3. Memorias, microprocesadores, microcontroller PIC y AVR

3.1. Memoria del computador

En los sistemas digitales, no combinacionales, de proceso debe existir una unidad de memoria en la que se almacenen los datos, los resultados parciales y los resultados finales del proceso. Cuando el sistema digital de proceso es programable, adems, han de memorizarse las instrucciones del programa.

En informtica, la memoria (tambin llamada almacenamiento) se refiere a parte de los componentes que integran una computadora. Son dispositivos que retienen datos informticos durante algn intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan una de las principales funciones de la computacin moderna, la retencin o almacenamiento de informacin. Es uno de los componentes fundamentales de todas las computadoras modernas que, acoplados a una unidad central de procesamiento (CPU por su sigla en ingls, central processing unit), implementa lo fundamental del modelo de computadora de Arquitectura de von Neumann, usado desde los aos 1940.En la actualidad, memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado slido conocido como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en ingls random access memory) y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rpido pero temporal. De forma similar, se refiere a formas de almacenamiento masivo como discos pticos y tipos de almacenamiento magntico como discos duros y otros tipos de almacenamiento ms lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza ms permanente. Estas distinciones contemporneas son de ayuda porque son fundamentales para la arquitectura de computadores en general.

Unidad aritmeticaUnidad de controlMemoria interna(semiconductor)Procesador central al CPUAlmacenamiento externo masivo (cinta, disco, printer y otro)

Figura 3.1. Esquemas dispositivos memoria

Adems, se refleja una diferencia tcnica importante y significativa entre memoria y dispositivos de almacenamiento masivo, que se ha ido diluyendo por el uso histrico de los trminos "almacenamiento primario" (a veces "almacenamiento principal"), para memorias de acceso aleatorio, y "almacenamiento secundario" para dispositivos de almacenamiento masivo. No subttulo por conveniencia.

3.1.1. Terminologa de la memoria

Celda de memoriaLas unidades de memoria son mdulos conformados por un conjunto de cerrojos o condensadores agrupados de tal forma que almacenan varias palabras binarias de n bits. Cada una de ellas tiene la capacidad de almacenar un bit de informacin (1 o 0), y se conocen con el nombre de celdas de memoria. Las celdas o bits de memoria se ubican mediante la fila y la columna en la que se encuentra.

Byte

Byte (pronunciada [bait] o ['bi.te]) es una unidad de informacin utilizada como un mltiplo del bit. Generalmente equivale a 8 bits, por lo que en espaol se le denomina octeto.El trmino byte fue acuado por Waner Buchholz en 1957 durante las primeras fases de diseo del IBM 7030 Stretch. Originalmente fue definido en instrucciones de 4 bits, permitiendo desde uno hasta diecisis bits en un byte (el diseo de produccin redujo este hasta campos de 3 bits, permitiendo desde uno a ocho bits en un byte).

4096 palabras de 20 byte

1KiB = 1 Kibibyte = 1024 bytes = 210. 1KB = 1 Kilobyte = 1000 bytes = 103.

Mltiplos utilizando los prefijos del Sistema InternacionalPrefijoSmbolo del prefijoNombre resultante del prefijo + ByteSmbolo del mltiplo del ByteFactor y valor en el SI

Valor de referenciaByteB100 = 1

KilokkilobyteKB103 = 1 000

MegaMMegabyteMB106 = 1 000 000

GigaGGigabyteGB109 = 1 000 000 000

TeraTTerabyteTB1012 = 1 000 000 000 000

PetaPPetabytePB1015 = 1 000 000 000 000 000

ExaEExabyteEB1018 = 1 000 000 000 000 000 000

ZettaZZettabyteZB1021 = 1 000 000 000 000 000 000 000

YottaYYottabyteYB1024 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000

Actualmente los prefijos binarios al igual que el byte forman parte de la norma ISO/IEC 80000-13.Los primeros prefijos desde Kibi a Exbi fueron definidos por la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC) en diciembre de 1998, e incluidas en el IEC 60027-2 (Desde febrero del ao 1999), posteriormente en el ao 2005 se incluyeron Zebi y Yobi.

Mltiplos utilizando los prefijos ISO/IEC 80000-13PrefijoSmbolo del prefijoNombre resultante del prefijo + ByteSmbolo del mltiplo del ByteFactor y valor en el ISO/IEC 80000-13

Valor de referenciaByteB20 = 1

KibiKiKibibyteKiB210 = 1024

MebiMiMebibyteMiB220 = 1 048 576

GibiGiGibibyteGiB230 = 1 073 741 824

TebiTiTebibyteTiB240 = 1 099 511 627 776

PebiPiPebibytePiB250 = 1 125 899 906 842 624

ExbiEiExbibyteEiB260 = 1 152 921 504 606 846 976

ZebiZiZebibyteZiB270 = 1 180 591 620 717 411 303 424

YobiYiYobibyteYiB280 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176

Oficialmente, el padrn IEC especificaba que los prefijos del SI fueran usados solamente para mltiplos en base 10 (Sistema decimal) y nunca base 2 (Sistema binario).

Ejemplo. Qu memoria almacena mayor cantidad de bits: una de 5M8 y otra que almacena 1M palabras, cada una con un tamao de 16 bits?Solucin.

Cada localidad de palabra tiene una direccin binaria especficaDireccin

000Palabra 0

001Palabra 1

010Palabra 2

011Palabra 3

100Palabra 4

101Palabra 5

110Palabra 6

111Palabra 7

Direccin.

En informtica, una direccin de memoria es un transmisor para una localizacin de memoria con la cual un programa informtico o un dispositivo de hardware deben almacenar un dato para su posterior reutilizacin.Una forma comn de describir la memoria principal de un ordenador es como una coleccin de celdas que almacenan datos e instrucciones. Cada celda est identificada unvocamente por un nmero o direccin de memoria.Para poder acceder a una ubicacin especfica de la memoria, la CPU genera seales en el bus de direccin, que habitualmente tiene un tamao de 32 bits en la mayora de mquinas actuales. Un bus de direccin de 32 bits permite especificar a la CPU 232 = 4.294.967.296 direcciones de memoria distintas.Debido a la estructura de 32 bits de un procesador comn como los de Intel, las direcciones de memoria se expresan a menudo en hexadecimal. Por ejemplo, para no tener que escribir 111111010100000000000010101100 podemos escribir 3F5000AC en hexadecimal.

Matriz de memoria Bsica

Operacin de lectura.

Lectura (consulta) - esta operacin consiste el leer la informacin contenida en fichero sin alterarla.

Operacin de escritura.

Escritura (modificacin) - consiste en actualizar el contenido del fichero bien aadindole nuevos datos o borrando parte de los que contena.

Apertura

Apertura - antes de acceder a un fichero, tanto para consultar como para actualizar su informacin, es necesario abrirlo. Esta operacin se debe realizar previamente a las operaciones de lectura o escritura.

Cierre

Cierre - cuando se ha terminado de consultar o modificar un fichero, por lo general, del mismo modo que se tuvo que abrir para realizar alguna operacin de lectura/escritura sobre l, ste deber ser cerrado.

Tiempo de acceso. Tiempo de acceso a disco es el tiempo exigido para que un ordenador procese datos de un procesador y que recupere los dados solicitados de un dispositivo de almacenamiento, tal como un disco rgido. Para discos rgidos, el tiempo de acceso a disco est determinado por la suma del tiempo de posicionamiento y el retraso rotacional.

Memoria voltil.

La memoria voltil de una computadora, contrario a memoria no voltil, es aquella memoria cuya informacin se pierde al interrumpirse el flujo elctrico.

Memoria interna.

Memoria Central (Interna): La CPU utiliza la memoria de la computadora para guardar informacin mientras trabaja con ella; mientras esta informacin permanezca en memoria, la computadora puede tener acceso a ella en forma directa. Esta memoria construida internamente se llama memoria de acceso aleatorio RAM. Se puede clasificar como: Memoria Duradera La informacin permanece inalterada hasta que se realice una nueva escritura sobre la misma. La informacin se mantiene de forma permanente. Se dice que la memoria es no voltil. Memoria Voltil La informacin debe ser alimentada con energa para que no desaparezca. Memoria con refresco Tipo especia de memoria voltil en la que el contenido debe ser renovado constantemente. Memoria Permanente La informacin no se puede alterar (solo lectura).

Memoria secundaria.

La memoria secundaria es un conjunto de dispositivos perifricos para el almacenamiento masivo de datos de un ordenador, con mayor capacidad que la memoria principal, pero ms lenta que sta. El diskette, el disco duro o disco fijo, las unidades pticas, las unidades de memoria flash y los discos Zip, pertenecen a esta categora. Estos dispositivos perifricos quedan vinculados a la memoria principal, o memoria interna, conformando el sub-sistema de memoria del ordenador.

El diagrama simple de ms arriba muestra los principales componentes de un sistema informtico y la cantidad de memoria secundaria se refiere a los otros componentes de un sistema informtico, con la Unidad Central de Procesamiento (CPU) en el centro de todo. Memoria primaria y secundaria, aunque similar en algunos aspectos, tienen caractersticas ligeramente diferentes en el sistema informtico.

PLACA MAE

3.1.2. Historia de la memoria de computador

Organito

Figura 3.2. An organ grinder with a monkey, photographed in 1892.Para producir msica solo hace falta girar un manubrio que hace mover sobre su eje a un cilindro que contiene unas pas de diferentes formas y tamaos que mueven a su vez a unos macillos que repercuten en las cuerdas de piano que se sitan en el interior de un cajn hacindolas sonar. Cada rodillo sola tener 10 temas diferentes. En los instrumentos modernos la seleccin de la pieza se efecta mediante una varilla con muescas, cada una corresponde a una partitura.Por su facilidad de manejo, fue un instrumento popular que convivi con el piano e incluso con los gramfonos, sustituyndolos en las fiestas populares. Era un instrumento tradicional en las verbenas de Madrid, en algunas de las cuales an se utiliza.

La lampa electrodo

La vlvula electrnica, tambin llamada vlvula termoinica, vlvula de vaco, tubo de vaco o bulbo, es un componente electrnico utilizado para amplificar, conmutar, o modificar una seal elctrica mediante el control del movimiento de los electrones en un espacio "vaco" a muy baja presin, o en presencia de gases especialmente seleccionados. La vlvula originaria fue el componente crtico que posibilit el desarrollo de la electrnica durante la primera mitad del siglo XX, incluyendo la expansin y comercializacin de la radiodifusin, televisin, radar, audio, redes telefnicas, computadoras analgicas y digitales, control industrial, etc. Algunas de estas aplicaciones son anteriores a la vlvula, pero vivieron un crecimiento explosivo gracias a ella.A lo largo de su historia, fueron introducidos muchsimos tipos de vlvulas, pero los principios de funcionamiento bsicos son:Efecto Edison. La gran mayora de las vlvulas electrnicas estn basadas en la propiedad que tienen los metales en caliente de liberar electrones desde su superficie.Gases ionizados. En otros casos, se utilizan las caractersticas de la conduccin electrnica en gases ionizados, esto resulta principalmente importante en los reguladores de tensin, rectificadores de vapor de mercurio, vlvula de conmutacin T/R, etc.

