Caracteristicas De Memoria

Entendemos como memória os dispositivos que armazenam os dados com os quais o processador trabalha. Existe duas categorias de memórias: ROM (Read-Only Memory), que permite apenas a leitura dos dados e não perde informações na ausência de energia; e RAM (Random-Access Memory), que permite ao processador tanto a leitura quanto a gravação de dados e perde informação quando não há alimentação elétrica.

Memória RAM

As memórias RAM (Random-Access Memory - Memória de Acesso Aleatório) constituem uma das partes mais importantes dos computadores, pois são nelas que o processador armazena os dados com os quais está lidando. Esse tipo de memória tem um processo de gravação de dados extremamente rápido, se comparado aos vários tipos de memória ROM. No entanto, as informações gravadas se perdem quando não há mais energia elétrica, isto é, quando o computador é desligado, sendo, portanto, um tipo de memória volátil.

Há dois tipos de tecnologia de memória RAM que são muitos utilizados: estático e dinâmico, isto é, SRAM e DRAM, respectivamente. Há também um tipo mais recente chamado de MRAM. Eis uma breve explicação de cada tipo:

- SRAM (Static Random-Access Memory - RAM Estática): esse tipo é muito mais rápido que as memórias DRAM, porém armazena menos dados e possui preço elevado se considerarmos o custo por megabyte. Memórias SRAM costumam ser utilizadas como cache (saiba mais sobre cache neste artigo sobre processadores);

- DRAM (Dynamic Random-Access Memory - RAM Dinâmica): memórias desse tipo possuem capacidade alta, isto é, podem comportar grandes quantidades de dados. No entanto, o acesso a essas informações costuma ser mais lento que o acesso às memórias estáticas. Esse tipo também costuma ter preço bem menor quando comparado ao tipo estático;

- MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory - RAM Magneto-resistiva): a memória MRAM vem sendo estudada há tempos, mas somente nos últimos anos é que as primeiras unidades surgiram. Trata-se de um tipo de memória até certo ponto semelhante à DRAM, mas que utiliza células magnéticas. Graças a isso, essas memórias consomem menor quantidade de energia, são mais rápidas e armazenam dados por um longo tempo, mesmo na ausência de energia elétrica. O problema das memórias MRAM é que elas armazenam pouca quantidade de dados e são muito caras, portanto, pouco provavelmente serão adotadas em larga escala.

Aspectos do funcionamento das memórias RAM

As memórias DRAM são formadas por chips que contém uma quantidade elevadíssima de capacitores e transistores. Basicamente, um capacitor e um transistor, juntos, formam uma célula de memória. O primeiro tem a função de armazenar corrente elétrica por um certo tempo, enquanto que o segundo controla a passagem dessa corrente.

Se o capacitor estiver armazenamento corrente, tem-se um bit 1. Se não estiver, tem-se um bit 0. O problema é que a informação é mantida por um curto de período de tempo e, para que não haja perda de dados da memória, um componente do controlador de memória é responsável pela função de refresh (ou refrescamento), que consiste em regravar o conteúdo da célula de tempos em tempos. Note que esse processo é realizado milhares de vezes por segundo.

O refresh é uma solução, porém acompanhada de "feitos colaterais": esse processo aumenta o consumo de energia e, por consequência, aumenta o calor gerado. Além disso, a velocidade de acesso à memória acaba sendo reduzida.

A memória SRAM, por sua vez, é bastante diferente da DRAM e o principal motivo para isso é o fato de que utiliza seis transistores (ou quatro transistores e dois resistores) para formar uma célula de memória. Na verdade, dois transistores ficam responsáveis pela tarefa de controle, enquanto que os demais ficam responsáveis pelo armazenamento elétrico, isto é, pela formação do bit.

A vantagem desse esquema é que o refresh acaba não sendo necessário, fazendo com que a memória SRAM seja mais rápida e consuma menos energia. Por outro lado, como sua fabricação é mais complexa e requer mais componentes, o seu custo acaba sendo extremamente elevado, encarecendo por demais a construção de um computador baseado somente nesse tipo. É por isso que sua utilização mais comum é como cache, pois para isso são necessárias pequenas quantidades de memória.

Como as memórias DRAM são mais comuns, eles serão o foco deste texto a partir deste ponto.

CAS e RAS

O processador armazena na memória RAM as informações com os quais trabalha, portanto, a todo momento, operações de gravação, eliminação e acesso aos dados são realizadas. Esse trabalho todo é possível graças ao trabalho de um circuito já citado chamado controlador de memória.

Para facilitar a realização dessas operações, as células de memória são organizadas em uma espécie de matriz, ou seja, são orientadas em um esquema que lembra linhas e colunas. O cruzamento de uma certa linha (também chamada de wordline), com uma determinada coluna (também chamada de bitline) forma o que conhecemos como endereço de memória. Assim, para acessar o endereço de uma posição na memória, o controlador obtém o seu valor de coluna, ou seja, o valor RAS (Row Address Strobe) e o seu valor de linha, ou seja, o valor CAS (Column Address Strobe).

Temporização e latência das memórias

Os parâmetros de temporização e latência indicam quanto tempo o controlador de memória gasta com as operações de leitura e escrita. Em geral, quanto menor esse valores, mais rápidas são as operações.

Para que você possa entender, tomemos como exemplo um módulo de memória que informa os seguintes valores em relação à latência: 5-4-4-15-1T. Esse valor está escrito nesta forma: tCL-tRCD-tRP-tRAS-CR. Vejamos o que cada um desses parâmetros significa:

- tCL (CAS Latency): quando uma operação de leitura de memória é iniciada, sinais são acionados para ativar as linhas (RAS) e as colunas (RAS) correspondentes, determinar se a operação é de leitura ou escrita (CS - Chip Select) e assim por diante. O parâmetro CAS Latency indica, em ciclos de clock (saiba mais sobre clock nesta matéria sobre processadores), qual o período que há entre o envio do sinal CAS e a disponibilização dos respectivos dados. Em outras palavras, é o intervalo existente entre a requisição de um dado pelo processador e a entrega deste pela memória. Assim, no caso do nosso exemplo, esse valor é de 5 ciclos de clock;

- tRCD (RAS