Luego de haber repasado conceptos en torno al buen acondicionamiento de un taller, tras haber puesto la lupa en la partes de un motherboard y de haber hecho foco en los módulos de memoria RAM; arribamos a una nueva entrega del curso visual y práctico “Técnico PC”. En esta ocasión se presenta un análisis acerca del funcionamiento de la memoria RAM de acceso dinámico.
La presencia de este componente muchas veces es ignorada o pasada por alto por la mayoría de los usuarios. Simplemente, consideramos que cuanta más RAM tenga el equipo, mejores resultados obtendremos. Sin embargo, es importante conocer cuáles son los fundamentos técnicos del funcionamiento de la RAM para identificar posibles fallas y, también, para conseguir un rendimiento óptimo del equipo según cada circunstancia.
En informática, se han ido desarrollando distintos tipos de memoria con crecientes niveles de optimización y con propósitos específicos. Para los fines de esta sección, nos referiremos a la memoria RAM de acceso dinámico, que es la memoria principal de las PCs actuales, cuyo contenido es volátil y sólo se mantiene activo mientras el equipo se encuentra en funcionamiento.
Robert Dennard, inventor de la memoria RAM dinámica en 1968, con su creación.
Almacenamiento
En esencia, el principio que permite a la memoria RAM almacenar información es muy sencillo. Los chips de RAM contienen millones de capacitores, cada uno de ellos en combinación con un transistor. Cada capacitor almacena un bit de información, según esté cargado eléctricamente o no. El transistor opera como un interruptor que cambia el estado del capacitor que tiene asignado, de manera dinámica, de acuerdo con las instrucciones que reciba del microprocesador.
De esta manera, cada segundo se producen millones de operaciones de cambio de estado en la memoria que permiten almacenar los datos procesados en la CPU. Pero este proceso no es instantáneo. Los capacitores de la memoria RAM son como diminutos recipientes que almacenan electrones. Para almacenar un 1 en una de estas celdas de memoria, el transistor lo carga con electrones; para almacenar un 0, lo vacía.
El principal problema es que los recipientes que constituyen los capacitores van perdiendo su energía, y se vacían automáticamente en cuestión de milisegundos, de modo que pierden toda su información. Para evitar este inconveniente, se requiere la presencia de un controlador de memoria que refresque continuamente la energía de todos los capacitores con valor 1 antes de que se produzca su descarga natural. Con ese propósito, los controladores de memoria revisan la RAM
y la rescriben a un ritmo de miles de veces por segundo. La tasa de refresco resultante varía según la marca y el modelo de los chips de memoria RAM, y constituye uno de los principales factores que influyen en su rendimiento.
Las memorias han ido cambiando de formato, pero su funcionamiento básico se mantiene.
Celdas de memoria
Los bits que contienen la información dela RAM se almacenan en celdas bidimensionales de silicio. Las celdas se ordenan en filas y columnas de bits, y cada una de sus intersecciones constituye la dirección de cada celda de memoria.
La memoria RAM dinámica funciona enviando una carga eléctrica a través de las columnas apropiadas para activar los transistores correspondientes a cada bit. Durante el proceso de grabación, las filas de la celda mantienen los estados en los que los capacitores deben estar activados. Durante la lectura, un sensor determina el estado de carga de cada capacitor. Si su nivel está por debajo del 50%, considera al bit como un 0; de lo contrario, lo toma como un 1.
Refresco
El proceso de refresco de las celdas de memoria se produce a una velocidad tan elevada, que debemos medirla en nanosegundos (millonésimas de segundo). Lógicamente, cuanto menor sea la tasa de refresco, más rápidamente funcionará la memoria, y esto contribuirá a un mejor desempeño del equipo.
Para una PC hogareña típica, una diferencia de algunos nanosegundos no proporciona ninguna utilidad notable, y a veces es preferible mantener valores conservadores para asegurar una mayor confiabilidad y mantener los costos acotados. Por el contrario, al preparar equipos de alto rendimiento para servidores, gamers o fanáticos del overclocking, cada millonésima de segundo cuenta en el rendimiento global del equipo.
Resulta fascinante comprender que, a pesar de los cientos de miles de millones de operaciones de gestión de memoria que se producen a lo largo de la vida útil de una computadora, los chips son altamente confiables. De no ser así, la informática no habría llegado a los niveles de eficiencia que conocemos en la actualidad.
La barrera de la memoria
La velocidad de las comunicaciones entrela CPU y los chips de RAM produce un serio cuello de botella en el rendimiento. Entre 1986 y 2000, las velocidades de las CPUs aumentaron a un ritmo anual de 55%, pero la RAM llegó solo al 10%. Los ingenieros de hardware vienen luchando contra esta barrera, y los resultados son alentadores.
Extraído de la colección “Técnico PC”
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