Què és la memòria ram i com funciona

Quan el nostre ordinador va lent, una de les primeres coses que mirem és si tenim suficient memora RAM. També, una dels requisits que solen tenir tots els programes, jocs i sistemes operatius és un mínim de memòria RAM. Què és realment la memòria RAM i per a què serveix? Tot això i més ho veurem avui en aquest article.

Índex de continguts

Què és la memòria RAM

La memòria RAM (Random Access Memory) o memòria d'accés aleatori és un component físic del nostre ordinador, generalment instal·lat sobre la mateixa placa base. La memòria RAM és extraïble i es pot ampliar mitjançant mòduls de diferents capacitats.

La funció de la memòria RAM és la de carregar totes les instruccions que s'executen en el processador. Aquestes instruccions provenen de sistema operatiu, dispositius d'entrada i sortida, de discos durs i tot el que està instal·lat en l'equip.

En la memòria RAM s'emmagatzemen totes les dades i instruccions dels programes que s'estan executant, aquestes són enviades des de les unitats d'emmagatzematge abans de la seva execució. D'aquesta manera podrem tenir disponibles tots els programes que executem, si tot just esperes.

Si la memòria RAM no existís les instruccions haurien de ser preses directament dels discs durs i aquests són molt més lents que aquesta memòria d'accés aleatori, de manera que és un component crític en el rendiment d'un ordinador.

Es diu memòria d'accés aleatori perquè es pot llegir i escriure en qualsevol de les seves posicions de memòria sense necessitat de respectar un ordre seqüencial per al seu accés. Això permet no haver pràcticament intervals d'espera per a l'accés a la informació.

Components físics de la memòria RAM

Pel que fa als components físics d'un mòdul de memòria RAM, podrem distingir les següents parts:

Placa de components

És l'estructura que suporta els altres components i les pistes elèctriques que comuniquen cadascuna de les parts d'aquestes.

Cadascuna d'aquestes plaques formen un mòdul de memòria RAM. Cadascun d'aquests mòduls comptaran amb una capacitat de memòria determinada segons els existents en el mercat.

Bancs de memòria

Són els components físics encarregats d'emmagatzemar els registres. Aquests bancs de memòria el formen xips de circuits integrats que estan compostos en el seu interior per transistors i condensadors que formen cel·les d'emmagatzematge. Aquests elements permeten emmagatzemar bits d'informació dins d'ells.

Perquè la informació romangui dins dels transistors serà necessària una alimentació elèctrica periòdica en ells. És per això que quan apaguem el nostre ordinador aquesta memòria queda completament buida.

Aquesta és la gran diferència que hi ha per exemple entre la memòria RAM i les unitats d'emmagatzematge SSD.

Per saber més sobre les unitats SSD pots visitar el nostre article on s'explica detalladament quins són els millors models i les seves característiques:

Cada mòdul de memòria RAM compta amb diversos d'aquests bancs de memòria separats físicament mitjançant xips. D'aquesta forma és possible l'accés a la informació d'un d'ells mentre que un altre s'està carregant o descarregant.

Rellotge

Les memòries RAM síncrones compten amb un rellotge que s'encarrega de sincronitzar les operacions de lectura i escriptura d'aquests elements. Les memòries asíncrones no porten est tipus d'element integrat.

xip SPD

El xip SPD (Serial Presence Detect) és l'encarregat d'emmagatzemar dades relatives a l'mòdul de memòria RAM. Aquestes dades són la mida de la memòria, el temps d'accés, velocitat i el tipus de memòria. D'aquesta manera l'ordinador coneixerà que memòria RAM té instal·lada al seu interior a l'mirar aquesta durant l'encesa.

Bus de connexió

Aquest bus compost per contactes elèctrics i és l'encarregat de permetre la comunicació entre el mòdul de memòria i la placa base. Gràcies a aquest element disposarem de mòduls de memòria separats de la placa base pot amb això ampliar la capacitat de memòria mitjançant mòdul nous.