Figura 3.3. La lampa electrodo de memoriaEfecto fotoelctrico En otros casos, el principio de funcionamiento se basa en la emisin de electrones por el efecto fotoelctrico.El ocaso de esta tecnologa comenz con la invencin del transistor y el posterior desarrollo de componentes de estado slido que eran mucho ms pequeos, baratos y fiables que la vlvula. Sin embargo hoy en da an sobrevive en ciertas aplicaciones especficas, donde por razones tcnicas resultan ms conveniente. Por ejemplo en transmisores de radiofrecuencia de alta potencia y sistemas de radar se utilizan magnetrones, vlvulas de onda progresiva TWT, thyratrones, etc. En televisin y sistemas de imagen medicinal an se utilizan tubos de rayos catdicos o tubos de captura de imagen, y en el hogar es la base de funcionamiento del horno microondas. Tambin siguen siendo ampliamente utilizadas en preamplificadores de micrfonos, guitarras y bajos, as como en equipos de sonido de alta fidelidad.

Tarjetas perforadas

Mucho antes de la llegada de las computadoras digitales, los equipos de la primera generacin de 20 a 50 aos del siglo XX se utiliza tarjetas perforadas como los principales medios para el almacenamiento y procesamiento de datos. Tarjeta - tarjeta perforada, llamada del latn Perforo - golpear y Charta - papel. La informacin se aplica a la misma por los agujeros de perforacin. Hay muchos formatos diferentes de tarjetas perforadas, la ms comn fue el "Formato de IBM, adoptada en 1928 - una carta estndar con 80 columnas en todo Tew junto mapa fue dividido en 12 filas (10 principal y 2 adicionales). En una tarjeta perforada puede grabar hasta 80 caracteres. En aquellos aos, la compaa IBM produce hasta 10 millones de estas tarjetas de cada da. La principal ventaja de tarjetas perforadas se consider para manipular los datos.

Cinta magntica

A principios de los aos 50, cuando los primeros ordenadores fabricados en serie UNIVAC 1 (Universal Automatic Computer), haba una necesidad de ms grabadoras de alta velocidad. UNIVAC trabaja en conjunto con un dispositivo que se utiliza como una cinta portadora - una tira delgada de metal de ancho de 12, 65 mm, compuesto de bronce niquelado (llamado Vicalloy). La densidad de grabacin fue de 128 caracteres por pulgada (198 micrmetros / carcter) en ocho pistas. Este fue significativamente ms eficaz que las mquinas de tabulacin. En 1952, la misma empresa IBM produce primera cinta de plstico flexible recubierto con una capa magntica delgada que produjo un enorme xito comercial, reemplazando completamente el uso de tarjetas perforadas.

Memoria de ncleo magntico

Acceso Primera memoria (RAM - Random Access Memory) apareci en los 50-s famosos, como alternativa a la cinta y tarjetas perforadas. Memoria magntica (memoria magntica-ncleo) o ms - ferrita - que es una memoria que almacena informacin en forma de la direccin de magnetizacin de pequeos ncleos de ferrita, que requiere el uso de anillos de hierro pequeas, espesor menor de 2 mm, que se cose en una matriz rectangular, la creacin de una estructura magntica. Esto es casi el trabajo de un joyero implicaba el uso del microscopio y sastres expertos, por lo que este tipo de memoria era muy caro de producir y no se utiliza ampliamente en el mercado. Figura 3.4. Matriz de memoria de NCR

Tambor magntico

Precedido por la unidad "dura" del disco (HDD) - tambor magntico (tambor magntico), es un cilindro de metal recubierto con ferromagntico, que est rodeado por una serie de lectura de los repositorios cabezas - cada uno en su propia pista. Tambor, as como unidades de disco duro, tiene una cabeza esttica, el almacenamiento magntico de datos basado en el fenmeno del electromagnetismo. La velocidad de este sistema es dependiente de la velocidad de rotacin del cilindro, y el tiempo de acceso de un vehculo tal que ciertamente no es el ms rpido.

Disco duro

Unidades de disco duro (Hard Ingls (unidad de disco magntico)), disco duro en la jerga informtica "Winchester" - un dispositivo de almacenamiento es el principal de almacenamiento de datos en la mayora de los equipos (ver Wikipedia). En 1956 la empresa IBM public un disco duro en una computadora IBM350 IBM305 RAMAC. El peso de esta unidad fue 971 kg, que consista en 50 discos de dimetro 60 cm, con el volumen en el momento simplemente fantstico - 5 mV y un ritmo de trabajo elevado, no andando en comparacin con los tambores magnticos.

Figura 3.5. RAMAC mechanism at Computer History Museum. Disco duro IBM 350

Disquete

Disco magntico flexible o disquete, una memoria del primer dispositivo porttil. IBM lanz el primer disquete en 1971godu capacidad 80KB, tipo slo lectura (de slo lectura). Primera unidad para la lectura y la escritura fue creada un ao despus de Memorex, y un ao ms tarde, a todos los ordenadores comunes fueron equipados con un dispositivo para la lectura - disquete (disquete), que recibi amplio uso a finales de siglo, gracias a la popularidad de la primera micro -ordenadores y computadoras para los negocios.

Discos ptica

Es hora de que las unidades pticas. En 1980 fue mostrado por primera vez el estndar de CD (Compact Disc) - plato redondo de 120 mm de policarbonato transparente. 1982 - el ao de aparicin del primer disco de audio ptico (hasta audio 74minut), que marca el comienzo de una revolucin en los dispositivos de almacenamiento de memoria. En el 80 aparecido dispositivo de CD-ROM (disco compacto de slo lectura de memoria), que permiten un solo CD-ROM para almacenar hasta 650 MB de informacin. Y mucho antes de que en 1961 lanz un disco de doble cara ptica analgica con un dimetro de 30 cm Laser Videodisc para almacenar pelculas en l, cuyo costo fue significativamente ms alto que el costo de las cintas de vdeo, lo que provoc una bajada de xito en el mercado de consumo.

La memoria flash

Un acontecimiento importante en la historia de los medios de comunicacin fue el surgimiento de una "memoria flash" (memoria Flash), inventado por el ingeniero de la empresa Toshiba (Fujio Masuoka) en 1984. El nombre de "Flash" fue acuado por su colega (Shoji Ariizumi) debido a que el proceso de borrado de los contenidos de la memoria le record el flash (Ingls Flash). La memoria flash es un tipo de tecnologa de semiconductores de memoria reprogramable elctricamente en la vida cotidiana es el nombre de una amplia clase de dispositivos de almacenamiento de estado slido (ver Wikipedia). El consumo compacta, mecnicamente resistente, barato de baja potencia, la memoria flash se utiliza ampliamente en los dispositivos porttiles y los medios digitales. En 1988 la empresa Intel introdujo el primer chip flash NOR-tipo. Un ao ms tarde, en compaa 1989 a Toshiba anuncia la memoria flash de tipo NAND, que, en consecuencia, debido a la alta velocidad, el volumen y la compacidad del tratamiento desplaza otros tipos de medios de comunicacin. Disqueteras ido desapareciendo y disquetes se han hundido en el olvido las unidades de cinta, lo que reduce el nmero de discos pticos grabables...

3.1.3. Tipos memoria del computador

La clasificacin principal de memorias son Random Access Memory (RAM) y Read Only Memory (ROM). Estas memorias son utilizados para, almacenamiento primario.La memoria voltil de una computadora, contrario a memoria no voltil, es aquella memoria cuya informacin se pierde al interrumpirse el flujo elctrico. Algunos tipos de memorias voltiles son:

Figura 3.6. Memoria Random Access Memory (RAM)

Las memorias suelen ser de rpido acceso, y pueden ser voltiles o no voltiles.Algunos tipos de memorias no voltiles son:

Figura 3.7. Memoria Read Only Memory (ROM)

3.1.3.1. RAM

La memoria de acceso aleatorio (en ingls: random-access memory) se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayora del software. Es all donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cmputo. Se denominan de acceso aleatorio porque se puede leer o escribir en una posicin de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posicin, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la informacin de la manera ms rpida posible. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los mdulos de memoria RAM estn conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los mdulos, la mayora de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test bsico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma.

Figura 3.8. DIMM normal y corriente de memoria RAM tipo DDR3 de 240 contactos.

Figura 3.9. Comparison image of 180nanometre SRAM cells on a STM32F103VGT6 microcontroller as seen by anoptical microscope

Son memorias de lectura-escritura en las que los datos se pueden escribir o leer en cualquier direccin seleccionada en cualquier orden. Se utilizada habitualmente para almacenamiento de datos a cortoplazo, es voltil.RAM esttica SRAM. Utilizan disparadores para almacenamiento.RAM dinmica DRAM. Utilizan condensadores para almacenamiento.Las datos se leen ms rpidamente en las SRAM que en una DRAM. Las DRAM almacenan mucho ms datos que las SRAM. Ambas son voltiles.

Nomenclatura

La expresin memoria RAM se utiliza frecuentemente para describir a los mdulos de memoria utilizados en los computadores personales y servidores. En el sentido estricto, esta memoria es solo una variedad de la memoria de acceso aleatorio: las ROM, memorias Flash, cach (SRAM), los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento tambin poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posicin. Los mdulos de RAM son la presentacin comercial de este tipo de memoria, que se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.

Historia

Figura 3.10. Integrado de silicio de 64 bits sobre un sector de memoria de ncleo magntico (finales de los 60).

Figura 3.11. 4MiB de memoria RAM para un computador VAX de finales de los 70. Los integrados de memoria DRAM estn agrupados arriba a derecha e izquierda.

Figura 3.12. Mdulos de memoria tipo SIPP instalados directamente sobre la placa base.

Uno de los primeros tipos de memoria RAM fue la memoria de ncleo magntico, desarrollada entre 1949 y 1952 y usada en muchos computadores hasta el desarrollo de circuitos integrados a finales de los aos 60 y principios de los 70. Esa memoria requera que cada bit estuviera almacenado en un toroide de material ferromgnetico de algunos milmetros de dimetro, lo que resultaba en dispositivos con una capacidad de memoria muy pequea. Antes que eso, las computadoras usaban rels y lneas de retardo de varios tipos construidas para implementar las funciones de memoria principal con o sin acceso aleatorio.

