Laboratório de Hardware Prof. Marcel Santos Silva RAM e ROM CARACTERÍSTICAS MEMÓRIA ROM MEMÓRIA RAM Nomenclatura Read Only Memory Random Access Memory Nome / Significado Memória somente Leitura Memória de acesso Randômico Operações Somente Leitura Leitura/Gravação Conteúdo Programas e dados inseridos pelo Fabricante Programas e dados em uso naquele momento Volátil (Perde o conteúdo) Não Sim Influencia na Performance Não Sim 2 1
Memória ROM Read-Only Memory é um tipo de memória que permite apenas a leitura. Vários Tipos: PROM, EPROM, EEPROM, EAROM, Flash, CD-ROM, DVD-ROM 3 Memória ROM PROM (Programmable Read-Only Memory): reação física com elementos elétricos. EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): luz ultravioleta, permite regravação. EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory): dados são regravados eletricamente. EAROM (Electrically-Alterable Programmable Read-Only Memory): permite reescrita parcial de informações. Flash: podem ser vistas como um tipo de EEPROM, no entanto, o processo de gravação (e regravação) é muito mais rápido. CD-ROM e DVD-ROM 4 2
Memória ROM A memória ROM está presente em qualquer dispositivo digital, como por exemplo um relógio, celular, cartucho de videogame e outros. 5 Memória de acesso aleatório (Random Access Memory) Constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os quais está trabalhando. 6 3
SRAM (Static RAM) Mais rápida que as memórias DRAM e possui preço elevado. (Usado para cache) DRAM (Dynamic RAM) Maior capacidade de armazenamento, porém acesso mais lento. menor custo, MRAM (Magnetoresistive RAM) As memórias MRAM são quase tão rápidas quanto as memórias SRAM, consomem menos energia e suportam um número quase ilimitado de ciclos de leitura e gravação. 7 DRAM (Dynamic RAM) Cada bit é formado pelo conjunto de um transístor e um capacitor. O transístor controla a passagem da corrente elétrica, enquanto o capacitor a armazena por um curto período. É o tipo mais comum de memória. Para evitar a perda dos dados, a placa-mãe inclui um circuito de refresh, que é responsável por regravar o conteúdo da memória várias vezes por segundo (a cada 64 milissegundos ou menos), algo similar ao que temos num monitor CRT. 8 4
SRAM (Static RAM) cada célula é formada por 4 ou 6 transístores, em vez de apenas um. Dois deles controlam a leitura e gravação de dados, enquanto os demais formam a célula que armazena o impulso elétrico. As memórias SRAM são muito mais rápidas e não precisam de refresh, o que faz com que também consumam pouca energia. É muito usada em palmtops e celulares, onde o consumo elétrico é uma questão crítica. 9 MRAM (Magnetoresistive RAM) Utilizam células magnéticas para armazenar dados, ao invés de células que armazenam eletricidade, como nas memórias DRAM ou SRAM. A grande diferença é que, no lugar de um capacitor, é usada uma célula magnética, que pode ser gravada e lida usando eletricidade e conserva seus dados por longos períodos (assim como nos HDs) sem precisar de refresh ou alimentação elétrica. 10 5
Encapsulamento das Nos micros XT, 286 e nos primeiros 386, ainda não eram utilizados módulos de memória. Em vez disso, os chips de memória eram instalados diretamente na placa-mãe. DIP (Dual In Line Package) 11 SIPP (Single In-line Pin Package) Um módulo nada mais era que uma pequena placa de circuito com vários chips de memória já instalados. O padrão SIPP foi aplicado em placas-mãe de processadores 286 e 386. 12 6
SIMM (Single In-line Memory Module) A primeira versão continha 30 terminais de contato (SIMM de 30 vias) com capacidades de 1MB a 16MB. (8 bits) Módulos SIMM de 72 vias com capacidades de 4MB a 64MB. (32 bits) 13 SIMM (Single In-line Memory Module) 14 7
SIMM (Single In-line Memory Module) 8 bits Os processadores 386 e 486 utilizavam um barramento de 32 bits para o acesso à memória. 15 SIMM (Single In-line Memory Module) 32 bits Algumas placas-mãe para Pentium podem trabalhar com apenas um módulo de 72 vias. Nesse caso, a placa engana o processador, fazendo dois acessos de 32 bits consecutivos. 16 8
Tecnologias utilizadas no SIMM FPM (Fast-Page Mode) - foram utilizadas em micros 386, 486 e nos primeiros micros Pentium, na forma de módulos SIMM de 30 ou 72 vias, com tempos de acesso de 80, 70 ou 60 ns, sendo as de 70 ns as mais comuns. EDO (Extended Data Output) - foram introduzidas a partir de 1994 e ao contrário da FPM, uma leitura pode ser iniciada antes que a anterior termine. Usados nos micros 486 e Pentium fabricados a partir de 1995. Existiram ainda alguns módulos DIMM de 168 vias com memória EDO, bastante raros, pois foram logo substituídos pelos módulos de memória SDRAM. 17 DIMM (Double In-line Memory Module) Todos os módulos DIMM são módulos de 64 bits, o que eliminou a necessidade de usar 2 ou 4 módulos para formar um banco de memória. Muitas placas-mãe oferecem a opção de usar dois módulos (acessados simultaneamente) para melhorar a velocidade de acesso. Esse recurso é chamado de dual-channel e melhora consideravelmente o desempenho. 18 9