Tipus de mòduls de memòries RAM

Un cop vistos els diferents components físics de les memòries RAM, tindrem també de conèixer el tipus d'encapsulament o mòduls que munten. Aquests mòduls bàsicament estan formats per la placa de components i el bus de connexió juntament amb els seus pins de contacte. Entre d'altres, aquests són els mòduls més utilitzats abans i ara:

• RIMM: aquests mòduls muntaven memòries RDRAM o Rambus DRAM. Després els veurem. Aquests mòduls compten amb 184 pins de connexió i un bus de 16 bits. SIMM: aquest format el feien servir els ordinadors antigues. Tindrem mòduls de 30 i de 60 contactes i bus de dades de 16 i de 32 bits. DIMM: aquest és el format utilitzat actualment per a les memòries DDR en les seves versions 1, 2, 3 i 4. El bus de dades és de 64 bits i pot tenir: 168 pins per a les SDR RAM, 184 per a les DDR, 240 per a les DDR2 i DDR3 i 288 per a les DDR4. SO-DIMM: serà el format DIMM específic per a ordinadors portàtils. FB-DIMM: format DIMM per a servidors.

Tipus de tecnologies de memòria RAM

De forma general existeixen o han existit dos tipus de memòries RAM. Les de tipus asíncron, que no compten amb un rellotge per poder sincronitzar-se amb el processador. I les de tipus Síncron que són capaços de mantenir la sincronització amb el processador per guanyar en eficàcia i eficiència en l'accés i emmagatzemat d'informació en elles. Vegem quals hi de cada tipus.

Memòries de tipus asíncron o DRAM

Les primeres memòries DRAM (Dinamic RAM) o RAM dinàmica eren de tipus asíncron. S'anomena DRAM per la seva característica d'emmagatzematge d'informació de forma aleatòria i dinàmica. La seva estructura de transistor i condensador fa que perquè una dada quedi emmagatzemat dins una cel·la de memòria, caldrà alimentar el condensador de forma periòdica.

Aquestes memòries dinàmiques eren de tipus asíncron, de manera que no existia un element capaç de sincronitzar la freqüència de l'processador amb la freqüència de la pròpia memòria. Això provocava que hi hagués menor eficiència en la comunicació entre aquests dos elements. Algunes memòries asíncrones són les següents:

• FPM-RAM (Fast Page Mode RAM): aquestes memòries es van utilitzar per als primers Intel Pentium. El seu disseny consistia en ser capaç d'enviar una sola direcció ia canvi rebre diverses d'aquestes consecutives. Això permet una millor resposta i eficiència ja que no necessita estar contínuament enviant i rebent adreces individuals. EDO-RAM (Extended Data Output RAM): aquest disseny és la millora de l'anterior. A més de ser capaç de rebre adreces contigües simultàniament s'estan llegint la columna anterior d'adreces, de manera que no hi ha necessitat de mantenir-se a l'espera de rebre adreces cunado s'envia una d'elles. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): millora de l'EDO-RAM, aquesta memòria era capaç d'accedir a diverses posicions de memòria per enviar ràfegues de dades (Burt) en cada cicle de rellotge a el processador. Aquesta memòria no arribo a comercialitzar-se.

Memòries de tipus síncron o SDRAM

A diferència de les anteriors aquesta memòria RAM dinàmica compta amb un rellotge intern capaç de sincronitzar aquesta amb el processador. D'aquesta manera es milloren notablement els temps d'accés i l'eficiència de comunicació entre amos elements. Actualment tots els nostres ordinadors compten amb aquest tipus de memòries operant en ells. Vegem els diferents tipus de memòries síncrones.

Rambus DRAM (RDRAM)

Aquestes memòries són la renovació completa de les DRAM asíncrones. Millorava a aquesta tant en ample de banda com en freqüència de transmissions. Es van utilitzar per a la consola Nintendo 64. Aquestes memòries es muntaven en mòdul anomenat RIMM i van arribar a aconseguir freqüències de 1200 MHz i una amplada de paraula de 64 bits. Actualment estan en desús

SDR SDRAM

Van ser justament les antecessores a les actuals DDR SDRAM. Aquestes es presentaven en mòduls de tipus DIMM. Aquests compten amb la possibilitat de connectar-se a les ranures de la placa base i consten de 168 contactes. Aquest tipus de memòries suportaven una mida màxima de 515 MB. Van ser utilitzades en els processadors AMD Athlon i els Pentium 2 i 3

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

Aquestes són les memòries RAM actualment utilitzades en els nostres ordinadors, amb diferents actualitzacions. Les memòries DDR permeten la transferència d'informació mitjançant dos canals diferents de forma simultània en un mateix cicle de rellotge (Double Data).

