Conceptualmente hablando, ¿cómo funciona la RAM?

La respuesta de Mahdi Mohaveri trata muchas cosas desde la perspectiva del software y la arquitectura. Permítanme intentar explicar esto desde una perspectiva de circuitos.

En primer lugar, se llama Memoria de acceso aleatorio porque la latencia (el retraso) de sacar una palabra (datos) de la Memoria es la misma independientemente de la ubicación a la que acceda. En otras palabras, es similar a una estructura de tabla hash que tendría en el software y tiene un tiempo de acceso O (1) (bueno, casi).

Esto contrasta con las estructuras convencionales de disco duro que pueden considerarse como platos giratorios en un cilindro con una aguja magnética que transfiere los datos. Esto hace que los discos rotativos convencionales tengan latencia variable. La vista simplificada se puede resumir ya que tiene retrasos de acceso secuenciales (sin embargo, esto no funciona exactamente secuencialmente, hay un espacio entre los bloques que puede transferir que depende de la velocidad de transferencia de datos y las RPM de los platos rotativos). Nota al margen: hay nuevos diseños (relativamente) de discos como unidades de estado sólido que son como RAM, aunque muy diferentes en sus diseños de nivel de transistor y latencia de acceso a partir de hoy.

En términos generales, hay 2 tipos de diseño de RAM:

1. SRAM (estático)
2. DRAM (dinámico)

Estos se denominan en función del requisito de actualizar los valores de carga en el transistor. El diseño DRAM requiere una actualización periódica, mientras que SRAM teóricamente no requiere ninguna actualización. Citando Wikipedia para una mejor comprensión: “La actualización de memoria es un proceso de mantenimiento en segundo plano requerido durante la operación de la memoria DRAM de semiconductores, el tipo de memoria de computadora más utilizado, y de hecho es la característica definitoria de esta clase de memoria. En un chip DRAM, cada un poco de datos de memoria se almacena como la presencia o ausencia de una carga eléctrica en un pequeño condensador en el chip. A medida que pasa el tiempo, las cargas en las celdas de memoria se escapan, por lo que sin actualizarse, los datos almacenados eventualmente se perderían. esto, el circuito externo lee periódicamente cada celda y la reescribe, restaurando la carga en el capacitor a su nivel original “. [1]

Hay otra diferencia entre SRAM y DRAM, que son sus latencias de acceso. Las SRAM tienen menos retraso en el acceso de palabras en comparación con las DRAM, que proviene de la necesidad de cargar la línea de palabras.

Me gustaría profundizar en más detalles sobre los diseños exactos de nivel de transistor de RAM, pero luego repetiría lo que dicen la memoria estática de acceso aleatorio y la memoria dinámica de acceso aleatorio. Te dejaría leer esas páginas en tu propio tiempo.

Referencia:
1. Actualización de memoria

Cada bit en cada dirección es un interruptor de encendido o apagado.

El “azar” se refiere al método de acceso – Memoria de acceso aleatorio. Puede acceder a cualquier dirección tan rápido como puede acceder a cualquier otra dirección. Esto es opuesto al acceso serializado, como la vieja memoria de burbuja magnética de TI, en la que tenía que leer e ignorar toneladas de datos hasta llegar a lo que estaba buscando, o un disco duro, donde tiene que buscar una pista , luego espere a que un sector quede bajo el encabezado de lectura

En lo que respecta al almacenamiento de nuestros propios recuerdos (supongo que se refiere a la memoria humana almacenada en el cerebro), entiendo que pequeños fragmentos de cada memoria se almacenan en lugares diferentes (posiblemente aleatorios) y se vuelven a ensamblar cuando intentamos recordarlos.

Las memorias de la computadora, siempre que no tengan un problema, “recuerdan” exactamente lo que se almacenó. Los recuerdos humanos no. (Recuerdo claramente que tuve mi primer ataque al corazón en abril de 1996. Los registros del hospital muestran que fue en abril de 1997. Confío en el periódico mejor de lo que confío en mi memoria).

Comprender cómo funciona la memoria de la computadora no le dará una comprensión de cómo funciona la memoria humana. Pero tal vez algún día, cuando comprendamos cómo funciona la memoria humana, podamos crear memorias informáticas más eficientes. Las computadoras registran solo 2 estados: toda la RAM es booleana en su núcleo. Un bit está activado o desactivado. (8 bits en todas las combinaciones cn producen 256 combinaciones distintas, de 0 a 255.) La memoria humana tiene una variación infinita. Tenemos “verdadero”, “casi completamente verdadero”, “mayormente verdadero”, “principalmente verdadero”, etc., y todas las variaciones intermedias – para cada “bit”. Si pudiéramos hacer eso con el almacenamiento de la computadora, probablemente podríamos encontrar computadoras tan avanzadas sobre las actuales como las actuales sobre el ábaco.

Aquí hay una publicación intuitiva detallada:
Antes de que me olvide (Tipos de memoria en una computadora)

La memoria es un sistema electrónico simple, que consta de millones de células individuales. Todas estas celdas tienen direcciones únicas. Almacenan 1 bit de datos, ya sea un ‘1’ o un ‘0’, que aquí se explica un voltaje alto o bajo.

Ahora, al igual que los humanos tienen una memoria a corto y largo plazo, una computadora también tiene 2 tipos de memoria. Una memoria permanente (o larga) (ROM – Memoria de solo lectura y tal vez un disco duro) y un “bloc de notas” a corto plazo llamado memoria RAM (memoria de acceso aleatorio).

La ROM generalmente contiene información que rara vez cambia y necesita ser preservada. Por ejemplo, puede contener un conjunto de instrucciones que la computadora debe realizar cuando se activa (llamada encendido).

La RAM, por otro lado, contiene datos que se generan al realizar diversas tareas (llamadas instrucciones). El bloc de notas debe ser lo suficientemente grande y “bien administrado” para poder almacenar la mayoría de los datos intermedios generados sin tener que borrar algunos y copiarlos de nuevo.

Ahora hay 2 cosas que necesitamos saber sobre la RAM. Es relativamente rápido para la CPU acceder a la RAM y, por lo tanto, se denomina memoria primaria. Pero el problema es que, dado que se trata de un bloc de notas, pierde todos los datos si se desconecta la alimentación. Esto se hace a propósito, para evitar la sobrecarga del bloc de notas con datos obsoletos e inútiles