[FIXO] Memória RAM (Como funciona,formato,Banco de memórias e etc)

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[FIXO] Memória RAM (Como funciona,formato,Banco de memórias e etc)

Mensagem  Jackson em Qui Abr 02, 2009 8:55 pm

Como funciona



Os chips de memória RAM possuem uma estrutura extremamente simples. Para cada bit 1 ou 0 a ser armazenado, temos um minúsculo capacitor; quando o capacitor está carregado eletricamente temos um bit 1 e quando ele está descarregado temos um bit 0. Para cada capacitor temos um transístor, encarregado de ler o bit armazenado em seu interior e transmiti-lo ao controlador de memória. A memória RAM é volátil justamente devido ao capacitor perder sua carga muito rapidamente, depois de poucos milésimos de segundo.

A produção de chips de memória é similar ao de processadores: também utilizamos um waffer de silício como base e um laser para marcá-lo. A diferença é que os chips de memória são compostos basicamente de apenas uma estrutura básica: o conjunto capacitor/transístor, que é repetida alguns milhões de vezes, enquanto os processadores são formados por estruturas muito mais complexas. Devido a esta simplicidade, um chip de memória é muito mais barato de se produzir do que um processador. Um módulo de 128 MB tem pouco mais de 1 bilhão de transístores, quase 40 vezes mais que um processador Pentium III Coppermine. Apesar disso, o módulo de memória é mais barato.

Acesso a dados: Para ler e gravar dados na memória, assim como controlar todo o trânsito de dados entre a memória e os demais componentes do micro, é usado mais um circuito, chamado controlador de memória, que faz parte do chipset localizado na placa mãe.

Para facilitar o acesso a dados, dividimos os módulos de memória em linhas e colunas. Para acessar um determinado transístor (seja para gravar ou ler dados), o controlador de memória primeiro gera o valor RAS (Row Address Strobe), ou o número da linha da qual o transístor faz parte, sendo gerado em seguida o valor CAS (Collum Address Strobe), que corresponde à coluna.



Formato



Os chips de memória são frágeis placas de silício, que precisam ser encapsulados em alguma estrutura mais resistente antes de serem transportados e encaixados na placa mãe. Assim como temos vários tipos de encapsulamento diferentes para processadores, (SEPP e PPGA por exemplo) temos vários formatos de módulos de memória. Inicialmente os chips são encapsulados em módulos DIP, que os protegem e facilitam a dissipação do calor gerado pelos chips. Estes por sua vez são soldados em placas de circuito, formando os módulos de memória. Existem atualmente 3 tipos de módulos de memória: os módulos SIMM de 30 vias, os módulos SIMM de 72 vias e, finalmente, os módulos DIMM de 168 vias.

Módulos DIP: Os módulos DIP são encapsulamentos de plástico ou cerâmica, que protegem os chips de memória, facilitam a dissipação do calor gerado durante seu funcionamento, e tornam mais acessíveis seus terminais, facilitando o encaixe ou a soldagem. O encapsulamento DIP também é usado em vários outros tipos de componentes.

Em PCs antigos, principalmente XTs, 286s e os primeiros 386s, os módulos DIP eram soldados diretamente à placa mãe, ou em alguns casos, encaixados individualmente em soquetes disponíveis na placa. Este era um sistema antiquado, que trazia várias desvantagens, por dificultar upgrades de memória ou a substituição de módulos com defeito. Imagine você, fazendo um upgrade de memória numa placa como a da foto abaixo:



Módulos SIMM de 30 vias: Não é só você que não achou muito atraente a idéia de ficar catando chips de memória um a um. Foi questão de tempo até que alguém aparecesse com uma alternativa mais prática, capaz de tornar a instalação fácil até mesmo para usuários inexperientes.

Os módulos de memória são pequenas placas de circuito onde os chips DIP são soldados, que são encaixados em soquetes disponíveis na placa mãe.

Os primeiros módulos de memória criados são chamados de módulos SIMM, sigla que significa “Single In Line Memory Module”, justamente por que existe uma única via de contatos. Apesar de existirem contatos também na parte de trás do módulo, eles servem apenas como uma extensão dos contatos frontais, existindo apenas para aumentar a área de contato com o soquete. Examinando o módulo, você verá um pequeno orifício em cada contato, que serve justamente para unificar os dois lados.

Os primeiros módulos SIMM possuíam 30 vias e eram capazes de transferir 8 bits por ciclo. Estes módulos foram utilizados em micros 386 e 486, e foram fabricados em varias capacidades, os mais comuns foram os módulos de 512 KB, 1MB e 4 MB, apesar de terem existido módulos de até 16 MB, raros e caríssimos. (lembra-se dos 45 dólares por megabyte? ;-)

Como tanto o 386 quanto o 486 são processadores que acessam a memória usando palavras de 32 bits, é preciso combinar 4 módulos de 30 vias para formar cada banco de memória. Basicamente, o processador acessa os 4 módulos como se fossem um só, obtendo os 32 bits por acesso de que precisa.

Temos então que usar estes módulos em quartetos: 4 módulos ou 8 módulos, mas nunca um número quebrado. Nos micros equipados com processadores 386SX são necessários apenas 2 módulos, já que o 386SX acessa a memória usando palavras de 16 bits (para manter compatibilidade com os componentes de placas de 286, usados para baratear os PCs equipados com o 386SX).



