erros, não os corrige, e consiste na adição de um bit de controle no final de cada byte de memória.
     A operação de checagem dos dados na paridade é bem simples: são contados o número de bits “1” de cada byte. Se o número for par, o bit de paridade assume um valor “0” e caso seja ímpar, 9º bit assume um valor “1”. Quando requisitados pelo processador, os dados são checados pelo circuito de paridade que verifica se o número de bits “1” corresponde ao depositado no 9º bit. Caso seja constatada alteração nos dados, ele envia ao processador uma mensagem de erro.
     O método não é totalmente eficaz, pois não é capaz de detectar a alteração de um número de bits que mantenha a paridade. Se dois bits zero retornassem alterados para bits um, o circuito de paridade não notaria a alteração nos dados. Felizmente, a possibilidade de alteração de dois ou mais bits ao mesmo tempo é remota.
O uso da paridade não torna o computador mais lento, pois os circuitos responsáveis pela checagem dos dados são independentes do restante do sistema. Seu único efeito colateral, é o encarecimento das memórias, que ao invés de 8 bits por byte, passam a ter 9, tornando-se cerca de 12 a 60% mais caras.
     Dispositivo ECC-(Error Correct Code) - Código de correção de erros. Código de detecção no qual uma combinação de pulsos proibitiva pelo acréscimo ou perda de 1 bit indica qual bit esta errado.
     Além do custo, a paridade não permite corrigir os erros, apenas identificá-los, o que diminui sua utilidade prática. O aumento do bom nível de confiabilidade dos novos módulos de memórias fez com que as memórias com paridade caíssem em desuso.
Qual a diferença entre a memória RAM e ROM?

     Há, essencialmente, duas categorias de memórias: ROM (Read-Only Memory), que permite apenas a leitura dos dados e não perde informação na ausência de energia; e RAM (Random-Access Memory), que permite ao processador tanto a leitura quanto a gravação de dados e perde informação quando não há alimentação elétrica.
Qual a diferença entre armazenamento e memória?

     Aprenda a diferença entre elas. A memória RAM (Random Acess Memory) é a responsável pelo desempenho do aparelho. ... Enquanto a memória RAM roda os aplicativos instalados no notebook e computador, a memória externa ou de armazenamento (disco rígido, hard disk – HD) guarda essas aplicações e todos os demais conteúdos.
Qual a diferença é a diferença entre HD e memória?

     Enquanto a memória RAM roda os aplicativos instalados no notebook e computador, a memória externa ou de armazenamento (disco rígido, hard disk – HD) guarda essas aplicações e todos os demais conteúdos. ... Alguns notebooks e computadores já superam um terabyte (1024 GB) de armazenamento em seus discos rígidos.
Evolução das memórias RAM

     A memória RAM é um componente essencial, não apenas nos computadores mas também em equipamentos como smartphones ou tablets. Este artigo dá a conhecer, de forma abrangente, a evolução das memórias RAM, num tema que pode ser bastante complexo quando aprofundado.
     A ideia passa por, de alguma forma, tratar as diferentes classes desenvolvidas até à data atual, desde as SDR às DDR4, com uma pequena perspetiva sobre o futuro, as DDR5.
     RAM (Random Acess Memory) ou memória volátil, é um componente eletrónico que armazena dados de forma temporária, durante a execução do sistema operativo, para que possam ser rapidamente acedidos pelo processador. Esta é considerada a memória principal do sistema e, além disso, as velocidades de leitura e escrita são superiores em relação a outro tipo de armazenamento.
     Ao contrário da memória não-volátil, como é o caso de um disco rígido, que preserva a informação gravada sem necessidade de alimentação constante, a memória volátil apenas permite armazenar dados enquanto estiver alimentada eletricamente. Assim, cada vez que o computador for desligado, todos os dados presentes na memória serão apagados definitivamente.
      A memória RAM começou por ser assíncrona, ou seja, operava ao seu  próprio ritmo, independentemente dos ciclos de relógio (clock) da  motherboard, logo, não existia sintonia com o processador. Explicando, e  de forma bastante simples, o clock nada mais é a frequência com que o  processador executa as tarefas. Quanto maior a frequência, menor será o  tempo de execução e, portanto, mais rápidas serão executadas as tarefas.  Assim, percebe-se que este era um problema: os processadores eram cada  vez mais poderosos e a RAM não estava desenvolvida para assegurar o  pedido de dados vindos do processador.
      No início dos anos 90, o clock de memória foi sincronizado através da  introdução de memórias SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic  Random Access Memory), mas rapidamente atingiram o seu limite, uma vez  que o controlador de memória apenas realizava uma leitura por ciclo. A  tensão de alimentação era de 3,3 V e a frequência de operação ia até 133  MHz, tendo sido muito popular na época dos Pentium MMX, Pentium III,  entre outros.
     Por volta do ano 2000, foram introduzidas as conhecidas memórias DDR SDRAM (Dual Data Rate), mais rápidas por realizarem duas leituras por cada ciclo. Desde então, as memórias DDR evoluíram por três vezes, DDR2, DDR3 e DDR4. Cada iteração melhorou vários aspetos como o tempo de ciclo, largura de banda e ainda reduziu o consumo de energia. No entanto, cada versão não é compatível com as anteriores, tendo em conta que os dados são manipulados em maiores proporções.
Tipos de Memória DDR SDRAM

