O que é a memória ROM?

Aqueles que nunca ouviram falar da ROM certamente conhece um primo próximo desse tipo de memória, o CD-ROM, uma mídia ótica que permite apenas a leitura de dados. Ou seja, você não pode gravar arquivos em um CD-ROM se o mesmo já estiver gravado, apenas executar ou visualizar o que já estiver nele.

Basicamente, essa é a função da memória ROM: oferecer dados apenas para leitura. Normalmente, a ROM é utilizada para armazenar firmwares, pequenos softwares que funcionam apenas no hardware para o qual foram desenvolvidos e que controlam as funções mais básicas do dispositivo.

Na ROM de uma calculadora, por exemplo, podemos encontrar as rotinas matemáticas que o estudante pode realizar ao usá-la. Já no caso de celulares, normalmente as ROMS carregam o sistema operacional e os softwares básicos do aparelho.

Tipos de ROM

Fonte da imagem: The Antique Chip Collectors Page

Mask-ROM

As primeiras ROMs a serem desenvolvidas são as chamadas Mask-ROM, e são nada mais do que circuitos integrados que guardam o software ou os dados gravados durante a sua criação. Podemos compará-las com os CD-ROMs: o usuário acessa aquilo que comprou e não pode gravar outros dados na mídia ou chip.

PROM

Com o passar do tempo, foram necessárias memórias similares, mas que possibilitassem a inserção posterior de dados. A primeira dessa nova leva foi a Programmable Read-Only Memory (PROM), que permite que o conteúdo seja modificado por meio de um dispositivo conhecido como programador PROM.

Fonte da imagem: Wikipedia

Porém, como o programador PROM altera fisicamente as ligações internas do chip, essa inserção pode acontecer apenas uma vez. Esse tipo de ROM pode ser encontrado em consoles de video games e em aparelhos de celulares. Além disso, podemos comparar a PROM com o CD gravável (CD-R), que também suporta apenas uma gravação.

EPROM

Outro tipo muito usado é o Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM). A grande inovação da EPROM é permitir a regravação de dados. O conteúdo do chip pode ser apagado expondo-o à luz ultravioleta por cerca de 10 minutos. Já o processo de reescrita dos dados requer uma voltagem cada vez maior e, com isso, a número de reprogramações acaba sendo limitado.

Fonte da imagem: Wikipedia

EEPROM

Um tipo mais recente é a Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) que, como o próprio nome indica, permite que os dados sejam apagados e gravados com o uso de eletricidade. Assim, é possível atualizar o firmware de uma câmera ou de um MP3 Player de maneira muito mais prática, sem precisar remover o chip ROM de dentro do aparelho.

Os modelos mais comuns de EEPROM são a EAROM, que permite a alteração de um bit por vez do seu conteúdo, e a Flash Memory, que pode ter seu conteúdo alterado de forma muito mais rápida, além de durar muito mais, possibilitando mais de 1 milhão de ciclos de reprogramação.

Continuando a ideia de relacionar os tipos de ROM com as mídias óticas, podemos comparar tanto a EPROM quanto a EEPROM com os CDs regraváveis (CD-RW).

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O futuro enigmático das memórias

O padrão DDR tem reinado por longos anos, todavia, muitas tecnologias estão sendo estudadas para substituir os atuais módulos. Entre tantas, uma que ganha destaque é MRAM, memória magnética que deve alterar completamente o sistema de leitura e escrita. Esse padrão deve disputar com o FRAM, memória ferroelétrica que tem investimentos de grandes empresas, incluindo a Samsung, a Toshiba e outras tantas.

E a evolução das memórias RAMs não vai continuar apenas nos módulos que utilizamos no cotidiano. Protótipos como o Z-RAM (Zero-capacitor RAM) devem aportar nas memórias caches dos processadores. Aliás, a probabilidade é muito grande, pois a AMD licenciou a segunda geração da Z-RAM.

