Cuando nuestro ordenador va lento, una de las primeras cosas que miramos es si tenemos suficiente memora RAM. También, una de los requisitos que suelen tener todos los programas, juegos y sistemas operativos es un mínimo de memoria RAM. ¿Qué es realmente la memoria RAM y para qué sirve? Todo esto y más lo veremos hoy en este artículo.
Índice de contenidos
Qué es la memoria RAM
La memoria RAM (Random Access Memory) o memoria de acceso aleatorio es un componente físico de nuestro ordenador, generalmente instalado sobre la misma placa base. La memoria RAM es extraíble y se puede ampliar mediante módulos de distintas capacidades.
La función de la memoria RAM es la de cargar todas las instrucciones que se ejecutan en el procesador. Estas instrucciones provienen del sistema operativo, dispositivos de entrada y salida, de discos duros y todo lo que está instalado en el equipo.
En la memoria RAM se almacenan todos los datos e instrucciones de los programas que se están ejecutando, estas son enviadas desde las unidades de almacenamiento antes de su ejecución. De esta forma podremos tener disponibles todos los programas que ejecutamos, si apenas esperas.
Si la memoria RAM no existiera las instrucciones deberían de ser tomadas directamente de los discos duros y estos son mucho más lentos que esta memoria de acceso aleatorio, por lo que es un componente crítico en el rendimiento de un ordenador.
Se llama memoria de acceso aleatorio porque se puede leer y escribir en cualquiera de sus posiciones de memoria sin necesidad de respetar un orden secuencial para su acceso. Esto permite no tener prácticamente intervalos de espera para el acceso a la información.
Componentes físicos de la memoria RAM
En cuanto a los componentes físicos de un módulo de memoria RAM, podremos distinguir las siguientes partes:
Placa de componentes
Es la estructura que soporta los demás componentes y las pistas eléctricas que comunican cada una de las partes de estas.
Cada una de estas placas forman un módulo de memoria RAM. Cada uno de estos módulos contarán con una capacidad de memoria determinada según los existentes en le mercado.
Bancos de memoria
Son los componentes físicos encargados de almacenar los registros. Estos bancos de memoria lo forman chips de circuitos integrados que están compuestos en su interior por transistores y capacitores que forman celdas de almacenamiento. Estos elementos permiten almacenar bits de información dentro de ellos.
Para que la información permanezca dentro de los transistores será necesaria una alimentación eléctrica periódica en ellos. Es por esto que cuando apagamos nuestro ordenador esta memoria queda completamente vacía.
Esta es la gran diferencia que existe por ejemplo entre la memoria RAM y las unidades de almacenamiento SSD.
Para saber más sobre las unidades SSD puedes visitar nuestro artículo en donde se explica detalladamente cuales son los mejores modelos y sus características:
Cada módulo de memoria RAM cuenta con varios de estos bancos de memoria separados físicamente mediante chips. De esta forma es posible el acceso a la información de uno de ellos mientras que otro se está cargando o descargando.
Reloj
Las memorias RAM síncronas cuentan con un reloj que se encarga de sincronizar las operaciones de lectura y escritura de estos elementos. Las memorias asíncronas no llevan est tipo de elemento integrado.
Chip SPD
El chip SPD (Serial Presence Detect) es el encargado de almacenar datos relativos al módulo de memoria RAM. Estos datos son el tamaño de la memoria, el tiempo de acceso, velocidad y el tipo de memoria. De esta forma el ordenador conocerá que memoria RAM tiene instalada en su interior al chequear esta durante el encendido.
Bus de conexión
Este bus compuesto por contactos eléctricos y es el encargado de permitir la comunicación entre el módulo de memoria y la placa base. Gracias a este elemento dispondremos de módulos de memoria separados de la placa base pudiendo con ello ampliar la capacidad de memoria mediante modulo nuevos.
Tipos de módulos de memorias RAM
Una vez vistos los distintos componentes físicos de las memorias RAM, tendremos también que conocer el tipo de encapsulamiento o módulos que montan. Estos módulos básicamente están formados por la placa de componentes y el bus de conexión junto con sus pines de contacto. Entre otros, estos son los módulos más utilizados antes y ahora:
- RIMM: estos módulos montaban memorias RDRAM o Rambus DRAM. Luego los veremos. Estos módulos cuentan con 184 pines de conexión y un bus de 16 bits.
