Fundamentos de la Arquitectura y Latencia de Memoria RAM (DDR SDRAM)

Configuraciones de Canal de Memoria

Modo Flex, Single Channel y Dual Channel

El modo de canal define cómo la placa base accede a los módulos de memoria instalados:

• Modo Dual Channel: El DIMM de 2 GB en la ranura 1 y los 2 GB inferiores del DIMM en la ranura 2 funcionan juntos en modo de canal dual.
• Modo Single Channel: El resto (superior) de 2 GB del DIMM en la ranura 2 funciona en modo de un canal.

Serial Presence Detect (SPD)

El SPD es una pequeña memoria (generalmente de 256 bytes) que permite a la placa base conocer las características de los módulos de memoria instalados. Accede automáticamente a la información sobre el módulo de memoria, iniciando una prueba de autoencendido para confirmar su presencia y determinar los tiempos de acceso (latencias) que debe utilizar. Estos datos son conservadores para garantizar el funcionamiento correcto en todos los sistemas.

Tipos de Memoria Volátil: DRAM vs. SRAM

DRAM (Dynamic Random Access Memory)

• Se utiliza como memoria principal del sistema.
• Una celda DRAM contiene un condensador.
• La lectura es destructiva (el condensador se descarga y se pierde la información), por lo que es necesario un proceso de refresco constante.

SRAM (Static Random Access Memory)

• Se utiliza en registros de la CPU y en la memoria caché.
• Una celda SRAM es un biestable (flip-flop).
• No requiere refresco constante.

Arquitectura del Subsistema de Memoria

La memoria es un sistema complejo cuya base es una matriz o array bidimensional (2D) de celdas.

Organización Jerárquica

• Un Bank (Banco) es un array 2D de celdas: filas x columnas.
• Una columna está formada por varios bits.
• Cada dirección de memoria es un par (fila, columna).
• Un Chip está formado por varios Banks.

Acceso a Filas (Activate, Read/Write, Precharge)

Acceso a una Fila Cerrada

1. Comando Activate: Abre una fila, es decir, copia la fila en el buffer de filas (memoria SRAM).
2. Comandos Read/Write: Lee o escribe una columna desde el buffer de filas.

Acceso a una Fila Abierta

• No es necesario el comando Activate.
• Se utilizan directamente los Comandos Read/Write.

Cierre de una Fila

• Comando Precharge: Cierra la fila y prepara el banco para el próximo acceso (a otra fila distinta). Este comando regenera la fila por lectura destructiva.

Ranks y DIMMs

• Un Rank es un grupo de varios chips que trabajan juntos para aumentar el número de bits leídos o escritos en un acceso.
• Un DIMM (Dual In-line Memory Module) está formado por 1 o 2 Ranks.
• A veces, los DIMMs de 2 Ranks tienen chips en ambas caras del módulo.

Definición de Ranking

El ranking (o número de ranks) en cualquier DIMM es el número de conjuntos independientes de DRAMs que pueden ser accedidos para el ancho de banda completo de datos del DIMM (es decir, 64 bits). Los ranks no pueden ser accedidos simultáneamente ya que comparten la misma ruta de datos (datapath). La disposición física de los chips DRAM en el DIMM no se relaciona necesariamente con el número de ranks.

Parámetros de Latencia y Tiempos de Memoria

Estos parámetros definen los tiempos mínimos requeridos para las operaciones de la memoria, medidos en ciclos de reloj (Referencia: JESD100-B, 12/99).

• tCL (CAS Latency): Es un sinónimo de "latencia de lectura" (read latency). Representa el número de ciclos de reloj entre el envío de un comando de lectura y la disponibilidad de los datos.
• tRCD (RAS to CAS Delay): Ciclos transcurridos desde la orden de activación de una fila (RAS) hasta el envío de una orden de acceso (READ o WRITE) a una columna (CAS).
• tRP (Row Precharge): Ciclos necesarios para desactivar una determinada fila.
• tRAS (Row Active Time): Después de que el comando Active (activar fila) sea ejecutado, un comando Precharge no puede ser iniciado hasta que el tiempo tRAS haya transcurrido.

Modo Ráfaga (Burst Mode)

Todas las memorias SDRAM (SDR, DDR, DDR2, DDR3, DDR4, etc.) implementan el Modo Ráfaga. Este modo permite que, si bien el primer dato tarda tCL ciclos en ser entregado, los datos subsiguientes se entregan de forma continua sin la necesidad de esperar ciclos adicionales.

Este modo es muy interesante para la comunicación con la memoria caché.

Herramientas de Diagnóstico: CPU-Z

CPU-Z es una herramienta gratuita de diagnóstico que muestra información detallada sobre los componentes del PC, incluyendo la configuración y los tiempos de la memoria instalada.