DDR

     A primeira geração de memórias DDR, lançada no ano de 2002, possui maior largura de banda do que a anterior SDR. Efetivamente, isso acontece porque a taxa de transferência é dobrada, sem necessidade de aumentar o clock de memória. Com o seu aparecimento, houve um aumento significativo no desempenho sobre a arquitetura tradicional. Era utilizada principalmente em Pentium 4 e arquiteturas AMD Athlon.
     Nota: Por questões de marketing, todas as gerações de memórias DDR são promovidas como sendo duas vezes superior ao valor original. Exemplificando, DDR-200, DDR-266, DDR-333 e DDR-400 são assim catalogadas, no entanto, os buffers de E/S (Entrada e Saída) do modulo de memória operam a 100MHz, 133MHz, 166MHz e 200MHz respetivamente.
Memoria
DDR
Tempo de Ciclo
Nanosegundos (ns)
Freq. Clock
Buffers E/S (MHZ)
Taxa de Transf.
de dados (MT/s)
Largura de Banda
C. Simples (MB/s)
Tensão de
Alimentação (V)
DDR-2001010020016002.5
DDR-2667.513326621332.5
DDR-333616633326672.5
DDR-400520040032002.5
DDR2

     O padrão DDR foi melhorado continuamente por forma a atender às necessidades de memória de alto desempenho. Implementadas em 2004, as memórias DDR2 sofreram melhorias de largura de banda, clock de memória e consumo de energia. Enquanto que o buffer de prefetch da primeira geração era de 2 bits, aqui passou a ser de 4 bits. Isto resultou em melhorias notáveis em termos de desempenho do sistema. A sua presença era comum na maioria dos chipsets com Pentium 4 Prescott, mais tarde Intel Core e AMD Athlon 64.
Memoria
DDR
Tempo de Ciclo
Nanosegundos (ns)
Freq. Clock
Buffers E/S (MHZ)
Taxa de Transf.
de dados (MT/s)
Largura de Banda
C. Simples (MB/s)
Tensão de
Alimentação (V)
DDR2-4005.0020040032001.8
DDR2-5333.7526653342661.8
DDR2-6673.0033366753331.8
DDR2-8002.5040080063001.8
DDR2-10661.88533106685331.8
DDR3

     Em 2007 surgem as sucessoras das memórias DDR2. Essencialmente, a melhoria foi feita na base da anterior, consumo energético reduzido em cerca de 40%, buffer prefetch de 8 bits, etc. Infelizmente, as latências (quantidade de pulsos de clock que o módulo leva para iniciar as transferências de dados) aumentaram significativamente, existindo apenas um ganho de desempenho entre 2-5% em comparação com as anteriores (arquiteturas que suportam DDR2 e DDR3). Além disso, foram adicionadas duas funções, ASR (Automatic Self-Refresh) e SRT (Self-Refresh Temperature), que controlam a frequência da memória de acordo com a variação da temperatura.
Memoria
DDR
Tempo de Ciclo
Nanosegundos (ns)
Freq. Clock
Buffers E/S (MHZ)
Taxa de Transf.
de dados (MT/s)
Largura de Banda
C. Simples (MB/s)
Tensão de
Alimentação (V)
DDR3-8002.540080064001.5
DDR3-10661.875533106685331.5
DDR3-13331.56671333106671.5
DDR3-16001.258001600128001.5
DDR3-1866
1.0719331868149331.5
DDR3L-10661.875533106685331.35
DDR3L-13331.56671333106671.35
DDR3L-16001.258001600128001.35
DDR4

