UF1465_3: La RAM, la ROM y Cache

Memoria RAM

La memoria RAM (Random Acces Memory) es donde se almacena de forma temporal los datos que se están procesando, por ejemplo, el programa que esté funcionando en el momento pasa a esta memoria para que el microprocesador trabaje con él. 

Aquí sólo puede residir la información mientras el ordenador está encendido, en el momento en que el ordenador se apaga todo lo que hay en esta memoria se borra. 

El microprocesador puede leer esta memoria con gran rapidez, de ahí que se emplee para contener los programas que en ese momento ejecuta el ordenador. 

Los datos mas importantes de la RAM o características de la memoria RAM son:

• La capacidad de almacenamiento que tenga (Bytes, Megabytes, Gigabytes, etc.) 
• La velocidad con la que envía los datos al micro para que este los procese. Esta velocidad se suele expresar en Hertzios (Megahertzios, Gigahertios, etc.).

Tipos de RAM

Cuando empezaron las memorias RAM se llamaban SRAM (simple RAM) y las DRAM pero ya están en desuso. 

Luego salieron una más avanzadas y veloces llamadas DDRAM, que quiere decir (DD) doble velocidad que las DRAM, y luego salieron las SDRAM o RAM síncronas, que significa que van a la misma velocidad que trabaja el microprocesador, es decir están sincronizadas con el micro.

Hoy en día las más comercializadas son las DDRAM, pero cada vez que sale una de este tipo mejorada se le amplia en uno el número. Así tenemos la DDRAM, DDR2 RAM, DDR3 RAM por ejemplo. A mayor número más nueva y veloz.

Las memorias RAM en función de la velocidad, tenemos los siguientes tipos de memorias RAM:

• SDRAM : Se instalan sin necesidad de inclinarnos con respecto a la placa base. Se caracterizan por que el módulo tiene dos muescas. El número total de contactos es de 168. Pueden ofrecer una velocidad entre 66 y 133MHZ. En la actualidad ya casi no se comercializan. 
• DDR RAM: Sucesora ed la memoria SDRAM, tiene un diseño similar pero con una sóla muesca y 184 contactos. Ofrece una velocidad entre 200 y 600MHZ. Se caracteriza por utilizar un mismo ciclo de reloj para hacer dos intercambios de datos a la vez.
• DDR2 RAM : Tiene 240 pines. Los zócalos no son compatibles con la DDR RAM. La muesca está situada dos milímetros hacia la izquierda con respecto a la DDR RAM. Se comercializan pares de módulos de 2Gb (2x2GB). Pueden trabajar a velocidades entre 400 y 800MHz.
• DDR3 RAM: Actualmente la memoria RAM mas usada es la DDR3 una progresión de las DDR, son las de tercera generación, lógicamente con mayor velocidad de transferencia de los datos que las otras DDR, pero también un menor consumo de energía. Su velocidad puede llegar a ser 2 veces mayor que la DDR2. La mejor de todas es la DDR3-2000 que puede transferir 2.000.000 de datos por segundo. 
• Rambus : Puede ofrecer velocidades de entre 600 y 1066MHZ. Tiene 184 contactos. Algunos de estos módulos disponen de una cubierta de aluminio (dispersor de calor) que protege los chips de memoria de un posible sobrecalentamiento. Debido a su alto coste, su utilización no se ha extendido mucho.
• So-DIMM : El tamaño de estos módulos es más reducido que el de los anteriores ya que se emplean sobre todo en ordenadores portátiles. Se comercializan módulos de capacidades de 512MB y 1GB. Los hay de 100, 144 y 200 contactos.
• Memorias RIMM : Acrónimo de Rambus Inline Memory Module, designa a los módulos  de memoria Ram que utilizan una tecnología denominada RDRAM, desarrollada por Rambus Inc.A. A pesar de tener tecnología RDRAM, niveles de rendimiento muy superiores a la tecnología SDRAM y las primeras generaciones de DDR RAM, debido al alto costo de esta tecnología, no han tenido gran aceptación en el mercado de los PCs. 

Memoria ROM

La memoria ROM (Read Only Memory) es un circuito integrado que desde el momento de su fabricación se programa con información específica. 

Existen varios tipos de memoria ROM: 

• La memoria ROM de máscara
• La Memoria ROM de máscara es la memoria ROM propiamente dicha, cuya información se determina cuando se fabrica el ordenador y su contenido se mantiene de forma permanente.
• La memoria PROM (Programmable Read-Only Memory) 
• La Memoria PROM es una unidad programable, en ella el fabricante graba las instrucciones de un determinado programa utilizando para ello un equipo especial. 
• La memoria EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory). 
• La memoria EPROM es una memoria borrable, se trata de un chip PROM que puede borrarse y permite grabar nueva información sobre él. 

Memoria Cache

Aquella cantidad de información que permanece de manera temporal en la computadora y que ayuda a la adquisición de velocidad y eficiencia cuando es necesario recurrir a determinado tipo de datos. 

El sistema de memoria cache está diseñado especialmente para servir al apropiado y organizado almacenamiento de información en una computadora. 

Su función es básicamente mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos para realizar determinadas funciones o tareas. 

Niveles de cache:

En el caso de los microprocesadores, estos integran de 1 a 3 tipos de memoria caché denominadas L1, L2 y L3, que significan (“Level X“) ó traducido es nivel 1, nivel 2 y nivel 3.

Memoria L1: 

• Se encuentra integrada dentro de los circuitos del microprocesador y eso la hace más cara y más complicado en el diseño, pero también mucho más eficiente por su cercanía al microprocesador, ya que funciona a la misma velocidad que él. 

Memoria L2: 

• Anteriormente se encontraba en tarjetas de memoria, para ser insertada en una ranura especial de la tarjeta principal y funciona a la velocidad de trabajo de la misma. Actualmente la memoria L2 viene integrada en el microprocesador, se encarga de almacenar datos de uso frecuente y agilizar los procesos.
• Pueden contar con una capacidad de almacenamiento Caché de 8 MB, 9 MB en procesadores AMD® e Intel® y hasta 12 MB en procesadores Intel®.

Memoria L3: 

• Esta memoria es un tercer nivel que utilizaron primero los procesadores de la firma AMD® y posteriormente Intel®. Con este nivel de memoria se agiliza el acceso a datos e instrucciones que no fueron localizadas en L1 ó L2. Si no se encuentra el dato en ninguna de las 3, entonces se accederá a buscarlo en la memoria RAM. 
• Pueden contar con una capacidad de almacenamiento Caché de hasta 8 Mb y 9 Mb sumando L2+L3 en el caso de la nomenclatura AMD®.

Importancia cache

Nos tenemos que dar cuenta que todo sistema informático tiene definido su rendimiento por el conjunto de todos sus elementos, es decir, el rendimiento de dispositivo. Por ejemplo, un ordenador que se va a usar como workstation para tareas de programación, puede que dependa mucho del uso de la memoria pero también dependerá de los demás elementos del sistema aunque sea en una menor medida.

Todo esto nos viene dato por la Ley de Amdahl nos dice que: 

La mejora obtenida en el rendimiento de un sistema debido a la alteración de uno de sus componentes está limitada por la fracción de tiempo que se utiliza dicho componente.

Es decir, si por ejemplo en un ordenador para realizar tareas de programación tenemos que depende en un 70% del tiempo de la memoria, en un 10% de la CPU y en un 20% de los elementos de entrada / salida. Si cambiamos la CPU por una el doble de rápido el sistema no irá el doble de rápido, si no el determinado por esa fracción de tiempo