Ésta es la historia de la memoria RAM

Tan necesarias cómo un buen baterista, pero sin el protagonismo del cantante. Así fueron siempre las memoria RAM en la industria de la informática. Totalmente imprescindibles pero a la vez, muy poco reconocidas (y menos aún, conocidas). A ver, si me manejo por la calle de la Informática y le pregunto a algún transeúnte lo que significa el acrónimo DDR, estoy seguro que  sabrá de lo que estoy hablando, pero si doblo por Ayacuyo y termino en Corrientes, paso por Guerrín (mientras aprovecho para comer una porción de Muzza al paso) y termino en la 9 de Julio preguntando al «tipo común» lo que significa SDR o Rambus, me van a mirar con cara rara. Distinto es si les consulto por Pentium, que hasta el trapito que me estaba cuidando el auto sabría de lo que hablo. Quizás, ahora sí, entiendan mi analogía.

Hoy vamos a hablar de las grandes co-protagonistas de la historia de la Informática. Aquellas que, si bien nunca ganaron un Óscar, fueron totalmente necesarias para que hoy la tecnología sea tan masiva y nos esté convirtiendo cada día en más imbéciles, pero ese es otro tema que hablaremos más tarde. Hoy vamos a hablar de la historia de la Memoria RAM, desde sus inicios (donde se hablaba de Kilobytes) hasta la actualidad, en donde cualquier PC – por más pedorra que sea – tiene miles de veces esa cantidad en sus entrañas.

La era Pre PC: o cuando los dinosaurios reinaban en la tierra

Antes de que la computadora personal existiera, la memoria RAM ya existía hacía décadas. Para comenzar, deberíamos comenzar entendiendo el término. RAM es Random Access Memory, o memoria de acceso aleatorio. De estas palabras, la única que tenemos que explicar acá es «acceso aleatorio» y se refiere a la capacidad de la RAM para acceder directamente a cualquier ubicación de almacenamiento a través de su dirección de memoria. La RAM está organizada para que los datos se puedan almacenar y recuperar directamente desde y hacia ubicaciones específicas.

La historia de la memoria de acceso aleatorio (RAM) comenzó en 1947 con la invención del tubo Williams, el cual utilizaba un tubo de rayos catódicos (CRT) para almacenar datos como puntos cargados eléctricamente. El haz de electrones del tubo podía leer y escribir los puntos en cualquier orden, haciendo que la memoria tuviera acceso aleatorio. El tubo Williams era más pequeño, más rápido y más eficiente energéticamente que los pestillos de los tubos de vacío, pero sólo podía almacenar entre unos pocos cientos y miles de bits.

La memoria de núcleo magnético, otro tipo de RAM, también se inventó en 1947. Utilizaba pequeños anillos metálicos conectados por cables para almacenar datos, y cada anillo almacenaba un bit. La memoria de núcleo magnético siguió siendo el método principal para almacenar datos hasta la década de 1970, cuando se inventó la RAM moderna.

En 1968, Robert Dennard inventó la RAM de estado sólido, también conocida como memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM), en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM. La DRAM utiliza transistores para almacenar bits de datos y permitió a las computadoras alcanzar un nuevo nivel de avance tecnológico.

La Era de la IBM XT y la DRAM (1980s)

La IBM PC XT, lanzada en 1983, venía con 128 KB de RAM, utilizando memoria DRAM (Dynamic Random-Access Memory). Venía en pequeños chips de unos pocos KB, soldados en el motherboard.

La DRAM era significativamente más densa y barata que las memorias de núcleo magnético anteriores. Funcionaba almacenando cada bit de información en un transistor y un capacitor, lo que permitía una mayor capacidad de almacenamiento. Estableció el estándar para las computadoras personales de la época.

Los primeros módulos de memoria (y los primeros formatos)

En el ámbito de las memorias RAM hay 2 cosas que tener en cuenta. La primera es el formato físico de conexión y la segunda es la tecnología sobre la que trabaja la memoria.

Si hablamos de formatos físicos, quizás el primero que se recuerde fue el SIPP (Single In-line Pin Package) que apareció en la época de las 286 y las primeras 386 y básicamente se trataba de un circuito impreso con varios chips de memoria RAM montados en él. Para hacerla andar había que conectar cada pin de esos finitos – y seguramente filosos – en agujeritos de los motherboards. Este formato tuvo una corta vida porque era frágil y los conectorcitos se cortaban.

Luego de las SIPP vendrían las SIMM (Single In-line Pin Package). Los primeros módulos de memoria tal cómo los conocemos ahora. Los primeros SIMMs venían con 30 pines y fueron usados en PCs 286, 386 y 486. También otras computadoras de ese entonces utilizaban estos módulos (Macintosh II y Plus, Atari STE, Quadra, entre otros).

Estas memorias trabajaban con una tecnología llamada Page mode DRAM que utilizaba un modo direccionador en el que el controlador de memoria enviabauna sola dirección y recibía a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas. Esto ahorraba tiempos y mejoraba la performance.

EDO RAM (mejorando la forma «interna» de trabajar)

Lanzada en 1994 por Micron, la Extended Data Output RAM (EDO-RAM) suponía una mejora sobre FPM, su antecesora. A diferencia de su predecesora, podía direccionar y enviar direcciones de memoria mientras leía  la información de la columna anterior, resultando en eliminar estados de espera manteniendo activo el búfer de salida hasta que comenzaba el próximo ciclo de lectura.

