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    Memória Ram

    Tutoriais

    A memória RAM é mais um dos componentes essenciais dos micros PCs. O processador utiliza a memória RAM para armazenar programas e dados que estão em uso, ficando impossibilitado de trabalhar sem pelo menos uma quantidade mínima dela. Vamos aprender mais sobre este recurso.Carlos E. Morimoto
    09/06/2000

    A memória RAM é mais um dos componentes essenciais dos micros PCs. O processador utiliza a memória RAM para armazenar programas e dados que estão em uso, ficando impossibilitado de trabalhar sem pelo menos uma quantidade mínima dela.

    A sigla RAM significa Ramdom Access Memory - ou memória de acesso aleatório. Este nome é mais do que adequado, pois a principal característica da memória RAM é a capacidade de fornecer qualquer dado anteriormente gravado, com um tempo de resposta e uma velocidade de transferência centenas de vezes superior à dos dispositivos de memória de massa, como o disco rígido.

    Mais uma característica marcante da memória RAM é o fato dela ser volátil, precisando ser constantemente reenergizada para conservar os dados gravados. Como numa calculadora, perdemos todos os dados nela armazenados quando desligamos o micro. Se por exemplo você estiver escrevendo uma carta no Word, e, de repente houver um pico de tensão e o micro reinicializar, sem lhe dar tempo para salvar a carta no disco rígido, você perderá todo seu trabalho.

    Antigamente, os módulos de memória RAM custavam muito caro. Há poucos anos atrás, pagávamos cerca de 40 dólares por Megabyte. Justamente devido ao alto preço, muitos computadores vinham equipados com apenas 8 ou mesmo 4 MB de memória, sendo que o recomendável para rodar sistemas gráficos como o Windows 95 seriam pelo menos 16. Felizmente, tivemos nos últimos anos uma queda vertiginosa no preço das memórias, sendo atualmente possível encontrar memórias SDRAM à venda por menos de 1,50 dólares por Megabyte.

    O baixo preço atual, justifica o uso de 64 ou mesmo 128 Megabytes de memória. A quantidade e velocidade das memórias são mais importantes que a própria velocidade do processador, principalmente para quem trabalha apenas com aplicativos de escritório, com imagens, ou costuma trabalhar com vários aplicativos abertos ao mesmo tempo. De nada adianta termos um processador muito rápido, se devido à pouca quantidade de memória disponível, seu desempenho é sub-utilizado devido ao uso de memória virtual, ficando limitado à performance do disco rígido.

    Para você ter uma idéia do quanto a quantidade de memória RAM é importante, um simples 486 com uma quantidade razoável de memória RAM (32 MB ou mais) é capaz de rodar o Windows 95/98 e a maioria dos aplicativos mais rápido do que um Pentium III de 500 MHz com apenas 8 MB de memória. Afinal, o que é mais rápido, um processador 486, ou o disco rígido usado no Pentium III? :-)

    Claro que o ideal é sempre termos um sistema equilibrado; não adianta também querer instalar 64 MB de memória RAM em um 386.


    FUNCIONAMENTO

    Os chips de memória RAM possuem uma estrutura extremamente simples. Para cada bit 1 ou 0 a ser armazenado, temos um minúsculo capacitor; quando o capacitor está carregado eletricamente temos um bit 1 e quando ele está descarregado temos um bit 0. Para cada capacitor temos um transistor, encarregado de ler o bit armazenado em seu interior e transmití-lo ao controlador de memória.

    A produção de chips de memória é similar ao de processadores: também utilizamos um waffer de silício como base e um laser para marcá-lo. A diferença é que os chips de memória são compostos basicamente de apenas uma estrutura básica: o conjunto capacitor/transistor, que é repetida alguns milhões de vezes, enquanto os processadores são formados por estruturas muito mais complexas. Devido a esta simplicidade, um chip de memória é muito mais barato de se produzir do que um processador. Um pente de 64 MB por exemplo, é constituído de aproximadamente 512 milhões de transístores (um para cada bit), quase 50 vezes mais do que temos em um processador Pentium II. Apesar disso, o pente de memória é mais barato.


