Quais os dois tipos de memória RAM existentes?

Memória

Em informática, memória são todos os dispositivos que permitem a um computador guardar dados, temporária ou permanentemente. Memória é um termo genérico para designar componentes de um sistema capazes de armazenar dados e programas. O conceito de computador digital binário com programa armazenado (arquitetura de Von Neumann e subsequentes) é sempre baseado no uso de memória, e não existiria sem a utilização destas. A unidade básica de memória é o digito binário, ou bit. Um bit pode conter 0 ou 1. É a unidade mais simples possível. Um sistema que armazenasse apenas um destes valores não poderia formar a base de um sistema de memória.

Tipos de Memória

Basicamente são dois tipos de memórias que existem: Internas dentro do processador, são memórias voláteis, isto é, perdem seus dados com ausência de energia, como a memória Cache, registradora. As memórias externas são memórias não voláteis, servem para guardar dados enquanto o computador está em uso.

Memória principal: Memória principal: “também chamadas de memória real, são memórias que o processador pode endereçar diretamente, sem as quais o computador não pode funcionar. Estas fornecem geralmente uma ponte para as secundárias, mas a sua função principal é a de conter a informação necessária para o processador num determinado momento; esta informação pode ser, por exemplo, os programas em execução. Nesta categoria insere-se a RAM,que é uma memória de semicondutores, volátil, com acesso aleatório, isto é, palavras individuais de memória são acessadas diretamente, utilizando uma lógica de endereçamento implementada em hardware. Também pode-se compreender a memória ROM (não volátil), registradores e memórias cache.”

Memória secundária: Memória secundária: memórias chamadas de “memórias de armazenamento em massa”, para armazenamento permanente de dados. Não podem ser endereçadas diretamente, a informação precisa ser carregada em memória principal antes de poder ser tratada pelo processador. Não são estritamente necessárias para a operação do computador. São não-voláteis, permitindo guardar os dados permanentemente. Como memórias externas, de armazenamento em massa, podemos citar os discos rígidos como o meio mais utilizado, uma série de discos óticos como CDs, DVDs e Blu-Rays, disquetes e fitas magnéticas.

Memórias voláteis

A memória estática não necessita ser analisada ou recarregada a cada momento. Fabricada com circuitos eletrônicos conhecidos como latch, guardam a informação por todo o tempo em que estiver a receber alimentação.

Memória RAM

As memórias RAM (Random-Access Memory – Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil.

Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM, respectivamente. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM. Eis uma breve explicação de cada tipo:

– DRAM (Dynamic Random-Access Memory – RAM Dinâmica): memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático;

As memórias DRAM são formadas por chips que contém uma quantidade elevadíssima de capacitores e transistores. Basicamente, um capacitor e um transistor, juntos, formam uma célula de memória. O primeiro tem a função de armazenar corrente elétrica por um certo tempo, enquanto que o segundo controla a passagem dessa corrente.

Se o capacitor estiver armazenamento corrente, tem-se um bit 1. Se não estiver, tem-se um bit 0. O problema é que a informação é mantida por um curto de período de tempo e, para que não haja perda de dados da memória, um componente do controlador de memória é responsável pela função de refresh (ou refrescamento), que consiste em regravar o conteúdo da célula de tempos em tempos. Note que esse processo é realizado milhares de vezes por segundo.

O refresh é uma solução, porém acompanhada de “feitos colaterais”: esse processo aumenta o consumo de energia e, por consequência, aumenta o calor gerado. Além disso, a velocidade de acesso à memória acaba sendo reduzida.

– SRAM (Static Random-Access Memory – RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Essa possui um circuito em uma forma conhecida como Flip-flop, que contém quartro ou seis transistores e fios. A vantagem desse tipo é que não há necessidade de ser refrescada. Sendo assim, é mais rápida que o primeiro tipo. No entanto, ocupa também bem mais espaço em um chip que uma célula de memória dinâmica. O que resulta na menor quantidade de memória que se pode ter por chip, fazendo da SRAM um componente bem mais caro.

– MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory – RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas.

Largura e velocidade do barramento

Outras características que influenciam na capacidade de processamento da memória RAM são a largura e a velocidade do barramento, que é um conjunto de “fios” responsáveis pela conexão da memória com os outros componentes.