Apesar de muitas fabricantes investirem alto na continuidade das memórias RAMs, existem fortes indícios de que outros tipos de memórias sejam adotados num futuro próximo. A HP, por exemplo, aposta no Memristor, um componente eletrônico que deve gerar um padrão de memória muito superior ao atual.

Veja a seguir algumas dessas tecnologias:

Memristor

Em tantos anos da computação, nunca se cogitou uma tecnologia que realmente pudesse substituir a memória RAM. Isso porque o desempenho da memória RAM sempre foi o menor dos problemas. Os módulos evoluíram num ritmo apropriado, sempre acompanhando o lançamento dos novos processadores.

Se você já tem alguns anos de experiência com computadores, talvez se lembre da época das memórias EDO, DIMM e outros tantos padrões que antecederam o DDR. E nem mesmo o último patamar da memória RAM permaneceu estagnado. Atualmente os módulos mais comuns já são do tipo DDR3, substituindo a segunda geração do padrão DDR.

Contudo, a memória RAM tem seu limite, o qual deve ser atingido muito em breve. Pensando nisso, os pesquisadores vêm investindo muito tempo e raciocínio para viabilizar a construção de dispositivos baseados no memristor. A saída da teoria para prática aconteceu apenas em 2006, quando a HP deu o primeiro passo no desenvolvimento de memristores.

De lá para cá, a fabricante ganhou alguns aliados, como a Universidade da Califórnia (em Santa Bárbara). A ideia é introduzir esse quarto elemento da eletrônica para substituir as memórias RAMs e até os dispositivos de armazenamento — o que significa que até os SSDs podem estar com os dias contados.

Memristores alinhados (Fonte da imagem: Divulgação/HP)

Não há previsão para a revolução do memristor, contudo, é certo que ele é uma das grandes apostas para a próxima década. O desenvolvimento da tecnologia também depende um pouco do interesse de outras empresas. A HP vem mantendo o projeto, mas se alguma fabricante, como a Samsung, decidir se aliar, pode ser que o memristor chegue aos computadores antes do esperado.

Magnetismo

Paralelamente às pesquisas do grafeno, os cientistas estão apostando na criação de processadores magnéticos. Essa tecnologia deve ser revolucionária, pois vai derrubar muitos aspectos dos atuais componentes.

A primeira mudança está no modo de atuação dos processadores magnéticos. Eles não necessitam de elétrons para realizar operações, e o armazenamento e o processamento de informações são realizados com ímãs. A lógica é simples: os polos nortes e sul do ímã são os 0 e 1 da informática.

MRAM - Memória de Acesso Aleatório Magnético (Fonte da imagem: Reprodução/Venture Beat)

Em experiência recente, cientistas utilizaram nanomagnetos de 200 nm para construir uma memória magnética. Os resultados foram positivos e provam que é possível utilizar a computação magnética para construir processadores e memórias, bastando apenas evoluir o processo de fabricação dos componentes e encontrar uma maneira dos transistores entenderem as informações.

Um protótipo funcional de processador magnético comprovou que um modelo básico poderia ser cem vezes mais rápido que os modelos convencionais atuais. Os componentes magnéticos ainda devem dissipar um mínimo de calor (visto que não há movimentação de elétrons). Essa revolução não tem data para acontecer, mas duas décadas deve ser tempo suficiente para o amadurecimento e aplicação do magnetismo nos computadores.

Os empecilhos na evolução

O memristor ainda depende de uma série de pesquisas e de testes, pois ainda não existe nenhum produto baseado nesse minúsculo componente.

Apesar da demora no desenvolvimento, a HP fez uma publicação em maio de 2011, na qual a empresa relatou ter feito demonstrações exibindo como o memristor trabalha com os atuais materiais da eletrônica.

         Os memristores de perto (Fonte da imagem: Divulgação/HP)

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Conheça os padrões de memória DDR123e4

DDR-SDRAM (Double Data Rate):

As memórias DDR superavam as memórias SDR por sua capacidade de realizar duas transferências por ciclo, o que não necessariamente dobrava a velocidade efetiva (devido ao mesmo tempo de acesso inicial), mas chegavam quase lá.