Módulo SIMM de 72 vias: Apesar de serem muito mais práticos do que os chips DIP, os módulos SIMM de 30 vias ainda eram bastante inconvenientes, já que era preciso usar 4 módulos idênticos para formar cada banco de memória. Quem os criou devia achar que os processadores de 8 bits eram o futuro...

Para solucionar este problema, os fabricantes criaram um novo tipo de módulo de memória SIMM, de 32 bits, que possui 72 vias. Esse tipo de memória foi usado em micros 486 mais modernos e tornou-se padrão em micros Pentium, deixando de ser utilizados apenas depois do advento dos módulos de 168 vias, os mais usados atualmente.

Ao invés de quatro módulos, é preciso apenas um módulo SIMM de 72 vias para formar cada banco de memória nos micros 486. Como o Pentium acessa a memória usando palavras de 64 bits, são necessários 2 módulos em cada banco.



Na verdade, depois do Pentium, praticamente todos os processadores acessam a memória a 64 bits. Apesar do Pentium II, Pentium III, Celeron, Athlon, Duron, etc. serem todos processadores de 32 bits, acessar 64 bits por vez na memória ajuda a melhorar o desempenho. O processador é tão mais rápido que a memória RAM, que depois de esperar vários ciclos para poder acessá-la, o melhor a fazer é pegar a maior quantidade de dados possível e guardar tudo no cache. Naturalmente os dados serão processados em blocos de 32 bits, mas a poupança ajuda bastante. Não é à toa que quase dois terços dos transístores de um Pentium III Coppermine são usados nos caches L1 e L2.

Módulo DIMM de 168 vias: Ao contrario dos módulos SIMM de 30 e 72 vias, os módulos DIMM possuem contatos em ambos os lados do módulo, o que justifica seu nome, “Double In Line Memory Module” ou “módulo de memória com duas linhas de contato”. Como Os módulos DIMM trabalham com palavras binárias de 64 bits, um único módulo é suficiente para preencher um banco de memória em um micro Pentium ou superior, dispensando seu uso em pares. Caso você deseje instalar 64 MB de memória em um Pentium II, por exemplo, será preciso comprar apenas um único módulo DIMM de 64 MB.

Os módulos DIMM de 168 vias são os únicos fabricados atualmente. Você dificilmente encontrará módulos de 72 vias, ou placas mãe novas que os suportem à venda, apenas componentes usados. Veja na foto abaixo as diferenças de formato e tamanho entre os três formatos:



Bancos de Memória



Um processador x86 pode trabalhar com qualquer quantidade de memória, a partir de um mínimo de 64 KB. Porém, é preciso que exista um barramento de dados suficiente. Uma quantidade qualquer de memória, que atenda às exigências do processador quanto à largura de barramento é chamada de banco de memória.

No Pentium, cada banco de memória deve ser capaz de permitir o acesso de 64 bits de dados por vez, enquanto nos processadores 386 e 486 é necessário um barramento de 32 bits. Caso o módulo de memória possua um barramento de dados mais estreito que o necessário, é preciso combinar dois ou mais módulos para formar cada banco.

Como os módulos SIMM de 30 vias possuem um barramento de apenas 8 bits, são necessários 4 módulos para formar um banco de memória em um micro 386 ou 486. Se estes módulos antigos chegassem a ser utilizados em micros Pentium, seriam necessários 8 módulos para formar cada banco.

Os módulos SIMM de 72 vias já possuem um barramento de 32 bits, sendo um único módulo suficiente para completar um banco de memória em um 486, e 2 módulos necessários para completar os 64 bits exigidos pelo Pentium.

Finalmente, os módulos DIMM possuem um barramento de 64 bits, sendo necessário apenas um módulo para formar um banco em micros equipados com processadores Pentium ou superiores.

Dentro de um banco, todos os módulos são acessados ao mesmo tempo, como se fossem um só. Por isso, é necessário que todos os módulos sejam capazes de responder aos chamados do controlador de memória sincronizadamente, como uma orquestra. A mínima falta de sincronia entre os módulos irá causar instabilidade no sistema, que poderá levar a travamentos. Por isso, é altamente recomendável que sejam utilizados sempre módulos idênticos dentro de um mesmo banco (mesma marca, mesma capacidade, mesmo tempo de acesso, etc.), de preferência comprados juntos.

Geralmente temos numa placa mãe, dois ou três bancos de memória, que são numerados a partir de 0 (banco 0, banco 1, banco 2, etc.). Não existe problema em usar módulos de memória diferentes em bancos diferentes. Você pode até mesmo misturar módulos de diferentes velocidades, de 70 e 60 nanos, por exemplo, desde que configure os tempos de espera no Setup para a velocidade do módulo mais lento.

Uma curiosidade é que algumas placas mãe para Pentium, podem trabalhar com apenas um módulo de 72 vias. Neste caso, a placa engana o processador, fazendo dois acessos de 32 bits consecutivos, e entregando os dados de uma só vez para o processador. Apesar de funcionar, este esquema reduz bastante a velocidade do micro, pois a velocidade de acesso à memória fica reduzida à metade.
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