    ACESSO A DADOS

    Para ler e gravar dados na memória, assim como controlar todo o trânsito de dados entre a memória e os demais componentes do micro, é usado mais um circuito, chamado controlador de memória, que faz parte do chipset localizado na placa mãe.

    Para facilitar o acesso a dados, dividimos os módulos de memória em linhas e colunas. Para acessar um determinado transistor (seja para gravar ou ler dados), o controlador de memória primeiro gera o valor RAS, ou o número da coluna da qual o transistor faz parte, sendo gerado em seguida o valor CAS, que corresponde à coluna.


    FORMATO

    Os chips de memória são frágeis placas de silício, que precisam ser encapsulados em alguma estrutura mais resistente antes de serem transportados e encaixados na placa mãe. Assim como temos vários tipos de encapsulamento diferentes para processadores (Slot One e Socket 7, por exemplo) temos vários formatos de módulos de memória.


    MÓDULO DIP (DUAL IN-LINE PACKAGE)

    Os módulos DIP são encapsulamentos de plástico ou cerâmica, que protegem o chip, facilitam a dissipação de calor, e tornam mais acessíveis seus terminais, facilitando o encaixe ou a soldagem.

    Em micros mais antigos, principalmente XTs, 286s e os primeiros micros com processadores 386, os chips DIP eram soldados diretamente à placa mãe, ou em alguns casos, encaixados individualmente em soquetes disponíveis na placa. Este sistema porém, trazia várias desvantagens, por dificultar (ou mesmo impossibilitar) upgrades de memória ou a substituição de módulos defeituosos.


    MÓDULO SIMM DE 30 VIAS

    Para tornar mais fácil a substituição dos chips de memória, assim como, tornar sua instalação fácil até mesmo para usuários inexperientes, foram criados os módulos de memória (pequenas placas de circuito onde os chips DIP são soldados) que são encaixados em soquetes disponíveis na placa mãe.

    Os primeiros módulos de memória criados são chamados de módulos SIMM, sigla que significa Single In Line Memory Module , justamente por que existe uma única via de contatos. Apesar de existirem contatos também na parte de trás do pente, eles servem apenas como uma extensão dos contatos frontais, existindo apenas para aumentar a área de contato com o soquete. Examinando o pente você verá um pequeno orifício em cada contato, que serve justamente para unificar os dois lados.

    Os primeiros módulos SIMM possuíam 30 vias, e eram capazes de trabalhar com transferências de até 8 bits por vez. Estes módulos foram utilizados em micros 386 e 486, e foram fabricados em varias capacidades, sendo os mais comuns os de 256KB, 1MB e 4 MB, existindo também módulos de 512 KB, 8 MB e 16 MB.

    Como tanto o 386 quanto o 486 são processadores que acessam a memória usando palavras de 32 bits, é preciso combinar 4 pentes para formar cada banco de memória. Nos micros equipados com processadores 386SX são necessários apenas 2 pentes, já que o 386SX acessa a memória usando palavras de apenas 16 bits.


    MODULO SIMM DE 72 VIAS

    Apesar de serem muito mais práticos do que os chips DIP, os módulos SIMM de 30 vias ainda eram bastante inconvenientes, já que era preciso usar 4 pentes idênticos para formar cada banco de memória. Para solucionar este problema, os fabricantes criaram um novo tipo de pente de memória SIMM, de 32 bits, que possui 72 vias. Esse tipo de memória foi usado em micros 486 mais modernos e tornou-se padrão em micros Pentium.

    Ao invés de quatro pentes, é preciso apenas um pente SIMM de 72 vias para formar cada banco de memória nos micros 486. Como o Pentium acessa a memória usando palavras de 64 bits, são necessários 2 pentes em cada banco.


