RAM de la computadora

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Оперативная память компьютера

Entonces, la memoria RAM de la computadora, que también se llama volátil. También es una DRAM (memoria de acceso aleatorio dinámica): memoria de acceso aleatorio dinámica o memoria de acceso aleatorio, abreviada a RAM.

Veamos por qué la llaman así? Mientras la computadora se está ejecutando, todos los datos y programas que se ejecutan mientras el usuario está trabajando se almacenan en la memoria RAM. La palabra "volátil" con respecto a la memoria significa solo que cuando se apaga la fuente de alimentación de la unidad del sistema (apagado), la memoria operativa de la computadora se reinicia. Desaparece todo su contenido.

También hay una memoria no volátil: es el disco duro de su computadora, porque los datos que contiene se guardan incluso después de apagar la unidad .

"Memoria dinámica con acceso aleatorio": el acceso (acceso) a sus diferentes celdas se produce en un orden arbitrario y en diferentes momentos, de ahí la definición. Pero con la palabra "dinámica" la situación es más complicada. ¡Entendamos!

La unidad más pequeña de la estructura de RAM de la computadora es una célula. Una matriz de celdas estrechamente espaciadas se combina en tablas rectangulares condicionales, que se llaman matrices. Las reglas horizontales de dicha matriz se llaman filas y barras verticales. El rectángulo completo de la matriz se llama "página", y la totalidad de las páginas se denomina banco. Todas estas cosas son un poco virtuales, en el sentido de que, por ejemplo, un "banco" se puede llamar como un módulo DIMM completo, o una parte separada de él (chips de memoria ubicados en un lado del mismo).

En cualquier caso, el diagrama de la estructura de la RAM de la computadora (su fragmento) se puede ver en la siguiente imagen:

El esquema de la estructura de la memoria operativa El esquema de la estructura de la memoria operativa

Como ya dijimos, la unidad más pequeña en el nivel físico es una célula. La celda consta de un microcondensador (en el diagrama anterior se designa como C) y tres transistores (VT). El condensador almacena una pequeña carga, y los transistores actúan como "llaves", que, por un lado, no dan la carga del condensador espontáneamente para drenar, y por otro lado, permiten / prohiben el acceso al condensador para leer o cambiar.

Cada condensador puede almacenar la unidad de información más pequeña, un bit de datos. Si el capacitor está cargado, entonces, de acuerdo con el sistema de números binarios utilizado en las computadoras, es una "unidad" lógica, si no hay carga, un "cero" lógico y sin datos.

En teoría, el esquema de memoria operativa es hermoso, pero no hay soluciones ideales, y en la práctica, los desarrolladores deben enfrentar el hecho de que la carga del condensador se va rápidamente o se produce su descarga espontánea parcial (no salva la situación y las "claves"), salida, cómo recargarlo periódicamente. ¿Con qué frecuencia? ¡Algunas docenas de veces por segundo! Y esto a pesar del hecho de que tales condensadores en un solo chip de memoria - ¡unos pocos millones!

Como resultado, el estado de toda la memoria debe leerse constantemente, y en poco tiempo otra vez se actualiza (de lo contrario, todos sus datos simplemente desaparecerán). Es por eso que se llamó "dinámico", significaba su actualización automática dinámica o regeneración. En la foto de arriba podemos ver sus bloques especiales, que son responsables de esta función.

También se debe tener en cuenta que el proceso de lectura en DRAM es destructivo: después de acceder a cualquier celda, su condensador se descarga y para no perder los datos contenidos en él, el condensador debe ser recargado. La segunda "sorpresa" es que, debido a las características del diseño, el decodificador de direcciones de fila / columna indica leer no solo una celda en particular, sino toda la fila (o columna) a la vez. Los datos leídos se almacenan completamente en el búfer de datos y luego las aplicaciones solicitadas por la aplicación se seleccionan de ellos. ¡Después de eso, inmediatamente necesita recargar una cantidad de celdas!

Aunque puede parecer que el proceso de regeneración (renovación) es algo caótico, pero no lo es. El controlador de memoria a intervalos regulares toma una pausa tecnológica estrictamente regulada y en este momento lleva a cabo un ciclo completo de regeneración de todos los datos.

