ROM e RAM Memórias Prof. Fabrício Alessi Steinmacher. Para que o processador possa executar suas tarefas, ele busca na memória todas as informações necessárias ao processamento. Nos computadores as memórias são as responsáveis pelo armazenamento de dados e instruções em forma de sinais digitais. Existem dois tipos de memória, ROM e RAM: Memória ROM ROM ( Read-Only Memory ) como o nome diz é memória somente de leitura. Portanto, só permite leitura, ou seja, suas informações são gravadas pelo fabricante uma única vez e não podem ser alteradas ou apagadas depois, podendo apenas ser acessadas. Ou seja, seu conteúdo é gravado de modo permanente. Existem alguns tipos básicos de memória ROM: - PROM ("Programmable Read-Only Memory"): Tem sua gravação feita por aparelhos especiais que trabalham através de uma reação física com elementos elétricos. Os dados gravados na memória PROM não podem ser apagados ou alterados. - EPROM ("Electrically Programmable Read-Only Memory"): Os dados gravados na memória EPROM pode ser apagados pelo uso de radiação ultra violeta permitindo sua reutilização. É o tipo de memória ROM geralmente usado para armazenar a BIOS do computador. 1
- EEPROMs ("Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory"): Tipo similar à EPROM. Seu conteúdo pode ser apagado aplicando-se uma voltagem específica aos pinos de programação. Portanto, pode ter seu conteúdo modificado eletricamente, mesmo quando já estiver funcionando num circuito eletrônico. - FlashROM: Memória flash semelhante às EEPROMs. São mais rápidas e de menor custo. É um tipo de chip de memória para BIOS de computador que permite que esta seja atualizada através de softwares apropriados. Essa atualização pode ser feita por disquete ou até mesmo pelo sistema operacional. Tudo depende dos recursos que o fabricante da placa-mãe em questão disponibiliza. - CD-ROM são discos ópticos que retêm os dados não permitindo sua alteração. Memória RAM Na placa-mãe também ficam encaixados os módulos da memória principal, também chamados de "pentes" de memória RAM ("Random Access Memory"), a memória de acesso aleatório. Esses módulos de memória são os responsáveis pelo armazenamento dos dados e das instruções que o processador precisa para executar suas tarefas. É para a memória RAM que são transferidos os programas (ou parte deles) e os dados que estão sendo trabalhados nesse momento. É principalmente nela que é executada a maioria das operações, portanto é nesta memória que ocorrem as operações da CPU. Este tipo de memória permite tanto a leitura como a gravação e a regravação de dados. No entanto, assim que os módulos deixam de ser alimentados eletricamente, ou seja, quando o computador é desligado, a memória RAM é apagada, ou seja, perde todos os seus dados. Assim, a memória RAM é uma memória temporária (volátil). Daí vem a necessidade de guardar ("salvar") o resultado do processamento no disco rígido antes de desligá-lo. A razão da existência e importância da memória RAM está na sua velocidade de leitura dos dados, que é muito grande. Todas informações que estão contidas nela podem ser acessadas de maneira mais rápida do que as informações que estão no disco rígido, no disquete ou no CD-ROM, que são consideradas tipos de memórias secundárias. 2
Velocidade Essas, apesar de terem acesso mais lento são permanentes, ou seja, as informações nelas gravadas ficam armazenadas mesmo quando o micro está desligado. Os módulos, também chamados "pentes" de memória RAM variam em capacidade de armazenamento e em velocidade. Em princípio, quanto mais memória RAM o computador tiver, tanto mais rápido será o seu funcionamento e mais facilmente ele suportará a execução de funções simultâneas. Os tamanhos de memória RAM foram aumentando gradativamente: 16, 32, 64, 128, 256, 512 MB 1G, 2G, 4G, 8G, 16G, 32G, e assim por diante. Quando se escolhe um computador esta especificação é quase tão importante quanto a capacidade do processador, pois a simples adição de mais memória pode deixar um computador mais rápido, sem que haja a necessidade de trocá-lo por um modelo mais moderno. Evidentemente aumentar a memória RAM não garante um processador mais rápido, mas o torna mais eficiente, já que perde menos tempo para recuperar os dados armazenados na memória virtual. Essa memória é um recurso pelo qual o sistema operacional utiliza o de disco rígido como uma extensão da RAM quando essa memória está totalmente ocupada. Como a memória física é mais veloz que o disco rígido, o desempenho do computador melhora. Tipos de RAM Cada tipo tem uma forma de encapsulamento e um modo de funcionamento. - DRAM ("Dynamic Random Access Memory"): É o tipo dinâmico. Os módulos possuem alta capacidade, podendo comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que nas memórias estáticas. Em compensação tem preços bem menores que as memórias do tipo estático, pois utiliza uma tecnologia mais simples. - SRAM ("Static Random Access Memory"): É o tipo estático. São muito mais rápidas que as memórias DRAM, porém armazenam menor quantidade de dados. Encapsulamento O chip de memória é um circuito elétrico integrado em uma minúscula fatia de silício contendo impurezas. É um pouco mais espesso que uma folha de papel e é muito delicado, não podendo suportar exposição ao ar. Portanto, o que chamamos de "chip" de memória, é o encapsulamento, ou seja, o invólucro protetor do circuito, que é feito de material plástico ou resina epoxi. A memória está lá dentro e se liga ao mundo exterior por fios metálicos que saem do invólucro e se conectam a contatos metálicos que se encaixarão nos soquetes ou slots (fendas com contatos elétricos) da placa-mãe. 3