1952

Figura 3.13. Esquema principal una la celda de memoria de 1952

Tabla 3.1. Tabla verdad para NORABNOR

001

010

100

110

Figura 3.14. Grfico de tiempo de memoria de 1952

Figura 3.15. Esquema de electricidad una la celda de memoria de 1952

1962

Figura 3.16. Esquema principal una la celda de memoria de 1962

Figura 3.16. Grfico de tiempo de memoria de 1962

donde T periodo.

En 1969 fueron lanzadas una de las primeras memorias RAM basadas en semiconductores de silicio por parte de Intel con el integrado 3101 de 64 bits de memoria y para el siguiente ao se present una memoria DRAM de 1024 bytes, referencia 1103 que se constituy en un hito, ya que fue la primera en ser comercializada con xito, lo que signific el principio del fin para las memorias de ncleo magntico. En comparacin con los integrados de memoria DRAM actuales, la 1103 es primitiva en varios aspectos, pero tena un desempeo mayor que la memoria de ncleos.

1973

Figura 3.17. Esquema principal de memoria de 1973

Figura 3.18. Grfico de tiempo de memoria de 1973

donde T periodo.

En 1973 se present una innovacin que permiti otra miniaturizacin y se convirti en estndar para las memorias DRAM: la multiplexacin en tiempo de la direcciones de memoria. MOSTEK lanz la referencia MK4096 de 4096 bytes en un empaque de 16 pines, mientras sus competidores las fabricaban en el empaque DIP de 22 pines. El esquema de direccionamiento se convirti en un estndar de facto debido a la gran popularidad que logr esta referencia de DRAM. Para finales de los 70 los integrados eran usados en la mayora de computadores nuevos, se soldaban directamente a las placas base o se instalaban en zcalos, de manera que ocupaban un rea extensa de circuito impreso. Con el tiempo se hizo obvio que la instalacin de RAM sobre el impreso principal, impeda la miniaturizacin, entonces se idearon los primeros mdulos de memoria como el SIPP, aprovechando las ventajas de la construccin modular. El formato SIMM fue una mejora al anterior, eliminando los pines metlicos y dejando unas reas de cobre en uno de los bordes del impreso, muy similares a los de las tarjetas de expansin, de hecho los mdulos SIPP y los primeros SIMM tienen la misma distribucin de pines.A finales de los 80 el aumento en la velocidad de los procesadores y el aumento en el ancho de banda requerido, dejaron rezagadas a las memorias DRAM con el esquema original MOSTEK, de manera que se realizaron una serie de mejoras en el direccionamiento como las siguientes:

1975

Figura 3.19. CI RAM esttica de 1 Kbit nMOS de Intel (2102)

Figura 3.20. Ciclo lectura de Intel (2102)

donde T periodo.

Figura 3.21. Ciclo escritura de Intel (2102)

1985

Figura 3.22. Diagrama de un memoria de 324

Figura 3.23. RAM de 164

Figura 3.24. Elemento de memoria MOS sincronizado

FPM-RAM (Fast Page Mode RAM)

Inspirado en tcnicas como el "Burst Mode" usado en procesadores como el Intel 486, se implant un modo direccionamiento en el que el controlador de memoria enva una sola direccin y recibe a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas las direcciones. Esto supone un ahorro de tiempos ya que ciertas operaciones son repetitivas cuando se desea acceder a muchas posiciones consecutivas. Funciona como si deseramos visitar todas las casas en una calle: despus de la primera vez no sera necesario decir el nmero de la calle nicamente seguir la misma. Se fabricaban con tiempos de acceso de 70 60 ns y fueron muy populares en sistemas basados en el 486 y los primeros Pentium.

EDO-RAM (Extended Data Output RAM)

Lanzada en 1995 y con tiempos de accesos de 40 o 30 ns supona una mejora sobre su antecesora la FPM. La EDO, tambin es capaz de enviar direcciones contiguas pero direcciona la columna que va utilizar mientras que se lee la informacin de la columna anterior, dando como resultado una eliminacin de estados de espera, manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el prximo ciclo de lectura.

Figura 3.25. Mdulos formato SIMM de 30 y 72 pines, los ltimos fueron utilizados con integrados tipo EDO-RAM.

BEDO-RAM (Burst Extended Data Output RAM)

Fue la evolucin de la EDO RAM y competidora de la SDRAM, fue presentada en 1997. Era un tipo de memoria que usaba generadores internos de direcciones y acceda a ms de una posicin de memoria en cada ciclo de reloj, de manera que lograba un desempeo un 50% mejor que la EDO. Nunca sali al mercado, dado que Intel y otros fabricantes se decidieron por esquemas de memoria sincrnicos que si bien tenan mucho del direccionamiento MOSTEK, agregan funcionalidades distintas como seales de reloj.

Tecnologas de memoria RAM

La tecnologa de memoria actual usa una seal de sincronizacin para realizar las funciones de lectura-escritura de manera que siempre est sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asncronas. Hace ms de una dcada toda la industria se decant por las tecnologas sncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz.Tipos de DIMMs segn su cantidad de Contactos o Pines: 72-pin SO-DIMM (no el mismo que un 72-pin SIMM), usados por FPM DRAM y EDO DRAM; 100-pin DIMM, usados por printer SDRAM; 144-pin SO-DIMM, usados por SDR SDRAM; 168-pin DIMM, usados por SDR SDRAM (menos frecuente para FPM/EDO DRAM en reas de trabajo y/o servidores); 172-pin MicroDIMM, usados por DDR SDRAM; 184-pin DIMM, usados por DDR SDRAM; 200-pin SO-DIMM, usados por DDR SDRAM y DDR2 SDRAM; 204-pin SO-DIMM, usados por DDR3 SDRAM; 240-pin DIMM, usados por DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM y FB-DIMM DRAM; 244-pin MiniDIMM, usados por DDR2 SDRAM;

Figura 3.26. Memorias RAM con tecnologas usadas en la actualidad.

SDR SDRAM

Memoria sncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en mdulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III, as como en los AMD K6, AMD Athlon K7 y Duron. Est muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominacin SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es as, simplemente se extendi muy rpido la denominacin incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias sncronas dinmicas. Los tipos disponibles son: PC66: SDR SDRAM, funciona a un mx de 66,6 MHz. PC100: SDR SDRAM, funciona a un mx de 100 MHz. PC133: SDR SDRAM, funciona a un mx de 133,3 MHz.

RDRAM

Se presentan en mdulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium IV. Era la memoria ms rpida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rpidamente cambiada por la econmica DDR. Los tipos disponibles son: PC600: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 300 MHz. PC700: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 356 MHz. PC800: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 400 MHz. PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un mximo de 533 MHz.

DDR SDRAM

Memoria sncrona, enva los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en mdulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en mdulos de 144 contactos para los ordenadores porttiles. Los tipos disponibles son: PC1600 o DDR 200: funciona a un mx de 200 MHz; PC2100 o DDR 266: funciona a un mx de 266,6 MHz; PC2700 o DDR 333: funciona a un mx de 333,3 MHz; PC3200 o DDR 400: funciona a un mx de 400 MHz; PC4500 o DRR 500: funciona a una mx de 500 MHz.

DDR2 SDRAM

Figura 3.27. Mdulos de memoria instalados de 256 MiB cada uno en un sistema con doble canal.Las memorias DDR2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los bferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del ncleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en mdulos DIMM de 240 contactos. Los tipos disponibles son: PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un mx de 533,3 MHz; PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un mx de 666,6 MHz; PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un mx de 800 MHz; PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un mx de 1066,6 MHz; PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un mx de 1200 MHz.

DDR3 SDRAM

Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminucin del gasto global de consumo. Los mdulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo nmero que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son fsicamente incompatibles, debido a una ubicacin diferente de la muesca. Los tipos disponibles son: PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un mx de 800 MHz. PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un mx de 1066,6 MHz. PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un mx de 1333,3 MHz. PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un mx de 1600 MHz. PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un mx de 1866,6 MHz. PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un mx de 2133,3 MHz. PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un mx de 2400 MHz. PC3-21300 o DDR3-2666: funciona a un mx de 2666,6 MHz.

Mdulos de la memoria RAM

Los mdulos de memoria RAM son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados integrados de memoria DRAM por una o ambas caras. La implementacin DRAM se basa en una topologa de Circuito elctrico que permite alcanzar densidades altas de memoria por cantidad de transistores, logrando integrados de cientos o miles de megabits. Adems de DRAM, los mdulos poseen un integrado que permiten la identificacin de los mismos ante el computador por medio del protocolo de comunicacin SPD.La conexin con los dems componentes se realiza por medio de un rea de pines en uno de los filos del circuito impreso, que permiten que el mdulo al ser instalado en un zcalo apropiado de la placa base, tenga buen contacto elctrico con los controladores de memoria y las fuentes de alimentacin. Los primeros mdulos comerciales de memoria eran SIPP de formato propietario, es decir no haba un estndar entre distintas marcas. Otros mdulos propietarios bastante conocidos fueron los RIMM, ideados por la empresa RAMBUS.La necesidad de hacer intercambiable los mdulos y de utilizar integrados de distintos fabricantes condujo al establecimiento de estndares de la industria como los JEDEC. Mdulos SIMM: Formato usado en computadores antiguos. Tenan un bus de datos de 16 32 bits Mdulos DIMM: Usado en computadores de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits. Mdulos SO-DIMM: Usado en computadores porttiles. Formato miniaturizado de DIMM.

Figura 2.28. Formato SO-DIMM.

