| Artículos | 01 JUL 2001

La memoria principal

Tags: Histórico
Un elemento imprescindible en todo PC
Felíx Torán.
Por muy potente que sea un procesador, no será capaz de funcionar correctamente sin una cantidad apropiada de memoria RAM. Este artículo le sumergirá de lleno en el mundo de la memoria principal o RAM.

Tras las anteriores entregas, queda claro que la CPU es el corazón del PC. En efecto, es el motor que se encarga de ejecutar las tareas que indican las instrucciones. Pero las instrucciones, y los operandos sobre los que éstas trabajan, se deben tomar de algún almacén de información de rápido acceso. Lo mismo ocurre con los resultados que producen las instrucciones, que pueden servir en instantes posteriores y por tanto deben ser almacenados en algún lugar rápidamente accesible. Este artículo se centra en el elemento que resuelve dicho problema, un subsistema imprescindible para que la CPU pueda trabajar: la memoria RAM. Se introducirán sus características, la razón de su existencia, su estructura interna, su apariencia física, las tecnologías existentes y las técnicas para la verificación de la integridad de los datos.

Características de la memoria principal (RAM)
Un sistema de memoria se puede clasificar en función de muy diversas características. Entre ellas se pueden destacar las siguientes: localización de la memoria, capacidad, método de acceso y velocidad de acceso. En el caso de la memoria RAM (Random Access Memory, también denominada memoria principal o primaria), se puede realizar la siguiente clasificación:
Localización. Interna (se encuentra en la placa base).
Capacidad. Hoy en día, no es raro encontrar ordenadores PC equipados con 64 ó 128 MB de memoria RAM.
Método de acceso. La RAM es una memoria de acceso aleatorio. Esto significa que una palabra o byte se puede encontrar de forma directa, sin tener en cuenta los bytes almacenados antes o después de dicha palabra (al contrario que las memorias en cinta, que requieren de un acceso secuencial). Además, la RAM permite el acceso para lectura y escritura de información.
Velocidad de acceso. Actualmente se pueden encontrar sistemas de memoria RAM capaces de realizar transferencias a frecuencias del orden de los Gbps (gigabits por segundo).
También es importante anotar que la RAM es una memoria volátil, es decir, requiere de alimentación eléctrica para mantener la información. En otras palabras, la RAM pierde toda la información al desconectar el ordenador.

¿Para qué sirve la memoria RAM?
Una vez introducidas sus características, la pregunta inmediata que surge es: ¿qué sentido tiene utilizar la RAM (sobre todo, teniendo en cuenta que es volátil)? Evidentemente, los programas se deben almacenar en unidades capaces de mantener la información sin necesidad de alimentación eléctrica, ya que el objetivo es volverlos a utilizar en futuras sesiones. De la misma forma, también es deseable almacenar datos con los que trabajarán dichos programas (por ejemplo, información de configuración). Las unidades de almacenamiento típicamente empleadas para ello son los discos duros.
Imagine que la CPU tuviera que acudir al disco duro para tomar cada instrucción de un programa, tomar los datos que pueda necesitar, escribir resultados intermedios o finales, etc. Afortunadamente, los discos duros son unidades con gran capacidad de almacenamiento, lo que es muy apropiado para almacenar grandes cantidades de instrucciones y datos. Pero, lamentablemente, dichas unidades se caracterizan por un lento acceso a la información, por lo cual la CPU ejecutaría los programas con una velocidad mucho menor de la que es capaz de ofrecer. En cambio, a la RAM se accede de forma rápida (y por tanto es apropiada para trabajar “en equipo” con la CPU), aunque no dispone de tanta capacidad de almacenamiento y es volátil.
Por tanto, la solución ideal es la combinación de ambas memorias. Los programas y datos se leen desde el disco duro, y se copian en la memoria principal, de forma que la ejecución sea eficiente. Los resultados intermedios se leen y escriben también en la RAM. Cuando un programa finaliza, los resultados que es necesario almacenar se guardan en el disco duro, de forma que están disponibles de cara a futuras sesiones. Un símil interesante es pensar en un despacho de oficina. Los archivadores de documentos hacen el papel del disco duro, y el escritorio hace el papel de la memoria RAM. A la hora de trabajar, se sacan del archivador los documentos que se van a emplear, y se colocan en el escritorio para tener un rápido acceso a los mismos. Tras el trabajo, los documentos generados como resultado se guardan de nuevo en el archivador, de forma que estén disponibles para futuras jornadas de trabajo. La desconexión del ordenador equivaldría a tirar los documentos del escritorio a la papelera (se perdería la información). Si se trabajara directamente sobre el archivador, sería necesario abandonar el escritorio y caminar para tomar o dejar documentos, lo que daría lugar a un trabajo poco eficiente.
Otra posible cuestión es: ¿qué ocurre si un programa no cabe en la memoria? En ese caso, es necesario aplicar algunas técnicas que se comentarán en futuras entregas. Lo que sí resulta evidente es que a mayor cantidad de memoria, mayor número de programas se pueden abrir simultáneamente.

Apariencia física
La memoria RAM se presenta en forma de circuitos integrados (chips). El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla, en la cual cada celda es capaz de almacenar un bit. Por tanto, un bit se puede localizar directamente proporcionando una fila y una columna de la tabla. En realidad, la CPU identifica cada celda mediante un número, denominado dirección de memoria. A partir de una dirección, se calcula cuál es la fila y columna correspondiente, con lo que ya se puede acceder a la celda deseada. El acceso se realiza en dos pasos: primero se comunica la fila y después la columna, empleando los mismos terminales de conexión. Obviamente, esta técnica –denominada multiplexado-permite emplear menos terminales de conexión para acceder a la RAM, lo que optimiza la relación entre el tamaño del chip y la capacidad de almacenamiento.
Realmente, la CPU no suele trabajar con bits independientes, sino más bien con agrupaciones de los mismos, en forma de palabras binarias. Esto hace que la RAM no se presente en un solo chip, sino más bien en agrupaciones de los mismos. Por ejemplo, un grupo de 8 chips, cada uno capaz de almacenar N bits, proporcionará en conjunto N kB.
Antiguamente, la RAM se soldaba directamente a la placa base del ordenador. Esto tenía varios inconvenientes: era difícil reemplazar los chips o ampliar su número, y además se ocupaba demasiado espacio en la placa base. Actualmente, estos problemas se han solucionado, gracias a la presentación de la memoria en dos formatos estándar: SIMM (Single In-line Memory Module) y DIMM (Dual In-line Memory Module). Estos formatos contienen chips de memoria soldados en placas de circuito impreso. Por supuesto, existe una interfaz de conexionado estándar con la placa base, a través de unas ranuras de conexión instaladas sobre ella. Los módulos se insertan en posición vertical o inclinada, lo que optimiza la ocupación de espacio en la placa base. Además, la existencia de varias ranuras de conexión permite ampliar la memoria o reducirla de forma sencilla. Existen otros formatos de presentación de la memoria, pero en el mundo del PC, los acrónimos SIMM y DIMM de

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