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Informações Técnicas das Memórias
Imagem ilustrativa de uma memória

O termo RAM (Random Access Memory ou memória de acesso aleatório) é uma referência a memórias. No entanto, esta sigla não representa corretamente a função dessas memórias.

A memória RAM é volátil usada para leitura ou escrita, seus dados são perdidos quando o computador ou dispositivo é desligado.

Introdução

Inicialmente, toda a memória DRAM de que um computador era montada na própria placa mãe (motherboard), com pouca ou nenhuma capacidade de expansão; os circuitos integrados de memória eram do tipo DIP (Dual In-line Package) de baixa capacidade (máximo 1 Megabit por chip) e ocupavam um espaço considerável.

A expansão era feita através de soquetes soldados na placa, que ocupavam um espaço adicional.

A introdução dos módulos de memória flexibilizou, permitiu maiores capacidades, atendendo a demanda dos softwares que necessitavam mais 2 MB para executar os novos sistemas operacionais, aplicativos e interfaces gráficas.

Os módulos de memória são montagem dos circuitos integrados de memória DRAM sobre uma placa de circuito impresso, que, apresenta um conector em uma de suas bordas para inserção em um soquete, situado na motherboard.

Esses módulos ficam montados em posição vertical ou inclinados em relação à placa mãe, economizando precioso espaço.

Atualmente

Muitos softwares não rodam em equipamentos com menos de 1 GB de memória RAM, a velocidade da informação é tão rápida, que sistemas operacionais como: windows xp, vista não serão mais suportados por um simples navegador de Internet como o Chrome, por exemplo.

Quantidade de Memória

Quantidade de memória de um computador, notebook ou celular é muito importante para performance do dispositivo. As medidas são em bytes, MB (mega bytes) e GB (giga bytes). Um byte representa uma unidade de informação capaz de armazenar uma letra, dígito numérico ou caracter.

Quanto mais memória o dispositivo tiver maior será sua capacidade de executar sistemas (programas).

Os módulos de memória apresentam várias características, e podemos reuni-las em quatro grupos principais:

Ícone que representa as características tecnologicas Características Tecnológicas

SRAM (Static Random Access Memory):

RAM estática, é utilizada para formar a cache L2 (externa) em placas mãe antigas. Os caches L1 e L2 existentes dentro de processadores.

DRAM (Dynamic random access memory):

É um tipo de memória RAM dinâmica de acesso direto que abastece cada bit de dados em um condensador ou capacitor. O número de elétrons no condensador determina se o bit é 1 ou 0. Como ocorre debandada de elétrons do componente eletrônico, a informação acaba se perdendo, a menos que a carga seja renovada periodicamente.

A perda de carga não ocorre nas memórias RAM estáticas (SRAM), as DRAM possuem custo muito menor e densidade de bits muito maior, proporcionando no mesmo espaço armazenar muito mais bits e a sua descomplicação estrutural com um transistor e um capacitor para cada bit diferente dos 4 transistores da SRAM.

A DRAM é bem estável com células de memória em um único transistor. Seus transistores e cacitores são tão pequenos que podem ter bilhões dentro de um mesmo chip de memória.

RAM dinâmica, é a mais comum nos equipamentos recentes. Destacam-se SDRAM e DDR SDRAM (DDR, DDR2, DDR3 e DDR4).

FPM (Fast Page Mode ou Modo Paginado Rápido) DRAM:

Este modo de operação permite que se economize tempo quando se deve acessar vários dados que apresentem o mesmo endereço de linha; quando isso acontecer, basta indicar os endereços de linha e coluna do primeiro dado e, para os dados seguintes, indicar apenas o endereço de coluna. As memórias FPM são assíncronas.

EDO (Extended Data Out ou Dados de Saída Estendidos) DRAM:

Nas memórias DRAM tradicionais, sempre que se inicia um novo ciclo através da aplicação de um novo endereço, os dados presentes nas saídas da memória e referentes ao ciclo anterior deixam de ser válidos; as memórias EDO mantêm estes dados de saída válidos por um tempo adicional, permitindo que se inicie um novo ciclo antes do efetivo término do anterior. Este procedimento permite uma economia de tempo da ordem de 10% a 15% em relação às DRAMs FPM. As memórias EDO também são assíncronas.