- SIMM: este formato lo utilizaban las computadoras antiguas. Tendremos módulos de 30 y de 60 contactos y bus de datos de 16 y de 32 bits.
- DIMM: este es el formato utilizado actualmente para las memorias DDR en sus versiones 1, 2, 3 y 4. El bus de datos es de 64 bits y puede tener: 168 pines para las SDR RAM, 184 para las DDR, 240 para las DDR2 y DDR3 y 288 para las DDR4.
- SO-DIMM: será el formato DIMM específico para ordenadores portátiles.
- FB-DIMM: formato DIMM para servidores.
Tipos de tecnologías de memoria RAM
De forma general existen o han existido dos tipos de memorias RAM. Las de tipo asíncrono, que no cuentan con un reloj para poder sincronizarse con el procesador. Y las de tipo Síncrono que son capaces de mantener la sincronización con el procesador para ganar en eficacia y eficiencia en el acceso y almacenado de información en ellas. Veamos cuales existen de cada tipo.
Memorias de tipo asíncrono o DRAM
Las primeras memorias DRAM (Dinamic RAM) o RAM dinámica eran de tipo asíncrono. Se denomina DRAM por su característica de almacenamiento de información de forma aleatoria y dinámica. Su estructura de transistor y condensador hace que para que un dato quede almacenado dentro una celda de memoria, será necesario alimentar el condensador de forma periódica.
Estas memorias dinámicas eran de tipo asíncrono, por lo que no existía un elemento capaz de sincronizar la frecuencia del procesador con la frecuencia de la propia memoria. Esto provocaba que existiera menor eficiencia en la comunica entre estos dos elementos. Algunas memorias asíncronas son las siguientes:
- FPM-RAM (Fast Page Mode RAM): estas memorias se utilizaron para los primeros Intel Pentium. Su diseño consistía en ser capaz de enviar una sola dirección y a cambio recibir varias de estas consecutivas. Esto permite una mejor respuesta y eficiencia ya que no necesita estar continuamente enviando y recibiendo direcciones individuales.
- EDO-RAM (Extended Data Output RAM): este diseño es la mejora del anterior. Además de ser capaz de recibir direcciones contiguas simultáneamente se están leyendo la columna anterior de direcciones, por lo que no hay necesidad de mantenerse a la espera de recibir direcciones cunado se envía una de ellas.
- BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): mejora de la EDO-RAM, esta memoria era capaz de acceder a varias posiciones de memoria para enviar ráfagas de datos (Burt) en cada ciclo de reloj al procesador. Esta memoria no llego a comercializarse.
Memorias de tipo síncrono o SDRAM
A diferencia de las anteriores esta memoria RAM dinámica cuenta con un reloj interno capaz de sincronizar esta con el procesador. De esta forma se mejoran notablemente los tiempos de acceso y la eficiencia de comunicación entre amos elementos. Actualmente todos nuestros ordenadores cuentan con este tipo de memorias operando en ellos. Veamos los distintos tipos de memorias síncronas.
Rambus DRAM (RDRAM)
Estas memorias son la renovación completa de las DRAM asíncronas. Mejoraba a esta tanto en ancho de banda como en frecuencia de transmisiones. Se utilizaron para la consola Nintendo 64. Estas memorias se montaban en módulo llamado RIMM y llegaron a alcanzar frecuencias de 1200 MHz y un ancho de palabra de 64 bits. Actualmente están en desuso
SDR SDRAM
Fueron justamente las antecesoras a las actuales DDR SDRAM. Estas se presentaban en módulos de tipo DIMM. Estos cuentan con la posibilidad de conectarse a las ranuras de la placa base y constan de 168 contactos. Este tipo de memorias soportaban un tamaño máximo de 515 MB. Fueron utilizadas en los procesadores AMD Athlon y los Pentium 2 y 3
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
Estas son las memorias RAM actualmente utilizadas en nuestros ordenadores, con distintas actualizaciones. Las memorias DDR permiten la transferencia de información mediante dos canales distintos de forma simultánea en un mismo ciclo de reloj (Double Data).