El encapsulament constava d'un mòdul DIMM de 184 contactes i una capacitat màxima d'1 GB. Les memòries DDR van ser utilitzades pels AMD Athlon i posteriorment pels Pentium 4. La seva freqüència de rellotge màxima era de 500 MHz

DDR2 SDRAM

Mitjançant aquesta evolució de les memòries RAM DDR, es van doblar els bits transferits en cada cicle de rellotge a 4 (quatre transferències), dues d'anada i dues de tornada.

El encapsulament és de tipus DIMM de 240 pins. La seva freqüència de rellotge màxima és de 1200 MHz. La latència (temps d'accés i resposta de la informació) per als xips de tipus DDR2 augmenta respecte a la DDR, per la qual cosa en aquest aspecte redueix el seu rendiment. Les memòries DDR2 no són compatibles en instal·lació amb les DDR, pel fet que treballen a un voltatge diferent.

DDR3 SDRAM

Una altra evolució més de l'estàndard DDR. En aquest cas es millora l'eficiència energètica, a l'treballar a un menor voltatge. L'encapsulat segueix sent de tipus DIMM de 240 pins i la freqüència de rellotge puja fins als 2666 MHz. La capacitat per mòdul de memòria és de fins a 16 GB.

A l'igual que passa en el salt de tecnologia, aquestes DDR3 són memòries amb una latència superior a les anteriors, i no són compatibles en instal·lació amb les versions anteriors.

DDR4 SDRAM

Com en els casos anteriors, compta amb una millora substancial pel que fa a freqüència de rellotge, sent possible arribar fins als 4266 MHz. A l'igual que passa en el salt de tecnologia, aquestes DDR4 són memòries amb una latència superior a les anteriors i incompatibles amb les ranures d'expansió per a tecnologies anteriors.

Les memòries DDR4 munten mòduls de 288 pins.

Nomenclatura utilitzada

Hem de prestar especial atenció a la nomenclatura que s'utilitza per anomenar a les memòries RAM de tipus DDR actuals. D'aquesta manera podrem identificar que memòria estem comprant i que sovint té.

Tindrem en primer lloc la capacitat de memòria disponible seguit de "DDR (x) - (freqüència) PC (x) - (taxa de transferència de dades). Per exemple:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: estem davant d'un mòdul de RAM de 2 GB de tipus DDR2 que treballa a una freqüència de 1066 MHz i amb una taxa de transferència de 8500 MB / s

Funcionament de la memòria RAM

Per saber com és el funcionament d'una memòria RAM el primer que haurem de veure és com es comunica físicament amb el processador. Si tenim en compte l'ordre jeràrquic de la memòria RAM, aquesta és troba justament en el nivell següent a la memòria cau de l'processador.

Hi ha tres tipus de senyals que el controlador de memòria RAM ha de gestionar, senyals de dades, senyals de direccionament i senyals de control. Aquests senyals circulen principalment pels busos de dades i d'adreces i altres línies de control. Vegem cadascuna d'elles.

Bus de dades

Aquesta línia s'encarrega de portar la informació des del controlador de memòria fins al processador i els altres xips que la requereixin.

Aquestes dades estan agrupats en elements de 32 o 64 bits. Segons l'ample de bits de l'processador, si el processador és de 64 les dades aniran agrupats en blocs de 64 bits.

Bus d'adreces

Aquesta línia s'encarrega de transportar les adreces de memòria que contenen les dades. Aquest bus és independent a l'bus d'adreces de sistema. L'ample de bus d'aquesta línia serà l'amplada de la memòria RAM i de el processador, actualment 64 bits. El bus d'adreces està connectat físicament a l'processador ia la memòria RAM.

Bus de control

Per aquest bus viatjaran els senyals de control tals com els senyals d'alimentació Vdd, els senyals de Lectura (RD) o d'escriptura (RW), el senyal de rellotge (Clock) i el senyal de reset (Reset)

Funcionament en dual channel

La tecnologia de doble canal permet un increment de rendiment de l'equip gràcies al fet que serà possible l'accés simultani a dos mòduls diferents de memòria. Quan està activa la configuració de dual channel serà possible accedir a blocs d'una extensió de 128 bits en lloc dels 64 típics. Això es nota especialment quan utilitzem targetes gràfiques integrades a la placa base ja que, en aquest cas, part de la memòria RAM aquesta compartida per al seu ús amb aquesta targeta gràfica.