Essa característica é possível devido à inclusão de circuitos adicionais, responsáveis por ler/escrever dados duas vezes por ciclo. Com exceção dessa alteração, as trilhas tanto dos pentes de memórias como da placa-mãe permaneceram inalteradas, assim como as demais características, o que contribuiu para o baixo preço e popularização desse padrão.

Em programas de análise de hardware como o CPU-Z, a velocidade efetiva aparece com metade do valor real devido à transferência dupla, então um modelo DDR-400 (PC-3200) vai ser mostrado como 200 MHz. Na imagem abaixo fizemos a análise de uma máquina com pentes de memória DDR2, cuja leitura é similar aos pentes DDR:

Mesmo com fôlego para rodar os sistemas operacionais mais atuais, as memórias DDR saíram de linha em favor da geração DDR2. Ainda é possível encontrar modelos à venda em lojas especializadas, mas a um preço bastante salgado.

A quantidade de modelos DDR com velocidades diferentes também cresceu:

Modelo	Clock Base (MHz)	Multiplicador	Clock Efetivo (MHz)
PC-1600	100	2	200
PC-2100	133	2	266
PC-2400	150	2	300
PC-2700	166	2	333
PC-3000	185	2	370
PC-3200	200	2	400
PC-3700	233	2	466
PC-4000	250	2	500

DDR2:

A taxa de transferência por ciclo de clock dobrou novamente, e as memórias DDR2 são capazes de realizar quatro transferências por ciclo, mas mantendo praticamente o mesmo tempo de acesso inicial, o que resultava em ótimos resultados em aplicativos que necessitavam de uma grande quantidade de leitura sequencial, mas para aqueles que exigiam apenas alguns acessos aleatórios tiravam pouco proveito dessa velocidade em relação às memórias DDR.

No uso diário de um computador utilizamos vários tipos de aplicativos com necessidades de memória bastante distintas, o que torna difícil de observar grandes diferenças de desempenho em tarefas cotidianas. Na verdade, vários usuários que adquiriram placas-mãe com soquete DDR2 ficaram desapontados na época, pois em várias tarefas umas memória DDR2-533 leva mais tempo para responder do que uma DDR-400.

Ainda encontradas à venda, os módulos DDR2 são capazes de rodar os sistemas operacionais modernos sem gargalos e com bastante fluidez. Elas também são consideradas SDRAM, assim como os modelos subsequentes, então se tornou comum chamar as memórias apenas como "DDR2" ou "DDR3".

Modelo	Clock Base (MHz)	Multiplicador	Clock Efetivo (MHz)
DDR2-533	133	4	533
DDR2-667	166	4	667
DDR2-800	200	4	800
DDR2-933	233	4	933
DDR2-1066	266	4	1066
DDR2-1200	300	4	1200
DDR2-1333	333	4	1333

DDR3:

O modelo DDR2-1066 foi o último a ser reconhecido oficialmente pelo JEDEC (Joint Electron Device Enginnering Council - Conselho Conjunto para Engenharia de Dispositivos de Elétrons), entidade certificadora de memórias, e já operava a frequências altíssimas (266 MHz multiplicado por 4).

A partir desse ponto, como acontece com os processadores, aumentar a clock base aumentava exponencialmente o consumo de energia e geração de calor, então a solução mais efetiva foi dobrar de novo a quantidade de transferências por ciclo.

Essa simples mudança nos circuitos de transferência torna possível a criação de memórias operando a 2133 MHz (266 MHz multiplicado por 8), o que é uma velocidade impressionante mesmo para os padrões atuais.

Se o tempo de acesso continuasse o mesmo, as memórias DDR3 não ofereceriam grandes vantagens em relação às DDR2, mas esses novos módulos trouxeram também um sistema de calibração de sinal, o que diminui a latência sem comprometer o desempenho.

