O que é memória ram e como funciona?
Índice:
- O que é RAM
- Componentes físicos da RAM
- Placa componente
- Bancos de memória
- Relógio
- Chip SPD
- Barramento de conexão
- Tipos de módulos de memória RAM
- Tipos de tecnologias de RAM
- Memórias assíncronas ou DRAM
- Memórias síncronas ou do tipo SDRAM
- Rambus DRAM (RDRAM)
- SDR SDRAM
- SDRAM DDR (SDRAM de taxa de dados dupla)
- SDRAM DDR2
- SDRAM DDR3
- SDRAM DDR4
- Nomenclatura utilizada
- Operação de memória RAM
- Barramento de dados
- Barramento de endereço
- Barramento de controle
- Operação de canal duplo
- Ciclo de instrução de memória RAM
- Como saber se uma RAM é boa
Quando o computador está lento, uma das primeiras coisas que observamos é se temos memória RAM suficiente. Além disso, um dos requisitos que todos os programas, jogos e sistemas operacionais costumam ter é um mínimo de RAM. O que é realmente a RAM e para que serve? Veremos tudo isso e muito mais hoje neste artigo.
Índice de conteúdo
O que é RAM
RAM (Random Access Memory) é um componente físico do nosso computador, geralmente instalado na mesma placa-mãe. A RAM é removível e pode ser expandida por módulos de diferentes capacidades.
A função da memória RAM é carregar todas as instruções que são executadas no processador. Essas instruções vêm do sistema operacional, dispositivos de entrada e saída, discos rígidos e tudo o que está instalado no computador.
Na memória RAM, todos os dados e instruções dos programas em execução são armazenados, estes são enviados das unidades de armazenamento antes de sua execução. Dessa forma, podemos ter disponíveis todos os programas que executamos, se você mal esperar.
Se a RAM não existir, as instruções devem ser seguidas diretamente dos discos rígidos e estas são muito mais lentas que essa memória de acesso aleatório, tornando-a um componente crítico no desempenho de um computador.
Ele é chamado de memória de acesso aleatório porque pode ser lido e gravado em qualquer um dos seus locais de memória sem ter que respeitar uma ordem seqüencial para seu acesso. Isso praticamente não permite intervalos de espera para acessar informações.
Componentes físicos da RAM
Quanto aos componentes físicos de um módulo de memória RAM, podemos distinguir as seguintes partes:
Placa componente
É a estrutura que suporta os outros componentes e os trilhos elétricos que comunicam cada uma das partes deles.
Cada uma dessas placas forma um módulo de memória RAM. Cada um desses módulos terá uma certa capacidade de memória de acordo com as existentes no mercado.
Bancos de memória
Eles são os componentes físicos encarregados de armazenar os registros. Esses bancos de memória são formados por chips de circuito integrado, compostos por transistores e capacitores que formam células de armazenamento. Esses elementos permitem que bits de informações sejam armazenados dentro deles.
Para que as informações permaneçam dentro dos transistores, será necessária uma alimentação elétrica periódica. É por isso que, quando desligamos o computador, essa memória está completamente vazia.
Essa é a grande diferença entre, por exemplo, unidades de armazenamento RAM e SSD.
Para saber mais sobre unidades SSD, você pode visitar nosso artigo, onde os melhores modelos e suas características são explicados em detalhes:
Cada módulo de RAM possui vários desses bancos de memória separados fisicamente por chips. Dessa forma, é possível acessar as informações de um deles enquanto outro está sendo carregado ou descarregado.
Relógio
As memórias RAM síncronas têm um relógio encarregado de sincronizar as operações de leitura e gravação desses elementos. Memórias assíncronas não possuem esse tipo de elemento integrado.
Chip SPD
O chip SPD (Serial Presence Detect) é responsável por armazenar dados relacionados ao módulo de memória RAM. Esses dados são tamanho da memória, tempo de acesso, velocidade e tipo de memória. Dessa maneira, o computador saberá qual memória RAM está instalada no interior, verificando isso durante a inicialização.
Barramento de conexão
Esse barramento, composto de contatos elétricos, é responsável por permitir a comunicação entre o módulo de memória e a placa-mãe. Graças a esse elemento, teremos módulos de memória separados da placa-mãe, podendo expandir a capacidade de memória por meio de novos módulos.