SDRAM (Synchronous DRAM ou DRAM síncrona):

As SDRAMs diferentemente das DRAMs tradicionais, que permaneciam em inatividade até serem solicitadas, as SDRAMs trabalham em sincronismo com o sistema, permitindo um acesso mais rápido aos dados; possibilitam a programação de alguns de seus parâmetros, um ajuste fino de sua operação. As SDRAMs recebem um sinal de clock, que normalmente é o mesmo que determina o funcionamento do resto do sistema, incluindo a CPU (apesar do clock ser normalmente multiplicado em seu interior).

FPM, EDO, SDRAM são tipos de memórias usadas em PCs antigos, como 386, 486 e primeiros modelos de pentium.

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM):

Versão mais veloz de SDRAM, com velocidade de 200, 266, 333 e 400 MHz (Memória DDR Kingston 1 GB PC3200 FSB 400 MHz).

DDR2 SDRAM:

O clock real é a metade do clock dos seus módulos. Exemplo: uma memória DDR2 400 possui clock real 200Mhz, e seus chips possuem clock de 100Mhz. Entretanto as memórias e seus chips possuem clock efetivo (nominal) de 400Mhz.

Memória Rambus Toshiba

RDRAM (Rambus DRAM):

Extremamente veloz, entretanto cara. Usada nas primeiras placas mãe para Pentium 4, mas caiu em desuso por questão de custo,substituída pela DDR a partir de 2003, deixou de ser suportado por qualquer computador pessoal.

Em compensação, a Sony utilizava uma versão atualizada de memória Rambus no Playstation 2 e 3.

Características Mecânicas

Os módulos de memória podem ser construídos segundo vários padrões mecânicos; estes padrões definem quantos bits o módulo disponibiliza simultaneamente - fato estreitamente relacionado à evolução dos microprocessadores - e a interface mecânica entre o módulo e a motherboard. Os módulos de memória utilizados em microcomputadores atendem às seguintes características:

Memória SIMM 30 vias e de 72 vias
Memória SIMM 30 vias e 72 vias

SIMM 30 vias:

Apresentavam 8 bits de dados (9 com paridade), com 30 contatos de cada lado da placa; os contatos de um lado da placa estão eletricamente conectados com os contatos do lado oposto.

SIMM 72 vias:

Apresentavam 32 bits de dados (36 com paridade), com 72 contatos de cada lado da placa; os contatos de um lado da placa estão eletricamente conectados com os contatos do lado oposto. Os módulos SIMM de 72 vias apresentam um sistema de detecção de presença (PD - Presence Detection), que utiliza o estado de quatro terminais para codificação de informações sobre a capacidade e velocidade do módulo.

Memória Itaucom DIMM 64 MB de 168 vias
PC100

DIMM 168 vias:

64 bits de dados (72 com paridade ou ECC), 84 contatos de cada lado; os contatos de um lado da placa não estão eletricamente conectados com os contatos do lado oposto.

Os módulos DIMM apresentavam dois rasgos conforme a imagem ao lado em seu conector, com a função de diferenciar suas características.

DIMM 184 vias:

64 bits de dados (72 com paridade ou ECC), 92 contatos de cada lado.

Ícone de Buffer (amortecedor) Buffered e Unbuffered

Buffered:

Os módulos DIMM Buffered possuem circuitos extras que diminuem o efeito da carga elétrica sobre o sistema, quando muitos módulos de memória são utilizados simultaneamente; esta característica é utilizada sobretudo por aplicações que requerem grande capacidade de memória e apresentam muitos soquetes para expansão, tipicamente servidores ou workstations mais sofisticadas. Os módulos DIMM Buffered utilizam um sistema de detecção de presença semelhante ao utilizado nos módulos de 72 vias, mas codificando informações através de oito bits ao invés de quatro, permitindo uma maior quantidade de informações. O sistema pode então identificar a quantidade e o tipo de memória instalada, além de outros parâmetros, antes de acessá-la.

Unbuffered:

Os módulos DIMM Unbuffered são atualmente utilizados em aplicações com frequência de bus até 100 MHz; limita-se em quatro o número de módulos utilizadossimultaneamente. Os módulos Unbuffered apresentam um sistema de detecção de presença serial (SPD - Serial Presence Detection) composto por uma EEPROM com informações sobre o produto gravadas de fábrica. O sistema lê estas informações durante a inicialização e as usa para configurar o equipamento de maneira adequada.

