Memória de acesso aleatório

DRAM: modelo de memória RAM chamada "memória dinâmica de acesso remoto" (do inglês Dynamic Random Acess Memory). É dinâmica pois usa a atualização constante para manter os dados ativos (usa refresh). SRAM: modelo de memória RAM chamada "memória estática de acesso aleatório" (do inglês Static Random Acess Memory). Um modelo que não usa a atualização constante ativar os dados (não usa refresh), tornando-se muito mais rápida que a DRAM.

Os primeiros computadores usavam relés, contadores mecânicos ou linhas de atraso para funções de memória principal. As linhas de atraso ultrassônicas eram dispositivos seriais que só podiam reproduzir dados na ordem em que foram gravados. A memória do tambor poderia ser expandida a um custo relativamente baixo, mas a recuperação eficiente de itens de memória exigia conhecimento do layout físico do tambor para otimizar a velocidade. Travas construídas a partir de triodos de tubo de vácuo e, mais tarde, de transistores discretos, foram usadas para memórias menores e mais rápidas, como registradores. Esses registros eram relativamente grandes e muito caros para usar em grandes quantidades de dados; geralmente apenas algumas dezenas ou poucas centenas de bits dessa memória podem ser fornecidos. A primeira forma prática de memória de acesso aleatório foi o tubo de Williams a partir de 1947. Ele armazenava dados como pontos eletricamente carregados na face de um tubo de raios catódicos. Como o feixe de elétrons do CRT podia ler e escrever os pontos no tubo em qualquer ordem, a memória era de acesso aleatório. A capacidade do tubo Williams era de algumas centenas a cerca de mil bits, mas era muito menor, mais rápido e mais eficiente em termos de energia do que usar travas individuais de tubo de vácuo. Desenvolvido na Universidade de Manchester, na Inglaterra, o tubo Williams forneceu o meio no qual o primeiro programa armazenado eletronicamente foi implementado no computador Manchester Baby, que primeiro executou um programa com sucesso em 21 de junho de 1948. sendo projetado para o bebê, o bebê foi um teste para demonstrar a confiabilidade da memória.

Existem basicamente dois tipos de memória de acesso aleatório em uso: SDR e DDR. As SDRs são o tipo tradicional, onde o controlador de memória realiza apenas uma leitura por ciclo, enquanto as DDR são mais rápidas, pois fazem duas leituras por ciclo. O desempenho não chega a dobrar, pois o acesso inicial continua demorando o mesmo tempo, mas melhora bastante. Os pentes de memória SDR são usados em micros antigos: Pentium II e Pentium III e os primeiros Athlons e Durons soquete A. Por não serem mais fabricados, eles são atualmente muito mais raros e caros que os DDR, algo semelhante ao que aconteceu com os antigos pentes de 72 vias, usados na época do Pentium 1. É fácil diferenciar os pentes SDR e DDR, pois os SDR possuem dois chanfros e os DDR apenas um. Essa diferença faz com que também não seja possível trocar as bolas, encaixando por engano um pente DDR numa placa-mãe que use SDR e vice-versa. Mais recentemente, tem acontecido a uma nova migração, com a introdução dos pentes de memória DDR2. Neles, o barramento de acesso à memória trabalha ao dobro da frequência dos chips de memória propriamente ditos. Isso permite que sejam realizadas duas operações de leitura por ciclo, acessando dois endereços diferentes. Como a capacidade de realizar duas transferências por ciclo introduzida nas memórias DDR foi preservada, as memórias DDR2 são capazes de realizar um total de 4 operações de leitura por ciclo, uma marca impressionante. Existem ainda alguns ganhos secundários, como o menor consumo elétrico, útil em notebooks.

A capacidade de uma memória é medida em Bytes, Kilobyte (1 KB = 1 024 ou 210 Bytes), Megabyte (1 MB = 1 024 KB ou 220 Bytes), Gigabyte (1 GB = 1 024 MB ou 230 Bytes) e Terabyte (1 TB = 1 024 GB ou 2 40 Bytes). A velocidade de funcionamento de uma memória é medida em Hz ou MHz. Este valor está relacionado com a quantidade de blocos de dados que podem ser transferidos durante um segundo. Existem no entanto algumas RAMs que podem efetuar duas transferências de dados no mesmo ciclo de clock, duplicando a taxa de transferência de informação para a mesma frequência de trabalho. Além disso, a colocação das memórias em paralelo (propriedade da arquitetura de certos sistemas) permite multiplicar a velocidade aparente da memória.

De qualquer forma, apesar de toda a evolução, a RAM continua sendo muito mais lenta que o processador. Para atenuar a diferença, são usados dois níveis de memória do tipo cache, incluídos no próprio processador: o cache L1 e o cache L2. O cache L1 é extremamente rápido, trabalhando próximo à frequência nativa do processador. Na verdade, os dois trabalham na mesma frequência, mas são necessários alguns ciclos de clock para que a informação armazenada no L1 chegue até as unidades de processamento. No caso do Pentium 4, chega-se ao extremo de armazenar instruções já decodificadas no L1: elas ocupam mais espaço, mas eliminam este tempo inicial. De uma forma geral, quanto mais rápido o cache, mais espaço ele ocupa e menos é possível incluir no processador. É por isso que o Pentium 4 inclui apenas um total de 20 KB desse cache L1 ultrarrápido, contra os 128 KB do cache um pouco mais lento usado no Sempron.