Tasa de transferencia, velocidad, latencia y voltaje de la RAM DDR4

La memoria RAM es un componente esencial para el funcionamiento del ordenador. Se utiliza temporalmente para ejecutar los programas porque es mucho más rápido que los discos duros o SSDs donde están almacenados. Puede obtener más información en la página “¿Qué es la memoria RAM?“.

Vamos a ver en esta página qué significan los números que aparecen en las especificaciones de las RAM DDR4.

Crucial Ballistix MAX DDR4-4400
Crucial Ballistix MAX DDR4-4400

Tasa de transferencia máxima de la memoria RAM

Las memorias RAM son componentes electrónicos que ejecutan comandos al ritmo de un reloj cuya frecuencia es del orden del GHz. La tasa de transferencia máxima de las memorias RAM depende de esta frecuencia y del número de comandos ejecutados en cada ciclo de reloj. Las memorias DDR actuales permiten realizar dos comandos o transferencias de datos en cada ciclo. De hecho, el acrónimo DDR significa “Double Data Rate” en inglés, es decir “doble tasa de transferencia de datos”.

Por ejemplo, si la frecuencia de la memoria DDR es 1600 MHz, puede realizar 2 × 1600 = 3200 millones de transferencias por segundo. Esta tasa de transferencia se expresa en MT/s (millones de transferencias por segundo) y aparece generalmente en las especificaciones de las memorias RAM. Se confunde a menudo con la frecuencia real de la memoria expresada en MHz. Por ejemplo, un módulo de memoria DDR4-3200 puede realizar 3200 millones de transferencias por segundo (3200 MT/s) y su frecuencia es 1600 MHz.

Las memorias DDR4 utilizan un bus de 8 bytes (64 bits) para la transferencia de datos, por lo que su velocidad máxima en bytes por segundo será igual a ocho veces el número de transferencias por segundo. Por lo tanto, la velocidad máxima de un módulo de memoria DDR4-3200 será de 8 × 3200 millones de bytes por segundo, o 25600 MBytes/s. Esta información se encuentra a menudo en los nombres de los módulos de memoria RAM, así por ejemplo un módulo de memoria DDR4-3200 se llama a veces también PC4-25600. Los nombres utilizados por la industria redondean a veces la velocidad máxima para simplificar; así, el número de transferencias por segundo de la memoria RAM DDR4-2933 es 2933 MT/s, pero en su nombre su velocidad máxima se redondea a 23400 MB/s (en lugar de 23466,66 MB/s). La tabla siguiente contiene la velocidad, la tasa de transferencia de datos, la frecuencia y el nombre de los módulos de memoria más comunes.

Frecuencia Tasa de Transferencia Velocidad Nombre
1200,00 MHz 2400,00 MT/s 19200 MB/s DDR4-2400 / PC4-19200
1333,33 MHz 2666,67 MT/s 21333 MB/s DDR4-2666 / PC4-21300
1466,67 MHz 2933,33 MT/s 23467 MB/s DDR4-2933 / PC4-23400
1500,00 MHz 3000,00 MT/s 24000 MB/s DDR4-3000 / PC4-24000
1600,00 MHz 3200,00 MT/s 25600 MB/s DDR4-3200 / PC4-25600
1800,00 MHz 3600,00 MT/s 28800 MB/s DDR4-3600 / PC4-28800
2000,00 MHz 4000,00 MT/s 32000 MB/s DDR4-4000 / PC4-32000
2200,00 MHz 4400,00 MT/s 35200 MB/s DDR4-4400 / PC4-35200

Como regla general, cuanto mayor sea su velocidad máxima, más rápida será la memoria y mayor será su precio. Tenga en cuenta que las velocidades más rápidas no son siempre compatibles con todos los microprocesadores. Es importante consultar las especificaciones técnicas de la CPU y de la placa base para verificar cuál es la velocidad de memoria máxima admitida antes de comprar una memoria ultra-rápida. Algunos pares de microprocesador / placa base admiten a veces velocidades más altas que las documentadas, los foros que tratan del overclocking de estos componentes le proporcionarán más información sobre este tema.

Arquitectura interna de las memorias DDR4

Antes de ver unas características adicionales, es importante entender la arquitectura interna de las memorias DDR4.