     Lançadas em 2014, são bastante eficientes em termos energéticos, visto que operam a uma tensão de 1,2 V além de proporcionarem elevadas taxas de transferência. Foram adicionas algumas funções, como DBI (Data Bus Inversion), CRC (Cyclic Redundancy Check) e paridade CA, o que permitiu melhorar a integridade do sinal da memória DDR4, bem como a estabilidade de transmissão/acesso a dados.
Memoria
DDR
Tempo de Ciclo
Nanosegundos (ns)
Freq. Clock
Buffers E/S (MHZ)
Taxa de Transf.
de dados (MT/s)
Largura de Banda
C. Simples (MB/s)
Tensão de
Alimentação (V)
DDR4-16001.258001600128001.2
DDR4-18661.0729331866149281.2
DDR4-21330.93810672133170641.2
DDR4-24000.83312002400192001.2
DDR4-26660.75513332666213281.2
DDR4-32000.62516003200256001.35
DDR4-37330.53618673733298641.35
DDR4-42660.46921334266341281.4
DDR5

     As memórias DDR5 encontram-se em desenvolvimento e estão previstas para o ano de 2020. Estima-se que sejam duas vezes mais rápidas que as DDR4 e tenham o dobro da capacidade. Além disso, serão mais económicas no que diz respeito ao consumo de energia.
Memoria EDO

     EDO (Extended Data Out) é o padrão antigo de memória RAM de computador.

     A capacidade de cada módulo: -8mb -16mb -32mb

     As memórias EDO (Extended Data Output)foram introduzidas a partir de 1994 e trouxeram mais uma melhoria significativa no modo de acesso a dados. Nas memórias FPM, uma leitura não pode ser iniciada antes que a anterior termine, mesmo dentro do burst de 4 leituras dentro da mesma linha. O controlador precisa esperar que os dados referentes à leitura anterior cheguem, antes de poder ativar endereço CAS seguinte.
Nas memórias EDO, o controlador faz a leitura enviando o endereço RAS, como de costume, e depois enviando os 4 endereços CAS numa frequência pré-definida, sem precisar esperar que o acesso anterior termine. Os sinais chegam às células de memória na sequência em que foram enviados e, depois de um pequeno espaço de tempo, o controlador recebe de volta as 4 leituras.
     O resultado acaba sendo exatamente o mesmo, mas passa a ser feito de forma mais rápida. Usadas em uma placa soquete 7, operando a 66 MHz, as memórias EDO são capazes de trabalhar com tempos de acesso de apenas 6-2-2-2, ou mesmo 5-2-2-2 (nos módulos de 60 ns). Nos bursts de 8 ou mais leituras, o ganho acaba sendo ainda maior, com o módulo FPM realizando a leitura dos 8 endereços em 27 ciclos (6-3-3-3-3-3-3-3) e o EDO em 20 (6-2-2-2-2-2-2-2). Veja que o ganho é maior em leituras de vários endereços consecutivos, por isso alguns aplicativos se beneficiam mais do que outros.
     Os chips de memória EDO foram produzidas em versões com tempos de acesso 70, 60 e 50 ns, com predominância dos módulos de 60 ns. Elas foram usadas predominantemente na forma de módulos de 72 vias, usados nos micros 486 e Pentium fabricados a partir do ano de 1995.
     Existiram ainda alguns módulos DIMM de 168 com memória EDO. Eles foram bastante raros, pois foram logo substituídos pelos pentes de SDRAM.
     As melhorias na arquitetura das memórias EDO tornaram-nas incompatíveis com placas mãe equipadas com chipsets mais antigos. Basicamente, apenas as placas para processadores Pentium e algumas placas mãe para 486 com slots PCI (as mais recentes) aceitam trabalhar com memórias EDO. Existem também placas para 486 “tolerantes” que funcionam com memórias EDO, apesar de não serem capazes de tirar proveito do modo de acesso mais rápido, e finalmente, as placas incompatíveis, que nem chegam a inicializar caso sejam instaladas memórias EDO.
     Todos os módulos de 30 vias são de memórias FPM, enquanto (com exceção de alguns módulos antigos) todos os de 168 vias são de memórias SDRAM. A confusão existe apenas nos módulos de 72 vias, que podem ser tanto de memórias EDO quanto de memórias FPM. Para saber quem é quem, basta verificar o tempo de acesso. Todo módulo de memória traz seus dados estampados nos chips, na forma de alguns códigos; o tempo de acesso é indicado no final da primeira linha. Se ela terminar com -7, -70, ou apenas 7, ou 70, o módulo possui tempo de acesso de 70 ns. Se por outro lado a primeira linha terminar com -6, -60, 6 ou 60 o módulo é de 60 ns.
     Como quase todos os módulos de 70 ns são de memórias FPM, e quase todos os módulos de memórias EDO são de 60 ns, você pode usar este método para determinar com 95% de certeza o tipo de memória usada.
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