Per aconseguir implementar aquesta tecnologia, serà necessari un controlador de memòria addicional situat al chipset de el pont nord de la placa base. Perquè un doble canal sigui efectiu, els mòduls de memòria han de ser de el mateix tipus, tenir la mateixa capacitat i velocitat. I haurà d'estar instal·lats en els slots indicats a la placa base (normalment són els parells 1-3 i 2-4). Encara que no et preocupis perquè encara que siguin diferents memòries també seran capaços de treballar en Dual Channel

Actualment també podem trobar aquesta tecnologia utilitzant triple canal o fins quàdruple canal amb les noves memòries DDR4.

Cicle d'instrucció d'una memòria RAM

L'esquema de funcionament està representat amb dues memòries en dual channel. Per a això disposarem d'un bus de dades de 128 bits, 64 bits per a cada dada contingut en cada un dels dos mòduls. A més, tindrem una CPU amb dos Controladors de memòria CM1 i CM2

Un bus de dades de 64 bits anirà connectat a CM1 i un altre a CM2. Perquè la CPU, que és de 64 bits, pugui treballar amb dos blocs de dades, aquests els repartirà en dos cicles de rellotge.

El bus d'adreces contindrà l'adreça de memòria de la dada que el processador necessiti en un moment donat. Aquesta adreça estarà tant de la cel de la lliçó 1 com de l'mòdul 2.

La CPU vol llegir una dada de la posició de memòria 2

La CPU vol llegir la dada de la posició de memòria 2. Aquesta adreça correspon a dues cel·les situades en dos mòduls de memòria RAM en dual channel.

Com el que volem és llegir la dada de la memòria el bus de control activarà el cable de lectura (RD) perquè la memòria sàpiga que la CPU vol llegir aquesta dada.

Simultàniament el bus de memòria enviarà aquesta direcció de memòria a la RAM, tot sincronitzat mitjançant el rellotge (CLK)

La memòria ja ha rebut la petició de l'processador, ara uns quants cicles després aquesta prepararà la dada de tots dos mòduls per enviar-lo per el bus de dades. Diem uns cicles després perquè la latència de la memòria RAM fa que el procés no sigui immediat.

Pel bus de dades s'enviaran els 128 bits de dades provinents de la memòria RAM, un bloc de 64 bits per a una part de l'bus i un altre de 64 bit per l'altra part.

Ara cada un d'aquests blocs arribaran als controladors de memòria CM1 i CM2 i en dos cicles de rellotge la CPU els processarà.

El cicle de lectura ja està. Per fer l'acció d'escriure serà exactament igual, però activant el cable d'RW de el bus de control

Com saber si una memòria RAM és bona

Per saber si una memòria RAM tenen un bon acompliment o dolent haurem de fixar-nos en certs aspectes d'aquesta.

• Tecnologia de fabricació: el principal serà saber que tecnologia implementi la memòria RAM. Altres aquesta ha de ser la mateixa que suporti la placa base. Per exemple, si és DDR4 o DDR3, etc. Mida: un altre dels aspectes principals és la capacitat d'emmagatzematge. Com més millor, especialment si utilitzarem el nostre equip per gaming o programes molt pesat, necessitarem memòries RAM d'una gran capacitat, 8, 16, 32 GB etc. Capacitat de la placa per qual channel: un altre aspecte a tenir en compte és si la placa permet dual channel. Si és així i ara volem instal·lar 16 GB de RAM, el més indicat serà comprar dos mòduls de 8 GB cadascun i instal·lar en dual channel, abans d'instal·lar sol un de 16 GB. Latència: la latència és el temps que tarda la memòria en fer el procés de recerca i escriptura de dades. Com més baix sigui aquest temps millor, tot i que també caldrà ponderar-se amb altres aspectes com la capacitat de transferència i la freqüència. Les memòries DDR 4 per exemple tenen una latència alta, però es contraresta amb una gran freqüència i transferència de dades. Freqüència: és la velocitat a la qual treballa la memòria. Com més millor.

També et pot interessar:

Amb això acaba el nostre article sobre què és i com funciona una memòria RAM, esperem que t'hagi agradat. Si tens alguna pregunta o vols aclarir alguna cosa només has de deixar-ho en els comentaris.