A união de uma velocidade de transferência maior e um tempo de acesso menor ainda supre tanto o mercado de computadores domésticos quanto os de alto desempenho nos dias de hoje, e a grande quantidade de chipsets e plataformas suportadas contribuiu para uma queda drástica nos preços.

Veja os modelos e velocidades:

Modelo	Clock Base (MHz)	Multiplicador	Clock Efetivo (MHz)
DDR3-800	100	8	800
DDR3-1066	133	8	1066
DDR3-1333	166	8	1333
DDR3-1600	200	8	1600
DDR3-1866	233	8	1866
DDR3-2000	250	8	2000
DDR3-2133	266	8	2133
DDR3-2400	300	8	2400

DDR4:

 

Ainda em fase de desenvolvimento, esse novo tipo de memória está previsto para se tornar padrão em 2015, trazendo recursos interessantes como uma voltagem mais baixa (consequentemente um menor consumo de energia), velocidades iniciais de 2133 MHz e chegando até 4266 MHz, além de um tempo de acesso menor.

A Samsung foi a primeira das grandes empresas a impulsionar o novo padrão, validando um exemplar de 40 nm em 2009 e trazendo a público os primeiros exemplares em 2011, fabricados com uma tecnologia de 30 nm.

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Tipos de memória RAM

Já falamos aqui no tecnosolution em um artigo anterior sobre a importância da memória RAM, Todavia, Hoje revelaremos um pouco sobre os tipos de memórias que apareceram ao longo dos anos e falaremos sobre as principais diferenças entre os padrões.

RAM e DRAM

Foi em algum ponto na década de 50 que surgiram as primeiras ideias de criar uma Memória de Acesso Aleatório (RAM). Apesar disso, nosso papo começa em 1966, ano que foi marcado pela criação da memória DRAM (invenção do Dr. Robert Dennard) e pelo lançamento de uma calculadora Toshiba que já armazenava dados temporariamente.

A DRAM (Memória de Acesso Aleatório Dinâmico) é o padrão de memória que perdura até hoje, mas para chegar aos atuais módulos, a história teve grandes reviravoltas. Em 1970, a Intel lançou sua primeira memória DRAM, porém, o projeto não era de autoria da fabricante e apresentou diversos problemas. No mesmo ano, a Intel lançou a memória DRAM 1103, que foi disponibilizada para o comércio “geral” (que na época era composto por grandes empresas).

A partir da metade da década de 70, a memória DRAM foi definida como padrão mundial, dominando mais de 70% do mercado. Nesse ponto da história, a DRAM já havia evoluído consideravelmente e tinha os conceitos básicos que são usados nas memórias atuais.

DIP e SIMM

Antes da chegada dos antiquíssimos 286, os computadores usam chips DIP. Esse tipo de memória vinha embutido na placa-mãe e servia para auxiliar o processador e armazenar uma quantidade muito pequena de dados.

Foi com a popularização dos computadores e o surgimento da onda de PCs (Computadores Pessoais) que houve um salto no tipo de memória. Num primeiro instante, as fabricantes adotaram o padrão SIMM, que era muito parecido com os produtos atuais, mas que trazia chips de memória em apenas um dos lados do módulo.

Memória SIMM de 256 KB do console Atari STE (Fonte da imagem: Divulgação/Wikimedia Commons - Darkoneko)

Antes desse salto, no entanto, houve o padrão SIPP – que foi um intermediário entre o DIP e o SIMM. O problema é que o conector das memórias SIPP quebrava com facilidade, o que forçou as fabricantes a adotarem o SIMM sem pensar muito.

A primeira leva do padrão SIMM tinha 30 pinos e podia transmitir 9 bits de dados. Foi utilizado nos primeiros 286, 386 e até em alguns modelos de 486. O segundo tipo de SIMM contava com 72 pinos, possibilitando a transmissão de até 32 bits. Esse tipo de módulo vinha instalado em computadores com processadores 486, Pentium e até alguns com Pentium II.

