Objetivo: Descritivo sobre memória RAM
Organização: Hardware
Autor: Eduardo Popovici
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Estude para o MCSA do Windows Server 2012 R2
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Esmiuçando a RAM do computador
Para poder demonstrar alguns pontos, usei como base uma placa Intel DP55WG, com 8GB de memória RAM Kingston e um processador Core i3.
Em termos práticos para muitos usuários, é o que ajuda a deixar suas aplicações mais rápidas e interessantes de funcionar.
O termo acesso aleatório identifica a capacidade de acesso a qualquer posição em qualquer momento, por oposição ao acesso sequencial, imposto por alguns dispositivos de armazenamento, como fitas magnéticas. O nome não é totalmente apropriado, já que outros tipos de memória (como a ROM) também permitem o acesso aleatório a seu conteúdo. O nome mais apropriado seria Memória de Leitura e Escrita, porém isso seria uma discussão para quem sabe, outro momento.
Apesar do conceito de memória de acesso aleatório ser bastante amplo, abordaremos o termo apenas para definir um dispositivo eletrônico, basicamente um tipo específico de chip. Nesse caso, também fica implícito que é uma memória volátil, isto é, todo o seu conteúdo é perdido quando a alimentação da memória é desligada.
A memória RAM é indispensável para atingir performances elevadas, em equipamentos como estações gráficas, estações de jogos ou equipamentos de jogos e até mesmo estações de edição de vídeo e som.
É exatamente nesta memória que são carregados os programas em execução e os respectivos dados do utilizador. Uma vez que se trata de memória volátil, os seus dados são perdidos quando o computador é desligado. Para evitar perdas de dados, é necessário salvar a informação para suporte não volátil (por ex. disco rígido), ou memória secundária, como DVDs, pen drives, etc.
Alguns entusiastas afirmam que é possível conter os dados da memória sem causar perda, congelando o módulo com nitrogênio liquido. Como isso é uma suposição fora da realidade de pelo menos 99,9% da população mundial (e me incluo nela), vamos trabalhar apenas pontos reais e operacionais de fato.
Faremos uma abordagem direta em dois tipos de memória em uso atualmente: SDR e DDR. As SDR são o tipo tradicional, onde o controlador de memória realiza apenas uma leitura por ciclo, enquanto as DDR são mais rápidas, pois fazem duas leituras por ciclo.
No modelo abaixo podemos ver a utilização da RAM por uma placa Intel de modelo DP55WG, com até 16GBRAM.
O desempenho não chega a dobrar realmente, pois o acesso inicial continua demorando o mesmo tempo, mas tem melhora significativa. Os pentes de memória SDR são usados em micros antigos: Pentium II e Pentium III e os primeiros Athlons e Durons soquete A.
É fácil diferenciar os pentes SDR e DDR, pois os SDR possuem dois chanfros e os DDR apenas um. Essa diferença faz com que também não seja possível trocar as bolas, encaixando por engano um pente DDR numa placa-mãe que use SDR e vice-versa. Mais recentemente, temos assistido a uma nova migração, com a introdução dos pentes de memória DDR2.
Neles, o barramento de acesso à memória trabalha ao dobro da frequência dos chips de memória propriamente ditos. Isso permite que sejam realizadas duas operações de leitura por ciclo, acessando dois endereços diferentes. Como a capacidade de realizar duas transferências por ciclo introduzida nas memórias DDR foi preservada, as memórias DDR2 são capazes de realizar um total de 4 operações de leitura por ciclo, uma marca impressionante. Existem ainda alguns ganhos secundários, como o menor consumo elétrico, útil em notebooks.
SDR
Single Data Rate Sincronous Dynamic Random Access Memory ou SDR SDRAM é um equipamento ou hardware de computador destinado a funcionar como memória volátil do sistema. Ela é um memória que envia 1 dado por pulso de clock.
PC66: Trabalha na freqüência de 66Mhz;
PC100: Trabalha na freqüência de 100Mhz;
PC133: Trabalha na freqüência de 133Mhz
DR SDRAM
Ou double-data-rate synchronous dynamic random access memory (memória de acesso aleatório dinâmica síncrona de dupla taxa de transferência ) é um tipo de circuito integrado de memória utilizado em computadores, derivada das muito conhecidas SDRAM e combinada com a técnica DDR, que consiste em transferir dois dados por pulso de clock, obtendo assim, teoricamente, o dobro de desempenho em relação a técnica tradicional de transferência de dados quando operando sob a mesma freqüência de clock.
Além da frequência, podemos considerar também a taxa de latência CAS, identificada por CL2, CL3, que representam a temporização CAS de 2 pulsos e 3 pulsos respectivamente, ou seja, o tempo de acesso inicial à memória em ciclos. Por as DDR efetuarem duas operações por ciclo, surgiram os módulos CL2.5 que indicam um meio termo.
