Memòria

La memòria és un dispositiu electrònic capaç d'emmagatzemar informació digital.

A la següent piràmide es pot veure els diferents tipus de suports d'emmagatzematge. Cal notar que els de més amunt són més ràpids i mes cars (€/B), i els de més avall són de més capacitat.

Podem distingir, doncs, diversos tipus de memòria:

• Registres de la CPU: els més ràpids, però només podem tenir uns pocs bytes.
• Caché: memòria estàtica (SRAM) molt ràpida però amb capacitats molt reduïdes:
  • Cache L1 (level 1): pocs KB
  • Cache L2 (level 2): 1 MB
  • Cache L3 (level 3): 10 MB
• Memòria principal: (1-16 GB) del tipus DRAM (Dynamic RAM) amb més densitat per l'ús general de les aplicacions que s'executen al sistema.
• Disc dur: (fins a 2 TB) per emmagatzemament massiu.
• CD/DVD/BD: suports extraïbles
  • CD:700MB
  • DVD:4GB
  • BD:50GB
• Flash: (uns 32 GB) per emmagatzemament de dades en suport extraïble.
• Cintes DAT: ja obsoletes. En el seu moment podien assolir 20GB (llavors era molt adequat per còpies de seguretat).

Classificació de les memòries

Segons la capacitat de ser escrites o no, i de la tecnologia emprada, podem classificar les memòries de la següent manera:

Memòria principal	ROM (no volàtil)	ROM	Read-Only Memory
		PROM	Programmable ROM
		EPROM	Erasable Programmable ROM
		EEPROM	Electrical EPROM	BIOS
	RAM (volàtil)	SRAM	Static RAM	Caché (integrada al uP)
		DRAM (Dynamic)	FPM	Fast Page Mode	SIMM
		EDO	Extended Data Output
		SDRAM	Synchronous DRAM	DIMM
		RDRAM	Rambus DRAM	RIMM
		DDR (1,2,3) - SDRAM	Double-Data Rate	DIMM

Les memòries FLASH són un híbrid elaborades amb una tecnologia particular, que no ens entra en aquesta classificació. A efectes pràctics les podem considerar una EEPROM ja que no són volàtils però es poden regravar amb un senyal elèctric.

Les EPROM es podien esborrar amb un llum ultraviolat aplicat a una ranura del xip. D'aquesta manera es podien reprogramar de nou.

SRAM o memòria estàtica

Les característiques son:

• Manté la informació mentre estigui alimentada.
• Avantatge: és una memòria molt ràpida (es sol utilitzar per les Caché).
• Inconvenient: ocupa molt espai físic.

DRAM o memòria dinàmica

Es va inventar per aconseguir tenir més memòria principal a les màquines. L'objectiu era aconseguir major densitat d'integració, ja que amb les memòries estàtiques no s'aconseguia suficient capacitat. Es van dissenyar així les memòries dinàmiques que tenen una major densitat d'integració (més MB/cm²).

Característiques:

• Basada en petites cel·les de memòria a mode de "condensadors". Si estan carregats equivalen a un "1" i si no, equivalen a un "0".
• Aquests condensadors tenen fugues internes i amb el pas del temps (pocs microsegons) es descarreguen: això faria que els 1's esdevinguessin zeros. Per tant, caldrà recarregar les cel·les (refrescar-les) perquè mantinguin la informació.
• Un circuit de refresc serà l'encarregat de recarregar les cel·les. Això provocarà una menor velocitat d'accés a memòria.
• Ocupen poc espai físic, el que permet una alta denistat d'integració (més bits per unitat de superfície). Això les fa òptimes com a memòria principal del PC.

