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Qué es la memoria RAM

La memoria RAM es uno de los componentes más importantes de nuestro equipo informático. Es fundamental en cualquier tipo de sistema informático moderno, aunque puede variar en cuanto a capacidad y frecuencias. Son muchos los parámetros a tener en cuenta al respecto de la memoria RAM y aquí te explicaremos todo lo que necesitas saber.

Con la llegada de los procesadores AMD Ryzen, la memoria RAM DDR4 ha cogido más protagonismo. Esto se debe a que el rendimiento de los procesadores de la compañía dependen directamente de la frecuencia RAM. Por otro lado Intel no depende mucho de la frecuencia, depende más de la cantidad de la memoria RAM.

RAM son las siglas en inglés de Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio. Se denomina de esta manera porque puede leer y escribir en cualquier de sus posiciones sin respetar ningún orden. Elimina prácticamente los intervalos de espera para el acceso a la información.

¿Qué es la memoria RAM?

Un ordenador es un sistema que se encarga de recibir y procesar datos. No todos los datos pueden ser procesados de manera instantánea o se deben almacenar para ser usados en otros procesos. Para almacenar toda esta información se utiliza la memoria RAM.

La memoria RAM permite leer y escribir en cualquier posición de la memoria en cualquier momento. Quien más utiliza la memoria RAM es el procesador, que guarda información de procesos en marcha, en cola o datos que podría necesitar posteriormente. Se utiliza en todos los ordenadores y dispositivos actuales.

Podemos decir por tanto que la función primaria de la memoria RAM es almacenar todas las instrucciones que se ejecutan en un procesador. Unas instrucciones que proceden de diferentes ámbitos como pueda ser el sistema operativo, los dispositivos de entrada y de salida, el disco duro o cualquier elemento de nuestro sistema.

Dentro de la RAM se guardan datos e instrucciones del diferente software que se ejecuta en nuestro sistema. Los datos se mandan desde nuestro disco duro antes de realizar algún tipo de ejecución. Permite a todos los programas tener disponibles los datos de los programas que ejecutamos sin esperas.

En caso de no existir la memoria RAM, deberíamos cargar la información desde una unidad de disco duro. Algo que supondría un problema debido a las velocidades de transferencia y que el acceso aleatorio a la memoria se ralentizará. Es por esto que es un elemento tan importante.


JEDEC y los estándares de memoria RAM

La asociación Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) establece los estándares para circuitos de memoria de semiconductores y dispositivos de almacenamiento similares. Es una organización de estandarización de ingeniería y comercio semiconductores.

Los estándares y publicaciones de JEDEC están diseñados para servir al interés público mediante la eliminación de malentendidos entre fabricantes y compradores. Se facilita la intercambiabilidad y la mejora de productos. Además ayuda a los compradores a seleccionar y obtener el mejor resultado. Son normas que se deben usar por parte de todos los fabricantes.

JEDEC establece los estandares de la memoria RAM

JEDEC Standard 100B.01

Son los “términos, definiciones y símbolos de letras para microordenadores, microprocesadores y circuitos integrados de memoria”. Dicha norma tiene el propósito de “promover el uso uniforme de símbolos, abreviaturas, términos y definiciones en toda la industria de semiconductores

Define dos unidades comunes de información:

  • El bit (b) es la unidad de información más pequeña en el sistema de numeración binaria y esta representados por los dígitos 0 y 1.
  • El byte (B) es una cadena de caracteres binarios que normalmente funciona como una unidad. Suele ser más corto que una palabra de computadora.

Prefijos de unidad para la capacidad de almacenamiento de semiconductores:

  • Kilo (K): un multiplicador igual a 1.024 (210)
  • Mega (M): un multiplicador igual a 1.048.576 (220 o bien K2; donde K = 1.024)
  • Giga (G): un multiplicador igual a 1.073.741.824 (230 o bien K3; donde K = 1.024)

JESD21-C

Establece las “configuraciones para memorias de estado sólido” y se mantienen por parte del comité JC41 de JEDEC. Dicho comité se basa en fabricante de microprocesadores, circuitos integrados de memoria, módulos de memoria y otros componentes, además de integradores de componentes, fabricantes de tarjetas de vídeo y computadoras personales. Dicho estándar 21 se publica en carpeta de hojas para facilitar su actualización constante.

La documentación de los módulos de memoria modernos, así como los estándares de los circuitos integrados de memoria, así como el diseño de referencia de los módulos necesita más de cien páginas. Contienen las características físicas y eléctricas de los módulos. Adicionalmente incluyen datos para simulaciones por computadora de los módulos de memoria RAM que operan en un sistema.


