Fundamento de Arquitetura de Computadores

Tipos de Memórias

RAM e DRAM

Foi em algum ponto na década de 50 que surgiram as primeiras ideias de criar uma Memória de Acesso Aleatório (RAM). Apesar disso, nosso papo começa em 1966, ano que foi marcado pela criação da memória DRAM (invenção do Dr. Robert Dennard) e pelo lançamento de uma calculadora Toshiba que já armazenava dados temporariamente.

AmpliarMemória DDR3 da Corsair (Fonte da imagem: Divulgação/Corsair)

A DRAM (Memória de Acesso Aleatório Dinâmico) é o padrão de memória que perdura até hoje, mas para chegar aos atuais módulos, a história teve grandes reviravoltas. Em 1970, a Intel lançou sua primeira memória DRAM, porém, o projeto não era de autoria da fabricante e apresentou diversos problemas. No mesmo ano, a Intel lançou a memória DRAM 1103, que foi disponibilizada para o comércio “geral” (que na época era composto por grandes empresas).

A partir da metade da década de 70, a memória DRAM foi definida como padrão mundial, dominando mais de 70% do mercado. Nesse ponto da história, a DRAM já havia evoluído consideravelmente e tinha os conceitos básicos que são usados nas memórias atuais.

DIP e SIMM

Antes da chegada dos antiquíssimos 286, os computadores usam chips DIP. Esse tipo de memória vinha embutido na placa-mãe e servia para auxiliar o processador e armazenar uma quantidade muito pequena de dados.

Foi com a popularização dos computadores e o surgimento da onda de PCs (Computadores Pessoais) que houve um salto no tipo de memória. Num primeiro instante, as fabricantes adotaram o padrão SIMM, que era muito parecido com os produtos atuais, mas que trazia chips de memória em apenas um dos lados do módulo.

AmpliarMemória SIMM de 256 KB do console Atari STE (Fonte da imagem: Divulgação/Wikimedia Commons - Darkoneko)

Antes desse salto, no entanto, houve o padrão SIPP – que foi um intermediário entre o DIP e o SIMM. O problema é que o conector das memórias SIPP quebrava com facilidade, o que forçou as fabricantes a adotarem o SIMM sem pensar muito.

A primeira leva do padrão SIMM tinha 30 pinos e podia transmitir 9 bits de dados. Foi utilizado nos primeiros 286, 386 e até em alguns modelos de 486. O segundo tipo de SIMM contava com 72 pinos, possibilitando a transmissão de até 32 bits. Esse tipo de módulo vinha instalado em computadores com processadores 486, Pentium e até alguns com Pentium II.

FPM e EDO

A tecnologia FPM (Fast Page Mode) foi utilizada para desenvolver algumas memórias do padrão SIMM. Módulos com essa tecnologia podiam armazenar incríveis 256 kbytes. Basicamente, o diferencial dessa memória era a possibilidade de escrever ou ler múltiplos dados de uma linha sucessivamente.

Memória EDO (Fonte da imagem: Divulgação/Wikipédia)

As memórias com tecnologia EDO apareceram em 1995, trazendo um aumento de desempenho de 5% se comparadas às que utilizavam a tecnologia FPM. A tecnologia EDO (Extended Data Out) era quase idêntica à FPM, exceto que possibilitava iniciar um novo ciclo de dados antes que os dados de saída do anterior fossem enviados para outros componentes.

DIMM e SDRAM

Quando as fabricantes notaram que o padrão SIMM já não era o suficiente para comportar a quantidade de dados requisitados pelos processadores, foi necessário migrar para um novo padrão: o DIMM. A diferença básica é que com os módulos DIMM havia chips de memórias instalados dos dois lados (ou a possibilidade de instalar tais chips), o que poderia aumentar a quantidade de memória total de um único módulo.

Memória DIMM (Fonte da imagem: Divulgação/Wikipédia)

Outra mudança que chegou com as DIMMs e causou impacto no desempenho dos computadores foi a alteração na transmissão de dados, que aumentou de 32 para 64 bits. O padrão DIMM foi o mais apropriado para o desenvolvimento de diversos outros padrões, assim surgiram diversos tipos de memórias baseados no DIMM, mas com ordenação (e número) de pinos e características diferentes.