Una vez que leí una buena frase: "La memoria dinámica se puede comparar con un cubo con fugas. Si no se repone constantemente, ¡toda el agua fluirá! "Algo similar está sucediendo en la situación con DRAM. Naturalmente, todos estos comandos adicionales y ciclos de carga y descarga provocan demoras adicionales en la operación y no son un signo de alta eficiencia del producto final. Entonces, ¿por qué no puedes pensar en algo más efectivo? ¡Tú puedes! Y ya se ha inventado: memoria estática con acceso aleatorio (SRAM - Static Random Access Memory).

La memoria estática es mucho más rápida que la memoria dinámica al cambiar los disparadores y no necesita regenerarse. Se utiliza con éxito en la construcción de cachés de CPU y en los búferes de almacenamiento intermedio de tarjetas gráficas discretas. ¿Es posible organizar sobre la base de SRAM la memoria principal del sistema de la computadora? Es posible, pero debido a la complejidad del diseño costará mucho más y los fabricantes simplemente no se benefician de él :)

Creo que es lógico, si consideramos el tipo de RAM DIMM. La abreviatura significa "módulo de memoria dual en línea", es decir, tales tarjetas se utilizan hasta el día de hoy en las computadoras personales.

La memoria del DIMM estándar a fines de los años 90 del siglo pasado reemplazó al SIMM (Módulo de memoria en línea único) estándar anterior. De hecho, el DIMM es una placa de circuito impreso con almohadillas de contacto en él. Este es un tipo de base: los chips de memoria y otros "flejes" eléctricos del fabricante se agregan solo después.

La principal diferencia entre DIMM y SIMM, además de las dimensiones, es que en el nuevo estándar, los contactos eléctricos en el módulo están ubicados en ambos lados y son independientes, y en el SIMM están ubicados solo en un lado (también hay dos, pero simplemente están enlazados y transmitir, de hecho, la misma señal). El estándar DIMM también es capaz de implementar una función como detectar y corregir errores con verificación de paridad (ECC), pero más sobre esto a continuación.

La memoria de trabajo de la computadora es el lugar donde el procesador central guarda todos los resultados intermedios de sus cálculos y trabajos, retirándolos según sea necesario para su posterior procesamiento. Puede decir que la RAM es el área de trabajo para la CPU de la computadora.

Los servicios RAM también se disfrutan con tarjetas de placer y de video (si no tienen suficiente para acomodar sus datos de volumen). El video incorporado propio no tiene ninguno y no duda en usar el operativo.

Veamos a qué se parecen los DIMM ordinarios:

RAM de la computadora RAM de la computadora

La memoria operativa de la computadora es una placa multicapa de textolita (en la foto, verde y roja, respectivamente). La placa de circuito impreso (PCB) es un sustrato con partes impresas. Soldado en él una cierta cantidad de chips de memoria (en la foto, cuatro en cada lado) y un conector que se conecta a la ranura correspondiente en la placa base .

El conector del módulo, de hecho, determina el tipo de nuestra DRAM (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3, etc.). Mire de cerca y verá que en la foto el conector está dividido por la mitad por un pequeño corte (se llama "llave"). Es esta "clave" la que no le permite insertar el módulo de memoria en un conector incompatible en la placa base. Importante: las "teclas" en el módulo y en la placa deben coincidir perfectamente. Esta es la protección contra la instalación incorrecta en el tablero.

El siguiente diagrama muestra la ubicación de las "claves" para diferentes tipos de módulos:

Ubicando las teclas en la RAM Ubicando las teclas en la RAM

Como puede ver, la longitud de todos los módulos es la misma. Externamente, la única diferencia está en la cantidad de almohadillas en el conector y la ubicación de las "teclas".

Ahora repasemos brevemente los tipos de RAM más comunes. Diferentes generaciones de eso:

  • SDRAM - (Memoria de acceso aleatorio dinámica síncrona - memoria de acceso aleatorio síncrona). Módulo con 168 mu pin (s), alimentado por 3,3 voltios (V).
  • DDR - (Doble velocidad de datos - dos veces la velocidad de datos). Permite (a diferencia de SDRAM) hacer una selección (o transmitir datos) dos veces por ciclo de reloj del bus de memoria. El módulo tiene 184 contactos, su voltaje de alimentación es 2.6 V. Con la llegada de la memoria DDR, la generación anterior de memoria comenzó a llamarse SDR SDRAM (Single Data Rate DRAM).
  • DDR2 es la próxima generación de chips. Permite que un ciclo de reloj transfiera 4 bits de información (dos conjuntos de datos) desde las celdas de los chips de memoria a los búferes de E / S. Una placa de circuito impreso con 240 contactos (120 en cada lado). Su voltaje de suministro es 1.8 V.
  • DDR3 es la próxima generación, capaz de muestrear 8 bits de datos, 240 contactos y un voltaje de suministro de 1.5 voltios por ciclo de reloj. Al mismo tiempo, el consumo de energía de la memoria DDR3 es 40% más pequeño que el de DDR2, que es bastante importante cuando se usa con dispositivos móviles (computadoras portátiles). La reducción del consumo de energía se logra debido a la transición a un proceso tecnológico más "delgado" (90-65-50-40 nanómetros).
  • DDR4: apareció en el mercado en 2014 año. La evolución de DDR3 (bajo voltaje (1.2V), un poco más de contactos - 288, un módulo ligeramente más alto, la velocidad de transmisión se duplica debido al doble número de chips de memoria). Velocidad de transferencia de datos de hasta 3.2 Gigabit por segundo. La frecuencia máxima de memoria de este tipo es 4,266 MHz

Entonces, los siguientes son los signos que caracterizan la RAM de la computadora:

  1. Tipo de RAM (SDRam, DDR, etc.)
  2. Volumen de módulos
  3. La frecuencia de reloj de su operación
  4. Tiempos (retrasos en el acceso y recuperación de datos de los chips - latencia)

Consideramos el primer punto anterior, pero revisemos el resto. La cantidad de chips de memoria aumenta constantemente y ahora no te sorprenderá el módulo en 1 Gb (gigabyte). Antes recuerdo muy bien qué temor me causó la frase: "¡Tengo 128 megabytes de RAM instalados en mi computadora!" Y mi amigo en ese momento estaba trabajando con gráficos 3D en el programa de simulación 3DMax :) Ahora hay módulos de 16GB Todos y estoy seguro de que este no es el límite.

Vamos más allá: la frecuencia del reloj. Medido en megahercios (MHz - MHz) y la regla general es que cuanto más grande es, la memoria se ejecuta más rápido. Por ejemplo, la memoria DDR4 funciona a una frecuencia de 4266 megahercios. A una frecuencia más alta, el ancho de banda de la RAM aumenta (cuántos datos puede "bombear" a través de sí mismo por unidad de tiempo).

Aquí hay una pequeña tabla resumen, que muestra claramente este punto:

Temporización (latencia): es un indicador del retraso de tiempo entre la llegada a la memoria del equipo y el momento de su ejecución. La latencia está determinada por los tiempos, medidos en el número de ciclos entre equipos individuales. La configuración de los tiempos ocurre en el BIOS y el cambio de sus valores puede lograr un cierto aumento en la productividad de la computadora.

Me gustaría aprovechar esta oportunidad para agregar una pequeña nota sobre todos estos "nuevos" tipos de memoria: DDR2, 3, 4, etc. En términos generales, sigue siendo el mismo viejo módulo SDRAM, pero ligeramente modificado. Dado que es costoso aumentar la frecuencia de la memoria en sí (a nadie le gusta hacerlo debido al inevitable calentamiento que se produce después de esto), los productores recurrieron al truco.

En lugar de aumentar significativamente la frecuencia de reloj de la memoria, aumentaron la profundidad del bit del bus de datos interno (desde las celdas de las matrices de memoria a los búferes de E / S) y lo hicieron dos veces más grande que el ancho del bus externo (desde el controlador a los chips de memoria). Resultó que durante un ciclo de reloj, se leen los datos que leyó previamente el bus externo durante solo dos ciclos de reloj. En este caso, el ancho del bus de datos externo es, como antes, 64 bits, e interno - 128/256/512, etc. poco.

Otro "truco" que le permite aumentar el rendimiento sin aumentar la frecuencia es la instalación paralela de módulos para la inclusión de modos de operación de dos y tres canales (doble y triple canal, respectivamente). Esto aumenta ligeramente el rendimiento del subsistema de memoria (5-10 por ciento). Para trabajar en este modo, es preferible usar Kit-s. "KIT" es un conjunto de módulos que consta de varios "listones" que ya han sido probados para el trabajo cooperativo entre sí.

En las placas base modernas, las ranuras (enchufes) para la memoria a través de uno se resaltan en diferentes colores. Esto se hace simplemente para facilitar la instalación en ellos de módulos similares (idealmente, el mismo). Si la instalación es exitosa, el modo multicanal se encenderá automáticamente. La foto a continuación muestra tablas con la posibilidad de operar la memoria en modos de tres y cuatro canales.