Tipos de módulos de memória RAM
Depois de ver os diferentes componentes físicos das memórias RAM, também precisaremos saber o tipo de encapsulamento ou módulos que eles montam. Esses módulos são basicamente compostos pela placa de componentes e pelo barramento de conexão, juntamente com seus pinos de contato. Entre outros, estes são os módulos mais usados antes e agora:
- RIMM: Esses módulos montaram memórias RDRAM ou Rambus DRAM. Então nós os veremos. Esses módulos possuem 184 pinos de conexão e um barramento de 16 bits. SIMM: Este formato foi usado por computadores mais antigos. Teremos 30 e 60 módulos de contato e barramento de dados de 16 e 32 bits. DIMM: este é o formato usado atualmente para as memórias DDR nas versões 1, 2, 3 e 4. O barramento de dados é de 64 bits e pode ter: 168 pinos para RAM SDR, 184 para DDR, 240 para DDR2 e DDR3 e 288 para DDR4. SO-DIMM: será o formato DIMM específico para computadores portáteis. FB-DIMM: formato DIMM para servidores.
Tipos de tecnologias de RAM
Em geral, existem dois tipos de RAM ou que existiram. O tipo assíncrono, que não possui um relógio para sincronizar com o processador. E aqueles do tipo Síncrono que são capazes de manter a sincronização com o processador para obter eficiência e eficácia no acesso e armazenamento de informações neles. Vamos ver quais existem de cada tipo.
Memórias assíncronas ou DRAM
As primeiras memórias DRAM (Dinamic RAM) ou RAM dinâmica eram do tipo assíncrono. É chamado DRAM devido à sua característica de armazenar informações de maneira aleatória e dinâmica. Sua estrutura de transistor e capacitor significa que, para que os dados sejam armazenados dentro de uma célula de memória, será necessário alimentar o capacitor periodicamente.
Como essas memórias dinâmicas eram do tipo assíncrono, não havia elemento capaz de sincronizar a frequência do processador com a frequência da própria memória. Isso fez com que houvesse menos eficiência na comunicação entre esses dois elementos. Algumas memórias assíncronas são as seguintes:
- FPM-RAM (RAM de modo de página rápida): essas memórias foram usadas para o primeiro Intel Pentium. Seu design consistia em poder enviar um único endereço e, em troca, receber vários desses endereços consecutivos. Isso permite uma melhor resposta e eficiência, pois você não precisa enviar e receber continuamente endereços individuais. EDO-RAM (RAM de saída de dados estendida): Esse design é o aprimoramento do anterior. Além de poder receber endereços contíguos simultaneamente, a coluna anterior de endereços está sendo lida, portanto, não há necessidade de aguardar endereços quando um é enviado. BEDO-RAM (RAM estendida de dados estendidos): aprimoramento da EDO-RAM, essa memória foi capaz de acessar vários locais de memória para enviar rajadas de dados (Burt) em cada ciclo de clock para o processador. Essa memória nunca foi comercializada.
Memórias síncronas ou do tipo SDRAM
Diferentemente dos anteriores, essa RAM dinâmica possui um relógio interno capaz de sincronizá-lo com o processador. Dessa forma, os tempos de acesso e a eficiência da comunicação entre os dois elementos são significativamente aprimorados. Atualmente, todos os nossos computadores têm esse tipo de memória operando neles. Vejamos os diferentes tipos de memórias síncronas.
Rambus DRAM (RDRAM)
Essas memórias são a revisão completa de DRAMs assíncronas. Melhorou isso tanto na largura de banda quanto na frequência de transmissão. Eles foram usados para o console Nintendo 64. Essas memórias foram montadas em um módulo chamado RIMM e atingiram frequências de 1200 MHz e uma largura de palavra de 64 bits. Estão obsoletos
SDR SDRAM
Eles eram apenas os antecessores da atual DDR SDRAM. Estes foram apresentados em módulos do tipo DIMM. Eles têm a possibilidade de se conectar aos slots da placa-mãe e consistem em 168 contatos. Esse tipo de memória suportava um tamanho máximo de 515 MB. Eles foram usados nos processadores AMD Athlon e Pentium 2 e 3
SDRAM DDR (SDRAM de taxa de dados dupla)
Essas são as memórias de RAM usadas atualmente em nossos computadores, com diferentes atualizações. As memórias DDR permitem a transferência de informações através de dois canais diferentes simultaneamente no mesmo ciclo de clock (Double Data).