FPM e EDO

A tecnologia FPM (Fast Page Mode) foi utilizada para desenvolver algumas memórias do padrão SIMM. Módulos com essa tecnologia podiam armazenar incríveis 256 kbytes. Basicamente, o diferencial dessa memória era a possibilidade de escrever ou ler múltiplos dados de uma linha sucessivamente.

Memória EDO (Fonte da imagem: Divulgação/Wikipédia)

As memórias com tecnologia EDO apareceram em 1995, trazendo um aumento de desempenho de 5% se comparadas às que utilizavam a tecnologia FPM. A tecnologia EDO (Extended Data Out) era quase idêntica à FPM, exceto que possibilitava iniciar um novo ciclo de dados antes que os dados de saída do anterior fossem enviados para outros componentes.

DIMM e SDRAM

Quando as fabricantes notaram que o padrão SIMM já não era o suficiente para comportar a quantidade de dados requisitados pelos processadores, foi necessário migrar para um novo padrão: o DIMM. A diferença básica é que com os módulos DIMM havia chips de memórias instalados dos dois lados (ou a possibilidade de instalar tais chips), o que poderia aumentar a quantidade de memória total de um único módulo.

Memória DIMM (Fonte da imagem: Divulgação/Wikipédia)

Outra mudança que chegou com as DIMMs e causou impacto no desempenho dos computadores foi a alteração na transmissão de dados, que aumentou de 32 para 64 bits. O padrão DIMM foi o mais apropriado para o desenvolvimento de diversos outros padrões, assim surgiram diversos tipos de memórias baseados no DIMM, mas com ordenação (e número) de pinos e características diferentes.

Com a evolução das DIMMs, as memórias SDRAM foram adotadas por padrão, deixando para trás o padrão DRAM. As SDRAMs são diferentes, pois têm os dados sincronizados com o barramento do sistema. Isso quer dizer que a memória aguarda por um pulso de sinal antes de responder. Com isso, ela pode operar em conjunto com os demais dispositivos e, em consequência, ter velocidade consideravelmente superior.

RIMM e PC100

Pouco depois do padrão DIMM, apareceram as memórias RIMM. Muito semelhantes, as RIMM se diferenciavam basicamente pela ordenação e formato dos pinos. Houve certo incentivo por parte da Intel para a utilização de memórias RIMM, no entanto, o padrão não tinha grandes chances de prospectiva e foi abandonado ainda em 2001.

As memórias RIMM ainda apareceram no Nintendo 64 e no Playstation 2 – o que comprova que elas tinham grande capacidade para determinadas atividades. Ocorre que, no entanto, o padrão não conseguiu acompanhar a evolução que ocorreu com as memórias DIMM.

Memória PC133 e EDO (Fonte da imagem: Divulgação/Wikimedia Commons - David Henry)

O padrão PC100 (que era uma memória SDR SDRAM) surgiu na mesma época em que as memórias RIMM estavam no auge. Esse padrão foi criado pela JEDEC, empresa que posteriormente definiu como seria o DDR. A partir do PC100, as fabricantes começaram a dar atenção ao quesito frequência. Posteriormente, o sufixo PC serviu para indicar a largura de banda das memórias (como no caso de memórias PC3200 que tinham largura de 3200 MB/s).

DDR, DDR2 e DDR3

Depois de mais de 30 anos de história, muitos padrões e tecnologias, finalmente chegamos aos tipos de memórias presentes nos computadores atuais. No começo, eram as memórias DDR, que operavam com frequências de até 200 MHz. Apesar de esse ser o clock efetivo nos chips, o valor usado pelo barramento do sistema é de apenas metade, ou seja, 100 MHz.