Com a evolução das DIMMs, as memórias SDRAM foram adotadas por padrão, deixando para trás o padrão DRAM. As SDRAMs são diferentes, pois têm os dados sincronizados com o barramento do sistema. Isso quer dizer que a memória aguarda por um pulso de sinal antes de responder. Com isso, ela pode operar em conjunto com os demais dispositivos e, em consequência, ter velocidade consideravelmente superior.

RIMM e PC100

Pouco depois do padrão DIMM, apareceram as memórias RIMM. Muito semelhantes, as RIMM se diferenciavam basicamente pela ordenação e formato dos pinos. Houve certo incentivo por parte da Intel para a utilização de memórias RIMM, no entanto, o padrão não tinha grandes chances de prospectiva e foi abandonado ainda em 2001.

As memórias RIMM ainda apareceram no Nintendo 64 e no Playstation 2 – o que comprova que elas tinham grande capacidade para determinadas atividades. Ocorre que, no entanto, o padrão não conseguiu acompanhar a evolução que ocorreu com as memórias DIMM.

AmpliarMemória PC133 e EDO (Fonte da imagem: Divulgação/Wikimedia Commons - David Henry)

O padrão PC100 (que era uma memória SDR SDRAM) surgiu na mesma época em que as memórias RIMM estavam no auge. Esse padrão foi criado pela JEDEC, empresa que posteriormente definiu como seria o DDR. A partir do PC100, as fabricantes começaram a dar atenção ao quesito frequência. Posteriormente, o sufixo PC serviu para indicar a largura de banda das memórias (como no caso de memórias PC3200 que tinham largura de 3200 MB/s).

DDR, DDR2 e DDR3

Depois de mais de 30 anos de história, muitos padrões e tecnologias, finalmente chegamos aos tipos de memórias presentes nos computadores atuais. No começo, eram as memórias DDR, que operavam com frequências de até 200 MHz. Apesar de esse ser o clock efetivo nos chips, o valor usado pelo barramento do sistema é de apenas metade, ou seja, 100 MHz.

Assim, fica claro que a frequência do BUS não duplica, o que ocorre é que o dobro de dados transita simultaneamente. Aliás, a sigla DDR significa Double Data Rate, que significa Dupla Taxa de Transferência. Para entender como a taxa de transferência aumenta em duas vezes, basta realizar o cálculo:

[número de bytes] x [frequência do barramento] x 2

Do padrão DDR para o DDR2 foi um pulo fácil. Bastou adicionar alguns circuitos para que a taxa de dados dobrasse novamente. Além do aumento na largura de banda, o padrão DDR2 veio para economizar energia e reduzir as temperaturas. As memórias DDR2 mais avançadas alcançam clocks de até 1.300 MHz (frequência DDR), ou seja, 650 MHz real.

AmpliarMemórias DDR1 (Fonte da imagem: Divulgação/Wikipédia - W-sky)

E o padrão mais recente é o DDR3 que, como era de se esperar, tem o dobro de taxa de transferência se comparado ao DDR2. A tensão das memórias caiu novamente (de 1,8 V do DDR2 para 1,5 V) e a frequência aumentou significativamente – é possível encontrar memórias que operam a 2.400 MHz (clock DDR).

Dual-Channel e Triple-Channel

Apesar das constantes evoluções no padrão DDR, as memórias nunca conseguiram atingir a mesma velocidade das CPUs. Isso forçou as principais empresas de informática a apelarem para um truque que possibilitaria o aumento do desempenho geral da máquina. Conhecido como Dual-Channel (Canal Duplo), o novo recurso possibilitou o aumento em duas vezes na velocidade entre a memória e o controlador.

A tecnologia Dual-Channel depende simplesmente de uma placa-mãe ou um processador que tenha um controlador capaz de trabalhar com o dobro de largura do barramento. Isso significa que a memória utilizada não precisa ser diferente, sendo que a grande diferença está no controlador, que deve ser capaz de trabalhar com 128 bits, em vez dos costumeiros 64 bits das memórias DDR.