Características de la memoria RAM

Existen diferentes parámetros que debemos tener en cuenta en los módulos de memoria RAM. Los parámetros de tensión (voltaje), las latencias y la frecuencia están íntimamente ligadas. Sobre todo están ligadas las latencias y las frecuencias, ya que modificar uno de estos parámetros modifica los otros.

Cuando aumentamos la frecuencia, inequívocamente aumentan las latencias y si se reducen las latencias, se reducen las frecuencias. Modificar la frecuencia o las latencias conlleva un ajuste inevitable de la tensión de funcionamiento. Aumentar la tensión supone aumentar el calor generado y por eso muchos módulos implementan disipadores pasivos.

Destacar que las pegatinas de los módulos nos suelen ofrecer información muy útil e importante. Lo primero que nos indicarán es el estándar, siendo el más actual el DDR4. El siguiente parámetro que podremos leer en la etiqueta es la capacidad del conjunto. Nos indicará la capacidad del módulo, la cantidad de módulos del kit y por tanto la capacidad total del kit.

También podemos ver el parámetro de la velocidad de la memoria expresado en Mega-Herzios (MHz). Se nos indican también las latencias de las memorias RAM, indicando los cuatro parámetros de latencias. Finalmente se nos indica la tensión de los módulos de la RAM, siendo la tensión base 1.2V para el DDR4.

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Funcionamiento de la memoria RAM

La memoria RAM hace las funciones de almacenamiento de datos a los que se puede necesitar acceder de manera rápida. Tiene la característica de almacenar los datos de manera temporal, hasta que se borran por el sistema o cuando se apaga el sistema. La información, cuando se elimina la tensión, se borra de manera automática.

Este componente ofrece gran funcionalidad debido a que la información que almacena es volátil. Nos aporta mejores velocidades de acceso, evita la saturación de los dispositivos y es más amigable para el procesador. Básicamente es un espacio de memoria donde el procesador almacena las instrucciones y otros datos del sistema.

Físicamente es un conjunto de chips soldados sobre una PCB que se ensambla en un socket DIMM específico. Según el estándar DDR, tiene una muesca diferente, por lo que un módulo DDR4 no se puede instalar en una placa base con soporte DDR3.

Que los datos se borren cuando se corte la tensión de trabajo, es algo positivo y algo negativo. Si no se han almacenado los cambios en una memoria persistente (disco duro o pen drive) se perderán. Será el procesador quien decida qué datos se deben guardar y cuáles no, dependiendo de las necesidades.

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Interfaz DIMM

Todos los componentes que se instalan en nuestra placa base requieren de una interfaz de conexión. El de la memoria RAM se denomina  DIMM (Dual In-line Memory Module) y varía según el estándar de DDR. Esto se debe a una muesca en la interfaz de conexión que impide la instalación de módulos incorrectos. Debido a esta muesca no podríamos instalar un módulo DDR3 en un módulo DDR4.

Las memorias RAM para esta interfaz de conexión permiten la instalación de memorias en ambos lados del circuito impreso. Esto permite aumentar la capacidad de cada módulo de manera notable. Algunos módulos DDR4 pueden llegar a 64GB de capacidad por módulos.

El estándar DIMM está pensado para ordenadores de sobremesa, mientras que para portátiles se reduce. Para los equipos portátiles se utiliza la interfaz SODIMM o DIMM de contorno pequeño. Mientras que un módulo DIMM completo tiene 288 contactos, los módulos SODIMM solamente tienen 144 contactos

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Latencias de la memoria RAM

Todos los módulos de memoria RAM nos ofrecen cuatro parámetros de latencias que variarán según el fabricante y la frecuencia. Estos parámetros tienen un significado concreto y te lo vamos a explicar para que sepas identificarlos. Para el ejemplo vamos a usar las latencias 17-18-19-35.