Cada bit de información de la memoria se almacena en un pequeño condensador en uno de los chips del módulo de memoria. Si este condensador contiene electrones (se dice que está cargado) el bit tiene el valor “1” y “0” en caso contrario. La carga o descarga del condensador está controlada por un pequeño transistor que funciona como una válvula que deja pasar electrones o no. Los condensadores se descargan naturalmente con el tiempo, por lo que el contenido de la RAM se pierde cuando se apaga el ordenador o si hay un corte de luz por ejemplo. Por lo tanto, su contenido debe actualizarse constantemente (cada diez nanosegundos aproximadamente) para que los condensadores no “olviden” su carga y, por lo tanto, el valor del bit.

Por tanto, podemos imaginar un módulo de memoria como una enorme matriz de condensadores y transistores. Si examinamos un módulo de memoria, veremos que está constituido por diferentes componentes electrónicos o chips, los más grandes son los que contienen estas matrices de condensadores y transistores que almacenan los valores de bits.

Para mejorar el rendimiento de la RAM, el acceso a bits se hace en paralelo. Es una de las razones por las que los módulos de memoria DDR4 están organizados en grupos de bancos de memoria, luego en bancos de memoria y, finalmente, en filas y columnas de bits.

Para tener una idea de esta organización, imagine que una RAM DDR4 (es cierto también para la memoria DDR5) es como un edificio comercial lleno de gabinetes con cajones de archivos. El grupo del banco de memoria correspondería entonces a una planta del edificio, el banco de memoria sería uno de los gabinetes de la planta, la fila identificaría un cajón en ese gabinete y la columna permitiría elegir un archivo en este cajón.

Drawers with bits
Cajones con bits

Cuando un programa necesita acceder a uno de los bytes de la memoria RAM, lo identifica con un número llamado su dirección lógica. El controlador de memoria convierte esta dirección lógica en una dirección física que identifica el grupo del banco de memoria, el banco de memoria, la fila y la columna para acceder a la información.

Latencia de la memoria

Aunque los módulos de memoria son rápidos, el acceso a la información no es inmediato. Volvemos a usar el ejemplo del edificio empresarial para entenderlo. Si necesito acceder a un archivo en particular, tengo que tomar el ascensor para ir a la planta donde se encuentra, buscar el gabinete correcto, abrir el cajón correcto antes de encontrar el archivo que me interesa a partir de su número. Si necesito un segundo archivo en el mismo cajón, es fácil, solo tengo que buscarlo por su número. Pero si por el contrario está en otro cajón, en otro armario o en otra planta, esto requiere más tiempo.

Latencias
Latencias CL16-18-18-36

Es un poco lo mismo para los datos de las memorias RAM: el acceso a una nueva información será más rápido si no hace falta cambiar la línea del banco de memoria (el cajón) y más lento en caso contrario. Este ejemplo es un poco simplificado pero da una idea del tiempo adicional (se llama latencia) requerido para acceder a la información en un módulo de memoria. En este caso, todo se hace en paralelo, como si hubiera varias personas en el edificio buscando archivos, y todo se ejecuta al ritmo de los ciclos de reloj de la memoria.

Las especificaciones de los módulos de memoria incluyen las latencias causadas por la ejecución de varios comandos por la memoria. Las más comunes son:

  • CAS (Column Address Strobe en inglés): es el número de ciclos de reloj necesarios para acceder a los datos en una nueva columna (un “archivo” del ejemplo) si la fila correcta (el “cajón”) ya está abierta.
  • tRCD (RAS to CAS delay en inglés): es el número de ciclos de reloj que el controlador de memoria debe esperar antes de abrir una nueva fila (un “cajón”).
  • tRP (Row Precharge en inglés): es el número de ciclos de reloj que el controlador de memoria debe esperar para cerrar la fila actual incorrecta (el “cajón”) y abrir otra fila.
  • tRAS (ou Row Active time en inglés): es el número de ciclos de reloj que el controlador de memoria debe esperar entre abrir y cerrar una fila (un “cajón”).
  • CMD (ou Command Rate en inglés): el número de ciclos de reloj necesarios para que el controlador de memoria lea uno de los comandos que se le envíen y lo ejecute. Generalmente es 1 ciclo (1T) o 2 ciclos (2T).