Relacin con el resto del sistema

CPU

Generador de reloj

Puente Norte (concentrador controlador de memoria)

Puente Sur (concentrador controlador de E/S)IDESATAUSBEthernetInterfaz de audioMemoria SMOS

Interfaz grfica integrada

Super I/OPuerto serialPuerto paraleloDisco flexibleTecladoRatn

Flash ROM (BIOS)

Diagrama de la arquitectura de un ordenadorDentro de la jerarqua de memoria la RAM se encuentra en un nivel despus de los registros del procesador y de las cachs en cuanto a velocidad. Los mdulos de memoria se conectan elctricamente a un controlador de memoria que gestiona las seales entrantes y salientes de los integrados DRAM. Las seales son de tres tipos: direccionamiento, datos y seales de control. En el mdulo de memoria esas seales estn divididas en dos buses y un conjunto miscelneo de lneas de control y alimentacin, Entre todas forman el bus de memoria que conecta la RAM con su controlador: Bus de datos: Son las lneas que llevan informacin entre los integrados y el controlador. Por lo general estn agrupados en octetos siendo de 8, 16, 32 y 64 bits, cantidad que debe igualar el ancho del bus de datos del procesador. En el pasado, algunos formatos de mdulo, no tenan un ancho de bus igual al del procesador. En ese caso haba que montar mdulos en pares o en situaciones extremas, de a 4 mdulos, para completar lo que se denominaba banco de memoria, de otro modo el sistema no funciona. Esa fue la principal razn para aumentar el nmero de pines en los mdulos, igualando al ancho de bus de procesadores como el Pentium a 64 bits, a principios de los 90. Bus de direcciones: Es un bus en el cual se colocan las direcciones de memoria a las que se requiere acceder. No es igual al bus de direcciones del resto del sistema, ya que est multiplexado de manera que la direccin se enva en dos etapas. Para ello el controlador realiza temporizaciones y usa las lneas de control. En cada estndar de mdulo se establece un tamao mximo en bits de este bus, estableciendo un lmite terico de la capacidad mxima por mdulo. Seales miscelneas: Entre las que estn las de la alimentacin (Vdd, Vss) que se encargan de entregar potencia a los integrados. Estn las lneas de comunicacin para el integrado de presencia que sirve para identificar cada mdulo. Estn las lneas de control entre las que se encuentran las llamadas RAS (row address strobe) y CAS (column address strobe) que controlan el bus de direcciones, por ltimo estn las seales de reloj en las memorias sincrnicas SDRAM.Algunos controladores de memoria en sistemas como PC y servidores se encuentran embebidos en el llamado "North Bridge" o "Puente Norte" de la placa base. Otros sistemas incluyen el controlador dentro del mismo procesador (en el caso de los procesadores desde AMD Athlon 64 e Intel Core i7 y posteriores). En la mayora de los casos el tipo de memoria que puede manejar el sistema est limitado por los sockets para RAM instalados en la placa base, a pesar que los controladores de memoria en muchos casos son capaces de conectarse con tecnologas de memoria distintas.Una caracterstica especial de algunos controladores de memoria, es el manejo de la tecnologa canal doble (Dual Channel), donde el controlador maneja bancos de memoria de 128 bits, siendo capaz de entregar los datos de manera intercalada, optando por uno u otro canal, reduciendo las latencias vistas por el procesador. La mejora en el desempeo es variable y depende de la configuracin y uso del equipo. Esta caracterstica ha promovido la modificacin de los controladores de memoria, resultando en la aparicin de nuevos chipsets (la serie 865 y 875 de Intel) o de nuevos zcalos de procesador en los AMD (el 939 con canal doble, reemplazo el 754 de canal sencillo). Los equipos de gama media y alta por lo general se fabrican basados en chipsets o zcalos que soportan doble canal o superior, como en el caso del zcalo (o socket, en ingls) 1366 de Intel, que usaba un triple canal de memoria, o su nuevo LGA 2011 que usa cudruple canal.

Deteccin y correccin de errores

Existen dos clases de errores en los sistemas de memoria, las fallas (Hard fails) que son daos en el hardware y los errores (soft errors) provocados por causas fortuitas. Los primeros son relativamente fciles de detectar (en algunas condiciones el diagnstico es equivocado), los segundos al ser resultado de eventos aleatorios, son ms difciles de hallar. En la actualidad la confiabilidad de las memorias RAM frente a los errores, es suficientemente alta como para no realizar verificacin sobre los datos almacenados, por lo menos para aplicaciones de oficina y caseras. En los usos ms crticos, se aplican tcnicas de correccin y deteccin de errores basadas en diferentes estrategias: La tcnica del bit de paridad consiste en guardar un bit adicional por cada byte de datos y en la lectura se comprueba si el nmero de unos es par (paridad par) o impar (paridad impar), detectndose as el error. Una tcnica mejor es la que usa ECC, que permite detectar errores de 1 a 4 bits y corregir errores que afecten a un slo bit. Esta tcnica se usa slo en sistemas que requieren alta fiabilidad.Por lo general los sistemas con cualquier tipo de proteccin contra errores tiene un costo ms alto, y sufren de pequeas penalizaciones en desempeo, con respecto a los sistemas sin proteccin. Para tener un sistema con ECC o paridad, el chipset y las memorias deben tener soporte para esas tecnologas. La mayora de placas base no poseen dicho soporte.Para los fallos de memoria se pueden utilizar herramientas de software especializadas que realizan pruebas sobre los mdulos de memoria RAM. Entre estos programas uno de los ms conocidos es la aplicacin Memtest86+ que detecta fallos de memoria.

Memoria RAM registrada

Es un tipo de mdulo usado frecuentemente en servidores, posee circuitos integrados que se encargan de repetir las seales de control y direcciones: las seales de reloj son reconstruidas con ayuda del PLL que est ubicado en el mdulo mismo. Las seales de datos se conectan de la misma forma que en los mdulos no registrados: de manera directa entre los integrados de memoria y el controlador. Los sistemas con memoria registrada permiten conectar ms mdulos de memoria y de una capacidad ms alta, sin que haya perturbaciones en las seales del controlador de memoria, permitiendo el manejo de grandes cantidades de memoria RAM. Entre las desventajas de los sistemas de memoria registrada estn el hecho de que se agrega un ciclo de retardo para cada solicitud de acceso a una posicin no consecutiva y un precio ms alto que los mdulos no registrados. La memoria registrada es incompatible con los controladores de memoria que no soportan el modo registrado, a pesar de que se pueden instalar fsicamente en el zcalo. Se pueden reconocer visualmente porque tienen un integrado mediano, cerca del centro geomtrico del circuito impreso, adems de que estos mdulos suelen ser algo ms altos. Durante el ao 2006 varias marcas lanzaron al mercado sistemas con memoria FB-DIMM que en su momento se pensaron como los sucesores de la memoria registrada, pero se abandon esa tecnologa en 2007 dado que ofreca pocas ventajas sobre el diseo tradicional de memoria registrada y los nuevos modelos con memoria DDR3.

DRAM

DRAM (Dynamic Random Access Memory) es un tipo de tecnologa de memoria RAM. La memoria dinmica de acceso aleatorio se usa principalmente en los mdulos de memoria RAM y en otros dispositivos, como memoria principal del sistema. Se denomina dinmica, ya que para mantener almacenado un dato, se requiere revisar el mismo y recargarlo, cada cierto perodo, en un ciclo de refresco. Su principal ventaja es la posibilidad de construir memorias con una gran densidad de posiciones y que todava funcionen a una velocidad alta: en la actualidad se fabrican integrados con millones de posiciones y velocidades de acceso medidos en millones de bit por segundo. Es una memoria voltil, es decir cuando no hay alimentacin elctrica, la memoria no guarda la informacin. Inventada a finales de los sesenta, es una de las memorias ms usadas en la actualidad.

Memoria DRAM

Historia

Integrado de silicio de 64 bits (usado en el IBM S-360, modelo 95) sobre un sector de memoria de ncleo (finales de los 60).

La memoria dinmica fue desarrollada en los laboratorios de IBM pasando por un proceso evolutivo que la llev de usar 6 transistores a slo un condensador y un transistor, como la memoria DRAM que conocemos hoy. La invencin de esta ltima la hizo Robert Dennard quien obtuvo una patente norteamericana en 1968 por una memoria fabricada con un solo transistor de efecto de campo y un condensador.

Schematic drawing of original designs of DRAM patented in 1968

Los esfuerzos de IBM estaban encaminados a mejorar sus equipos de cmputo como por ejemplo la lnea System 360: el modelo 25 en 1968 ya inclua un ScratchPad (una especie de Cach) en forma de integrados 5 veces ms rpidos que la memoria principal basada en ncleos de ferrita. Dado el modelo de negocios de IBM que consista en vender o arrendar computadores, un negocio rentable, para IBM el uso de DRAM se reduca a ser el complemento de la memoria principal basada en ncleos magnticos. No hubo inters en comercializar ese tipo de memorias para otros fabricantes ni tampoco se pens en usar las tecnologas de estado slido tipo SRAM o DRAM para construir la memoria principal. La empresa Intel fue creada para aprovechar esa oportunidad de negocios: Gordon Moore, observaba que hace tiempo la industria de los semiconductores se haba estancado, a pesar de existir potenciales usos de los integrados de silicio como la fabricacin de memorias SRAM y DRAM.

Celda de memoria para la i1103.Aunque Intel se inici con memorias SRAM como la i1101 y la i3101, el primer producto rentable fue el integrado de memoria DRAM i1103 de 1024 bits.

Die of the MT4C1024 1 mebibit Dynamic Random Access Memory (DRAM) integrated circuit from Micron Technology.

El i1103 lanzado en 1970 estaba formado por celdas de memoria con 3 transistores tipo PMOS y un condensador, estaba organizado en un arreglo de 32 filas y 32 columnas, empacado en un encapsulado de 18 pines y con un costo de 1 centavo por bit era un fuerte competidor para las memorias de ncleo. La produccin y calidad del integrado era difcil de mantener, hecho que se demostr cuando Intel entreg parte de la produccin a otra empresa llamada Microelectronics Integrated Limited (MIL) que en un principio pudo obtener mejores resultados que la misma Intel, pero despus del cambio importante en el proceso de fabricacin no fue capaz de producir. La memoria i1103 era muy primitiva en comparacin a las memorias DRAM de la actualidad, aun as se comportaba mejor que la memoria de ncleo y con un precio menor. A finales de 1971 se haba convertido en el producto dominante para la fabricacin de memoria principal y era usado por 14 entre 18 de los principales fabricantes de computadores, ganando el mote "core killer".

Reinvencin de la memoria DRAM

Para 1973 Intel y otros fabricantes construan y empacaban sus integrados de memoria DRAM empleando un esquema en el que se aumentaba un pin por cada vez que se doblaba la capacidad. De acuerdo a este esquema, un integrado de 64 kilobits tendra 16 pines solo para las direcciones. Dentro de los costos ms importantes para el fabricante y el ensamblador de circuitos impresos estaba la cantidad de pines del empaque y en un mercado tan competido era crucial tener los menores precios. Debido a eso, un integrado con una capacidad de 16 pines y 4Kb de capacidad fue un producto apreciado por los usuarios, que encontraban a los integrados de 22 pines, ofrecidos por Intel y Texas Instruments como insumos costosos.El lanzamiento de la memoria MK4096 de 4K, con un solo transistor por celda y con direccionamiento multiplexado result del trabajo de Robert Proebsting quien observo que en las celdas con un solo transistor, era imposible acceder la informacin en una posicin, enviando al mismo tiempo los datos de fila y columna a la matriz: haba que enviar las seales una despus de la otra. La solucin a nivel de la celda conduca a un ahorro en el empaque, ya que la direccin podra recibirse en dos etapas, reduciendo la cantidad de pines usados. Por ejemplo para un integrado de 64 Kb se pasaba de 16 pines dedicados a solo 8 y dos ms para seales de control extra. La multiplexacin en tiempo es un esquema de direccionamiento que trae muchas ventajas, a costa de unos pocos cambios en el circuito externo, de manera que se convirti en un estndar de la industria que todava se mantiene. Mucha de la terminologa usada en la hoja de datos del MK4096 todava se usa y muchos de los parmetros de temporizacin como el retardo RAS a CAS fueron instaurados con ese producto, entre otros aspectos.