A perda de eficiência de um módulo com temporização CAS de 3 pulsos para um com temporização de 2,5 pulsos estaria, teoricamente, entre 16-20 %. Porém, na prática, essa diferença tende a variar na maioria das vezes para baixo devido às demais latências envolvidas no processo de leitura e a atrasos impostos pelos demais subsistemas como a controladora de memória, por exemplo.
Alguns modelos de DDR SDRAM: PC1600 ou DDR200 - 200 MHz clock anunciado, 100 MHz clock real. PC2100 ou DDR266 - 266 MHz clock anunciado, 133 MHz clock real. PC2700 ou DDR333 - 333 MHz clock anunciado, 166 MHz clock real. PC3200 ou DDR400 - 400 MHz clock anunciado, 200 MHz clock real.
DDR2 SDRAM
É o acrónimo de Double Data Rate 2 Syncronous Dynamic Random Acess Memory. Dual In-line Memory Module significa que os módulos fazem contatos pelos seus dois lados, em contraste aos antigos módulos SIMM (Single In-line Memory Module). Syncronous Dynamic Random Acess Memory significa que a memória possui acesso aleatório síncrono e dinâmico. O termo sincronia é utilizado para indicar que a memória e processador possuem clocks coincidentes, o que faz aumentar o desempenho em comparação com a antiga tecnologia EDO em 25%. O termo dinâmica é uma referência à estrutura dos chips, que são formados por uma matriz de capacitores que precisam ser recarregados constamente. Double Data Rate significa que o tráfego é de dois dados por pulso de clock. O número 2 simboliza o conjunto de melhorias do novo padrão.
Como o próprio nome sugere, a memória DDR2 (Double Data Rate 2) é uma evolução da memória DDR. Entre suas principais características estão o consumo menor de energia elétrica e maiores taxas de velocidade. Neste artigo, você conhecerá mais detalhes das memórias DDR2 e verá quais são seus principais diferenciais em relação ao padrão anterior.
DDR2 usam o encapsulamento FBGA (Fine pitch Ball Grid Array), derivado do BGA (Ball Grid Array), enquanto as DDR's utilizam, em geral, TSOP (Thin Small-Outline Package).[1] Apesar disso, a DDR2 é apontada como o novo padrão para as futuras memórias RAM, por conservar o custo benefício das antigas memórias DDR. Contudo, as novas memórias XDR da Rambus prometem muita performance.
DDR3 SDRAM
Ou Taxa Dupla de Transferência Nível Três de Memória Síncrona Dinâmica de Acesso Aleatório é uma interface de memória de acesso randomizado – RAM (Random Acess Memory) – usada para o grande armazenamento de dados utilizados em computadores ou outros dispositivos eletrônicos. É uma das várias implementações de RAM síncrona e dinâmica (SDRAM, Syncronous Dynamic RAM), ou seja, trabalha sincronizada com os ciclos de clock da placa-mãe, sem tempo de espera.
DDR3 SDRAM é uma melhoria sobre a tecnologia precedente DDR2 SDRAM. O primeiro benefício da DDR3 é a taxa de transferência duas vezes maior que a taxa da DDR2, de modo que permite taxas de barramento maiores, como também picos de transferência mais altos do que as memórias anteriores.
Não há redução significativa de latência (diferença de tempo entre o início de um evento e o momento em que seus efeitos tornam-se perceptíveis), já que isso não é uma característica da interface. Adicionalmente, o padrão DDR3 permite que um chip com capacidade entre 512 megabits e 8 gigabits use um módulo de memória de 16 gigabytes de maneira eficaz. Porém, cabe salientar que DDR3 é uma especificação de interface DRAM; ou seja, os atuais slots DRAM que armazenam os dados são iguais aos dos outros tipos de DRAM, e têm desempenho similar.
A memória DDR3 consome cerca de 30% menos energia, se comparado aos módulos DDR2. Trabalha com voltagem de 1.5 V, menor que a 1.8 V da DDR2 ou os 2.5 V da DDR. O uso de voltagem 1.5 V funciona bem com a tecnologia de chips de 90 nanômetros da DDR3. Algumas indústrias ainda propõem o uso de uma porta dupla de transistores para reduzir a perda de energia.
A memória GDDR3, apesar do nome similar que causa confusão com DDR3, é uma tecnologia inteiramente diferente. GDDR3 vem sendo usada em placas gráficas de companhias como NVIDIA e ATI Technologies, e também faz parte do sistema de memória do Xbox 360 da Microsoft.
Latência DDR3
Enquanto a latência típica para um dispositivo JEDEC DDR2 era 5-5-5-15, o padrão de latência para um JEDEC DDR3-1066 é de 7-7-7-20 ou 7-7-7-24 para um DDR3-1333.