En general, las memorias EDO eran un 30% mas rápidas que las FPD y comenzaron a reemplazarlas en 1995 cuando Intel introdujo el chipset 430FX para los primeros Pentium. Aunque obviamente luego conocí más viejas, son las primeras memorias que recuerdo y con las que comencé mi periplo como «informático».

SDR, DIMM y las primeras memorias dinámicas

A mitad de la década de los 90’s la computación personal metió 5ta y aceleró a fondo. Ahí aparecieron 2 términos nuevos que parecen sinónimos y no lo son. Lo que pasa es que vinieron juntos y de ahí la confusión.

Hablamos de DIMM (dual in-line memory module) que vendría a ser la nueva conexión física de las memorias y SDR RAM (synchronous dynamic random-access memory). Vamos por parte.

1) Los DIMM (traducido como «módulo de memoria de dos lineas») son, al igual que sus padres, los  SIMM, módulos de memoria RAM que se conectaban reconocibles externamente por tener cada contacto (o pin) de una de sus caras separado del opuesto de la otra, a diferencia de los SIMM en que cada contacto está unido a su opuesto. La disposición física de los DIMM duplica el número de contactos diferenciados. Con los Pentium MMX y posteriores, comenzaron a inundar el mercado.

La diferencia principal de los DIMM vs los SIMM es que eran memorias de 64BITS. Si bien antes era posible armar una memoria de 64 BITS poniendo 2 SIMM, con un módulo DIMM esto se volvía innecesario. Los módulos DIMM podían tener circuitos de memoria en ambos lados de la placa de circuito impresa, y contaban con 84 contactos de cada lado, lo cual suma un total de 168 contactos.

Los módulos DIMM eran mas largos y venían con una segunda muesca, para que uno no lo pueda poner al revés

2) SDR era una tecnología que avanzaba – otra vez – sobre la EDO RAM. Este tipo de memorias eran sincrónicas con el bus de datos de la PC (aunque en muchos lugares se habla de la velocidad de procesador, la realidad es que sincronizaban con el chipset del Motherboards). Esta sincronización permitía que el procesador realizara más instrucciones en un período de tiempo determinado. A partir del ingreso de la  SDRAM al mercado medimos la velocidad de la misma en en MHz. A partir de ahí teníamos que saber qué velocidad era el BUS para poder aprovechar la memoria o viceversa. Había memorias DIMM SDR que funcionaban a 66Mhz y otras a 100Mhz, por dar un ejemplo. Recuerdo que llegaron a existir memorias que llegaban a 150Mhz (PC-150) que permitía a los que hacía OC a buses de 133Mhz llegar a 150Mhz sin pantallas azules o errores de memoria.

En la actualidad, se sigue usando el tipo de tecnología síncrona. Aunque obviamente con un montón de mejoras que vamos a seguir explicando.

La Double Dinamic Rate era

Corría fines del milenio poasado y AMD comenzaba a molestar un poco el reinado de Intel con el lanzamiento de su famoso Athlon. Por primera vez (mentira, porque Cyrix en algún momento le plantó bandera 10 años antes) teníamos procesadores realmente potentes que se aprovechaban de una tecnología nueva por entonces. La Double Dinamic Rate.

¿De qué se trataba? Básicamente a algún genio se le ocurrió la idea de tratar de transmitir un BIT por cada ciclo de reloj. Sinceramente y por más que hayan pasado más de 25 años yo no lo termino de entender (y por eso terminé escribiendo sobre esto y no trabajando de ingeniero). La cuestión es que con esto los tipos duplicaban el ancho de banda a la misma velocidad de reloj. Era increíble.

La memoria DDR volvía a tener una muesca. Pero obviamente una era mas ancha que otra. Por la cual no le podíamos errar.

Pero… creo que está faltando algo. Ah sí, Rambus.

RDRAM, la gran apuesta de Intel que terminó en un gran fracaso comercial

¿Vieron que cuando hablé de DDR mencioné a AMD y su Athlon? La cosa fue así: cuando salió el Pentium 4 el hype fue tanto (y en parte, se lo merecía) que Intel quiso innovar en el mercado con un nuevo estándar de memorias, la RDRAM, creada por Rambus.

Rambus Dynamic Random Access Memory fue una tecnología de memoria desarrollada por Rambus (una empresa muy innovadora por entonces) que trabajaba a una frecuencia altísima para ese entonces. También era DDR ya que trabajaba en flancos positivos y negativos del reloj, lo que le daba un ancho de banda teórico, pero tenía un problema. RDRAM trabajaba a alta velocidad pero con un bus de datos de 16 BITS.

Si bien al principio parecía genial, los módulos RD RAM eran caros, consumían mas energía, generaban más calor y tenían latencias mucho mas altas que los módulos DDR. Fue tal el fracaso de estas memorias en el mercado informático que ya el segundo chipset de Intel para Pentium 4 se diseñó con DDR en mente. Y ahí murió.

PD: Los módulos venían con disipadores y eran tremendamente facheros

El pasado próximo, el presente y el futuro dice más DDR

En la actualidad nos vemos tentados a armar una PC con compatibilidad para DDR5 mientras nos preguntamos… ¿y si seguimos con DDR4?

Pero la realidad es que, desde hace varias generaciones, las memorias DDR se van actualizando con mejoras de velocidad, consumo y confiabilidad (aunque esto último ya no es tan necesario). DDR5, por poner ejemplo, tiene la capacidad de comunciarse por 2 canales en simultaneo y por separado. Si bien el ancho de los datos es el mismo (64 bits en total), tener dos canales independientes más pequeños mejora la eficiencia del acceso a la memoria.

Pero la realidad es que la memoria RAM está en un state of the art hace años.