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O que é e como funciona a memória RAM?

21 de Abril de 2021

por: MKT Positivo

A memória RAM é uma peça fundamental para o desempenho dos nossos computadores, smartphones e dispositivos inteligentes. Trabalhando em conjunto com o processador (CPU), esse componente garante agilidade para as diversas tarefas que executamos no dia a dia. Isso inclui jogos, edição de documentos e até mesmo aquelas dezenas de abas abertas no navegador.

Mas o que é exatamente e como funciona a memória RAM? Entenda todos os detalhes da tecnologia a seguir!

O que é a memória RAM

Nossos computadores são formados por várias peças, que atuam em sincronia para processar e armazenar dados. Nesse conjunto, a memória RAM é a responsável por guardar temporariamente todas as informações que estão em execução no PC, garantindo acesso rápido quando o processador necessita delas.

Isso significa que quando você usa o computador, sistema operacional, navegadores de internet, imagens e tudo aquilo que estiver aberto será “copiado” para a memória RAM. Um exemplo clássico disso é a tela de carregamento dos jogos: ela mostra que os cenários, texturas e todo o restante do game estão sendo lidos do disco de armazenamento e copiados para a memória RAM, onde o desempenho será bem maior.

A sigla RAM significa Random Access Memory, ou Memória de Acesso Aleatório. Ela é considerada como a memória principal do computador, atuando em conjunto com registradores e memórias cache do processador.

Entendendo como a memória RAM funciona

Apesar de guardar as informações e disponibilizá-las para a CPU, a memória RAM tem uma diferença crucial em relação aos HDs, SSDs e outros meios de armazenamento: ela é volátil. Isso significa que ela precisa ser constantemente alimentada para reter as informações. Assim que o computador é desligado, todos os dados se perdem.

É justamente essa volatilidade e a conexão direta com a CPU que tornam a RAM tão rápida, oferecendo uma velocidade de troca de dados muito superior aos meios de armazenamento que citamos.

Do que é feita a RAM?

A memória RAM que utilizamos em nossos computadores vem no formato de um pente, o qual é instalado diretamente nos slots da placa-mãe. Alguns dos modelos mais modernos têm até dissipadores de calor, placas metálicas que ajudam a controlar a temperatura dos módulos.

Por baixo dos dissipadores, o que vemos é o PCB, um circuito impresso onde são soldados vários pequenos módulos de memória, chamados de DIMMs (Dual Inline Memory Modules). Esses módulos se comunicam diretamente com o processador, utilizando os pinos do pente e as trilhas da placa-mãe como meio de transporte de dados.

Os módulos são construídos a partir de milhares de capacitores, pequenas unidades capazes de reter temporariamente a carga elétrica recebida. Ao ter o fornecimento de energia interrompido, o capacitor se esvazia rapidamente, como um balde furado. Essas mudanças de estado são interpretadas pelo computador como bits, os “0” e “1” que dão vida a tudo que acontece na máquina.

Os diferentes tipos e tecnologias de memória RAM

Há vários tipos de RAM, como DRAM e SRAM. As memórias que utilizamos atualmente são do tipo SDRAM, ou memória de acesso aleatório dinâmica síncrona. Esse tipo de memória trabalha sincronizado com o clock do processador para maior desempenho do sistema como um todo.

Conforme a tecnologia dos processadores foi evoluindo, foi necessário atualizar também os padrões de comunicação das memórias. Por isso, foi criado o padrão DDR – Double Data Rate. Memórias do tipo DDR são capazes de enviar o dobro de dados por clock, aproveitando ambas as fases do pulso elétrico, algo que aumentou consideravelmente a banda trafegável de dados.

O padrão atual utilizado no mercado é o DDR4, compatível com as gerações mais recentes dos processadores Intel Core e AMD Ryzen. Dentro da categoria DDR4, você encontrará subdivisões que mostram para que tipo de dispositivo aquele pente de memória foi projetado:

  • DDR4 DIMM: é o formato padrão dos pentes de memória para desktop. Ele contém 288 pinos para comunicação com as trilhas da placa-mãe.
  • DDR4 SODIMM: são os pentes para notebooks e PCs ultra compactos (como o Intel NUC). A sigla significa Small Outline DIMMs. Eles têm um formato diferente e não são compatíveis com os PCs desktop.

