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¿Qué es DRAM (memoria dinámica de acceso aleatorio)? ¿Como funciona?

La memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) es un tipo de memoria semiconductora que normalmente se utiliza para que funcionen los datos o el código de programa que necesita un procesador de computadora. DRAM es un tipo común de memoria de acceso aleatorio (RAM) que se utiliza en computadoras personales (PC), estaciones de trabajo y servidores. El acceso aleatorio permite que el procesador de la PC acceda a cualquier parte de la memoria directamente en lugar de tener que proceder secuencialmente desde un punto de partida. La RAM se encuentra cerca del procesador de una computadora y permite un acceso más rápido a los datos que los medios de almacenamiento, como las unidades de disco duro y las unidades de estado sólido.

¿Cómo funciona la DRAM?

La memoria está formada por bits de datos o código de programa que se organizan en una cuadrícula bidimensional. DRAM almacenará bits de datos en lo que se llama un almacenamiento o celda de memoria, que consta de un capacitor y un transistor. Las celdas de almacenamiento se organizan típicamente en una configuración rectangular. Cuando se envía una carga a través de una columna, se activa el transistor en la columna. Una celda de almacenamiento DRAM es dinámica, lo que significa que debe actualizarse o recibir una nueva carga electrónica cada pocos milisegundos para compensar las fugas de carga del condensador.

Las celdas de memoria funcionarán con otros circuitos que se pueden usar para identificar filas y columnas, rastrear el proceso de actualización, indicar a una celda si acepta o no un cargo y leer o restaurar datos de una celda.

DRAM es una opción de memoria semiconductora que un diseñador de sistemas puede usar al construir una computadora. Las opciones de memoria alternativas incluyen RAM estática (SRAM), memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), flash NOR y flash NAND. Muchos sistemas utilizan más de un tipo de memoria.

Tipos de DRAM

Hay muchos tipos de DRAM que se pueden utilizar en un dispositivo. Algunos ejemplos incluyen lo siguiente:

  • La DRAM síncrona (SDRAM) sincroniza las velocidades de la memoria con las velocidades del reloj de la CPU, lo que permite que el controlador de memoria conozca el ciclo del reloj de la CPU. Esto permite que la CPU realice más instrucciones a la vez.
  • Rambus DRAM (RDRAM) se utilizó más ampliamente a principios de la década de 2000 para tarjetas gráficas.
  • SDRAM de velocidad de datos doble (DDR SDRAM) casi duplica el ancho de banda en la velocidad de datos de SDRAM mediante el uso de doble fijación. Este proceso permite que los datos se transfieran en los flancos ascendentes y descendentes de una señal de reloj. Ha estado disponible en diferentes iteraciones a lo largo del tiempo, incluidas DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM y DDR4 SDRAM.
  • La DRAM de modo de página rápida (FPM DRAM) ofrece un rendimiento más alto que otros tipos de DRAM al centrarse en el acceso rápido a la página.
  • La DRAM de salida de datos extendida (EDO DRAM) mejora el tiempo de lectura de la memoria en microprocesadores, como Intel Pentium.

Los principales fabricantes de DRAM incluyen Samsung, Rambus, PNY Technologies y SK Hynix.

Tipos de paquetes de DRAM

Hay dos tipos principales de paquetes de DRAM: módulo de memoria en línea simple (SIMM) y módulo de memoria en línea dual (DIMM). El empaquetado del módulo de memoria en línea único se considera obsoleto ahora y se usó en las décadas de 1980 a 1990. Los SIMM venían en conjuntos de 30 y 72 pines y, por lo general, tenían velocidades de transferencia de datos de 32 bits. Los DIMM, por otro lado, se usan comúnmente ahora y son duales en línea, lo que significa que tienen pines en ambos lados del chip. Los DIMMS suelen tener conectores de 168 pines, o más, y admiten una velocidad de transferencia de datos de 64 bits.