O encapsulamento consistia em um DIMM de 184 pinos e uma capacidade máxima de 1 GB. As memórias DDR foram usadas pelo AMD Athlon e, posteriormente, pelo Pentium 4. Sua frequência máxima de clock era de 500 MHz
SDRAM DDR2
Com essa evolução da RAM DDR, os bits transferidos em cada ciclo de clock foram dobrados para 4 (quatro transferências), dois para frente e dois para retorno.
O encapsulamento é do tipo DIMM de 240 pinos. Sua freqüência de clock máxima é de 1200 MHz. A latência (acesso à informação e tempo de resposta) dos chips do tipo DDR2 aumenta em comparação com o DDR, portanto, nesse aspecto, reduz seu desempenho. As memórias DDR2 não são compatíveis na instalação com DDRs, porque funcionam com uma voltagem diferente.
SDRAM DDR3
Mais uma evolução do padrão DDR. Nesse caso, a eficiência energética é melhorada trabalhando em uma tensão mais baixa. O encapsulamento ainda é do tipo DIMM de 240 pinos e a frequência do relógio sobe para 2666 MHz. A capacidade por módulo de memória é de até 16 GB.
Como no salto tecnológico, esses DDR3 são memórias com uma latência mais alta que as anteriores e não são compatíveis na instalação com versões anteriores.
SDRAM DDR4
Como nos casos anteriores, possui uma melhoria substancial em termos de frequência de clock, sendo possível atingir até 4266 MHz. Como no salto tecnológico, esses DDR4 são memórias com uma latência maior que as anteriores e incompatíveis com slots de expansão para tecnologias mais antigas.
As memórias DDR4 montam módulos de 288 pinos.
Nomenclatura utilizada
Temos que prestar atenção especial à nomenclatura usada para nomear as RAMs atuais do tipo DDR. Dessa maneira, podemos identificar qual memória estamos comprando e com que frequência ela possui.
Primeiro teremos a capacidade de memória disponível seguida por "DDR (x) - (frequência) PC (x) - (taxa de transferência de dados). Por exemplo:
2 GB DDR2-1066 PC2-8500: estamos lidando com um módulo RAM de 2 GB DDR2 que funciona a uma frequência de 1066 MHz e com uma taxa de transferência de 8500 MB / s
Operação de memória RAM
Para saber como uma memória RAM funciona, a primeira coisa que precisamos ver é como ela se comunica fisicamente com o processador. Se levarmos em conta a ordem hierárquica da memória RAM, ela estará localizada exatamente no próximo nível do cache do processador.
Existem três tipos de sinais que o controlador de RAM deve manipular: sinais de dados, sinais de endereçamento e sinais de controle. Esses sinais circulam principalmente em dados e endereçam barramentos e outras linhas de controle. Vamos olhar para cada um deles.
Barramento de dados
Essa linha é responsável por transportar as informações do controlador de memória para o processador e os outros chips que as exigem.
Esses dados são agrupados em elementos de 32 ou 64 bits. Dependendo da largura do bit do processador, se o processador for 64, os dados serão agrupados em blocos de 64 bits.
Barramento de endereço
Essa linha é responsável pelo transporte dos endereços de memória que contêm os dados. Este barramento é independente do barramento de endereço do sistema. A largura do barramento dessa linha será a largura da RAM e do processador, atualmente de 64 bits. O barramento de endereço está fisicamente conectado ao processador e à RAM.
Barramento de controle
Sinais de controle, como sinais de energia Vdd, sinais de leitura (RD) ou gravação (RW), sinal de relógio (relógio) e sinal de redefinição (redefinição) trafegam neste barramento.