    MODULO DIMM DE 168 VIAS

    Ao contrario dos módulos SIMM de 30 e 72 vias, os módulos DIMM possuem contatos em ambos os lados do pente, o que justifica seu nome, Double In Line Memory Module  ou módulo de memória com duas linhas de contato . Os módulos DIMM trabalham com palavras binárias de 64 bits, o que dispensa seu uso em pares, em micros equipados com processadores Pentium ou superiores.

    gdh1 De cima para baixo, módulos de 168 vias, 72 vias e 30 vias


    Existe também uma versão miniaturizada de módulo DIMM, chamada small outline DIMM  ou SODIMM, utilizada em notebooks.
    TECNOLOGIAS UTILIZADAS

    Apesar de nem de longe as memórias terem acompanhado o desenvolvimento dos processadores, elas também contribuíram com sua parcela de desenvolvimento. Desde as primeiras memórias do início da década de 80, até as memórias produzidas atualmente, é usada a mesma estrutura básica formada por um capacitor e um transistor para cada bit de dados, foram porém, realizadas melhorias na forma de organização física e na forma de acesso, que permitiram melhorar consideravelmente a velocidade de acesso.

    Também foi possível aumentar a velocidade de acesso aos dados depositados na memória através do aumento do barramento de dados. O PC original era capaz de ler apenas 8 bits por ciclo de clock, enquanto o Pentium pode ler 64 bits por ciclo: 8 vezes mais.


    MEMÓRIAS REGULARES

    As memórias regulares ou comuns  foram o primeiro tipo de memória usado em micros PC. Neste tipo antigo de memória, o acesso é feito enviando primeiro o endereço RAS e em seguida o endereço CAS, da forma mais simples possível. Este tipo de memória foi fabricado com velocidades de acesso a partir de 150 nonosegundos (bilhonésimos de segundo), mais do que suficientes para suportar o BUS de 4,77 MHz do PC original. Foram desenvolvidas posteriormente versões de 120, 100 e 80 nanos para serem utilizadas em micros 286.

    As memórias regulares são encontradas apenas na forma de módulos DIP, e foram utilizadas em micros XT, 286 e em alguns dos primeiros micros 386.


    MEMÓRIAS FPM (FAST PAGE MODE)

    A primeira melhora significativa na arquitetura das memórias veio com o FPM, ou modo acesso rápido.  A idéia é que, ao ler um arquivo qualquer gravado na memória, os dados estão na maioria das vezes gravados seqüencialmente. Não seria preciso então enviar o endereço RAS e CAS para cada bit a ser lido, mas simplesmente enviar o endereço RAS (linha) uma vez e em seguida enviar vários endereços CAS (coluna).


    Devido ao novo método de acesso, as memórias FPM conseguem ser cerca de 30% mais rápidas que as memórias regulares, e apesar de já não serem fabricadas hà bastante tempo, foram utilizadas em micros 386, 486 e nos primeiros micros Pentium.

    Você encontrará memórias FPM na forma de pentes SIMM de 30 ou 72 vias e com velocidades de acesso de 80, 70 e 60 nanos, sendo as de 70 nanos as mais comuns. Os tempos de acesso representam em quanto tempo a memória pode disponibilizar um dado requisitado. Quanto mais baixos forem os tempos de espera, mais rápidas serão as memórias.

    Instaladas em uma placa mãe que funcione com BUS de 66 MHz, os intervalos de espera de memórias FPM (Wait States) não podem ser menores do que 5-3-3-3, o que significa que o processador terá de esperar cinco ciclos da placa mãe para a memória efetuar a primeira leitura de dados e somente mais 3 ciclos para cada leitura subsequente. Os tempos de espera das memórias podem ser configurados através do Setup, que vamos examinar mais a fundo no capítulo 17 deste livro.