Los tipos de paquetes DRAM para DIMM se establecen como diferentes arquitecturas de circuitos integrados. Algunos de estos incluyen los siguientes:

  • Los DIMM sin búfer (UDIMM) se utilizan comúnmente en computadoras de escritorio y portátiles. Estos cuestan menos y funcionan más rápido, pero son menos estables.
  • Los DIMM registrados (RDIMM) se utilizan comúnmente con servidores. Estos son más estables y reducen la tensión en un controlador de memoria de la CPU.
  • Los módulos DIMM con búfer completo (FB-DIMM) se utilizan en sistemas de memoria más grandes. Son más fiables porque pueden mejorar los métodos de detección de errores y mantener la integridad de la señal.
Ejemplo de DRAM
Este es un ejemplo de RAM dinámica.

Ventajas

Las principales ventajas de DRAM incluyen las siguientes:

  • Su diseño es simple, solo requiere un transistor.
  • El costo es bajo en comparación con tipos alternativos de memoria como SRAM.
  • Proporciona niveles de densidad más altos.
  • Se pueden almacenar más datos usando DRAM.
  • La memoria se puede actualizar y eliminar mientras se ejecuta un programa.

Desventajas

Las principales desventajas de DRAM incluyen las siguientes:

  • La memoria es volátil.
  • El consumo de energía es alto en relación con otras opciones.
  • La fabricación es compleja.
  • Los datos de las celdas de almacenamiento deben actualizarse.
  • Es más lento que SRAM.

DRAM frente a SRAM

DRAM es un sucesor de SRAM. Los diseñadores de memoria redujeron el número de elementos por bit y eliminaron las líneas de bit diferenciales para ahorrar área de chip para crear DRAM. Como resultado, la DRAM es menos costosa de producir que la SRAM.

Pero SRAM conserva algunas ventajas sobre DRAM. No es necesario actualizar SRAM porque funciona según el principio de cambiar el flujo de corriente en una de dos direcciones en lugar de mantener una carga en su lugar dentro de una celda de almacenamiento. La SRAM se usa generalmente para la memoria caché, a la que se puede acceder más rápidamente que la DRAM.

SRAM es capaz de lecturas / escrituras a nivel de bytes y es más rápida en lecturas / escrituras que DRAM. DRAM escribe datos a nivel de byte y lee a nivel de página de varios bytes.

Las diferencias de energía varían según si el sistema está en modo activo o inactivo. La DRAM requiere menos energía que la SRAM en un estado activo, pero la SRAM consume considerablemente menos energía que la DRAM en el modo de suspensión.

Historia

Uno de los primeros usos de DRAM fue en una calculadora Toshiba en 1965, utilizando una forma capacitiva de DRAM que se hizo a partir de celdas de memoria bipolar. Ese mismo año, IBM creó un chip de memoria de silicio de 16 bits. Sin embargo, en este momento, la DRAM bipolar que estaba en uso no podía competir con la memoria de núcleo magnético. Esto siguió siendo cierto para DRAM hasta la invención del transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET), que conduce a la DRAM de semiconductor de óxido metálico, o MOS DRAM. La patente para MOS DRAM se otorgó en 1968. En 1969, Intel desarrolló una DRAM que usaba una celda de tres transistores.

Intel mejoró su producto DRAM con el Intel 1103 en 1970, obteniendo un uso comercial. Por esta época fue cuando la memoria MOS comenzó a tener una mayor presencia en el mercado en comparación con la memoria de núcleo magnético.

1973 también vio la invención del Mostek MK4096, una DRAM de 4 Kb. Esta fue la primera DRAM que incorporó líneas de direcciones de filas y columnas multiplexadas. El Mostek MK4096 podría caber en paquetes pequeños con un pequeño número de pines, ya que redujo a la mitad el número de líneas de dirección requeridas.

En 1992, Samsung desarrolló SDRAM, que tenía una capacidad de 16 Mb.

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