Funcionamiento

La celda de memoria es la unidad bsica de cualquier memoria, capaz de almacenar un Bit en los sistemas digitales. La construccin de la celda define el funcionamiento de la misma, en el caso de la DRAM moderna, consiste en un transistor de efecto de campo y un condensador. El principio de funcionamiento bsico, es sencillo: una carga se almacena en el condensador significando un 1 y sin carga un 0. El transistor funciona como un interruptor que conecta y desconecta al condensador. Este mecanismo puede implementarse con dispositivos discretos y de hecho muchas memorias anteriores a la poca de los semiconductores, se basaban en arreglos de celdas transistor-condensador.Las celdas en cualquier sistema de memoria, se organizan en la forma de matrices de dos dimensiones, a las cuales se accede por medio de las filas y las columnas. En la DRAM estas estructuras contienen millones de celdas y se fabrican sobre la superficie de la pastilla de silicio formando reas que son visibles a simple vista. En el ejemplo tenemos un arreglo de 4x4 celdas, en el cual las lneas horizontales conectadas a las compuertas de los transistores son las llamadas filas y las lneas verticales conectadas a los canales de los FET son las columnas.Para acceder a una posicin de memoria se necesita una direccin de 4 bits, pero en las DRAM las direcciones estn multiplexadas en tiempo, es decir se envan por mitades. Las entradas marcadas como a0 y a1 son el bus de direcciones y por el mismo entra la direccin de la fila y despus la de la columna. Las direcciones se diferencian por medio de seales de sincronizacin llamadas RAS (del ingls Row Address Strobe) y CAS (Column Address Strobe) que indican la entrada de cada parte de la direccin.Los pasos principales para una lectura son: Las columnas son precargadas a un voltaje igual a la mitad del voltaje de 1 lgico. Esto es posible ya que las lneas se comportan como grandes condensadores, dada su longitud tienen un valor ms alto que la de los condensadores en las celdas. Una fila es energizada por medio del decodificador de filas que recibe la direccin y la seal de RAS. Esto hace que los transistores conectados a una fila conduzcan y permitiendo la conexin electrica entre las lneas de columna y una fila de condensadores. El efecto es el mismo que se produce al conectar dos condensadores, uno cargado y otro de carga desconocida: se produce un balance de que deja a los dos con un voltaje muy similar, compartiendo las cargas. El resultado final depende del valor de carga en el condensador de la celda conectada a cada columna. El cambio es pequeo, ya que la lnea de columna es un condensador ms grande que el de la celda. El cambio es medido y amplificado por una seccin que contiene circuitos de realimentacin positiva: si el valor a medir es menor que el la mitad del voltaje de 1 lgico, la salida ser un 0, si es mayor, la salida se regenera a un 1. Funciona como un redondeo. La lectura se realiza en todas las posiciones de una fila de manera que al llegar la segunda parte de la direccin, se decide cual es la celda deseada. Esto sucede con la seal CAS. El dato es entregado al bus de datos por medio de la lineo D.O. y las celdas involucradas en el proceso son reescritas, ya que la lectura de la DRAM es destructiva.La escritura en una posicin de memoria tiene un proceso similar al de arriba, pero en lugar de leer el valor, la lnea de columna es llevada a un valor indicado por la lnea D.I. y el condensador es cargado o descargado. El flujo del dato es mostrado con una lnea gruesa en el grfico.

LecturaEscritura

DDR SDRAM

DDR SDRAM es un tipo de memoria RAM, de la familia de las SDRAM usadas ya desde principios de 1970.

Visin generalDDR permite a ciertos mdulos de memoria RAM compuestos por memorias sncronas (SDRAM), disponibles en encapsulado DIMM, la capacidad de transferir simultneamente datos por dos canales distintos en un mismo ciclo de reloj. Los mdulos DDR soportan una capacidad mxima de 1 GiB (1 073 741 824 bytes).

Caractersticas

Una de sus caractersticas es que solo tiene una muesca, y cuenta con 184 terminales de color dorado. Esta memoria opera con 2.5 volts.a)b)a) Comparacin grfica entre memorias DDR, DDR2 y DDR3 para estaciones de trabajo.b) Comparacin grfica entre memorias DDR, DDR2 y DDR3 para computadoras porttiles.

Historia

1 viruta Megabit - uno de los ltimos modelos desarrollados por VEB Carl Zeiss Jena en 1989Fueron primero adoptadas de sistemas equipados con procesadores AMD Athlon. Intel con su Pentium 4 en un principio utiliz nicamente memorias RAMBUS, ms costosas. Ante el avance en ventas y buen rendimiento de los sistemas AMD basados en DDR SDRAM, Intel se vio obligado a cambiar su estrategia y utilizar memoria DDR, lo que le permiti competir en precio. Son compatibles con los procesadores de Intel Pentium 4 que disponen de un front-side bus de 64 bits de datos y frecuencias de reloj internas que van desde los 200 a los 400 MHz.

Predecesor

SDR SDRAM

SDR SDRAM (de las siglas en Ingls Single Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory) es un tipo de memoria RAM, de la familia de las SDRAM.

DDR2 SDRAM

DDR2 SDRAM (de las siglas en Ingls Double Data Rate type two Synchronous Dynamic Random-Access Memory) es un tipo de memoria RAM, de la familia de las SDRAM.

Visin detallada

Muchas placas base permiten utilizar estas memorias en dos modos de trabajo distintos: Single memory channel: todos los mdulos de memoria intercambian informacin con el bus a travs de un solo canal, para ello slo es necesario introducir todos los mdulos DIMM en el mismo banco de slots. Dual memory channel: se reparten los mdulos de memoria entre los dos bancos de ranuras diferenciados en la placa base, y pueden intercambiar datos con el bus a travs de dos canales simultneos, uno para cada banco.

Estndares

Mdulo de memoria DDR. Generic DDR-266 memory in the 184-pin DIMM

Corsair DDR-400 memory with heat spreaders

Nombre estndarReloj de BusReloj de memoriaDatos transferidos por segundoNombre del mduloMxima capacidad de transferencia

DDR-200100 MHz100 MHz200 MillonesPC-16001600 MB/s (1,6 GB/s)

DDR-266133 MHz133 MHz266 MillonesPC-21002128 MB/s (2,1 GB/s)

DDR-333166 MHz166 MHz333 MillonesPC-27002656 MB/s (2,6 GB/s)

DDR-400200 MHz200 MHz400 MillonesPC-32003200 MB/s (3,2 GB/s)

Se utiliza la nomenclatura PC-XXXX, dnde se indica el ancho de banda del mdulo y pueden transferir un volumen de informacin de 8 bytes en cada ciclo de reloj a las frecuencias descritas. Un ejemplo de clculo para PC1600: 100 MHz 2 (Double Data Rate) 8 B = 1600 MB/s = 1 600 000 000 bytes por segundo.

SRAM

Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Esttica de Acceso Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras est alimentada, sin necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, s son memorias voltiles, es decir que pierden la informacin si se les interrumpe la alimentacin elctrica.

Memorias SRAM para insertar en ranura de la tarjeta principal (Motherboard)

Diseo

A six-transistor CMOS SRAM cell.Estas memorias son de Acceso Aleatorio, lo que significa que las posiciones en la memoria pueden ser escritas o ledas en cualquier orden, independientemente de cual fuera la ltima posicin de memoria accedida. Cada bit en una SRAM se almacena en cuatro transistores, que forman un biestable. Este circuito biestable tiene dos estados estables, utilizados para almacenar (representar) un 0 o un 1. Se utilizan otros dos transistores adicionales para controlar el acceso al biestable durante las operaciones de lectura y escritura. Una SRAM tpica utilizar seis MOSFET para almacenar cada bit. Adicionalmente, se puede encontrar otros tipos de SRAM, que utilizan ocho, diez, o ms transistores por bit. Esto es utilizado para implementar ms de un puerto de lectura o escritura en determinados tipos de memoria de video.Un menor nmero de transistores por celda, har posible reducir el tamao de esta, reduciendo el coste por bit en la fabricacin, al poder implementar ms celdas en una misma oblea de silicio.Es posible fabricar celdas que utilicen menos de seis transistores, pero en los casos de tres transistores o uno solo se estara hablando de memoria DRAM, no SRAM.El acceso a la celda es controlado por un bus de control (WL en la figura), que controla los dos transistores de acceso M5 y M6, quienes controlan si la celda debe ser conectada a los buses BL y BL. Ambos son utilizados para transmitir datos tanto para las operaciones de lectura como las de escritura, y aunque no es estrictamente necesario disponer de ambos buses, se suelen implementar para mejorar los mrgenes de ruido.A diferencia de la DRAM, en la cual la seal de la lnea de salida se conecta a un capacitador, y este es el que hace oscilar la seal durante las operaciones de lectura, en las celdas SRAM son los propios biestables los que hacen oscilar dicha seal, mientras que la estructura simtrica permite detectar pequeas variaciones de voltaje con mayor precisin. Otra ventaja de las memorias SRAM frente a DRAM, es que aceptan recibir todos los bits de direccin al mismo tiempo.El tamao de una memoria SRAM con m lneas de direccin, y n lneas de datos es 2m palabras, o 2m n bits.

Modos de operacin de una SRAM

Una memoria SRAM tiene tres estados distintos de operacin: standby, en el cual el circuito est en reposo, reading o en fase de lectura, durante el cual los datos son ledos desde la memoria, y writing o en fase de escritura, durante el cual se actualizan los datos almacenados en la memoria.

Reposo

Si el bus de control (WL) no est activado, los transistores de acceso M5 y M6 desconectan la celda de los buses de datos. Los dos biestables formados por M1 M4 mantendrn los datos almacenados, en tanto dure la alimentacin elctrica.

Lectura

Se asume que el contenido de la memoria es 1, y est almacenado en Q. El ciclo de lectura comienza cargando los buses de datos con el 1 lgico, y luego activa WL y los transistores de control. A continuacin, los valores almacenados en Q y Q se transfieren a los buses de datos, dejando BL en su valor previo, y ajustando BL a travs de M1 y M5al 0 lgico. En el caso que el dato contenido en la memoria fuera 0, se produce el efecto contrario: BL ser ajustado a 1 y BL a 0.

Escritura

El ciclo de escritura se inicia aplicando el valor a escribir en el bus de datos. Si se trata de escribir un 0, se ajusta BL a 1 y BL a 0, mientras que para un 1, basta con invertir los valores de los buses. Una vez hecho esto, se activa el bus WL, y el dato queda almacenado.

Aplicaciones y usos

Caractersticas

La memoria SRAM es ms cara, pero ms rpida y con un menor consumo (especialmente en reposo) que la memoria DRAM. Es utilizada, por tanto, cuando es necesario disponer de un menor tiempo de acceso, o un consumo reducido, o ambos. Debido a su compleja estructura interna, es menos densa que DRAM, y por lo tanto no es utilizada cuando es necesaria una alta capacidad de datos, como por ejemplo en la memoria principal de los computadores personales.

