¿para qué quieres tantas memorias?

Supongamos que tú eres el procesador, trabajas en una oficina y tu objetivo es hacer informes, trabajas en cientos de ellos, incluso varios están relacionados y necesitas constantemente cruzar datos de unos a otros.

La estructura de tu oficina es la siguiente: tienes una mesa llena de papeles, una cajonera con más papeles y una estantería detrás con aún más papeles. Ah, y también tienes una sala de archivo con otros miles y miles de papeles, como en la imagen:

La idea es que lo que estás utilizando en este momento de forma más inmediata lo tienes en el escritorio, pero en el escritorio no te cabe demasiada cosa. Para esto tienes la cajonera bastante a mano. Cada dos por tres buscas informes en la cajonera, pero claro no todos te caben. Para eso utilizas la estantería y lo que no cabe en la estantería, bueno, eh… hay gran archivo

Tu imagínate que no tuvieras ni mesa, ni estantería, ni nada y tienes que ir a buscar los informes corriendo de una esquina a otra de la sala de archivos, perderías muchísimo tiempo buscando los archivos y trabajarías más bien poco en tus informes.

La memoria RAM resuelve este problema, es la estantería que tienes detrás.

Una memoria que hoy en día es capaz de proveer al procesador con varios gigabytes de datos por segundo

¿Por qué no utilizamos la RAM como disco duro? Sería una buena idea. Lástima que bueno esta memoria es volátil, en cuando pagamos el ordenador todos los datos desaparecen.

Vamos que se podría ver que esta estantería que tú tienes que usar en tu día a día cuando te vas a casa la tienes que vaciar y dejar todo el archivo, el disco duro.

Hablemos de esa estantería, la memoria RAM, la memoria principal, cercana al procesador, le provee de todos los datos que necesita sin tener que ir al archivo, que es muchísimo más lento.

Si tuviéramos una única memoria que no fuese volátil tuviese las capacidades de una unidad de almacenamiento y la velocidad de una RAM desde luego no necesitaríamos estos dos pasos que no dejan de ser un apaño, un parche para que tu PC no se quede colgado esperando encontrar los archivos. Pero bueno es la tecnología que tenemos.  Conseguir una memoria que unifique ambas es uno de los retos de la informática hoy en día y es algo que se está investigando actualmente por varias empresas y universidades, pero no se acaba ahí.

La RAM es rápida si, pero no lo suficientemente rápida para que nuestro procesador pueda trabajar a máxima eficiencia.  Si sólo utilizamos la RAM, el procesador se quedaría colgado a ratos esperando que la RAM encuentre los archivos que busca, por eso existe otro nivel más memoria.

Resulta que en la evolución de los procesadores llegó un momento en el cual los procesadores eran tan rápidos que la RAM se le quedaba corta de velocidad, vamos que el procesador se quedaba cada dos por tres esperando que la RAM cargase datos. Así que se introdujo un nuevo nivel de memoria. Esta memoria es capaz de almacenar todos los datos de forma permanente y además es más rápida que la RAM. Se utiliza como paso intermedio de la RAM y el procesador, es la famosa Memoria Caché.

Estos módulos de memoria están dentro del procesador, existen varios niveles tres o incluso cuatro podríamos considerar como que tu mesa es el nivel 1 mientras que los distintos cajones de la cajonera son los siguientes niveles, nivel 2 y nivel 3.

Las memorias caché se dividen en distintos niveles según su densidad. Una placa más densa puede almacenar más datos en un determinado espacio respecto a otras menos densas. En otras palabras que el chip donde está montada la memoria, en el caso que sea una memoria más densa, puede albergar más bits mientras que una menos densa, menos bits en el mismo espacio.

Cuanto más rápida es la caché más componentes necesita por cada bit. Por eso las memorias más rápidas ocupan más sitio en la placa. Cada nivel de caché es más grande y más denso que el anterior, pero también más lento

¿Veis? Cada memoria tiene sus problemas

Esto sería el equivalente a decir: el caché nivel 1 es la mesa. La mesa tiene una capacidad de papeles limitada, si bien los papeles son muy accesibles en la mesa, si quisiéramos hacer una mesa mucho más grande tendríamos el problema de que nos costaría trabajo llegar de una punta a otra de la mesa, vamos que acabamos antes teniendo una cajonera o una estantería detrás con todos los documentos organizados.

Si tuviéramos que poner todos los documentos que tenemos en la estantería en una mesa, necesitaríamos una mesa muy grande y sería muy muy poco eficiente, esto es exactamente lo que pasa con la caché.  Si bien la caché de nivel 1 es muy rápida, si quisiéramos tener una caché de nivel 1 del tamaño de la RAM tendría tanto recorrido que sería lenta.

Los discos duros

Los discos duros son uno de los dispositivos que más tiempo hace que no evolucionan y son el gran cuello de botella del PC. Son sin duda el dispositivo más lento de todo tu ordenador y el que hace que tenga que esperar que los programas carguen en muchos casos.

Cuando quieres abrir un programa se manda la orden para que una serie de datos se carguen en la RAM, sería el equivalente a mover todo lo que necesitas para trabajar ese día del archivo a la estantería. Un disco duro tiene una aguja magnética que lee trazas dentro de un disco de acero magnetizado. Es un poco como un tocadiscos para que te hagas una idea. En realidad, tiene varios discos dentro.  Cada vez que se solicitan datos al disco duro tiene que buscarlo dentro de estos discos.

El disco tiene una tabla donde tiene apuntado el sitio de cada uno de esos archivos esto se llama el sistema de ficheros. Sería el equivalente a tener un pequeño índice para saber en qué estantería se encuentra cada uno de los informes que necesitamos en nuestra sala de archivo. Cuando al disco se le pide un archivo, se mira la tabla del sistema de ficheros y luego se va a buscar los datos a la posición especificada

Entonces, ¿en qué momento ralentiza tu PC el disco duro?

Pues esto ocurre cuando tienes que ir a buscar o guardar informes a la sala de archivo. O sea, cada vez que se leen datos o se escriben datos a disco.  El ejemplo más claro es copiar un archivo.

O por ejemplo cuando Windows arranca lo que hace es cargar un montón de datos en la RAM para poder trabajar.  Lo mismo ocurre cuando cargas un programa o durante la pantalla de carga de un videojuego. Ese es el momento en el que realmente necesitas traerte los archivos de la sala y ponerlos en la estantería

Ahora, ¿qué pasa cuando tu estantería es demasiado pequeña para todo lo que tienes que guardar?

Pues que no cabe. Y la solución que tiene el PC para solucionar este tipo de situaciones es utilizar como RAM parte del disco duro.  Cuando el PC se ve obligado a usar este método como podrás imaginar todo se ralentiza una barbaridad.

Con esta explicación, contestamos a la pregunta de ¿cuánta RAM necesito?

Más RAM no significa más velocidad, pero poca RAM te llevará a situaciones en las cuales, en un momento dado el PC comienza a ir sospechosamente lento. Esto ocurre cuando tienes muchas cosas cargadas en memoria y la RAM está completamente llena entonces tu sistema operativo se ve obligado a utilizar el disco duro para lo que no le cabe.

Leer de RAM es muy rápido, pero sí lee directamente a disco como si fuera la RAM pues increíblemente lento. Si esto no te ocurre, no necesitas más RAM. Si esto ocurre intenta aumentar la RAM de tu ordenador

Tipos de RAM

1. RAM
2. SRAM
3. DRAM
4. DDR SDRAM – ACTUALES
   1. DDR2
   1. DDR3
   1. DDR4
5. GDDR