A largura nos diz o número de bits que podem ser enviados ao CPU simultaneamente. A velocidade é o número de vezes que esse grupo de bits pode ser enviado a cada segundo.

A memória comunica-se com o CPU, trocando dados, e completa o que se conhece como ciclo de barramento. É esse período que apresenta o desempenho da memória que, pode ser de 100MHz e 32bits, por exemplo. Isto singnifica que tal memória é capaz de enviar 32bits de dados ao processador 100 milhões de vezes por segundo. No entanto, existe um efeito chamado latência, que atrasa a taxa de transferência de dados de forma significativa quando se envia o primeiro bit.

Ao se comprar uma memória deve-se ficar atento para essa questão da taxa de transferência. Não adianta a memória  ter uma frequência alta e a frequência do sistema ser menor, pois a taxa do sistema vai limitar a da memória RAM. Portanto, para um sistema que rode a 100MHz e 32bits, compre uma memória com os mesmos aspectos.

Dual Channel

Dual Channel (Foto: Divulgação)

As memórias têm evoluído muito e agregado cada vez mais funcionalidades para aplicarem suas capacidades e o Dual Channel é uma delas. 

A característica dá a possibilidade do chipset ou o processador de comunicarem-se com duas vias de memória ao mesmo tempo. O resultado é o fornecimento do dobro de largura de dados do barramento.

DDR

A DDR ou, Double Data Rate (taxa dupla de transferência): Funcionalidade que possibilita a transferência de dois dados simultaneamente.

– DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): as memórias DDR apresentam evolução significativa em relação ao padrão SDR, isso porque elas são capazes de lidar com o dobro de dados em cada ciclo de clock (memórias SDR trabalham apenas com uma operação por ciclo). Assim, uma memória DDR que trabalha à frequência de 100 MHz, por exemplo, acaba dobrando seu desempenho, como se trabalhasse à taxa de 200 MHz. Visualmente, é possível identificá-las facilmente em relação aos módulos SDR, porque este último contém duas divisões na parte inferior, onde estão seus contatos, enquanto que as memórias DDR2 possuem apenas uma divisão. Você pode saber mais sobre essa tecnologia na matéria Memória DDR, publicada aqui no InfoWester;

– DDR2 SDRAM: como o nome indica, as memórias DDR2 são uma evolução das memórias DDR. Sua principal característica é a capacidade de trabalhar com quatro operações por ciclo de clock, portanto, o dobro do padrão anterior. Os módulos DDR2 também contam com apenas uma divisão em sua parte inferior, no entanto, essa abertura é um pouco mais deslocada para o lado. Saiba mais sobre essa tecnologia na matéria Memória DDR2, disponibilizada aqui no InfoWester;

Memória DDR2 acima e DDR abaixo –
Note que a posição da divisão entre os terminais de contato é diferente

– DDR3 SDRAM: as memórias DDR3 são, obviamente, uma evolução das memórias DDR2. Novamente, aqui dobra-se a quantidade de operações por ciclo de clock, desta vez, de oito. Uma novidade aqui é a possibilidade de uso de Triple-Channel. Saiba mais sobre esse tipo neste artigo sobre DDR3;

– Rambus (Rambus DRAM): as memórias Rambus recebem esse nome por serem uma criação da empresa Rambus Inc. e chegaram ao mercado com o apoio da Intel. Elas são diferentes do padrão SDRAM, pois trabalham apenas com 16 bits por vez. Em compensação, memórias Rambus trabalham com frequência de 400 MHz e com duas operações por ciclo de clock. Tinham como desvantagens, no entanto, taxas de latência muito altas, aquecimento elevado e maior custo. Memórias Rambus nunca tiveram grande aceitação no mercado, mas também não foram um total fiasco: foram utilizadas, por exemplo, no console de jogos Nintendo 64. Curiosamente, as memórias Rambus trabalham em pares com “módulos vazios” ou “pentes cegos”. Isso significa que, para cada módulo Rambus instalado, um “módulo vazio” tem que ser instalado em outro slot. Essa tecnologia acabou perdendo espaço para as memórias DDR.