Y así es como cuatro canales de memoria de cuatro canales pueden verse en el tablero:

Ahora los modos de memoria multicanal se usan ampliamente. La idea es la siguiente: un controlador de memoria de doble canal puede comunicarse simultáneamente (en paralelo) a cada módulo par e impar. Por ejemplo: el primer y tercer módulo transmiten y reciben datos simultáneamente con el segundo y cuarto. Con el enfoque tradicional (modo de un solo canal), todos los módulos instalados fueron atendidos por un controlador (canal), que tuvo que cambiar rápidamente entre ellos.

La velocidad total de cada canal está determinada por el DIMM más lento que está instalado en él. Además, intente seguir la recomendación de que: en cada uno de los canales, debe instalar los listones del mismo volumen.

Ahora algunas palabras sobre los chips de RAM (chips). Al igual que cualquier elemento de la computadora a la que se aplica voltaje, la memoria se calienta. Como recordamos, los componentes dentro de la unidad del sistema son alimentados por una cierta cantidad de corriente continua, que son proporcionados por la fuente de alimentación : 12V, 5V o 3V.

Las propias fichas se calientan directamente. Y algunos fabricantes de tableros ponen en sus productos pequeños radiadores para disipar el calor. Los radiadores, por regla general, simplemente se pegan con un compuesto especial o se mantienen en una pasta térmica.

El radiador también se puede ajustar desde arriba:

Aquí, por ejemplo, qué muestra de la memoria de la computadora de la compañía de la marca "OCZ" está en mi colección de inicio:

Una cosa! Doble radiador, el tablero agradablemente endurece la palma y generalmente da la impresión de un objeto hecho en la conciencia. Además, bajó los tiempos de trabajo :)

Recuerdo que en 2008 pasé un tiempo trabajando para una gran empresa. Computarizado había todo lo suficientemente serio. En el departamento de TI trabajó, en el buen sentido de la palabra, los verdaderos "maníacos" de su negocio :) Cuando miré por primera vez la pestaña de las propiedades del servidor de terminal que ejecutaba el sistema operativo Windows Server 2003 de 64 bits, estaba, para decirlo suavemente, muy sorprendido. . ¡Vi una cifra de 128 (ciento veintiocho) gigabytes de RAM! Al darme cuenta de que parezco estúpido, todavía decidí preguntar de nuevo, ¿es así? Resultó que realmente es (128 gigabytes de DRAM). Es una lástima que no pude ver esa placa madre entonces :)

¡Continuamos! Los chips de memoria pueden ubicarse tanto en un lado de la PCB como en ambos lados y pueden ser de diferentes formas (rectangulares o cuadradas) instalados como SMD planos o componentes BGA. La altura del módulo en sí también puede ser diferente. Cada uno de los chips RAM tiene una cierta capacidad, medida en megabytes (ahora - en gigabytes).

Por ejemplo, si tenemos una barra con una capacidad de 256 megabytes y consta de 8 chips, entonces (divida 256 entre 8) y obtenga que cada chip contenga 32 megabytes.

No puedo ignorar una clase especial de memoria: servidor DRAM. La foto a continuación muestra varios módulos: las opciones del primer y tercer servidor (puede hacer clic en la foto para agrandarla).

Memoria ECC del servidor Memoria ECC del servidor

¿Cuál es la diferencia entre la memoria del servidor y la del servidor? Incluso visualmente en la foto de arriba está claro que las soluciones de servidor tienen chips adicionales en el tablero que le brindan funcionalidad adicional. ¿Cuál? Vamos a ver! Antes que nada, descubramos qué componentes adicionales de la PCB (excepto las propias RAM) son estándar. Esta es una serie de condensadores SMD de tántalo en estado sólido ubicados directamente encima de las almohadillas de contacto del módulo. Estos son componentes del "enlace" de la tarjeta de memoria.

El segundo elemento obligatorio (en la foto de arriba está marcado en verde) se puede llamar el chip SPD. La abreviatura significa "Serial Presence Detect" (Detección de presencia en serie): una interfaz de detección en serie o detección de presencia secuencial. De alguna manera, sí :) De hecho, es una ROM programable, en la que los ajustes de cada módulo de memoria están "cosidos": todos los parámetros, frecuencias, tiempos, modos de funcionamiento, etc. Desde allí, cuando se inicia la computadora, son leídos por el chip BIOS.

Los chips adicionales en las placas de servidor (rodeados con un círculo en rojo) brindan la capacidad de detectar y corregir errores de lectura / escritura (tecnología ECC) y almacenamiento en búfer parcial (registro de memoria).