Frecuencia de reloj y potencia

El consumo elctrico de una SRAM vara dependiendo de la frecuencia con la cual se accede a la misma: puede llegar a tener un consumo similar a la DRAM cuando es usada en alta frecuencia, y algunos circuitos integrados pueden consumir varios vatios durante su funcionamiento. Por otra parte, las SRAM utilizadas con frecuencia baja, tienen un consumo bastante menor, del orden de micro-vatios.

Usos de las SRAM

Como producto de propsito general: Con interfaces asncronas como chips 32Kx8 de 28 pines (nombrados XXC256), y productos similares que ofrecen transferencias de hasta 16Mbit por chip. Con interfaces sncronas, principalmente como caches y otras aplicaciones que requieran transferencias rpidas, de hasta 18Mbit por chip. Integrados en chip: Como memoria RAM o de cache en micro-controladores. Como cache primaria en microcontroladores, como por ejemplo la familia x86. Para almacenar los registros de microprocesadores. En circuitos integrados. En FPGAs y CPLDs.

Usos integrados en productos

Las SRAM se utilizan en sistemas cientficos e industriales, electrnica del automvil, y similares. Tambin se pueden encontrar en prcticamente todos los productos de uso cotidiano que implementen una interfaz electrnica de usuario.Tambin se puede encontrar memorias SRAM en los computadores personales, estaciones de trabajo, routers y la gran mayora de perifricos.

Uso de aficionados

Los aficionados a la electrnica prefieren las memorias SRAM debido a su sencilla interfaz, ya que es mucho ms fcil trabajar con SRAM que con DRAM, al no existir ciclos derefresco, y poder acceder directamente a los buses de direccin y de datos en lugar de tener que utilizar multiplexores. Adems, las SRAM solo necesitan tres buses de control: Chip Enable (CE), Write Enable (WE), y Output Enable (OE). En el caso de las SRAM sncronas, se tiene adems la seal de reloj (CLK).

Tipos de SRAM

SRAM no voltiles

Las memorias SRAM no voltiles (NVRAM) presentan el funcionamiento tpico de las RAM, pero con la caracterstica distintiva de que los datos almacenados en ellas son preservados aun cuando se interrumpe la alimentacin elctrica. Se utilizan en situaciones donde se requiere conservar la informacin almacenada sin necesidad de alimentacin alguna, normalmente donde se desea evitar el uso de bateras (o bien no es posible).

SRAM asncrona

Las SRAM asncronas estn disponibles en tamaos desde 4Kb hasta 32Mb. Con un tiempo reducido de acceso, son adecuadas para el uso en equipos de comunicaciones, como switches, routers, telfonos IP, tarjetas DSLAM, y en electrnica de automocin.

Por tipo de transistor Transistor Bipolar de Unin o BJT (de tipo TTL o ECL) muy rpidos, pero con un consumo muy alto. MOSFET (de tipo CMOS) consumo reducido, los ms utilizados actualmente.

Por funcin

Asncronas independientes de la frecuencia de reloj. Sncronas todas las operaciones son controladas por el reloj del sistema.

T-RAM

RAM Tiristor (T-RAM) es un nuevo (2009) el tipo de memoria de ordenador DRAM inventado y desarrollado por T-RAM Semiconductor, que se aparta de los diseos habituales de las clulas de memoria, que combina los puntos fuertes de la DRAM y SRAM: alta densidad y alta velocidad. Esta tecnologa, que explota la propiedad elctrica conocida como resistencia diferencial negativa y se llama delgada tiristor acoplado capacitivamente, se utiliza para crear clulas de memoria capaces de densidades muy altas de embalaje. Debido a esto, la memoria es altamente escalable, y ya tiene una densidad de almacenamiento que es varias veces mayor que la encontrada en la memoria SRAM de seis transistores convencional. Se espera que la prxima generacin de T de memoria RAM tenga la misma densidad que la DRAM.Se supone que este tipo de memoria se utiliza en los procesadores de prxima generacin por AMD, produce en 32 nm y 22 nm, la sustitucin de la tecnologa Z-RAM previamente autorizada pero no utilizada. Xandores CPCARM est tomando esfuerzo para desarrollar esta tecnologa.

Z-RAM

Zero-condensador (marca registrada, Z-RAM) es una nueva tecnologa de memoria de acceso aleatorio dinmico desarrollado por Silicn innovador basado en el efecto de cuerpo flotante de silicio sobre aislante (SOI) tecnologa de proceso. Z-RAM ha sido licenciado por Advanced Micro Devices para su posible uso en futuros microprocesadores. Innovador Silicio afirma que la tecnologa ofrece velocidades de acceso de memoria similares a la clula de memoria de acceso aleatorio esttica seis transistor estndar utilizado en la memoria cach, pero slo utiliza un solo transistor, por lo tanto, ofreciendo densidades de colocacin mucho ms altas.Z -RAM se basa en el efecto cuerpo flotante, un artefacto de la tecnologa de proceso de SOI que coloca transistores en baeras aisladas (el cuerpo transistor de tensiones de "flotar " con respecto al sustrato de oblea debajo de las baeras). El efecto del cuerpo flotante provoca una capacitancia variable a aparecer entre la parte inferior de la baera y el sustrato subyacente, y era un problema que originalmente bedeviled diseos de circuitos. El mismo efecto, sin embargo, permite que una clula - DRAM como se construya sin la adicin de un condensador separado, el efecto de cuerpo flotante tomando el lugar del condensador convencional. Debido a que el condensador se encuentra bajo el transistor (en lugar de adyacente a, o por encima del transistor como en DRAM convencionales), otra connotacin del nombre de "Z-RAM" es que se extiende en la direccin z negativa.Los cables de la reduccin de tamao de la celda, de una manera indirecta, a los Z -RAM siendo ms rpido que SRAM incluso si se utiliza en grandes bloques suficientes. Mientras que las clulas SRAM individuales se detectan ms rpido que las clulas de Z -RAM, la clula significativamente ms pequeo reduce el tamao de los bloques de memoria de Z-RAM y por lo tanto reduce la distancia fsica que los datos deben de trnsito para salir del bloque de memoria. A medida que estas trazas de metales tienen un retardo fijo por unidad de longitud independiente de la tecnologa de memoria, las longitudes ms cortas de los rastros de la seal Z-RAM pueden compensar las SRAM ms rpido los tiempos de acceso celular. Para una memoria cach de gran tamao (como se encuentran tpicamente en un microprocesador de alto rendimiento), Z-RAM ofrece una velocidad equivalente como SRAM, pero que requieren mucho menos espacio (y por lo tanto el costo). Los tiempos de respuesta de tan solo tres ns han sido reclamados.Tecnologa SOI est dirigida a los mercados de computacin muy alto rendimiento y es relativamente caro en comparacin con la tecnologa CMOS ms comunes. Z-RAM ofrece la esperanza de ms barato de la memoria cach en el chip, con la degradacin del rendimiento poco o nada, una propuesta muy atractiva si la celda de memoria puede ser probada para trabajar en los volmenes de produccin.En marzo de 2010, Innovative silicio anunci que estaba desarrollando conjuntamente una versin no SOI de Z-RAM que podra ser fabricado en un menor costo de tecnologa CMOS a granel.AMD ha licenciado la segunda generacin Z-RAM a la investigacin para su uso potencial en sus futuros procesadores, pero no tiene previsto empezar a usarlo.DRAM productor Hynix tambin ha licenciado Z-RAM para su uso en los chips de DRAM.

Silicio Innovador fue cerrado el 29 de junio de 2010. Sus oficiales se han ido, y su cartera de patentes fue transferido a Micron Technology, en diciembre de 2010.

TT-RAM

Doble transistor RAM (TTRAM) es un nuevo (2005) el tipo de memoria de la computadora en el desarrollo de Renesas.TTRAM es similar al convencional de un transistor, DRAM de un condensador en concepto, pero elimina el condensador, apoyndose en el efecto de cuerpo flotante inherente a una de silicio sobre aislante (SOI) proceso de fabricacin. Este efecto hace que la capacitancia de construir entre los transistores y el sustrato subyacente, considerada inicialmente una molestia, pero aqu utiliza para reemplazar una parte de plano. Desde un transistor creado usando el proceso de SOI es algo ms pequeo que un condensador, TTRAM ofrece densidades algo ms altas que la DRAM convencional. Dado que los precios estn fuertemente relacionados con la densidad, TTRAM tericamente es menos costoso. Sin embargo, el requisito de que se construir en lneas de fabricacin SOI, que actualmente son la "vanguardia", hace que el costo un poco impredecible en este punto.En la celda de memoria TTRAM, dos transistores estn conectados en serie sobre un sustrato SOI. Uno de ellos es un transistor de acceso, mientras que el otro se utiliza como un transistor de almacenamiento y cumple la misma funcin que el condensador en una clula DRAM convencional. Datos lecturas y escrituras se realiz de acuerdo con el estado de conduccin del transistor de acceso y el cuerpo flotante estado potencial del transistor de almacenamiento. El hecho de que las operaciones de la celda de memoria TTRAM no requieren una tensin de paso hacia arriba o voltaje negativo, como clulas de DRAM hacen, hace que el nuevo diseo de la clula adecuado para su uso con procesos ms finos futuras y tensiones de funcionamiento ms bajas.Con el Renesas TTRAM, una seal de lectura a partir de una clula de memoria aparece como una diferencia en el transistor de corriente. Un amplificador de deteccin de tipo de espejo de corriente detecta esta diferencia a alta velocidad, usando una celda de memoria de referencia que permite la identificacin fiable de los niveles de datos 0 y 1. Este mtodo de lectura disminuye significativamente el consumo de energa mediante la eliminacin de la carga y descarga de lneas de bits, las operaciones necesarias para la lectura de celdas de memoria DRAM.Una tecnologa similar es Z - RAM, que slo utiliza un solo transistor y es por lo tanto incluso mayor densidad que TTRAM. Como TTRAM, Z -RAM se basa en el efecto cuerpo flotante de SOI, y, presumiblemente, tiene un proceso de fabricacin similar. Z -RAM tambin afirma ser ms rpido, ms rpido que SRAM utilizado en cach, lo que la hace especialmente interesante para los diseos de CPU que se estn construyendo en las lneas de SOI de todos modos.