Módulos de memória

Módulos de memória (Foto: Divulgação)

Mais um aspecto importante nas memórias RAM, ao qual deve-se ficar atento, principalmente se for adquirir novas, é o seu módulo. Isto é, o formato dos conectores da placa de memóra. Isso acontece porque as placas-mães devem ter compatibilidade com o conector na memória.

O modelos para desktops que ficaram mais conhecidos são: o SIMM, single in-line memory module; o DIMM, dual in-line memory module e o RIMM, Rambus in-line memory module.

Já o modelo SODIMM serve para notebooks. Essas são memórias que se diferenciam essencialmente nos modos como organizam os pinos nos conectores e transmitem os dados.

Memória Virtual

Memória virtual é uma técnica que usa a memória secundária como uma cache para armazenamento secundário. Houve duas motivações principais: permitir o compartilhamento seguro e eficiente da memória entre vários programas e remover os transtornos de programação de uma quantidade pequena e limitada na memória principal.

A memória virtual consiste em recursos de hardware e software com três funções básicas:

• (i) realocação (ou recolocação), para assegurar que cada processo (aplicação) tenha o seu próprio espaço de endereçamento, começando em zero;
• (ii) proteção, para impedir que um processo utilize um endereço de memória que não lhe pertença;
• (iii) paginação (paging) ou troca (swapping), que possibilita a uma aplicação utilizar mais memória do que a fisicamente existente (essa é a função mais conhecida).

Simplificadamente, um usuário ou programador vê um espaço de endereçamento virtual, que pode ser igual, maior ou menor que a memória física (normalmente chamada memória DRAM – Dynamic Random Access Memory).

A memória virtual deixou os programadores despreocupados com quanto de memória seu programa irá precisar para rodar no computador e se o respectivo programa poderia rodar com outros sem travar, podendo o programador se preocupar mais com a tarefa de programação do que com quanto o programa irá gastar de memória. Ela se localiza no HD (disco rígido) e auxilia a RAM, estendendo a quantidade de memória de dados temporários utilizados pelos aplicativos em execução, é muito lenta, sua velocidade de acesso atrasa os dados a serem executados, por isso o mais indicado é que tenhamos memória RAM suficiente no computador.

Memória estática

A memória estática não necessita ser analisada ou recarregada a cada momento. Fabricada com circuitos eletrônicos conhecidos como latch, guardam a informação por todo o tempo em que estiver a receber alimentação.

Memórias não voláteis

São aquelas que guardam todas as informações mesmo quando não estiverem a receber alimentação. Como exemplos, citam-se as memórias conhecidas por ROM, FeRAM e FLASH, bem como os dispositivos de armazenamento em massa, disco rígido, CDs e disquetes. As memórias somente para leitura, do tipo ROM (sigla de Read Only Memory), permitem o acesso aleatório e são conhecidas pelo fato de o usuário não poder alterar o seu conteúdo. Para gravar uma memória deste tipo são necessários equipamentos específicos. Dentre as memórias do tipo ROM destacam-se as seguintes:

Memória ROM

As memórias ROM (Read-Only Memory – Memória Somente de Leitura) recebem esse nome porque os dados são gravados nelas apenas uma vez. Depois disso, essas informações não podem ser apagadas ou alteradas, apenas lidas pelo computador, exceto por meio de procedimentos especiais. Outra característica das memórias ROM é que elas são do tipo não voláteis, isto é, os dados gravados não são perdidos na ausência de energia elétrica ao dispositivo. Eis os principais tipos de memória ROM:

– PROM (Programmable Read-Only Memory): esse é um dos primeiros tipos de memória ROM. A gravação de dados neste tipo é realizada por meio de aparelhos que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Uma vez que isso ocorre, os dados gravados na memória PROM não podem ser apagados ou alterados; um exemplo desse tipo é na memória ROM do computador que vem instalado 3 programas básicos para ajudar a inicialização do sistema:

1 – BIOS – O mais importante e mais utilizados nos concursos públicos. Basic input output system – Sistema básico de entrada e saída. Tem como função verificar todos os periféricos da placa-mãe e identificar quais são eles. 

2 – POST – Power on self test – Teste de ligação. Este é utilizado para informar o funcionamento das peças, se estiver tudo ok, escutamos o bip do computador e abre o BOOT(a inicialização do sistema – ex. abertura do WINDOWS).