AmpliarCorsair XMS3 — 8 GB Dual Channel DDR3 (Fonte da imagem: Divulgação/Corsair)

Ao dobrar a largura do barramento de dados, as memórias têm a taxa de transferência dobrada automaticamente. Assim, uma memória DDR2 que antes era capaz de transferir 8.533 MB/s, quando programada para atuar em Dual-Channel poderá atingir um limite teórico de 17.066 MB/s. Detalhe: para usar a tecnologia de Canal Duplo é preciso usar dois módulos de memórias, conectados nos slots pré-configurados para habilitar o recurso.

A tecnologia Triple-Channel é muito parecida com a Dual, exceto que aqui o canal é triplo. Com a explicação acima fica fácil compreender que é preciso utilizar um processador e placa-mãe compatível (os primeiros a usar esse recurso foram os Intel Core i7 de primeira geração).

A largura do barramento aumenta para 192 bits (o triplo dos 64 bits) e, consequentemente, a taxa de transferência triplica. E novamente vale a mesma regra: três módulos são necessários para utilizar essa funcionalidade.

Outros padrões

Enquanto os computadores evoluíram baseados nas memórias DIMM SDRAM, outros dispositivos aderiram a memórias alternativas. É o caso do Playstation 3, que aderiu à linha de memórias XDR DRAM. O padrão XDR é como se fosse um sucessor das antigas memórias baseadas no RIMM (também conhecida como memória Rambus DRAM).

Existem ainda as memórias dedicadas para as placas gráficas. As principais são do padrão GDDR, variando entre a primeira geração e a quinta – a GDDR5. As memórias GDDR têm algumas semelhanças com os padrões DDR, mas diferem em alguns aspectos, incluindo as frequências.

Radeon HD 6990 com memória GDDR5 (Fonte da imagem: Divulgação/ASUS)

Antigamente foram usadas memórias do tipo VRAM e WRAM para armazenar dados gráficos. Atualmente, as memórias são do tipo SGRAM (RAM de sincronia gráfica). Todas elas são baseadas na memória RAM, mas têm certas diferenças.

O futuro enigmático das memórias

O padrão DDR tem reinado por longos anos, todavia, muitas tecnologias estão sendo estudadas para substituir os atuais módulos. Entre tantas, uma que ganha destaque é MRAM, memória magnética que deve alterar completamente o sistema de leitura e escrita. Esse padrão deve disputar com o FRAM, memória ferroelétrica que tem investimentos de grandes empresas, incluindo a Samsung, a Toshiba e outras tantas.

E a evolução das memórias RAMs não vai continuar apenas nos módulos que utilizamos no cotidiano. Protótipos como o Z-RAM (Zero-capacitor RAM) devem aportar nas memórias caches dos processadores. Aliás, a probabilidade é muito grande, pois a AMD licenciou a segunda geração da Z-RAM.

Apesar de muitas fabricantes investirem alto na continuidade das memórias RAMs, existem fortes indícios de que outros tipos de memórias sejam adotados num futuro próximo. A HP, por exemplo, aposta no Memristor, um componente eletrônico que deve gerar um padrão de memória muito superior ao atual.

A história continua...

Nosso artigo acaba aqui, contudo, a evolução da informática — que inclui as memórias RAMs — continua em alta velocidade. Já abordamos em outro artigo possibilidades para o futuro das memórias, mas como o tema é muito amplo, nunca conseguimos falar sobre todas as possibilidades.

Deixamos claro que este artigo foi apenas um resumo básico do histórico das memórias, visto que seria necessário escrever uma bíblia para relatar os acontecimentos, especificações e informações com detalhes. Esperamos que o texto tenha esclarecido um pouco do todo que engloba esses componentes essenciais para os computadores. Você tem algo a acrescentar? Aproveite o campo de comentários e solte o verbo.

Leia mais em: http://www.tecmundo.com.br/memoria-ram/12781-memorias-quais-os-tipos-e-para-que-servem.htm#ixzz1rkGDUw1w