    MEMÓRIAS EDO (EXTENDED DATA OUTPUT)

    As memórias EDO foram criadas em 94, e trouxeram mais uma melhoria significativa no modo de acesso a dados. Além de ser mantido o modo de acesso rápido  das memórias FPM, foram feitas algumas modificações para permitir mais um pequeno truque, através do qual um acesso à dados pode ser iniciado antes que o anterior termine, permitindo aumentar perceptivelmente a velocidade dos acessos. O novo modo de acesso permite que as memórias EDO funcionem com tempos de acesso de apenas 5-2-2-2 em uma placa mãe com BUS de 66 MHz, um ganho de 25%.

    Apesar de já ultrapassado, este tipo de memória ainda é muito usado atualmente, sendo fabricado em velocidades de 70, 60 e 50 nanos, com predominância dos módulos de 60 nanos. As memórias EDO são encontradas em módulos de 72 vias, existindo também alguns casos raros de memórias EDO na forma de módulos DIMM.

    As melhorias na arquitetura das memórias EDO tornaram-nas incompatíveis com placas mãe equipadas com chipsets mais antigos. Basicamente, apenas as placas para processadores Pentium e algumas placas mãe para 486 com slots PCI (as mais recentes) aceitam trabalhar com memórias EDO. Existem também placas tolerantes  que funcionam com memórias EDO, apesar de não serem capazes de tirar proveito do modo de acesso mais rápido, e finalmente, as placas incompatíveis, que nem chegam a inicializar caso sejam instaladas memórias EDO.


    MEMÓRIAS BEDO (BURST EXTENDED DATA OUTPUT RAM)

    As memórias BEDO utilizam uma espécie de Pipeline para permitir acessos mais rápidos. Em um BUS de 66 MHz, as memórias BEDO são capazes de funcionar com temporização de 5-1-1-1, quase 30% mais rápido que as memórias EDO. O mais interessante é que o custo de produção das memórias BEDO é praticamente o mesmo das memórias EDO e FPM.

    O maior impedimento à popularização das memórias BEDO foi a falta de suporte por parte dos chipsets Intel, que suportavam apenas memórias EDO e SDRAM (no caso dos mais modernos). No final, as sucessoras das memórias EDO acabaram sendo as memórias SDRAM, que apesar de um pouco mais caras, oferecem uma performance levemente superior às BEDO e desfrutam de compatibilidade com todos os chipsets modernos.


    MEMÓRIAS SDRAM (SYNCHRONOUS DYNAMIC RAM)

    Tanto as memórias FPM quanto as memórias EDO são assíncronas, isto significa que elas trabalham em seu próprio ritmo, independentemente dos ciclos da placa mãe. Isso explica por que memórias FPM que foram projetadas para funcionar em placas para processadores 386 ou 486 (que trabalham com BUS de 25 ou 33 MHz), rodam sem problemas em placas para processadores Pentium, que funcionam a 66 MHz. Na verdade, as memórias continuam funcionando na mesma velocidade, o que muda são os tempos de espera que passam a ser mais altos. Assim, ao invés de responder a cada 2 ciclos da placa mãe, por exemplo, elas podem passar a responder a cada 4 ciclos, funcionando normalmente.

    As memórias SDRAM por sua vez, são capazes de trabalhar sincronizadas com os ciclos da placa mãe, sem tempos de espera. Isto significa, que a temporização de uma memória SDRAM é sempre de uma leitura por ciclo. Independentemente da velocidade de barramento utilizada, a temporização das memórias SDRAM poderá ser de 5-1-1-1. Observe que apenas a partir do segundo ciclo a memória é capaz de manter um acesso por ciclo, o primeiro acesso continua tão lento quanto em memórias EDO e FMP, consumindo 5 ciclos.

    Como é preciso que a memória SDRAM a ser usada seja rápida o suficiente para acompanhar a placa mãe, encontramos no mercado versões com tempos de acesso entre 15 e 6 nanossegundos.

