Historia del hardware V , Components d’un ordinador ( Memòria )

Memòria ROM (Read Only Memory) : És una memòria només de lectura , no es pot alterar , ve carregada de fàbrica , sense aquesta memòria la màquina no arrancaria, està dins la placa mare a la BIOS , quan el PC arranca realitza un test que es veu per la pantalla i aquest es realitza a la memòria ROM.

Memòria RAM (Random Acces Memory) : És una memòria de lectura i escriptura d’accés aleatori. És la memòria que utilitza el microprocessador per emmagatzemar l’ informació d’us més freqüent , és una zona de treball , aquí hi ha l’ informació que el processador necessita , s’envia al processador, aquest fa els càlculs adients i torna l’ informació a la memòria.

És important saber que aquesta memòria és volàtil , és a dir que s’esborra quan s’ apaga l’ ordinador, si s’han de guardar dades s’ hauran de guardar sobre un suport fix com , disc dur , disc òptic , memòria USB , DVD etc…

¿ Com funciona ?

Està formada per un conjunt de cel·les , en cada cel·la si guarda una agrupació de bits ( es parla de 32 o 64 bits).

Cada cel·la té una direcció , d’aquesta manera es podrà accedir a la memòria , tant per llegir i extreure informació d’una cel·la o per gravar informació ; per això , és important el temps d’accés a memòria , que és el temps necessari per llegir o gravar una cel·la .

Aritmètica binària: un bit és la unitat mínima d’informació només pot ser 0 o 1 , físicament és un circuit que passa o no passa corrent . 1Byte = 8 bits , això dona 256 possibilitats diferents , Exemple : 01011001.

Cada lletra , dígit , símbol … es guarda en un Byte .

Quan parlem per exemple de 32 Me vol dir 32 MegaBytes 32.000.000 de Bytes , 32.000.000 de caràcters .

Quan parlem per exemple de 40 Ge vol dir 40 GigaBytes 40.000 MegaBytes , 40.000.000.000 de Bytes 40.000.000.000 de caràcters.

Les imatges es guarden en molts Bytes segons la resolució de la pantalla.

Existeixen antecedents de l’aritmètica binària a Egipte i a Xina , a Xina a partir de la creença filosòfica de dos principis bàsics el Yin i el Yang els havia portat a un sistema binari .Va ser l’alemany Leibniz (1646-1716) que va fer servir el sistema binari com a eina per calcular fraccions decimals. El matemàtic anglès Boole (1815-1864) va descobrir la lògica simbòlica i la seva àlgebra binària ; però seria Claude Shanon (1938) qui va associar l’ àlgebra de Boole, el sistema binari i la teoria electromecànica.

L’ ordinador treballa en forma digital només reconeix dos estats elèctrics , o passa corrent o no en passa , com una bombeta encesa o apagada , 1 senyal , 0 sense senyal.

La memòria s’instal·la en el sòcol de memòria , és important la capacitat d’emmagatzematge (Exemple: 8Gb RAM ) , la velocitat de la RAM (Exemple: 133 Mhz) i l’ampla de memòria (Exemple: 64bits). La placa mare té varis sòcols .

Perspectiva Històrica: Les primeres memòries eren tambors magnètics (tambors rotatoris amb superfície magnetitzable), més tard s’utilitzaren tècniques molt curioses com les línies de retard de mercuri (1951) a l’ Univac I , tubs de raigs catòdics al Mark I i al IBM 701 (1953).

A l’inici dels anys 50 van sortir les memòries de nuclis de ferrita (Wang i Forrester ).El Dr Wang nascut a Shangai (Xina) i immigrat als EEUU va dissenyar diversos components ,fins a 35 patents ,va vendre a IBM per 500.000 Dòlars la patent sobre les memòries.

S’ imantaven en dos sentits: La gran avantatge era que quan la corrent s’apagava seguien.

Més tard van ser substituïdes pels semiconductors que encara s’utilitzen avui dia.

Robert Heath Dennard: Nascut als EEUU al 1932 , va estudiar enginyeria elèctrica a la Universitat Metodista de Dallas (Texas) i un doctorat en filosofia a l’institut Carnegie de tecnologia a Pittsburg (Pennsylvania), va treballar com a investigador per IBM . L’any 1966 va sentar les bases de la memòria d’accés aleatori (DRAM) , l’any 1968 va patentar una cèl·lula de memòria que tenia un transistor i un condensador , el condensador emmagatzemava 1 bit i una càrrega elèctrica , el transistor el llegia i refrescava la càrrega milers de vegades per segon. Va ser un dels primers que es va donar compte de les enormes possibilitat dels transistors tipus MOSFET ( metall – òxid – semiconductor , és utilitzat per canviar el sentit de les senyals electròniques “commutar” , i amplificar les senyals ; és el transistor més utilitzat en l’industria microelectrònica , i que va ser decisiu per l’evolució de la microelectrònica .)