Nota: ECC - (código de corrección de errores) El algoritmo para detectar y corregir errores aleatorios en la transmisión de datos (no más de uno o dos bits por byte).

Para implementar estas características, se instala un chip de memoria adicional en el módulo y no se convierte en 64 bits, como los DIMM habituales, sino 72-dos. Por lo tanto, no todas las placas base pueden funcionar con dicha memoria. ¡Algunos, debemos darles lo que les corresponde, trabajo! :)

Haga clic en la foto de arriba y podrá ver símbolos adicionales en la pegatina (resaltada en rojo), que no son para la memoria normal. Me refiero a abreviaturas como: "SYNCH", "CL3 (2.5)", "ECC" y "REG". Vamos a detenernos en ellos por separado. Como el primero de los módulos enumerados en la foto se refiere al período de distribución de computadoras personales bajo la marca general "Pentium", la designación "SYNCH" está presente por separado.

¿Recuerdas cómo se decodifica la primera letra del acrónimo SDRAM? DRAM síncrona (síncrona). Escriba DRAM, ejecutándose tan rápido que podría sincronizarse en frecuencia con la operación del controlador de memoria. ¡En ese momento fue un gran avance! Las generaciones anteriores de RAM funcionaban en modo asíncrono de transferencia de datos. Ahora, los comandos podrían fluir al controlador en un flujo continuo, sin esperar la ejecución de los anteriores. Por un lado, esto redujo el tiempo total para su transferencia, pero por el otro (dado que los comandos no se podían ejecutar a la velocidad de su llegada), apareció algo así como la latencia: retraso en la ejecución.

Se trata de la cantidad de latencia del módulo de memoria del servidor que nos indica el segundo indicador en la etiqueta adhesiva "CL3". Se interpreta como "Cas latencia": el tiempo mínimo medido en los buses del bus del sistema, entre el comando de lectura (CAS, por la transferencia real de la dirección deseada de una fila o columna) y el comienzo de la transferencia de datos.

Otra cosa es que los vendedores incluso aquí intentan engañarnos y señalar solo una (la menor) de todas las demoras posibles. De hecho, hay muchos tiempos y esto es lógico: la organización del trabajo de transferencia, muestreo y escritura de datos en una matriz tan grande es tan complicada que sería extraño si no hubiera retrasos en el trabajo de la memoria o si estuviera limitado a uno.

Por ejemplo, algunos (lejos de todos) los retrasos se presentan en la tabla siguiente:

Tabla de tiempos de memoria Tabla de tiempos de memoria

Por lo tanto, indicando el valor de latencia para un solo parámetro (CL) con el indicador más pequeño y sin dar una idea de los retrasos de memoria en otras operaciones, ¡estamos tratando de introducir esto! No diré que esto es lo que sucede, pero la sensación surge precisamente esto :)

Ya hemos considerado la designación de ECC, no lo repetiremos. ¡Pero con el puntero "REG" vamos a resolverlo! Como regla, así es como se designan los módulos de memoria registrados (registrados). ¿Qué significa esto? Entre los chips de RAM y el bus se instala un microcircuito adicional, que actúa como una especie de buffer. Por lo tanto, este tipo de memoria de registro a menudo se denomina buffer (Buffered) o con buffer parcial.

La presencia de registros especiales (buffer) en el módulo de memoria reduce la carga en el sistema de sincronización (regeneración eléctrica), descargando su controlador. Los registros almacenan de manera relativamente rápida los datos entrantes, que a menudo son requeridos por la aplicación. La presencia de un búfer entre el controlador y los chips de memoria lleva a un retraso adicional de un reloj, pero para los sistemas de servidor esto es normal. Obtenemos mayor confiabilidad debido a una pequeña caída en el rendimiento.

La memoria RAM para computadoras portátiles se llama SO-Dimm y tiene, por razones obvias, un diseño más corto. Se ve así:

Memoria para la computadora portátil Memoria para la computadora portátil

Es mucho más compacto que sus contrapartes de escritorio, pero también tiene una "clave" única. Recuerde: por la posición de la "clave" puede determinar el tipo de chip. Bueno, más - por la inscripción en la pegatina (pegatina) :)

Y bastante el último: adquiera la memoria operativa de los fabricantes establecidos: Samsung, Corsair, Kingston, Patriot, Hynix, OCZ, y luego los problemas de RAM le puentearán.

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