A latência da DDR3 é numericamente mais alta pois os ciclos de clock pelo qual ela foi medida são menores; porém, o atual intervalo de tempo é similar à latência da DDR2 (cerca de 10 nanossegundos). Há algumas melhorias pelo fato de a DDR3 geralmente usar processos de fabricação mais novos, mas esse não é a causa direta das mudanças na DDR3. Da mesma forma que as gerações anteriores, memórias DDR3 mais rápidas estarão disponíveis após o lançamento das primeiras versões da memória. A memória DDR3-2000, por exemplo, com latência de 9 ns (9-9-9-28) coincidiu com o lançamento do Intel Core i7.
Existem algumas diferenças físicas básicas entre os módulos de memória e é importante ficar atento. Vi muitos aspirantes a técnicos confundirem e forçarem o encaixe de memórias DDR3 em slots DDR2. Isso não é possível, ou seja caso você tente o encaixe, vai causar o dano e a quebra dos módulos.
O encaixe dos módulos deve ser feito em 90° sem forçar demais. Lembre-se que o encaixe deve ser suave. Nesse momento ocorre geralmente a quebra ou o dano do módulo por técnicos ou pessoas sem muita experiência em montagem.
O que é Latência?
É a diferença de tempo entre o início de um evento e o momento em que seus efeitos tornam-se perceptíveis e sim conceito de engenharia, o débito. Embora de certa forma sejam ambos uma medida de velocidade, não são, de todo, a mesma coisa. Latência é a sua conclusão, enquanto que débito é o número total de tais atividades durante um determinado espaço de tempo.
CL: CAS Latency.
Tempo demorado entre um comando ter sido enviado para a memória e ela começar a responder. É o tempo demorado entre o processador pedir um dado da memória e ela devolver este dado.
tRCD: RAS to CAS Delay. Tempo demorado entre a ativação da linha (RAS) e a coluna (CAS) onde o dado está armazenado na matriz.
tRP: RAS Precharge. Tempo demorado entre desativar o acesso a uma linha de dados e iniciar o acesso a outra linha de dados.
tRAS: Active to Precharge Delay. O quanto a memória tem que esperar até que o próximo acesso à memória possa ser iniciado.
As temporizações medem o tempo em que o chip de memória demora para fazer algo internamente. Por exemplo: considere o mais famoso parâmetro, chamado Latência do CAS (CAS Latency, CL ou “tempo de acesso”), que indica a quantidade de pulsos de clock que o módulo de memória leva para retornar um dado solicitado pelo processador. Um módulo de memória com um CL=4 levará quatro pulsos de clock para entregar um dado solicitado, enquanto que um módulo de memória com CL=3 levará três pulsos de clock para entregar o mesmo dado. Como ambos os módulos podem trabalhar com o mesmo clock, o segundo será mais rápido, já que ele consegue entregar o dado solicitado em menos tempo. Isto é conhecido como “latência”. Se você prestar atenção na Figura 1, notará que o módulo tem CL=4.
A temporização da memória é dada através de uma série de números, como, por exemplo 2-3-2-6-T1, 3-4-4-8 ou 2-2-2-5. Estes números indicam a quantidade de pulsos de clock que a memória demora para fazer uma determinada operação. Quanto menor o número, mais rápida é a memória.
As operações que estes números indicam são as seguintes: CL-tRCD-tRP-tRAS-CMD. Para entendê-los, tenha em mente que a memória é organizada internamente em forma de matriz, onde os dados são armazenados na interseção de linhas e colunas.
A latência do CAS (CL) é o parâmetro mais famoso da memória. Ele indica a quantidade de pulsos de clock que a memória leva para retornar um dado solicitado. Uma memória com CL=3 demora três pulsos de clock para entregar um dado, enquanto que uma memória com CL=5 demora cinco pulsos de clock para realizar a mesma operação. Dessa maneira dois módulos trabalhando com o mesmo clock o que tiver a menor latência do CAS será o mais rápido.
Note que o clock aqui é o clock real que o módulo de memória está rodando – ou seja, metade do clock rotulado. Como as memórias DDR e DDR2 podem entregar dois dados por pulso de clock, elas são rotuladas com o dobro de seus clocks reais.
Excelente explicação, como a muito tempo não via.
ResponderExcluirserviu para lembrar uma série de detalhes e significados de siglas que versam à respeito de memórias RAM.
Parabéns pelo artigo, e aqui estou eu, 2 anos depois da postagem, lendo, e, ainda está bem atual o discursado.
Excelente, é o que melhor descreve.
Muito obrigado Weverton =D
ExcluirQue bom que gostou... Forte abraço e sucesso!