Os módulos DIMM Unbuffered e Buffered são incompatíveis: a posição de um dos rasgos presentes no conector da placa muda de acordo com o tipo de módulo, impedindo a conexão do módulo em um soquete não adequado.

Ícone de eletricidade com um raio, fio e uma tomada Características Elétricas

O avanço tecnológico trouxe a redução das tensões de alimentação dos componentes eletrônicos. Nas memórias, houve uma redução de 5V para 1,2V.

Os módulos SIMM utilizavam memórias de 5V. DIMM inicialmente podiam ser montados com memórias de 5V ou 3,3V. Atualmente DIMM DDR4 é alimentada com 1,2V. A posição de um dos rasgos no conector do DIMM diferencia as tensões de alimentação, impedindo a instalação em um soquete não adequado.

Formato e alimentação dos módulos:

PadrãoNúmero de viasTensão
SDR1683.3V
DDR1842.5V
DDR22401.8V 2.1V
DDR2 SO-DIMM2001.8V
DDR32401.5V
DDR42841.05V 1.2V

Ícone de lógica representando por um símbolo de quebra cabeças Características Lógicas

Os módulos de memória caracterizam-se, quanto à sua organização, em:

Módulos sem paridade:

Os módulos sem paridade são atualmente a solução com melhor custo/benefício; apresentam a cada endereço dados com número de bits em múltiplos de oito. Exemplos de módulos sem paridade:

CapacidadeSIMM 72 viasDIMM 168 vias
4 mb1mx32 bits----
8 mb2mx32 bits1mx64 bits
16 mb4mx32 bits2mx64 bits
32 mb8mx32 bits4mx64 bits
64 mb----8mx64 bits
128 mb----16mx64 bits

Módulos com paridade:

Estes módulos apresentam um bit a mais para cada oito bits de dados. Quando um dado é escrito na memória, o controlador armazena o bit de paridade, que indica se o número de bits "1" do byte correspondente é par ou ímpar. Sempre que um dado é lido da memória, o circuito controlador de memória realiza uma checagem entre o conteúdo de cada byte e sua paridade. Se houver alguma discrepância (por exemplo, se o conteúdo de um bit tiver mudado de estado inadvertidamente), o sistema acusará o fato, o que permite uma proteção contra alterações indesejadas do conteúdo da memória.

No entanto, esta proteção não é totalmente eficiente, pois caso ocorra mudança de estado de um número par de bits, o esquema de paridade não acusará nenhuma irregularidade. Sendo assim, a probabilidade de que isto ocorra é extremamente pequena.

Os módulos com paridade apresentarão, portanto, dados com número de bits em múltiplos de nove a cada endereço. Exemplos de módulos com paridade:

CapacidadeSIMM 72 viasDIMM 168 vias
4 mb1Mx36 bits----
8 mb2Mx36 bits1Mx72 bits
16 mb4Mx36 bits2Mx72 bits
32 mb8Mx36 bits4Mx72 bits
64 mb----8Mx72 bits
128 mb----16Mx72 bits

Módulos com ECC (Error Correction Code ou Código de Correção de Erros):

Um sistema mais sofisticado que o da paridade, envolvendo o uso de um algoritmo específico a cada escrita de dados na memória, que gera um código de controle para um conjunto de bytes. Este algoritmo possui as seguintes vantagens sobre a paridade:

  • Pode detectar erros em mais do que um bit;
  • Permite corrigir um bit errado;
  • Pode utilizar o mesmo número de bits que um módulo com paridade.

Como exemplo, um módulo de memória DIMM com 72 bits permite que se use 8 bits para armazenar o código ECC dos 64 bits efetivamente utilizados para dados. Note que se o módulo usasse paridade, o número de bits seria o mesmo; a diferença é que na paridade, cada bit referencia-se a um byte da palavra e no ECC, o conjunto de bits referencia-se a todos os bytes da palavra. Quanto mais bits forem utilizados para ECC, mais bits errados simultâneos poderão ser detectados; entretanto, a correção é possível para um único bit.

Assim como na paridade, o controle de geração e verificação dos códigos ECC, bem como a correção dos erros, fica a cargo do circuito controlador de memória, sendo transparente ao resto do sistema.

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