    Para determinar a velocidade máxima de operação de uma memória SDRAM, basta dividir 1000 pelo seu tempo de acesso: uma memória SDRAM com tempo de acesso de 15 nanos poderia funcionar com BUS de apenas 66 MHz, já que 1000/15 = 66. Outra com tempo de acesso de 12 nanos já poderia funcionar com BUS de 75 ou até 83 MHz, já que 1000/12 = 83. Para confirmar a validade deste cálculo, basta dividir 1 segundo por 83.000.000 de ciclos da placa mãe e teremos justamente 12 nanos.

    Vale lembrar que estes valores são apenas teóricos; uma memória SDRAM comum, com tempo de acesso de 10 nanos por exemplo, não tem garantido o seu funcionamento com BUS de 100 MHz, pois foi projetada para ter seu funcionamento garantido a apenas 66 MHz.

    Justamente o fato de funcionarem sincronizadas com os ciclos da placa mãe torna as memórias SDRAM muito mais rápidas que suas antecessoras. Uma memória SDRAM com tempo de acesso de 12 nanossegundos consegue ser cerca de 30% mais rápida que uma memória EDO de 60 nanos num BUS de 66 MHz (5 + 1 + 1 + 1 = 8 ciclos por 4 acessos na memória SDRAM contra 5 + 2 + 2 + 2 = 11 ciclos por 4 acessos da memória EDO) e quase 50% mais rápida num BUS de 83 MHz (5 + 1 + 1 + 1 = 8 da memória SDRAM contra 6 + 3 + 3 + 3 = 15 da memória EDO). Caso fosse utilizado um barramento de 100 MHz (neste caso precisaríamos de memórias PC-100), as memórias EDO se mostrariam quase 2,5 vezes mais lentas (5 + 1 + 1 + 1 = 8 contra 7 + 4 + 4 + 4 = 19).

    Por não trabalharem sincronizadas com o clock da placa mãe, as memórias FPM e EDO poderiam trabalhar com qualquer velocidade de barramento, 100, 133, 200 MHz, ou até mais, desde que os tempos de espera fossem setados corretamente. Porém, quanto mais alta a velocidade, maiores teriam que ser os tempos de espera e pior seria o desempenho das memórias. Por isso, não se costuma utilizar memórias EDO ou FPM em velocidades de barramento superiores a 75 MHz, apenas memórias SDRAM.
    MEMÓRIAS PC-100 (MEMÓRIAS DE 100 MHZ)

    O Padrão PC-100, desenvolvido pela IBM, consiste numa série de especificações que visam a fabricação de memórias capazes de funcionar estavelmente com velocidade de barramento de 100 MHz. Teoricamente, qualquer memória SDRAM com tempo de acesso abaixo de 10 nanos poderia funcionar a 100 MHz, pois 1000/10 = 100. O problema é que, apesar das memórias SDRAM comuns (chamadas de PC-66, por terem funcionamento garantido a apenas 66 MHz) oferecerem tempos de acesso de até 9 ou mesmo 8 nanos, elas muitas vezes possuem um tempo de latência muito alto, falhando quando obrigadas a funcionar a 100 MHz.

    Apesar de inicialmente os fabricantes terem encontrado dificuldades para produzir as memórias PC-100, com a proliferação dos processadores que rodam com BUS de 100 MHz, como as versões de 350, 400 e 450 MHz do Pentium II e os K6-2 de 300, 350, 400 e 450 MHz, essas memórias vêm se tornando populares. Encontramos à venda atualmente, memórias PC-100 com tempos de acesso de 10, 9, 8, 7 ou até mesmo 6 nanos.

    Vale lembrar que memórias SDRAM de boa qualidade, até podem chegar a funcionar a 100 MHz, mas não existe nenhuma garantia, é como um tiro no escuro. Além disso, com memórias SDRAM comuns trabalhando nesta velocidade, perdemos em confiabilidade.

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