Informática - Como funciona a memória RAM?

Tutorial - Como funciona a memória RAM?

Por Igor Pankiewicz em 28/8/2009

Neste artigo, você aprenderá um pouco mais a respeito do funcionamento deste componente tão vital para os computadores. De especificações e funções até os diferentes tipos que existem atualmente.

Processadores, placas mãe, discos rígidos, ventoinhas, placas de som... Gabinetes podem ser inteiriços por fora, mas por dentro existe uma série de componentes. Alguns deles podem até não ser requeridos para o funcionamento de um sistema operacional (como drives de CD ou DVDs, por exemplo), mas existem outros sem os quais a máquina nem ligará!

Um deles é a memória RAM, essencial no processamento e armazenamento dos seus programas, atuando em conjunto principalmente com o seu processador. Hoje, nós mostramos a vocês um pouco mais sobre elas, desde a composição, tipos, tamanhos, velocidades até o modo como operam em conjunto com os demais componentes

Está curioso? Então não deixe de conferir!

O que significa RAM

O termo é um acrônimo para Random Access Memory, isto é, memória de acesso aleatório. Isso implica que esta memória pode acessar os dados de forma não sequencial (ao contrário de uma fita cassete, por exemplo), acelerando em muito os processos de leitura e escrita. Qualquer

setor livre ou já preenchido é imediatamente encontrado e processado.

Entretanto, ao contrário de um disco rígido, a memória RAM é totalmente volátil, o que significa que todos os dados armazenados podem ser perdidos quando o dispositivo não é devidamente alimentado. Mas se há este contratempo, saiba que ela é milhares de vezes mais rápida que a varredura do disco físico.

Memória RAM em dois “sabores”

Antes de tudo, você precisa saber que existem dois tipos básicos de RAM, que são a  memória estática e a memória dinâmica. A primeira pode ser menos reconhecida pelo público em geral, mas está presente em muitos componentes de nossos computadores, principalmente nos processadores, onde formam a memória cache (nós explicaremos o conceito mais abaixo, durante a ilustração do percurso de funcionamento da memória RAM).

A memória estática é composta por flip-flops* (montados com quatro a seis transistores) e não necessita ser atualizada constantemente, o que a torna muito mais rápida e eficiente para trabalhos que requerem baixa latência. Os estados de saída podem ser 0 ou 1, sendo perdidos apenas quando o fornecimento de energia é cortado.

Em contrapartida, ela ocupa um espaço físico muito maior, sendo impraticável a construção de pentes de memória para uso tradicional. Outro problema é o custo bem mais elevado.

Já a memória RAM dinâmica, ou DRAM, é a que vemos para comprar nas lojas e que equipam nossas placas mãe. Suas células são compostas por um capacitor e um transistor, sendo o transistor uma espécie de portão (que barra ou dá passagem ao pulso elétrico) e o capacitor o responsável por armazenar a informação (novamente, estados de 0 ou 1).

Uma vez que o capacitor se descarrega ao longo do tempo, é necessário mantê-lo sempre alimentado. Estes circuitos integrados são dispostos em forma de linhas e colunas, de tal forma que os dados possam ser acessados, lidos ou escritos por meio de interseções (imagine uma posição A3, ativada por um pulso elétrico na linha A e por outro na coluna 3).

Este formato pode ser mais barato e compacto em relação à memória estática (abrigando muito mais capacidade de armazenamento por centímetro quadrado), mas — em contrapartida —  devido a necessidade de localização de posições, da constante alimentação e da própria mudança de estado levam a uma latência maior para a leitura.

Caso deseje saber mais sobre estes dois diferentes tipos de memória, não deixe de conferir o artigo “Qual a diferença entre memória RAM estática e dinâmica”, no qual o assunto é abordado de maneira mais extensa.

A ordem dos fatores

Agora que você já sabe um pouco mais a respeito do funcionamento destes componentes, vamos ao percurso das informações pelos componentes e ao papel crucial das memórias. Tudo começa com os cálculos da CPU (unidade de processamento central, ou processador), que são realmente volumosos.

Todos estes dados processados podem ser requisitados para uma operação futura, entrando em cena a necessidade de um componente que armazene temporariamente as informações. Temos então as memórias cache, RAM e o próprio disco rígido atuando como um único sistema.

Como o volume de dados é gigantesco (passando da ordem de bilhões de bytes por segundo), é necessária, em primeiro lugar, uma memória extremamente rápida, capaz de acompanhar este ritmo frenético. A solução para isso é a memória cache (um tipo de memória estática, como já vimos), que fica

acoplada diretamente no processador, fornecendo um espaço de trabalho com o mínimo de latência possível

Esta memória cache também é dividida em vários níveis (tais como L1, L2, L3 e assim por diante), sendo L1 a mais próxima do processador e as demais as mais afastadas, com capacidades maiores e maiores latências, mas ainda assim com um canal direto de comunicação, permitindo acesso praticamente imediato aos dados.

Recorrendo ao plano B

Mas com um espaço tão pequeno, o que ocorre quando o dado não é comportado? Entra em cena então o próximo nível na hierarquia de memória e de acesso (por meio do controlador de memória), que é a utilização da memória DRAM (memória dinâmica, a encontrada nos pentes que estão na sua placa mãe).

Nela é que residem todos os dados abertos pelo sistema (bem como os processos que estão em atividade), como os programas e arquivos. Para conferir melhor a atuação delas, experimente abrir o gerenciador de tarefas do Windows. Na tela estão todas as taxas de utilização de memória dos programas, seguidas do total disponível em sistema.

Novamente, dependendo da utilização que você faça do seu sistema, pode ser que a memória DRAM disponível nos pentes não seja suficiente para abastecer todas as necessidades do seu sistema. E nesses casos, como fazer para que o computador não emperre?

Hora do plano... C?

A resposta está no disco rígido, que passa a ser utilizado pela maioria dos sistemas operacionais atuais como uma extensão da memória RAM, sob a forma de uma memória virtual. Assim, o sistema passa a ler e escrever dados em disco, evitando travas e continuando o gerenciamento dos processos.

Só há um grande problema com isso: a velocidade de leitura e escrita é muito inferior à encontrada

para os outros tipos de memórias do mercado. Como resultado, seu PC continuará em funcionamento, mas o desempenho... Estará lá em baixo!

O sistema tentará trocar os dados na maior velocidade possível, armazenando na RAM tudo o que for mais importante, deixando para o HD os itens de menor importância. Mesmo assim, janelas irão travar e o mouse ficará pesado!

Usuários com mais conhecimento podem configurar quanto de seus discos rígidos poderão atuar nesta virtualização, de modo a obterem o máximo de desempenho sob tais circunstâncias. Para saber mais sobre a memória virtual e a aplicação dos HDs, não deixe de ler o artigo “O que é memória virtual”.