El encapsulamiento constaba de un módulo DIMM de 184 contactos y una capacidad máxima de 1 GB. Las memorias DDR fueron utilizadas por los AMD Athlon y posteriormente por los Pentium 4. Su frecuencia de reloj máxima era de 500 MHz
DDR2 SDRAM
Mediante esta evolución de las memorias RAM DDR, se doblaron los bits transferidos en cada ciclo de reloj a 4 (cuatro transferencias), dos de ida y dos de vuelta.
El encapsulamiento es de tipo DIMM de 240 pines. Su frecuencia de reloj máxima es de 1200 MHz. La latencia (tiempo de acceso y respuesta de la información) para los chips de tipo DDR2 aumenta respecto a la DDR, por lo que en este aspecto reduce su rendimiento. Las memorias DDR2 no son compatibles en instalación con las DDR, debido a que trabajan a un voltaje distinto.
DDR3 SDRAM
Otra evolución más del estándar DDR. En este caso se mejora la eficiencia energética, al trabajar a un menor voltaje. El encapsulado sigue siendo de tipo DIMM de 240 pines y la frecuencia de reloj sube hasta los 2666 MHz. La capacidad por módulo de memoria es de hasta 16 GB.
Al igual que ocurre en el salto de tecnología, estas DDR3 son memorias con una latencia superior a las anteriores, y no son compatibles en instalación con las versiones anteriores.
DDR4 SDRAM
Como en los casos anteriores, cuenta con una mejora sustancial en cuanto a frecuencia de reloj, siendo posible llegar hasta los 4266 MHz. Al igual que ocurre en el salto de tecnología, estas DDR4 son memorias con una latencia superior a las anteriores e incompatibles con las ranuras de expansión para tecnologías anteriores.
Las memorias DDR4 montan módulos de 288 pines.
Nomenclatura utilizada
Tenemos que prestar especial atención a la nomenclatura que se utiliza para nombrar a las memorias RAM de tipo DDR actuales. De esta forma podremos identificar que memoria estamos comprando y que frecuencia tiene.
Tendremos en primer lugar la capacidad de memoria disponible seguido de “DDR(x)-(frecuencia) PC(x)-(tasa de transferencia de datos). Por ejemplo:
2 GB DDR2-1066 PC2-8500: estamos ante un módulo de RAM de 2 GB de tipo DDR2 que trabaja a una frecuencia de 1066 MHz y con una tasa de transferencia de 8500 MB/s
Funcionamiento de la memoria RAM
Para saber cómo es el funcionamiento de una memoria RAM lo primero que tendremos que ver es cómo se comunica físicamente con el procesador. Si tomamos en cuenta el orden jerárquico de la memoria RAM, esta es encuentra justamente en el nivel siguiente a la memoria cache del procesador.
Existen tres tipos de señales que el controlador de memoria RAM debe gestionar, señales de datos, señales de direccionamiento y señales de control. Estas señales circulan principalmente por los buses de datos y de direcciones y otras líneas de control. Veamos cada una de ellas.
Bus de datos
Esta línea se encarga de llevar la información desde el controlador de memoria hasta el procesador y los demás chips que la requieran.
Estos datos están agrupados en elementos de 32 o 64 bits. Según el ancho de bits del procesador, si el procesador es de 64 los datos irán agrupados en bloques de 64 bits.
Bus de direcciones
Esta línea se encarga de transportar las direcciones de memoria que contienen los datos. Este bus es independiente al bus de direcciones del sistema. El ancho de bus de esta línea será el ancho de la memoria RAM y del procesador, actualmente 64 bits. El bus de direcciones está conectado físicamente al procesador y a la memoria RAM.
Bus de control
Por este bus viajarán las señales de control tales como las señales de alimentación Vdd, las señales de Lectura (RD) o de escritura (RW), la señal de reloj (Clock) y la señal de reseteo (Reset)
Funcionamiento en dual channel
La tecnología de doble canal permite un incremento de rendimiento del equipo gracias a que será posible el acceso simultáneo a dos módulos distintos de memoria. Cuando está activa la configuración de dual channel será posible acceder a bloques de una extensión de 128 bits en lugar de los 64 típicos. Esto se nota especialmente cuando utilizamos tarjetas gráficas integradas en la placa base ya que, en este caso, parte de la memoria RAM esta compartida para su uso con esta tarjeta gráfica.