Há vários tipos de encapsulamento de memória (DIP, SIPP, SIMM, DIMM, DDR, DDR II, DDR III, DDR IV, sendo que no primeiro semestre de 2005, o tipo de memória mais usado era o DDR que atinge altas taxas de transferência de dados. DDR Os módulos de memórias DDR ( Double Data Rate ) são facilmente distinguíveis: há apenas uma divisão no encaixe do pente, enquanto que na memória SDRAM há dois. Possuem 184 pinos, 16 há mais que as memórias tradicionais, que tem 168. A voltagem das DDR é 2.5v, contra 3.3v das SDRAM, o que diminui o consumo de energia e gera menos calor. É importante ressaltar que as memórias DDR podem realizar duas operações por vez. Assim, uma memória DDR de 266 MHz trabalha, na verdade, com 133 MHz. Mas como podem realizar o dobro de operações é como se trabalhasse a 266 MHz. DDR II O tipo DDR2 é mais rápido que o padrão DDR por um conjunto de fatores. Para começar, realiza quatro operações por ciclo de clock, duas no início deste e duas no final. O padrão anterior trabalha com duas operações por ciclo. Para entender o diferencial deste aspecto, considere o seguinte: até agora, quando nos referimos ao ciclo de clock, estamos falando da comunicação da memória com o exterior, isto é, com o seu controlador de memória. Internamente, no entanto, a memória trabalha com uma frequência própria. Assim, um módulo de memória do tipo DDR-400, por exemplo, funciona internamente a 200 MHz, mas oferece 400 MHz por trabalhar com duas operações por vez (2 x 200). Já uma memória DDR2 que também trabalha a 200 MHz pode contar com 800 MHz, já que faz uso de quatro operações por ciclo (4 x 200). É por esse motivo que uma memória DDR-400 e outra DDR2-800 possuem a mesma frequência interna: 200 MHz. A frequência para comunicação externa do padrão DDR2, por sua vez, acaba sendo o dobro do clock interno. Assim, um módulo DDR2-800 trabalha externamente a 400 MHz. Em relação à velocidade como um todo, é necessário considerar também o "CAS Latency" (latência do CAS - Column Address Strobe). Em poucas palavras, trata-se do tempo que a memória leva para fornecer um dado solicitado. Assim, quanto menor o valor da latência, mais rápida é a "entrega". Nas memórias DDR, a latência pode ser, em termos gerais, de 2, 2,5 e 3 ciclos de clock. Nas memórias DDR2, a latência vai de 3 a 5 ciclos de clock. Isso significa que a memória DDR2 é mais lenta que a DDR? Na prática não, pois as demais características do padrão DDR2, especialmente seus valores de frequência, compensam essa desvantagem. Há ainda outros parâmetros que devem ser considerados. Um deles é o "Additional Latency" (AL) ou "latência adicional", um fator utilizado para permitir que os procedimentos ligados às operações de leitura e escrita sejam realizado até "expirar" o tempo da latência do CAS mais a latência adicional. É como se houvesse um aumento do prazo para tais operações. Assim, a medição da latência deve considerar a soma desses dois parâmetros para se obter um total. 4
DDR 3 aula 19/11 Levando essa característica em conta mais a questão das operações por ciclo de clock, temos o seguinte cenário: - Um módulo DDR-400, por exemplo, funciona internamente a 200 MHz, mas oferece 400 MHz por trabalhar com duas operações por ciclo (2 x 200); - Um pente DDR2-800, que também funciona internamente a 200 MHz, pode oferecer 800 MHz, já que faz uso de quatro operações por vez (4 x 200). - Seguindo a mesma lógica, podemos tomar como exemplo um módulo DDR3-1600 que, assim como os anteriores, funciona internamente a 200 MHz, no entanto, por utilizar 8 operações por ciclo de clock, pode oferecer 1.600 MHz (8 x 200). Vale frisar que, em termos gerais, as taxas da frequência de comunicação externa são quatro vezes maiores que o clock interno. Com isso, um módulo que trabalhar internamente a 200 MHz funciona externamentea800 MHz, por exemplo. Há, no entanto, um aspecto onde a memória DDR3 leva desvantagem: a latência, em poucas palavras, o tempo que a memória leva para fornecer um dado solicitado. Quanto menor esse número, melhor. Eis as taxas mais comunspara cada tipo de memória: - DDR: 2, 2,5 e 3 ciclos de clock; - DDR2: 3, 4 e 5 ciclos de clock; - DDR3: 7, 6, 8 ou 9 ciclos de clock. Perceba que, com isso, um módulo DDR2 pode gastar até 5 ciclos de clock para começar a fornecer um determinado dado, enquanto que no tipo DDR3 esse intervalo podeser de até 9 ciclos. Para conseguir diminuir a latência, fabricantes fazem uso de vários recursos nos módulos DDR3, como um mecanismo de calibragem de sinalelétrico, que proporcionamaiorestabilidadenastransmissões. Memória Secundária A memória de massa ou memória secundária é utilizada para gravar grande quantidade de dados que, assim, não são perdidos com o desligamento do computador. Exemplos: disco rígido e mídias removíveis como: Unidade de CD-ROM, DVD- ROM,Unidade de disquete, Pen Drive (Flash Memory). Como em geral a memória secundária não é acessada diretamente pela ULA, mas por dispositivos de entrada e saída o acesso a essa memória é muito mais lento do que o acesso à memória primária. Assim, cada dispositivo encontra-se com um buffer de escrita e leitura para melhorar o desempenho. 5