Hi ha diferents tipus de memòria RAM al llarg de la història:

SRAM: (1968) , RAM estàtica requeria energia constant per mantenir la informació.

DRAM: (1970) , dinàmica , només les cèl·lules amb informació són refrescades amb energia perquè es mantingui la informació , els pins anaven soldats a la placa i no era fàcil ampliar memòria.

DRAM: (1980) les memòries SIMM es muntaven dintre un mòdul SIM , que es col·loca en un slot de la placa mare , d’aquesta manera es podien posar i treure fàcilment com en l’actualitat . Molt popular var ser la EDO RAM que permetia localitzar una dada mentre es transferia un altra.

SDRAM i SDR : (1992) , es sincronitzava amb la freqüència del sistema , que permetia una velocitat més alta . Això es convertiria en un estàndard que funciona avui dia. Va arribar fins a 256 Mb de RAM.

EDO RAM: (1994) , permetien localitzar una dada mentre es transferia un altra reduint els temps d’espera. (en mòduls de 72 pins) , es va arribar a 512 Mb de memòria.

DDR : (1996) , utilitzava el límit màxim i mínim del rellotge del sistema , això millorava molt la velocitat de la memòria , es va arribar a 1 Gb , a una velocitat entre 133 i 400 Mhz amb un voltatge de 2,5V.

RDRAM: (1999) ,és una memòria més costosa , i s’utilitzava pel Pentium IV , podia arribar a 800Mhz (141 pins.) tenia alguns problemes i va ser substituïda per la DDR2.

eDRAM: (2000) , aquesta memòria es va utilitzar a les videoconsoles ( PS2 , xbox 360 , PSP , GameCube , Wii , iPhone …) , entre 32 i 80 Mb RAM.

DDR2: (2001) , era una memòria que venia en mòduls DIMM ( fins ara les sistemes de 32 bits utilitzaven mòduls SIMM) , més velocitat i menys energia que els mòduls SIMM , es va arribar fins 2Gb de RAM i velocitats de 1066 Mhz.

DDR3: (2007) , empesos per les necessitats dels videojocs que cada vegada necessitaven més memòria (els sistemes de 32 bits només podien treballar amb 4 Gb de RAM , els processadors i els sistemes operatius també evolucionaven per treballar aquest tipus de memòria) , es va arribar a mòduls de 4 Gb , 8Gb i 16Gb de RAM que es podien combinar , s’augmentava la freqüència fins a 2113 Mhz i els voltatge baixava fins a 1,35V.

DDR4: (2014) , es va arribar fins a 4800 Mhz de velocitat , amb un voltatge entre 1,15v i 1,35V, fins a 512 Gb RAM. Només les plaques amb el socket LGA 2011-v3 permeten els sòcols DIMM i els processadors que poden treballar amb aquesta memòria (Intel xeon , i7 extreme edition , Ryzen de AMD …)

DDR5: (2019-2021) podien arribar fins a 8400 Mhz , 64 Gb RAM cada mòdul , 1,1V de voltatge.

Memòries no volàtils: Les memòries ROM No volàtils han evolucionat cap a un tipus de memòria que s’ esborra i es grava i que ha obert unes possibilitats immenses.

PROM : (memòria no volàtil) (evolució de la memòria ROM) programades per un usuari amb un dispositiu especial. (utilitzades en ordinadors de butxaca , en descodificadors …)

EPROM : (no volàtil) és una PROM que s’esborra i grava de nou .

Memòria Flash: (no volàtil) és una forma evolucionada de la EPROM que funciona a velocitats molt superiors doncs és capaç d’esborrar i escriure en moltes posicions de memòria al mateix temps. Les memòries USB que s’han popularitzat tant utilitzen aquest tipus de memòria.

Memòria Virtual : Quan el sistema necessita més memòria de la que té , el sistema operatiu crea memòria virtual dins el disc dur del PC , el PC va més lent (això ho pot comprovar l’usuari quan fa servir objectes molt voluminosos i el PC va lent ) . Si la memòria virtual supera la capacitat del disc es pot penjar la màquina , l’únic que es pot fer es apagar el PC i tornar-lo a encendre.