Para conseguir implementar esta tecnología, será necesario un controlador de memoria adicional situado en el chipset del puente norte de la placa base. Para que un doble canal sea efectivo, los módulos de memoria deben ser del mismo tipo, tener la misma capacidad y velocidad. Y deberá estar instalados en los slots indicados en la placa base (normalmente son los pares 1-3 y 2-4). Aunque no te preocupes porque aunque sean distintas memorias también serán capaces de trabajar en Dual Channel
Actualmente también podemos encontrar esta tecnología utilizando triple canal o hasta cuádruple canal con las nuevas memorias DDR4.
Ciclo de instrucción de una memoria RAM
El esquema de funcionamiento está representado con dos memorias en dual channel. Para ello dispondremos de un bus de datos de 128 bits, 64 bits para cada dato contenido en cada uno de los dos módulos. Además, tendremos una CPU con dos Controladores de memoria CM1 y CM2
Un bus de datos de 64 bits irá conectado a CM1 y otro a CM2. Para que la CPU, que es de 64 bits, pueda trabajar con dos bloques de datos, estos los repartirá en dos ciclos de reloj.
El bus de direcciones contendrá la dirección de memoria del dato que el procesador necesite en un momento dado. Esta dirección estará tanto de la celda del módulo 1 como del módulo 2.
La CPU quiere leer un dato de la posición de memoria 2
La CPU quiere leer el dato de la posición de memoria 2. Esta dirección corresponde a dos celdas ubicadas en dos módulos de memoria RAM en dual channel.
Como lo que queremos es leer el dato de la memoria el bus de control activará el cable de lectura (RD) para que la memoria sepa que la CPU quiere leer ese dato.
Simultáneamente el bus de memoria enviará esa dirección de memoria a la RAM, todo sincronizado mediante el reloj (CLK)
La memoria ya ha recibido la petición del procesador, ahora unos cuantos ciclos después esta preparará el dato de ambos módulos para enviarlo por el bus de datos. Decimos unos ciclos después porque la latencia de la memoria RAM hace que el proceso no sea inmediato.
Por el bus de datos se enviarán los 128 bits de datos provenientes de la memoria RAM, un bloque de 64 bits para una parte del bus y otro de 64 bit para la otra parte.
Ahora cada uno de estos bloques llegarán a los controladores de memoria CM1 y CM2 y en dos ciclos de reloj la CPU los procesará.
El ciclo de lectura habrá terminado. Para hacer la acción de escribir será exactamente igual, pero activando el cable de RW del bus de control
Cómo saber si una memoria RAM es buena
Para saber si una memoria RAM tienen un buen desempeño o malo tendremos que fijarnos en ciertos aspectos de ésta.
- Tecnología de fabricación: lo principal será saber que tecnología implemente la memoria RAM. Demás esta debe ser la misma que soporte la placa base. Por ejemplo, si es DDR4 o DDR3, etc.
- Tamaño: otro de los aspectos principales es la capacidad de almacenamiento. Mientras más mejor, especialmente si vamos a utilizar nuestro equipo para gaming o programas muy pesado, necesitaremos memorias RAM de una gran capacidad, 8, 16, 32 GB etc.
- Capacidad de la placa para cual channel: otro aspecto a tener en cuenta es si la placa permite dual channel. Si es así y por ejemplo deseamos instalar 16 GB de RAM, lo más indicado será comprar dos módulos de 8 GB cada uno e instalarlos en dual channel, antes que instalar solo un de 16 GB.
- Latencia: la latencia es el tiempo que tarda la memoria en hacer el proceso de búsqueda y escritura de datos. Mientras más bajo sea este tiempo mejor, aunque también habrá que ponderarlo con otros aspectos como la capacidad de transferencia y la frecuencia. Las memorias DDR 4 por ejemplo tienen una latencia alta, pero se contrarresta con una gran frecuencia y transferencia de datos.
- Frecuencia: es la velocidad a la que trabaja la memoria. Mientras más mejor.
Con esto termina nuestro artículo sobre qué es y cómo funciona una memoria RAM, esperamos que te haya gustado. Si tienes alguna pregunta o quieres aclarar algo solo tienes que dejarlo en los comentarios.
