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 Memoria | Fabricante | Apariencia | Capacidad Máxima (por die/pila) | Velocidad Máxima | Ancho de Bus | Consumo de Energía | Uso Típico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GDDR5 | Samsung | Chip cuadrado | 8 GB por die | 8 Gbps | 32 bits por chip | Bajo | Tarjetas gráficas de presupuesto medio |
| GDDR5X | Micron | Chip cuadrado | 16 GB por die | 10 a 14 Gbps | 64 bits por chip | Bajo | NVIDIA GeForce GTX 1080 |
| HBM (High Bandwidth Memory) | Samsung | Cubo (Pila) | 1 GB por pila | 1 Gbps | 1024 bits por pila | Aún más bajo | Radeon R9 Fury X |
| HBM2 | Samsung | Cubo (Pila) | 4/8 GB por pila | 2.4 Gbps | 1024 bits por pila o más | Bajo (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)
- Dispositivos de almacenamiento más pequeños, rápidos y caros (por byte).
- Dispositivos de almacenamiento más grandes, lentos y baratos (por byte).
Margen Derecho (Flujo de Datos)
- Los registros de la CPU contienen palabras obtenidas de la caché L1.
- La caché L1 contiene líneas de caché obtenidas de la caché L2.
- La caché L2 contiene líneas de caché obtenidas de la caché L3.
- La caché L3 contiene líneas de caché obtenidas de la memoria principal.
- La memoria principal contiene bloques de discos obtenidos de los discos locales.
- Los discos locales contienen ficheros obtenidos de los discos en los servidores de red remotos.
Niveles de la Jerarquía de Memoria
| Nivel | Componente | Tecnología Típica |
|---|---|---|
| L0 | Registros de la CPU | |
| L1 | Caché L1 (Dentro del chip) | SRAM |
| L2 | Caché L2 (Dentro del chip) | SRAM |
| L3 | Caché L3 (Dentro o fuera del chip) | SRAM |
| L4 | Memoria Principal | SDRAM |
| L5 | Almacenamiento Secundario Local | Discos Duros (HDD/SSD) |
| L6 | Almacenamiento Secundario Remoto | Sistemas de Ficheros Distribuidos, Servidores, etc. |