Estas latencias afectan un poco al rendimiento de las memorias DDR4: cuanto más bajas sean para una memoria de una cierta velocidad, más rápida será la memoria RAM. En cualquier caso, la velocidad del módulo de memoria es un factor más importante que las latencias y estas solo deberían tenerse en cuenta para comparar el rendimiento de módulos de la misma velocidad.

Estas latencias aparecen en las especificaciones de los módulos de memoria en el siguiente orden: CAS-tRCD-tRP-tRAS-CMD (el último parámetro no está siempre presente). Entonces, por ejemplo, un módulo RAM cuyas latencias son CL16-18-18-36 tendrá un CAS de 16, un tRCD de 18, un tRP de 18 y un tRAS de 36.

Grupos de bancos de memoria y canales

El número de grupos de bancos de memoria es otro parámetro importante para el rendimiento de un módulo de memoria, pero los fabricantes no proporcionan siempre esta información. Sin embargo, a veces encontrará una información que le permitirá identificarlo en la etiqueta de un módulo de memoria RAM. Es un multiplicador que será ×4 (para las memorias de servidores sobre todo), ×8 o ×16. Cuanto menor sea este multiplicador, más grupos de bancos de memoria habrá para una misma cantidad de memoria. Por ejemplo, un módulo de memoria de 8 GB puede tener un multiplicador ×8 o ×16. Si es ×8, esto significa que hay 4 grupos de bancos de memoria mientras que solo habrá 2 si el multiplicador es ×16. La cantidad de grupos de bancos de memoria determina el número de comandos que el módulo RAM puede ejecutar en paralelo: cuanto mayor sea, mejor.

Samsung DDR4 x8
Samsung DDR4 x8

Por otro lado, los procesadores actuales pueden utilizar varios canales de memoria y enviar comandos en paralelo a los módulos de memoria. Por tanto, el rendimiento del ordenador aumentará si utilizamos 2 o incluso 4 módulos de memoria en lugar de uno solo. Por lo tanto, es preferible instalar dos módulos de 8 GB para obtener 16 GB de memoria en lugar de un solo módulo de 16 GB. Es particularmente importante para las tareas que requieren una memoria rápida, como las que utilizan los procesadores gráficos integrados de las CPU. Es el caso, por ejemplo, si se va a utilizar la iGPU del microprocesador para videojuegos cuando el ordenador no dispone de una tarjeta gráfica. La instalación de dos módulos de memoria rápida en lugar de uno mejorará significativamente el rendimiento en este caso.

Voltaje de la memoria DDR4

El voltaje estándar para los módulos de memoria DDR4 es 1,2 V, pero las especificaciones de los módulos de RAM rápidos indican a menudo un voltaje de 1,35 V o más. Este voltaje es necesario para garantizar la estabilidad de las señales electrónicas cuando la memoria se utiliza a alta frecuencia. Estas memorias utilizan lo que se llama un perfil de extensión XMP (Extreme Memory Profile en inglés) que corresponde a un aumento (overclocking en inglés) de la frecuencia del módulo de memoria que ha sido validado por el fabricante. Será generalmente necesario activarlo en la BIOS del ordenador para que los módulos de memoria alcancen las frecuencias indicadas.

DDR4 1.35V
DDR4 1.35V

A veces es posible aumentar la frecuencia de las módulos de memoria aumentando su voltaje en la BIOS del ordenador si la CPU y la placa base lo permiten. ¡Cuidado! el ordenador puede volverse inestable si la memoria no soporta la frecuencia solicitada: puede reiniciarse improvisadamente, colgarse o tener errores durante la ejecución de programas o del sistema operativo. En este caso será necesario restablecer los parámetros de memoria en la BIOS para volver a una configuración estable.

En conclusión, verifique las especificaciones de un procesador para averiguar qué memoria admite y use pares de módulos de memoria cuando sea posible. Una memoria muy rápida significa también un precio alto que no siempre se justifica. Un procesador de gama alta o una tarjeta gráfica suelen ser más importantes para mejorar el rendimiento de un ordenador.

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