Falando em tipos de memória, temos ainda as DDR4 ECC (Error Correcting Code). Esse tipo de RAM é utilizado em ambientes onde não pode haver qualquer erro na leitura dos dados. Por isso, é utilizado um módulo adicional que faz a verificação das informações transportadas. Sua aplicação é bem comum em servidores e ambientes profissionais, onde estabilidade e confiabilidade são requisitos primordiais.

Como saber velocidade e desempenho da memória RAM?

Ao buscar por memórias, você encontrará dezenas de modelos, sempre acompanhados de números que informam capacidade, velocidade de operação e o timing (latência) dos módulos. Explicaremos cada uma dessas coisas em detalhes adiante, mas por enquanto vamos a um exemplo para que você entenda melhor.

Imagine o seguinte anúncio de uma memória:

Memória DDR4 Marca Fantasia 16GB (2x8GB) – 3200MHz, CL16

A capacidade desse kit é indicada pelo número “16GB”. O texto “2x8GB” significa que ao comprar o produto você receberá dois pentes de memória DDR4, cada qual com 8GB. A maior parte das placas-mãe do mercado tem 4 slots para a instalação de memória RAM e trabalha melhor na chamada configuração dual-channel, quando são instalados dois ou quatro pentes iguais em slots pareados. Isso dobra a banda de acesso à memória (de 64 para 128 bit), trazendo mais desempenho do que a instalação de um único pente.

O valor destacado em negrito (3200MHz) é a velocidade de operação (clock) da memória, indicando a quantidade de dados que elas conseguem trafegar por segundo. Atualmente, há opções de módulos DDR4 que vão dos 2400 até 3200MHz, pela tabela padrão da JEDEC (órgão responsável pela padronização de semicondutores).

Alguns fabricantes, no entanto, produzem memórias que operam em até 4800 MHz em modo de overclock.

De um modo geral, quanto mais rápida a velocidade de operação da RAM, melhor é o desempenho do PC. Contudo, outros fatores precisam ser observados, como a sincronia com a taxa de operação do processador, os limites suportados pela CPU e pela placa-mãe e também a latência de operação, que veremos a seguir.

É importante frisar que alguns processadores têm mais ganho do que outros em memórias mais rápidas. É o caso da linha AMD Ryzen, que se mostra bastante sensível a mudanças no clock da memória. Há também um ponto de equilíbrio entre o custo x desempenho, geralmente sendo indicados módulos com velocidade entre 3000 e 3600MHz como as melhores alternativas.

Por essa razão, é essencial consultar os manuais das fabricantes de processadores, de placas-mãe e verificar quais são os módulos e velocidades indicadas.

XMP e DOCP – Overclock seguro e desempenho extra!

Como vimos, o padrão da JEDEC para o DDR4 vai até 3200Mhz. Contudo, a tecnologia DDR4 amadureceu a ponto de os novos chips serem capazes de trabalhar em velocidades bem superiores a essa. Por isso a Intel criou o XMP – Xtreme Memory Profiling. Essa tecnologia permite utilizar perfis pré-definidos que reconhecem a capacidade dos módulos instalados.

Isso habilita o uso de velocidades como 3600, 4133 ou superiores, desde que as memórias, o processador e a placa-mãe sejam compatíveis. Na prática, é uma forma de overclock da memória, mas realizada de maneira pré-definida e com a segurança dos perfis criados pela Intel em conjunto com as marcas.

O recurso também está disponível para plataformas AMD, mas é comum vermos o nome XMP ser substituído por outros próprios, como DOCP e afins. Na prática, a função é a mesma: permitir velocidades mais altas da RAM.

O que é a latência da memória RAM?

Além da velocidade de operação, o modelo da memória costuma trazer também uma sigla, como “CL16” ou “CAS17”. O CL ou CAS (Column Acces Strobe) indica a latência (ou timing) da RAM, um valor que nos diz quantos ciclos a memória demora para responder quando uma informação é solicitada.

Em geral, um valor mais baixo para o CL indica melhor desempenho, mas é preciso combinar a latência à frequência de operação para termos a resposta exata. A latência real de uma memória RAM pode ser medida em nanossegundos utilizando-se a equação abaixo:

(Valor CAS/Velocidade da RAM) x 2.000 =Latência (em nanossegundos)

Alguns fabricantes indicam ainda mais 3 valores em paralelo ao CL. Você os encontrará no seguinte formato:

15-16-16-35

O primeiro valor é o CL, que explicamos acima. O segundo valor é chamado de tRCD (Row Address to Column Delay). Considerando que a memória funciona como uma tabela, ele mostra quanto tempo (em ciclos) de diferença temos entre os acessos da linha até a localização da coluna onde está a informação desejada.