Assim, fica claro que a frequência do BUS não duplica, o que ocorre é que o dobro de dados transita simultaneamente. Aliás, a sigla DDR significa Double Data Rate, que significa Dupla Taxa de Transferência. Para entender como a taxa de transferência aumenta em duas vezes, basta realizar o cálculo:

[número de bytes] x [frequência do barramento] x 2

Do padrão DDR para o DDR2 foi um pulo fácil. Bastou adicionar alguns circuitos para que a taxa de dados dobrasse novamente. Além do aumento na largura de banda, o padrão DDR2 veio para economizar energia e reduzir as temperaturas. As memórias DDR2 mais avançadas alcançam clocks de até 1.300 MHz (frequência DDR), ou seja, 650 MHz real.

Memórias DDR1 (Fonte da imagem: Divulgação/Wikipédia - W-sky)

E o padrão mais recente é o DDR3 que, como era de se esperar, tem o dobro de taxa de transferência se comparado ao DDR2. A tensão das memórias caiu novamente (de 1,8 V do DDR2 para 1,5 V) e a frequência aumentou significativamente – é possível encontrar memórias que operam a 2.400 MHz (clock DDR).

Falaremos posteriormente em um artigo mais completo sobre o padrão de memória DDRs que são os tipos de memórias presentes nos computadores atuais!

Dual-Channel e Triple-Channel

 

Apesar das constantes evoluções no padrão DDR, as memórias nunca conseguiram atingir a mesma velocidade das CPUs. Isso forçou as principais empresas de informática a apelarem para um truque que possibilitaria o aumento do desempenho geral da máquina. Conhecido como Dual-Channel (Canal Duplo), o novo recurso possibilitou o aumento em duas vezes na velocidade entre a memória e o controlador.

A tecnologia Dual-Channel depende simplesmente de uma placa-mãe ou um processador que tenha um controlador capaz de trabalhar com o dobro de largura do barramento. Isso significa que a memória utilizada não precisa ser diferente, sendo que a grande diferença está no controlador, que deve ser capaz de trabalhar com 128 bits, em vez dos costumeiros 64 bits das memórias DDR.

Corsair XMS3 — 8 GB Dual Channel DDR3 (Fonte da imagem: Divulgação/Corsair)

Ao dobrar a largura do barramento de dados, as memórias têm a taxa de transferência dobrada automaticamente. Assim, uma memória DDR2 que antes era capaz de transferir 8.533 MB/s, quando programada para atuar em Dual-Channel poderá atingir um limite teórico de 17.066 MB/s. Detalhe: para usar a tecnologia de Canal Duplo é preciso usar dois módulos de memórias, conectados nos slots pré-configurados para habilitar o recurso.

A tecnologia Triple-Channel é muito parecida com a Dual, exceto que aqui o canal é triplo. Com a explicação acima fica fácil compreender que é preciso utilizar um processador e placa-mãe compatível (os primeiros a usar esse recurso foram os Intel Core i7 de primeira geração).

A largura do barramento aumenta para 192 bits (o triplo dos 64 bits) e, consequentemente, a taxa de transferência triplica. E novamente vale a mesma regra: três módulos são necessários para utilizar essa funcionalidade.

Outros padrões

Enquanto os computadores evoluíram baseados nas memórias DIMM SDRAM, outros dispositivos aderiram a memórias alternativas. É o caso do Playstation 3, que aderiu à linha de memórias XDR DRAM. O padrão XDR é como se fosse um sucessor das antigas memórias baseadas no RIMM (também conhecida como memória Rambus DRAM).

Existem ainda as memórias dedicadas para as placas gráficas. As principais são do padrão GDDR, variando entre a primeira geração e a quinta – a GDDR5. As memórias GDDR têm algumas semelhanças com os padrões DDR, mas diferem em alguns aspectos, incluindo as frequências.

Radeon HD 6990 com memória GDDR5 (Fonte da imagem: Divulgação/ASUS)

Antigamente foram usadas memórias do tipo VRAM e WRAM para armazenar dados gráficos. Atualmente, as memórias são do tipo SGRAM (RAM de sincronia gráfica). Todas elas são baseadas na memória RAM, mas têm certas diferenças.

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