  • CAS Latency (CL) – 17: Ciclos de reloj desde que se manda una dirección de columna de una memoria y el inicio de los datos que están almacenados en esta. Tiempo que se tarda en la lectura del primer bit de memoria de un módulo RAM en una fila correcta ya abierta.
  • Row Address to Column Address Delay (TRCD) – 18: Ciclos de reloj que se requieren desde que se abre una fila de memoria y se puede acceder a una columna interior. Tiempo para la lectura del primer bit de la memoria sin una fila activa es CL+ TRCD
  • Row Precharge Time (TRP) – 19: Ciclos de reloj que se necesitan para el envió de un comando de precarga y la apertura de la siguiente fila. Tiempo de lectura del primer bit de memoria si está abierta una fila distinta es CL+ TRCD + TRP
  • Row Active Time (TRAS) – 35: Ciclos de reloj que se requiere entre un comando de actuación de fila y el envío del comando de carga. Tiempo necesario para refrescar internamente una fila con solapación TRCD. Para módulos de tipo SDRAM (Syncronous Dynamic RAM) el valor es CL+TRCD. Para otros casos se acerca a (CL*2)+TRCD.
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Interpretación de las latencias de la memoria RAM

Sabemos que quiere decir cada uno de los parámetros, pero, ¿de qué nos sirven estos datos? Esto nos permite saber las latencias efectivas en cada una de las diferentes frecuencias y como nos afectara al rendimiento. Debemos tener en cuenta que esto afectara al rendimiento final del sistema, en algunos casos.

La latencia debemos tener en cuenta que es el tiempo entre que el procesador realiza una petición y recibe la respuesta. Esto es el tiempo que se tarda en realizar la acción. Para calcularlo debemos aplicar la siguiente fórmula:

(1000 / frecuencia real) * latencia CAS = Tiempo en ns (nanosegundos)

Ejemplo para una frecuencia de 2666MHz con un CL15 y CL 16

(1000 / 2666) * 15 =  5.626ns | (1000 / 2666) * 16 =  6ns

Ejemplo para una frecuencia de 3000MHz con un CL15 y CL 16

(1000 / 3000) * 15 =  5ns | (1000 / 2666) * 16 =  5.333ns

Ejemplo para una frecuencia de 3400MHz con un CL15 y CL 16

(1000 / 3400) * 15 =  4.4ns | (1000 / 2666) * 16 =  4.706ns


Impacto de la latencia en el rendimiento del procesador

Ahora que conocemos los diferentes nombres así como el cálculo de las latencias, toca explicar su impacto en el rendimiento del sistema. Cuanto menor sea la latencia del sistema, menores son los tiempos entre la petición del sistema y la recepción de los datos.

El procesador implementa memoria caché que almacena datos primarios para las diferentes operaciones. Para datos de alto volumen o que no se requieren de manera recurrente, se mandan a la memoria RAM. Así que cuanto menor sea la latencia entre el procesador y la RAM, el rendimiento variará.

Debemos tener en cuenta que la latencia sobre todo impacta en los juegos más que en aplicaciones sintéticas. Esto se debe a que los juegos se basan en el modelado y procesamiento de imágenes 3D. Para este tipo de aplicaciones se deben almacenar muchos datos en la RAM y se debe acceder mucho a ella.

Vemos como en PCPer han realizado una prueba de rendimiento de latencias mediante la herramienta Intel vTune. Podemos ver como la dependencia de la latencia de las memorias en gaming es superior a la de herramientas de productividad. Vemos que WinRAR es una excepción, esto se debe a que las herramientas de compresión dependen mucho de la carga del procesador y la comunicación con la RAM.

Latencia memoria RAM

Configuración Dual Channel de la memoria RAM

La tecnología Dual Channel de los procesadores para el mercado doméstico es fundamental para todo tipo de tareas. Este tipo de configuración nos permite acceder a dos módulos de manera indistinta. Se consigue mediante la duplicación del ancho de banda, que pasa a ser de 128bits en vez de los 64 bits típicos.

Esto se consigue mediante un controlador de memoria que se integra dentro del mismo procesador. Los procesadores pueden acceder a dos módulos de manera simultánea, mejorando el rendimiento general.

Debemos tener en cuenta que los dos módulos deben operar a la misma frecuencia, deben tener la misma capacidad y la misma latencia. Se recomienda comprar los kits de dos unidades que ofrecen todos los fabricantes del mercado. Podemos mezclar módulos, pero hay que tener en cuenta que podemos tener problemas. El primero es que no funcione por falta de compatibilidad y el segundo, es que funcionen según el rendimiento del peor módulo RAM.

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Mejores memorias RAM

Roberto Solé

Técnico en sistemas de generación de energía sustentables e instalador de sistema de distribución de energía en vivienda. Trabajo delante de un PC, en mi tiempo libre estoy delante de un PC y cuando salgo de casa estoy pegado a la pantalla de mí smartphone. Cada mañana cuando me levanto cruzo el Stargate para hacerme un café y empezar a ver vídeos de YouTube mientras hago ver que escribo aquí. Una vez vi un dragón... ¿o era un Dragonite?

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