3 – SETUP – Configuração. Onde alteramos a identificação dos componentes do computador e algumas personalizações, como a data e hora.

– EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): as memórias EPROM têm como principal característica a capacidade de permitir que dados sejam regravados no dispositivo. Isso é feito com o auxílio de um componente que emite luz ultravioleta. Nesse processo, os dados gravados precisam ser apagados por completo. Somente depois disso é que uma nova gravação pode ser feita;

– EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): este tipo de memória ROM também permite a regravação de dados, no entanto, ao contrário do que acontece com as memórias EPROM, os processos para apagar e gravar dados são feitos eletricamente, fazendo com que não seja necessário mover o dispositivo de seu lugar para um aparelho especial para que a regravação ocorra;

– EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): as memórias EAROM podem ser vistas como um tipo de EEPROM. Sua principal característica é o fato de que os dados gravados podem ser alterados aos poucos, razão pela qual esse tipo é geralmente utilizado em aplicações que exigem apenas reescrita parcial de informações;

– Flash: as memórias Flash também podem ser vistas como um tipo de EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais rápido. Além disso, memórias Flash são mais duráveis e podem guardar um volume elevado de dados. É possível saber mais sobre esse tipo de memória no artigo Cartões de memória Flash, publicado aqui no InfoWester;

– CD-ROM, DVD-ROM e afins: essa é uma categoria de discos ópticos onde os dados são gravados apenas uma vez, seja de fábrica, como os CDs de músicas, ou com dados próprios do usuário, quando o próprio efetua a gravação. Há também uma categoria que pode ser comparada ao tipo EEPROM, pois permite a regravação de dados: CD-RW e DVD-RW e afins.

FRAM

Ferroelectric RAM (FeRAM or FRAM), Ferro-magnetic Random-Access Memory, é um tipo de memória de computador não volátil. É uma forma de tecnologia de armazenamento de dados na qual os dados são gravados de modo semipermanente em pequenos cartões ou faixas de material revestido com filme magnético de óxido de ferro. A exemplo do que acontece com fitas e discos, os dados persistem sem energia; com a RAM de semicondutor, um computador pode acessar os dados em qualquer ordem.

Capacidade de expansão

De um modo geral os computadores encontram-se limitados nas quantidades de memória que podem conter. A esse limite chamado capacidade de expansão corresponde o valor máximo de memória que um sistema específico pode conter. Existem limitações quanto ao hardware e ao software.

No que respeita às limitações de hardware, de equipamento, a quantidade de memória é limitada pelo espaço de endereçamento do processador. Um processador que utilize endereços de 32 bits, por exemplo, só poderá endereçar 2³² (1) palavras de memória. Esta é a razão pela qual os computadores que utilizam processadores 32 bit (x86) são limitados a 4 gigabytes de memória. Enquanto os processadores atuais 64 bit gerenciam até 128 GB de memória RAM e 16 TB de memória virtual. O sistema operacional também deve ser 64 bit para trabalhar com esses valores.

Um determinado software (como o sistema operativo) pode ter sido desenhado para permitir uma quantidade limitada de memória.

O limite de capacidade de expansão de memórias RAM também é limitado pela placa-mãe do computador, que provê um certo número de fendas para as cartas de memória, bem como o chipset necessário para acessar a memória principal.

Desempenho

Muitos sistemas não têm a memória necessária para executar certos aplicativos, jogos e programas. É possível dizer que um dos motivos para isso é a baixa quantidade de memória RAM. O número de informações que o programa exige que sejam acessadas ao mesmo tempo do HD não é suportada pela configuração e o sistema fica lento.

Vale ressaltar, no entanto, que há muitos outros fatores que podem implicar nessa velocidade, dentre eles a velocidade do processador e da placa de vídeo, os quais possuem suas próprias memórias também. Caso da memória Cache, explicada acima.

Bibliografia:

http://www.infowester.com/memoria.php

http://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2012/02/o-que-e-memoria-ram-e-qual-sua-funcao.html

http://www.informaticaconcursos.com/resolucoes

https://pt.wikipedia.org/wiki/Mem%C3%B3ria_virtual

https://pt.wikipedia.org/wiki/Mem%C3%B3ria_(inform%C3%A1tica)

https://pt.wikipedia.org/wiki/FRAM