Fundamentos de Arquitectura de Memoria RAM y Características de Señales Eléctricas

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Conceptos Fundamentales de Memoria y Señales Eléctricas

Tipos de Módulos de Memoria RAM

Los principales formatos de módulos de memoria utilizados en sistemas informáticos son:

  • SIMM (Single In-line Memory Module)
  • DIMM (Dual In-line Memory Module)
  • SO-DIMM (Small Outline DIMM)
  • MICRO-DIMM
  • RIMM (Rambus In-line Memory Module)

Tipos de Memoria DRAM (Dynamic Random Access Memory)

La memoria DRAM se clasifica según su tecnología de sincronización y velocidad:

  • SDRAM (Synchronous DRAM): Incluye versiones como SDR, DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5 y GDDR (Graphics DDR).
  • SO-DIMM (Formato para portátiles): Incluye versiones SDR, DDR, DDR2, DDR3 y DDR4.

Características de una Señal Senoidal

Las ondas senoidales son fundamentales en el estudio de la electricidad y la electrónica. Sus características clave son:

  • Amplitud: La máxima desviación de la onda respecto a la posición de equilibrio o punto de referencia.
  • Ciclo: Un periodo completo de una onda.
  • Periodo (T): La duración de un ciclo completo de una onda periódica.
  • Frecuencia (f): La cantidad de ciclos completos que una onda realiza en una unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz). La relación es: F = 1/T.
  • Desfase: La diferencia en la fase de dos o más ondas que tienen la misma frecuencia y están interactuando de alguna manera.

Definición de Backplane

Un Backplane es una placa de circuito impreso que conecta varios conectores en paralelo, formando un bus de ordenador. Su función principal es proporcionar una conexión común para múltiples tarjetas de expansión o módulos.

Comparativa de Memorias Gráficas Avanzadas (GDDR y HBM)

A continuación, se detallan las especificaciones de las memorias de alto rendimiento utilizadas principalmente en tarjetas gráficas y sistemas de computación de alto rendimiento:

Tipo de MemoriaFabricanteAparienciaCapacidad Máxima (por die/pila)Velocidad MáximaAncho de BusConsumo de EnergíaUso Típico
GDDR5SamsungChip cuadrado8 GB por die8 Gbps32 bits por chipBajoTarjetas gráficas de presupuesto medio
GDDR5XMicronChip cuadrado16 GB por die10 a 14 Gbps64 bits por chipBajoNVIDIA GeForce GTX 1080
HBM (High Bandwidth Memory)SamsungCubo (Pila)1 GB por pila1 Gbps1024 bits por pilaAún más bajoRadeon R9 Fury X
HBM2SamsungCubo (Pila)4/8 GB por pila2.4 Gbps1024 bits por pila o másBajo (menor que HBM)Tesla P100

La Jerarquía de Memoria en Sistemas de Cómputo

La jerarquía de memoria se representa típicamente como una pirámide, donde los niveles superiores son más rápidos, pequeños y costosos, y los niveles inferiores son más lentos, grandes y económicos.

Características de la Jerarquía

Margen Izquierdo (Propiedades Físicas)

  1. Dispositivos de almacenamiento más pequeños, rápidos y caros (por byte).
  2. Dispositivos de almacenamiento más grandes, lentos y baratos (por byte).

Margen Derecho (Flujo de Datos)

  1. Los registros de la CPU contienen palabras obtenidas de la caché L1.
  2. La caché L1 contiene líneas de caché obtenidas de la caché L2.
  3. La caché L2 contiene líneas de caché obtenidas de la caché L3.
  4. La caché L3 contiene líneas de caché obtenidas de la memoria principal.
  5. La memoria principal contiene bloques de discos obtenidos de los discos locales.
  6. Los discos locales contienen ficheros obtenidos de los discos en los servidores de red remotos.

Niveles de la Jerarquía de Memoria

NivelComponenteTecnología Típica
L0Registros de la CPU
L1Caché L1 (Dentro del chip)SRAM
L2Caché L2 (Dentro del chip)SRAM
L3Caché L3 (Dentro o fuera del chip)SRAM
L4Memoria PrincipalSDRAM
L5Almacenamiento Secundario LocalDiscos Duros (HDD/SSD)
L6Almacenamiento Secundario RemotoSistemas de Ficheros Distribuidos, Servidores, etc.

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