A-RAM

A-RAM (Advanced-Random Access Memory) es un tipo de memoria DRAM basada en celdas de un solo transistor. Esta tecnologa ha sido inventada en la Universidad de Granada (Espaa) en colaboracin con el Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS (Francia).La memoria A-RAM, a diferencia de las memorias DRAM convencionales, no necesita de ningn elemento extrnseco de almacenamiento de la informacin (condensador de almacenamiento). Cada bit se almacena en un transistor especialmente diseado. A medida que la tecnologa de circuitos semiconductores evolucione hacia nodos por debajo de los 45nm, es de esperar que la tecnologa convencional de almacenamiento no-voltil DRAM encuentre muy limitada su capacidad de escalado. Alternativamente se han propuesto nuevos conceptos de memoria basados en los efectos de cuerpo flotante de los transistores de silicio-sobre-aislante. Estas memorias conocidas como memorias de un solo transistor (1T-DRAM) incluyen a las tecnologas A-RAM, TT-RAM y Z-RAM.

El sustituto Advanced-Random Access Memory

NRAM

Nano-RAM es una tecnologa de memoria de la computadora de propiedad de la empresa Nantero. Es un tipo de memoria de acceso aleatorio no voltil basado en la posicin de los nanotubos de carbono depositados sobre un sustrato de patata frita. En teora, el pequeo tamao de los nanotubos permite para las memorias de muy alta densidad. Nantero tambin se refiere a ella como NRAM.

Tecnologa

La tecnologa Nantero NRAM primera generacin se basa en un dispositivo semiconductor de tres terminales que se utiliza un tercer terminal para cambiar la celda de memoria entre los estados de memoria. La tecnologa NRAM segunda generacin se basa en una celda de memoria de dos terminales. La clula de dos terminales tiene ventajas tales como un tamao ms pequeo de clulas, mejor escalabilidad a la sub - nodos 20 nm (vase la fabricacin de dispositivos de semiconductores), y la capacidad de pasiva la celda de memoria durante la fabricacin.

Tejido de nanotubos de carbonoEn una matriz de tejido no tejido de nanotubos de carbono (CNT), cruzaron los nanotubos pueden ser o bien tocar o ligeramente separadas dependiendo de su posicin. Cuando cerca uno del otro, los nanotubos de carbono estn bajo la influencia de fuerzas de Van der Waals. Cada "clula " NRAM consiste en una red interconectada de nanotubos de carbono situados entre dos electrodos, como se ilustra en la Figura Tejido de nanotubos de carbono. La tela CNT se encuentra entre dos electrodos de metal, que se define y grabadas mediante fotolitografa, y forma la clula NRAM.

Puntos de contacto de nanotubos de carbonoEsquemtica Nanotubos de carbono

Nanotubos de carbono fabrica NRAM acta como una memoria de acceso aleatorio no voltil resistiva (RAM) y se puede colocar en dos o ms modos de resistencia en funcin del estado de resistencia de la tela CNT. Cuando la CNT no est en contacto el estado de resistencia de la tela es alta y representa un "off" o estado "0". Cuando la CNT se pone en contacto, el estado de la resistencia de la tela es bajo y representa un estado "0" o "1". NRAM acta como una memoria, porque los dos estados resistivos son muy estables. En el estado 0, los nanotubos de carbono (o una parte de ellos) no estn en contacto y se mantienen en un estado separado debido a la rigidez de los nanotubos de carbono que resulta en una alta resistencia o bajo estado de medicin de corriente entre los electrodos superior e inferior. En el estado 1, los nanotubos de carbono (o una parte de ellos) estn en contacto y se mantienen en contacto debido a las fuerzas de Van der Waals entre el nanotubos de carbono, lo que resulta en una resistencia de bajo o alto estado de medicin de corriente entre los electrodos superior e inferior.

Interruptor de CNTPara cambiar el NRAM entre los estados, se aplica una pequea tensin superior a la tensin de lectura entre los electrodos superior e inferior. Si el NRAM est en el estado 0, la tensin aplicada har que una atraccin electrosttica entre los nanotubos de carbono cercanos entre s causando una operacin de conjunto. Despus se retira el voltaje aplicado, los nanotubos de carbono permanecen en un estado de resistencia 1 o baja debido a la adherencia fsica (fuerza de Van der Waals) con una energa de activacin (Ea) de aproximadamente 5EV. Si la celda NRAM est en el estado 1, la aplicacin de una tensin superior a la tensin de lectura generar excitaciones de fonones CNT con energa suficiente para separar las uniones CNT. Esta es la operacin de reposicin de fonones impulsada. Los nanotubos de carbono permanecen en la posicin OFF o estado de alta resistencia debido a la alta rigidez mecnica (Mdulo de Young 1 TPA) con una energa de activacin (Ea) mucho mayor que 5 eV. La figura Puntos de contacto de nanotubos de carbono ilustra dos estados de un par individual de nanotubos de carbono que intervienen en el funcionamiento del interruptor. Debido a la alta energa de activacin (> 5 EV) necesaria para la conmutacin entre los estados, el interruptor NRAM resiste interferencias externas como la radiacin y la temperatura de funcionamiento que puede borrar o mover de un tirn las memorias convencionales como DRAM.Figura Puntos de contacto de nanotubos de carbono se fabrican mediante el depsito de una capa uniforme de nanotubos de carbono en una matriz de conductores prefabricados tales como los transistores, como se muestra en la Figura Tejido de nanotubos de carbono. El electrodo de fondo de la celda NRAM est en contacto con la subyacente a travs de (electrnica) de conexin a la clula para el conductor. El electrodo inferior se puede fabricar como parte de la subyacente a travs de o puede ser fabricado de forma simultnea con la clula NRAM, cuando la clula se define fotolitogrficamente y grabado al agua fuerte. Antes de la clula se define fotolitogrficamente y grabado al agua fuerte, el electrodo superior se deposita como una pelcula de metal sobre la capa de CNT de modo que el electrodo de metal superior est modelada y grabada durante la definicin de la clula NRAM. Tras la pasivacin dielctrica y llenar de la matriz, el electrodo de metal superior est expuesta por grabado de nuevo el dielctrico que recubre utilizando un proceso de suavizado, tales como planarizacin qumico-mecnico. Con el electrodo superior expuesta, el siguiente nivel de metal de interconexin de cableado se fabrica para completar la matriz NRAM. La Figura 3 ilustra un mtodo circuito para seleccionar una sola clula para escribir y leer. El uso de una disposicin de rejilla cruzada, interconexin, la NRAM y conductor, (la clula), forma una matriz de memoria similar a otras matrices de memoria. Una sola clula se puede seleccionar mediante la aplicacin de los voltajes apropiados a la lnea de palabra (WL), lnea de bit (BL), y lneas de seleccin (SL) sin perturbar las otras clulas en la matriz.

Caractersticas

NRAM tiene una densidad de, al menos en teora, similar a la de la DRAM. DRAM incluye condensadores, que son esencialmente dos pequeas placas de metal con un aislante delgada entre ellos. NRAM tiene terminales y electrodos ms o menos del mismo tamao que las placas en una DRAM, los nanotubos de entre ellos es mucho ms pequeo que no aaden nada al tamao total. Sin embargo, parece que hay un tamao mnimo en el que una DRAM se puede construir, por debajo del cual simplemente no hay suficiente carga est almacenada en las placas. NRAM parece estar limitada slo por la litografa.

Seccin transversal de nanotubos de carbono estructura de memoria-resistencias variables de Nantero. La estructura se piensa que es escalable a los elementos de ancho 15 nm e incluso hasta 5 nm.Esto significa que NRAM puede ser capaz de llegar a ser mucho ms densa que la DRAM, quizs tambin menos costoso. A diferencia de la DRAM, NRAM no requiere energa para "refrescar", y conservar su memoria incluso despus de desconectar la alimentacin elctrica. Por lo tanto la potencia necesaria para escribir y retener el estado de la memoria del dispositivo es mucho menor que la DRAM, que tiene que construir carga en las placas de clulas. Esto significa que NRAM podra competir con DRAM en trminos de costo, sino que tambin requiere de menos energa, y como resultado tambin ser mucho ms rpido porque el rendimiento de escritura est determinado en gran medida por la carga total que se necesita. NRAM puede tericamente alcanzar un rendimiento similar a la SRAM, que es ms rpido que la DRAM pero mucho menos densa, y por lo tanto mucho ms caro.

Comparacin con otra memoria no voltil

En comparacin con otra memoria de acceso aleatorio no voltil (NVRAM) tecnologas, NRAM tiene varias ventajas. En la memoria flash, la forma comn de la NVRAM, cada clula se asemeja a un transistor MOSFET con una puerta de control (CG) modulada por una puerta flotante (FG) interpuesto entre el CG y el FG. El FG est rodeado por un dielctrico aislante, normalmente un xido. Dado que la FG se elctricamente aislado por el dielctrico que rodea, cualquier electrones colocados en la FG quedarn atrapadas en la FG que las pantallas de los CG de la canal del transistor y modifica la tensin de umbral (VT) del transistor. Al escribir y el control de la cantidad de carga colocada en el FG, FG controla el estado de conduccin del dispositivo flash MOSFET dependiendo de la VT de la celda seleccionada. La corriente que fluye a travs del MOSFET de canal es detectada para determinar el estado de la celda de la formacin de un cdigo binario en el que un estado 1 (flujo de corriente) cuando se aplica una tensin de CG apropiado y un estado 0 (sin flujo de corriente) cuando se aplica la tensin de CG.Despus de haber sido escrita a las trampas de aisladores electrones en el FG, el bloqueo en el estado 0. Sin embargo, con el fin de cambiar ese bit, el aislante tiene que ser "cobrado de ms" para borrar cualquier carga que ya est almacenada en l. Esto requiere un voltaje ms alto, alrededor de 10 voltios, mucho ms que una batera puede proporcionar. Sistemas de Flash incluyen un "bomba de carga " que se acumula lentamente el poder y la libera en un voltaje ms alto. Este proceso no slo es lento, pero degrada los aisladores. Por esta razn, el flash tiene un nmero limitado de escrituras antes de que el dispositivo dejar de funcionar eficazmente.NRAM lecturas y escrituras son a la vez "baja energa" en comparacin con flash (o DRAM para el caso debido a la "actualizacin"), lo que significa NRAM podra tener una mayor duracin. Tambin puede ser mucho ms rpido para escribir que cualquiera, lo que significa que puede ser usado para reemplazar ambos. Los telfonos modernos incluyen memoria flash para el almacenamiento de nmeros de telfono, DRAM para la memoria de trabajo mayor rendimiento, ya que el flash es demasiado lento, y algunos SRAM para un rendimiento an mayor. Algunos NRAM podra ser colocado en la CPU para que acte como la memoria cach de la CPU, y ms en sustitucin de otros chips tanto la DRAM y flash.NRAM es uno de una variedad de nuevos sistemas de memoria, muchos de los que dicen ser "universal" de la misma manera como NRAM - la sustitucin de todo, desde flash para DRAM SRAM.Una memoria alternativa listo al uso es RAM ferroelctrica (FRAM o FeRAM). FeRAM aade una pequea cantidad de un material ferro- elctrico a una clula DRAM. El estado del campo en el material codifica el bit en un formato no destructivo. FeRAM tiene ventajas de NRAM, aunque el tamao de celda ms pequeo posible es mucho mayor que para NRAM. FeRAM se utiliza en aplicaciones en las que el nmero limitado de escrituras de Flash es un problema. FeRAM operaciones de lectura son destructivos, lo que requiere una operacin de escritura restaurar despus.Otros sistemas de memoria ms especulativas incluyen memoria magnetorresistencia de acceso aleatorio (MRAM) y la memoria de cambio de fase (PRAM). MRAM se basa en una rejilla de uniones de efecto tnel magnticas. MRAM de leer la memoria utilizando el efecto de magnetorresistencia de tnel, lo que le permite leer la memoria tanto de forma no destructiva y con muy poca energa. Escritura inducida MRAM Early campo utilizado, lleg a un lmite en trminos de tamao, lo que lo mantuvo mucho ms grande que los dispositivos flash. Sin embargo, las nuevas tcnicas MRAM pueden superar el lmite de tamao para hacer MRAM competitivo incluso con la memoria flash. Las tcnicas son de conmutacin Assisted Thermal (TAS), desarrollado por Crocus Technology, y girar Torque Transfer en el que Crocus, Hynix, IBM y otras compaas estaban trabajando en 2009.PRAM se basa en una tecnologa similar a la de un CD o DVD grabable, utilizando un material de cambio de fase que cambia sus propiedades magnticas o elctricas en lugar de sus las pticas. El material PRAM en s es escalable, pero requiere una fuente de corriente ms grande.