DIMM (Double In-line Memory Module) Existem três formatos de memória DIMM: - Primeira versão SDRAM 168 pinos - DDR 184 pinos - DDR2 e DDR3 240 pinos 19 20 10
Tecnologias utilizadas no DIMM SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) Ao contrário dos tipos FPM e EDO que são assíncronos (trabalham em seu próprio ritmo). As SDRAM são capazes de trabalhar sincronizadas com os ciclos da placa-mãe, sem tempos de espera. Isso significa que a temporização das memórias SDRAM é sempre de uma leitura por ciclo. As memórias passaram então a ser rotuladas de acordo com a frequência em que são capazes de operar - no caso SDRAM PC-66, PC-100 e PC-133. 21 Tecnologias utilizadas no DIMM DDR (Double Data Rate) Os chips de memória DDR incluem circuitos adicionais, que permitem gerar comandos de acesso e receber os dados referentes às leituras duas vezes por ciclo de clock, executando uma operação no início do ciclo e outra no final. Como são utilizadas as mesmas trilhas para realizar ambas as transferências, não foi necessário fazer grandes modificações nem nos módulos, nem nas placas-mãe. 22 11
Tecnologias utilizadas no DIMM DDR (Double Data Rate) Em um módulo DDR-266, por exemplo, elas operam a apenas 133 MHz, da mesma forma que num módulo PC-133. 23 Tecnologias utilizadas no DIMM DDR2 (Double Data Rate) DDR2-533 (133 MHz) = PC2-4200 DDR2-667 (166 MHz) = PC2-5300 DDR2-800 (200 MHz) = PC2-6400 DDR2-933 (233 MHz) = PC2-7500 DDR2-1066 (266 MHz) = PC2-8500 DDR2-1200 (300 MHz) = PC2-9600 As DDR2 novamente duplicam a taxa de transferência, realizando agora 4 operações por ciclo. 24 12
Tecnologias utilizadas no DIMM DDR3 (Double Data Rate) As memórias DDR3 realizam 8 acessos por ciclo, contra os 4 acessos por ciclo das memórias DDR2. Inicialmente, os módulos DDR3 foram lançados em versão DDR3-1066 (133 MHz x 8) e DDR3-1333 (166 MHz x 8), seguidos pelo padrão DDR3-1600 (200 MHz x 8). Os três padrões são também chamados de (respectivamente) PC3-8500, PC3-10667 e PC3-12800, nesse caso dando ênfase à taxa de transferência teórica. 25 Outras Tecnologias Todos os tipos de memória são passíveis de erros, que podem ser causados por inúmeros fatores, desde variações na tensão da tomada que não são completamente absorvidos pela fonte de alimentação, estática, diversos tipos de interferências eletromagnéticas e, por incrível que possa parecer, até mesmo raios cósmicos. Exemplos de tecnologias na detecção e correção de erros: Paridade e ECC. 26 13
Outras Tecnologias Rambus (RDRAM) Rambus Inline Memory Modules São bem semelhantes aos módulos DIMM, mas em geral eles vêm com uma proteção de metal sobre os chips de memória, que também serve para facilitar a dissipação de calor. 27 SODDIM (Small Outline DIMM) É um padrão DIMM de tamanho reduzido que é utilizado principalmente em computadores portáteis, como notebooks. 28 14
DDR4 No padrão DDR4, há 284 pinos para realizar a alimentação das micropeças e a comunicação. Portanto, o novo padrão tem 44 pinos a mais do que o antigo, sendo que a funcionalidade de diversos deles foi alterada. 29 DDR4 Um grande diferencial das novas memórias, é o padrão diferenciado na altura do barramento. Na parte central, os pinos são mais longos, mas gradativamente eles têm sua altura reduzida até chegar às pontas do módulo. A mudança vem para garantir a facilidade na instalação e evitar que o usuário force demais o componente no encaixe e acabe danificando o slot. 30 15
DDR4 As memórias DDR4 foram ajustadas para trabalhar com tensões menores do que as que vemos nos módulos DDR3. Os componentes comuns (para desktops) vão trabalhar com 1,2 volt, o que representa uma redução de 0,3 volt, já que o DDR3 rodava com a tensão de 1,5 volt. 31 DDR4 Com relação as frequências, segundo a Micron teremos memórias com as seguintes configurações: 1.600 MHz, 1.866 MHz, 2.133 MHz, 2.400 MHz, 2.667 MHz e 3.200 MHz. 32 16
DDR4 33 Referências MORIMOTO, C. E.. Hardware, O Guia Definitivo. 3ª ed. Porto Alegre: Sul Editores, 2007. Nova geração de memória RAM. Disponível em: http://www.tecmundo.com.br/memoriaram/57551-ddr4-tudo-voce-esperar-nova-geracao-memoria-ram.htm Acessado em 22 de Agosto de 2014. 34 17