Evolució història de les DRAM

• FPM: Fast Page Mode. Funcionaven ràpidament si accedies a una zona de memòria concreta (pàgina). Temps d'accés de 60 nanosegons.
• EDO: Extended Data Output. Milloraven l'accés a memòria si s'accedia per blocs. Arribaven a temps d'accés de 30 nanosegons.
• SDRAM: Synchronous DRAM. Tenen una alta eficiència d'accés si es fa per blocs. Apareixen juntament amb els nous mòduls DIMM. Arribaven a temps d'accés de 10 ns. Hi havia els següents tipus depenent de la freqüència de treball:
  • PC66: la velocitat del bus de Memòria es de 66 Mhz.
  • PC100: La velocitat del bus de Memòria es de 125 Mhz.
  • PC133: La velocitat de bus de Memòria es de 133 Mhz.
• RDRAM: Rambus DRAM (empresa). Millora de la tenologia DRAM per part de la companyua Rambus que Intel va intentar impulsar, però que finalment s'ha deixat de banda.
• DDR-RAM: Double Data Rate
  • DDR-SDRAM: Double Data Rate - Synchronous DRAM. Doblen la velocitat d'accés a memòria enviant 2 dades per cada cicle de rellotge. Utilitzen DIMMs però amb 184 contactes.
  • DDR2-SDRAM: la segona generació de DDR quadripliquen l'accés a memòria.
  • DDR-3: la tercera generació de DDR multipliquen per 8 la velocitat d'accés a memòria, però tenen l'inconvenient de que no milloren la latència de les DDR originals, augmentant proporcionalment a la capacitat del buffer.

NOTA IMPORTANT: Els diferents tipus de memòria són incompatibles i utilitzen encapsulaments diferents (veure quadre secció "encapsulament").

VRAM o Vídeo RAM

La VRAM (Vídeo RAM) és un tipus de memòria dinàmica molt ràpida utiltizada per l'adaptador de vídeo. Mereix una menció especial perquè es basa en utiltizar una RAM de doble port. Això vol dir que aquesta memòria pot ser accedida simultàniament per la targeta de vídeo i pel microprocessador sense interferint-se, accelerant el rendiment. La targeta de vídeo és un dels dispositus més importants per les estacions de treball (workstations), i per això se li ha dedicat més atenció que a altres dispositius menys crítics.

Memòria Cau (Caché)

Memòria ràpida (estàtica) situada entre el micro i la DRAM principal per accelerar l'accés a memòria del microprocessador.

• Memòria tipus SRAM (estàtica).
• Velocitat alta (comparable a la del microprocessador).
• Latència baixa: entreguen les dades immediatament, encara que siguin de zones de memòria disperses (just al contrari de les DRAM que tenen latències altes, el que fa molt ineficient l'accés aleatori a zones disperses).
• Carreguen blocs de memòria de la DRAM (principal). La DDR-SDRAM és molt eficient quan descarregues blocs i per tant, al baixar dades per blocs, s'aprofita l'ample de banda del bus.
• Hi ha diferents nivells de memòria cau: L1, L2 i L3. Quan més alt és el número més lenta és la memòria i més lluny està del micro. Per tant, no és el mateix tenir 6MB de L2 que de L3. És millor i més car tenir-les en els nivells més baixos ja que donarà més rendiment.
• Des de fa bastants anys ve integrada dins el microprocessador. Això fa que el preu del microprocessador variï molt en funció de la memòria cau de què disposa.

La DRAM principal del sistema, malgrat s'ha accelerat molt la seva velocitat té molta latència. És eficient només si es carrega per blocs grans. Però la CPU demana dades de manera "dispersa", aleatòria. Si la CPU ataca directament la DRAM l'eficiència seria molt baixa.

La solució és la memòria caché, que carrega blocs de la DRAM (accés eficient) suficientment grans perquè la CPU treballi més ràpidament. Quan a la CPU li falta alguna regió de memòria carrega tot el bloc sencer, acostant la regió de memòria a la CPU. La caché (SRAM) sí és eficient per servir dades aleatòries ("disperses"), ja que la seva latència és baixa.

La memòria caché és un element que canvia molt el rendiment global de la CPU, i és vital tenir-ho en compte per entendre quin tipus de microprocessador estem comprant (ve integrada al xip del micro).