O terceiro número é o tRP (Row Precharge Time). Indica a latência para abrir uma outra coluna na tabela de memória. O último valor é o tRAS (Row Active Time). Ele é o tempo pelo qual uma linha deve permanecer ativa para que uma informação seja gravada ou lida corretamente.

Todos esses timings podem ser ajustados individualmente na BIOS. Valores reduzidos podem apresentar ganhos de desempenho tão grandes quanto um overclock de frequência, mas é preciso testar extensivamente cada configuração para ter certeza de que a memória continuará funcionando como projetada, sem erros ou travamentos do PC.

Imagem: Tech Quickie

De quanta memória RAM o seu PC precisa?

Uma das dúvidas mais comuns sobre a memória RAM é a quantidade necessária. Apesar de muitos computadores de entrada serem vendidos com 4GB de RAM (e apresentarem um desempenho adequado, ainda mais quando equipados com armazenamento do tipo SSD), a realidade é que apenas o Windows 10 e algumas abas abertas no Chrome já podem exigir mais do que isso.

memória ram
Gráfico de uso de memória do Chrome no gerenciador de tarefas do Windows 10

Para compensar a falta de memória, o sistema operacional utiliza o que chamamos de memória virtual, alocando um espaço no seu disco de armazenamento que passa a se comportar como uma extensão da memória RAM.

Apesar de funcionar de forma estável, a técnica da paginação tem como desvantagem a queda considerável no desempenho e na agilidade da máquina. Por essa razão, atualmente a quantidade de memória RAM mínima recomendada para PCs atualmente é a partir dos 8GB. Isso é especialmente importante se você gosta de fazer várias coisas ao mesmo tempo, como navegar, ouvir música e editar arquivos em pacotes como o Microsoft Office ou Google Suite.

Para quem gosta de jogar no PC, 16GB de RAM são mais recomendados. Jogos modernos têm exigido mais memória por conta dos efeitos visuais complexos e das texturas cada vez mais detalhadas utilizadas nos cenários e nos objetos. Apesar de muitos deles rodarem com 8GB instalados, eles podem apresentar engasgos, tornando outras atividades mais lentas em plano de fundo. Isso é especialmente importante para quem faz streaming online.

A partir desse ponto, quantidades como 32GB de RAM (ou mais) são indicadas para entusiastas ou casos específicos, como o de profissionais que trabalham com arquivos muito pesados, a exemplo de vídeos em 4K ou 8K, imagens de altíssima resolução com centenas de camadas, entre outros.

Vale ressaltar que para a memória RAM nem sempre vale a regra do “Quanto mais, melhor”. Isso ocorre porque, a partir de um ponto, a memória que estiver em excesso vai ficar ociosa. Logo, a sobra de RAM não traz ganho de desempenho. Já a falta dela pode impactar bastante o desempenho da máquina.

DDR5 – o futuro da memória RAM

Como dissemos, o padrão DDR4 é atualmente o mais utilizado na indústria. Mas estamos nos aproximando de mais uma mudança importante: a chegada do padrão DDR5, que promete oferecer até o dobro de desempenho e muito mais capacidade para as memórias RAM.

Já no lançamento, espera-se que os novos módulos de memória DDR5 operem a frequências entre 4800 e 6400MHz. Desenvolvimentos recentes apontam que em breve a velocidade dos módulos de DDR5 pode ultrapassar até mesmo a marca dos 8400MHz.

O novo padrão permite o uso de chips com até 64Gbit de densidade (quatro vezes mais do que o adotado pelo padrão DDR4). Outra novidade importante é que esses chips poderão ser empilhados em até oito camadas, em um processo conhecido como “stacking”. E qual é o resultado disso? Pentes de memória com uma capacidade de até 2 Terabytes (2TB)!

Outro ponto importante é que o padrão DDR5 utilizará ainda menos energia do que o atual. Isso significa menos calor gerado para todos os PCs e mais duração de bateria para os notebooks.

Outras melhorias incluem ainda tecnologias que reduzem a latência de acesso aos bancos de memória e novos métodos de refresh, que liberam o acesso a algumas das células de memória mesmo enquanto outras estão em processo de atualização.

Vale destacar que a tecnologia DDR5 se tornará ainda melhor com o passar do tempo e o amadurecimento dos processos de fabricação, exatamente como vimos no padrão DDR4. O lançamento da memória DDR5 está previsto ainda para 2021 e deve vir acompanhado pela nova geração de processadores Intel e AMD.