Historia

Nantero fue fundada en 2001, y con sede en Woburn, Massachusetts. Debido a la masiva inversin en plantas de fabricacin de semiconductores en flash, no hay memoria alternativa ha reemplazado el flash en el mercado, a pesar de las predicciones ya en 2003, de la velocidad y la densidad de NRAM inminente. En 2005, fue promovido NRAM tan universal memoria y Nantero predijo que estara en produccin a finales de 2006. En agosto de 2008, Lockheed Martin adquiri una licencia exclusiva para aplicaciones de gobierno de la propiedad intelectual de Nantero. A principios de 2009, Nantero tena 30 patentes en Estados Unidos y 47 empleados, pero todava estaba en la fase de ingeniera. En mayo de 2009, una versin resistente a la radiacin de NRAM fue probado en la misin STS- 125 de los EE.UU. transbordador espacial Atlantis.La compaa estaba tranquilo hasta que se anunci una nueva ronda de financiacin y colaboracin con el imec centro de investigacin belga en noviembre de 2012. Nantero recaud un total de ms de $ 42 millones a travs de la ronda de la serie 11 2012 D. Los inversores incluyen Charles River Ventures, Draper Fisher Jurvetson, Globespan capital Partners, Stata Venture Partners y Harris & Harris Group. En mayo de 2013, Nantero complet la serie D con una inversin por parte de Schlumberger. EE Times aparece Nantero como uno de los "10 mejores startups de ver en el 2013".

nvSRAM

nvSRAM es un tipo de memoria de acceso aleatorio no voltil (NVRAM). Es similar en funcionamiento a la memoria de acceso aleatorio esttica (SRAM). El mercado actual de la memoria no voltil est dominado por BBSRAMs, o memoria de acceso aleatorio esttica con batera de respaldo. Sin embargo, BBSRAMs son lentos y sufren de problemas de cumplimiento de ROHS. nvSRAMs proporcionan 20ns o tiempos de acceso inferiores.nvSRAM es una de las tecnologas avanzadas de la NVRAM que est reemplazando rpidamente las BBSRAMs, especialmente para aplicaciones que necesitan soluciones sin la batera y la retencin a largo plazo, a velocidades de SRAM. nvSRAMs se utilizan en una amplia gama de situaciones de la creacin de redes, el sector aeroespacial y mdica, entre muchos otros, donde la conservacin de los datos es fundamental y donde las bateras no son prcticos.nvSRAM est disponible de 16k densidades de hasta densidades 8M tanto Simtek Corporacin y Cypress Semiconductor. Hay otros productos NVSRAM de Maxim que son esencialmente BBSRAMs. Tienen una batera de litio incorporada en el paquete de SRAM. Es un reemplazo eficiente para BBSRAM, EPROM o EEPROM. Es ms rpido que las soluciones de EPROM y EEPROM. Es mejor que la solucin BBSRAM porque no hay ningn problema ROHS asociado con este tipo de memoria. No se utiliza ninguna batera externa.

Descripcin

Externamente, del nvSRAM parece SRAM estndar. Sin embargo, en el interior, una del nvSRAM es capaz de hacer ms de una SRAM estndar. Mientras SRAM puede leer y escribir, del nvSRAM puede leer, escribir, almacenar y recuperar. Las operaciones adicionales se centran alrededor de la parte no voltil de del nvSRAM.Cuando la lectura y la escritura, una del nvSRAM acta de manera diferente que una SRAM asncrona estndar. El procesador o controlador conectado ve una interfaz SRAM de 8 bits y nada ms. Los datos de las tiendas de operacin de almacenamiento que est en una matriz SRAM en la parte no voltil. Cypress y Simtek del nvSRAM tienen tres formas de almacenar datos en el rea no voltil. Ellos son: Almacenamiento automtico de canales, Ferretera, Tienda Software.Almacenamiento automtico de canales se realiza automticamente cuando la fuente de voltaje principal cae por debajo de los datos de la tensin de funcionamiento del dispositivo. Cuando esto ocurre, el control de potencia se cambia de Vcc para el condensador. El condensador se alimentar el chip el tiempo suficiente para almacenar el contenido de la SRAM en la parte no voltil. El HSB (Hardware Store Ocupado) pin inicia externamente una operacin de ferretera no voltil. El uso de la seal de HSB, que solicita un ciclo no voltil ferretera, es opcional. Tienda de software es iniciada por una cierta secuencia de operaciones. Cuando las operaciones definidas se hacen en secuencia se inicia el almacn de software.

Aplicaciones

El registro de datos es un rea principal donde se necesitan nvSRAMs. Terminales de punto de venta/terminales inteligentes estn ahora en condiciones de aprobar las transacciones de pago sin tener que obtener la aprobacin de un servidor remoto. Debido a que los datos seguros reside en el terminal, una gran cantidad de tiempo se podra ahorrar en trminos de la verificacin over air que es lento, as como la intrusin en decbito prono.Cajas de choque de vehculos de motor son otra rea donde nvSRAMs se podra emplear con eficacia. Los datos del estado del vehculo en el momento del accidente se puede recorrer un largo camino en la validacin de las reclamaciones y la bsqueda de la razn del accidente. Esto tiene enormes implicaciones financieras en el sector de los seguros, y el concepto de tener cajas de choque en vehculos de pasajeros / comerciales podra convertirse en un estndar de facto en un futuro prximo. nvSRAMs con sus capacidades rpidas de lectura / escritura es una buena opcin para esta aplicacin.Aplicaciones crticas similares, tales como equipos mdicos y de los servidores de gama alta pueden usar nvSRAMs para almacenar sus datos. En caso de fallo de alimentacin externa o calamidades imprevistas, NVRAM puede almacenar los datos sin intervencin externa (caracterstica de almacenamiento automtico). Por lo tanto, proporcionara la flexibilidad de una EEPROM, pero a velocidades SRAM.Aplicaciones en entornos en los que el servicio de campo, no es posible/costosos tales como registradores de datos repartidos por zonas geogrficas, routers, equipos en condiciones inhspitas pueden utilizar nvSRAMs, porque del nvSRAM no utiliza bateras, que tienen un riesgo de explosin/liberacin de sustancias qumicas nocivas en ambientes hostiles.En resumen, nvSRAMs son adecuados para aplicaciones que necesitan almacenar datos crticos, pero no hay servicio de campo.

Las comparaciones con otros tipos de memorias RAM

Tcnica tiene elementos no voltiles junto con SRAM de alto rendimiento tiene una fuente de energa de litio por el poder cuando el poder est apagado externo tiene un cristal ferroelctrico entre dos electrodos para formar un condensador. El momento de tomos de aplicacin de campo elctrico se utiliza para almacenar datos similares a la RAM del ferroelctrico, pero los tomos se alinean en la direccin de una fuerza magntica externa. Este efecto se utiliza para almacenar los datos

nvSRAMBBSRAMFerroelectric RAMMagnetoresistive random-access memory

TechniqueHasnon-volatileelements along with high performanceSRAMHas alithiumenergy source for power whenexternal poweris offHas aferroelectriccrystal between two electrodesto form acapacitor. The moment of atoms on application of electric field is used to store dataSimilar to ferroelectric RAM, but the atoms align themselves in the direction of an external magnetic force. This effect is used to store data

Retencin de datos20 aos7 aos, dependiendo de la batera y la temperatura ambiente10 aos20 aos

ResistenciaIlimitadoLimitadIlimitado

Mecanismo tiendaAutostore inicia cuando se detecta Vcc por el poder de habilitacinchip se debe mantener en alto la lgica para evitar lectura involuntaria/escribeOperacin de esttico. Los datos se almacenan en la parte no voltil slo

Los datos de potencia de hasta restaurardatos no voltil se pone a disposicin de forma automtica en la SRAMSRAM pasar de la batera a Vcc

La sustitucin con SRAMdel nvSRAM puede ser sustituido por SRAM con pequeas modificaciones bordo aadirProvisin condensador externo para la batera requiere bordo rediseo para acomodar el tamao ms grande para la bateraAlgunas partes son pin a pin compatible con SRAM existentesPin a pin compatible con el existente SRAM

Soldadura SMT estndar utilizadoreflujo de soldadura no se puede hacer con la batera instalada como bateras pueden explotarestndar SMT utiliza

Velocidad (mejores)15 45 ns70 100 ns55 ns35 ns

FeRAM

La RAM ferroelctrica (FeRAM, F-RAM o FRAM) es una memoria de estado slido, similar a la memoria RAM, pero que tiene un funcionamiento ms parecido a las antiguas memorias de ferrita.Esta memoria, en lugar de preservar la carga de un microscpico condensador, contiene dentro molculas que preservan la informacin por medio de un efecto ferroelctrico.

Structure of a FeRAM cell.

Structure of a 1 transistor FeRAM cell and its working mechanism.

Caractersticas

Tiempo de acceso corto: debido a su funcionamiento, tienen velocidades (del orden de la centena de nanosegundos) que las habilitan para trabajar como memoria principal con la mayora de los microprocesadores. Lectura destructiva: como todas las memorias ferroelctricas, la lectura es destructiva. Esto no representa un problema, ya que el chip se encarga de reescribir los datos luego de una lectura. No voltiles: su funcionamiento hace prescindibles los refrescos y la alimentacin para la retencin de datos. Encapsulados: se consiguen hoy en da tanto en variedades para trabajo en p