Conheça a evolução das memórias RAM

A memória RAM é um componente essencial, não apenas nos computadores mas também em equipamentos como smartphones ou tablets. Este artigo dá a conhecer, de forma abrangente, a evolução das memórias RAM, num tema que pode ser bastante complexo quando aprofundado.

A ideia passa por, de alguma forma, tratar as diferentes classes desenvolvidas até à data atual, desde as SDR às DDR4, com uma pequena perspetiva sobre o futuro, as DDR5.

RAM (Random Acess Memory) ou memória volátil, é um componente eletrónico que armazena dados de forma temporária, durante a execução do sistema operativo, para que possam ser rapidamente acedidos pelo processador. Esta é considerada a memória principal do sistema e, além disso, as velocidades de leitura e escrita são superiores em relação a outro tipo de armazenamento.

Ao contrário da memória não-volátil, como é o caso de um disco rígido, que preserva a informação gravada sem necessidade de alimentação constante, a memória volátil apenas permite armazenar dados enquanto estiver alimentada eletricamente. Assim, cada vez que o computador for desligado, todos os dados presentes na memória serão apagados definitivamente.

A memória RAM começou por ser assíncrona, ou seja, operava ao seu próprio ritmo, independentemente dos ciclos de relógio (clock) da motherboard, logo, não existia sintonia com o processador. Explicando, e de forma bastante simples, o clock nada mais é a frequência com que o processador executa as tarefas. Quanto maior a frequência, menor será o tempo de execução e, portanto, mais rápidas serão executadas as tarefas. Assim, percebe-se que este era um problema: os processadores eram cada vez mais poderosos e a RAM não estava desenvolvida para assegurar o pedido de dados vindos do processador.

No início dos anos 90, o clock de memória foi sincronizado através da introdução de memórias SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), mas rapidamente atingiram o seu limite, uma vez que o controlador de memória apenas realizava uma leitura por ciclo. A tensão de alimentação era de 3,3 V e a frequência de operação ia até 133 MHz, tendo sido muito popular na época dos Pentium MMX, Pentium III, entre outros.

Por volta do ano 2000, foram introduzidas as conhecidas memórias DDR SDRAM (Dual Data Rate), mais rápidas por realizarem duas leituras por cada ciclo. Desde então, as memórias DDR evoluíram por três vezes, DDR2, DDR3 e DDR4. Cada iteração melhorou vários aspetos como o tempo de ciclo, largura de banda e ainda reduziu o consumo de energia. No entanto, cada versão não é compatível com as anteriores, tendo em conta que os dados são manipulados em maiores proporções.

Tipos de Memória DDR SDRAM

DDR

A primeira geração de memórias DDR, lançada no ano de 2002, possui maior largura de banda do que a anterior SDR. Efetivamente, isso acontece porque a taxa de transferência é dobrada, sem necessidade de aumentar o clock de memória. Com o seu aparecimento, houve um aumento significativo no desempenho sobre a arquitetura tradicional. Era utilizada principalmente em Pentium 4 e arquiteturas AMD Athlon.

Nota: Por questões de marketing, todas as gerações de memórias DDR são promovidas como sendo duas vezes superior ao valor original. Exemplificando, DDR-200, DDR-266, DDR-333 e DDR-400 são assim catalogadas, no entanto, os buffers de E/S (Entrada e Saída) do modulo de memória operam a 100MHz, 133MHz, 166MHz e 200MHz respetivamente.

DDR2

O padrão DDR foi melhorado continuamente por forma a atender às necessidades de memória de alto desempenho. Implementadas em 2004, as memórias DDR2 sofreram melhorias de largura de banda, clock de memória e consumo de energia. Enquanto que o buffer de prefetch da primeira geração era de 2 bits, aqui passou a ser de 4 bits. Isto resultou em melhorias notáveis em termos de desempenho do sistema. A sua presença era comum na maioria dos chipsets com Pentium 4 Prescott, mais tarde Intel Core e AMD Athlon 64.

DDR3

Em 2007 surgem as sucessoras das memórias DDR2. Essencialmente, a melhoria foi feita na base da anterior, consumo energético reduzido em cerca de 40%, buffer prefetch de 8 bits, etc. Infelizmente, as latências (quantidade de pulsos de clock que o módulo leva para iniciar as transferências de dados) aumentaram significativamente, existindo apenas um ganho de desempenho entre 2-5% em comparação com as anteriores (arquiteturas que suportam DDR2 e DDR3). Além disso, foram adicionadas duas funções, ASR (Automatic Self-Refresh) e SRT (Self-Refresh Temperature), que controlam a frequência da memória de acordo com a variação da temperatura.

DDR4

Lançadas em 2014, são bastante eficientes em termos energéticos, visto que operam a uma tensão de 1,2 V além de proporcionarem elevadas taxas de transferência. Foram adicionas algumas funções, como DBI (Data Bus Inversion), CRC (Cyclic Redundancy Check) e paridade CA, o que permitiu melhorar a integridade do sinal da memória DDR4, bem como a estabilidade de transmissão/acesso a dados.

O futuro das memórias RAM

As memórias DDR5 encontram-se em desenvolvimento e estão previstas para o ano de 2020. Estima-se que sejam duas vezes mais rápidas que as DDR4 e tenham o dobro da capacidade. Além disso, serão mais económicas no que diz respeito ao consumo de energia.

Os fabricantes de motherboards terão que construir suportes para as DDR5, o que poderá tardar em cerca de um ano a existência de equipamentos disponíveis no mercado para venda.

Estima-se que, já no próximo ano de 2018, as memórias DIMM Optane venham substituir as DDR. Estas conseguem reter os dados mesmo se um computador for desligado, algo que as DDR não conseguem. Será mais um passo rumo ao futuro.