Operação de canal duplo
A tecnologia de canal duplo permite um aumento no desempenho do equipamento graças ao acesso simultâneo a dois módulos de memória diferentes. Quando a configuração de canal duplo estiver ativa, será possível acessar blocos de uma extensão de 128 bits em vez dos 64 típicos. Isso é especialmente perceptível quando usamos placas gráficas integradas na placa-mãe, pois, nesse caso, parte da RAM é compartilhada para uso com esta placa gráfica.
Para implementar essa tecnologia, será necessário um controlador de memória adicional localizado no chipset da ponte norte da placa-mãe. Para que um canal duplo seja eficaz, os módulos de memória devem ser do mesmo tipo, ter a mesma capacidade e velocidade. E deve ser instalado nos slots indicados na placa-mãe (geralmente pares 1-3 e 2-4). Embora não se preocupe, porque mesmo que sejam memórias diferentes, eles também poderão trabalhar no canal duplo
Atualmente, também podemos encontrar essa tecnologia usando canais triplos ou até quádruplos com as novas memórias DDR4.
Ciclo de instrução de memória RAM
O esquema operacional é representado com duas memórias de canal duplo. Para isso, teremos um barramento de dados de 128 bits, 64 bits para cada dado contido em cada um dos dois módulos. Além disso, teremos uma CPU com dois controladores de memória CM1 e CM2
Um barramento de dados de 64 bits será conectado ao CM1 e outro ao CM2. Para que a CPU de 64 bits funcione com dois blocos de dados, ela os espalhará por dois ciclos de clock.
O barramento de endereços conterá o endereço de memória dos dados que o processador precisa a qualquer momento. Este endereço será das células do módulo 1 e do módulo 2.
A CPU deseja ler os dados do local da memória 2
A CPU deseja ler os dados do local da memória 2. Esse endereço corresponde a duas células localizadas em dois módulos de memória RAM de canal duplo.
Como o que queremos é ler os dados da memória, o barramento de controle ativará o cabo de leitura (RD) para que a memória saiba que a CPU deseja ler esses dados.
Simultaneamente, o barramento de memória enviará esse endereço de memória para a RAM, tudo sincronizado pelo relógio (CLK)
A memória já recebeu a solicitação do processador; agora, alguns ciclos depois, prepara os dados dos dois módulos para enviá-los pelo barramento de dados. Dizemos alguns ciclos depois, porque a latência da RAM torna o processo não imediato.
Os 128 bits de dados da RAM serão enviados pelo barramento de dados, um bloco de 64 bits para uma parte do barramento e um bloco de 64 bits para a outra parte.
Cada um desses blocos alcançará os controladores de memória CM1 e CM2 e, em dois ciclos de clock, a CPU os processará.
O ciclo de leitura terminará. Para executar a ação de gravação, será exatamente o mesmo, mas a ativação do cabo RW do barramento de controle
Como saber se uma RAM é boa
Para saber se uma RAM tem um desempenho bom ou ruim, teremos que examinar certos aspectos dela.
- Tecnologia de fabricação: o principal será saber qual tecnologia implementa a memória RAM. Além disso, deve ser o mesmo que suporta a placa-mãe. Por exemplo, se for DDR4 ou DDR3, etc. Tamanho: Outro aspecto principal é a capacidade de armazenamento. Quanto mais, melhor, especialmente se vamos usar nosso equipamento para jogos ou programas muito pesados, precisaremos de RAM de grande capacidade, 8, 16, 32 GB, etc. Capacidade da placa para qual canal: Outro aspecto a considerar é se a placa permite canal duplo. Nesse caso, e por exemplo, queremos instalar 16 GB de RAM, a melhor coisa a fazer é comprar dois módulos de 8 GB cada e instalá-los em canal duplo, antes de instalar apenas um de 16 GB. Latência: latência é o tempo que leva para a memória executar o processo de pesquisa e gravação de dados. Quanto menor o tempo, melhor, embora também tenha que ser pesado com outros aspectos, como capacidade e frequência de transferência. As memórias DDR 4, por exemplo, têm alta latência, mas são neutralizadas pela alta frequência e transferência de dados. Frequência: é a velocidade com que a memória funciona. Quanto mais, melhor.
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Isso termina nosso artigo sobre o que é uma RAM e como ela funciona, esperamos que você tenha gostado. Se você tiver alguma dúvida ou quiser esclarecer alguma coisa, deixe nos comentários.
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