Historia de las memorias computacionales

De Departamento de Informatica
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Las memorías computacionales son uno de los componentes más importantes de un sistema computacional. Nos permiten cargar datos de forma temporal de manera de que la CPU pueda trabajar leyendo, ecribiendo y procesando información. Es decir es donde cargamos los datos necesarios para la ejecución de programas. A lo largo del tiempo desde sus primeras tímidas apariciones en 1800, hemos sido testigos de los enormes cambios en arquitectura y capacidades que han tenido las memorias computacionales, especialmente en esta última década en la cual el avance se ha disparado enormemente. Este brutal avance en la materia se ve reflejado con una frase dicha por Bill Gates en 1981, hablando de memorias computacionales: “640K (apenas la mitad de un megabyte) deberá ser suficiente para cualquiera”[1], lo que contrasta enormemente con nuestra realidad actual.

Contenido


Descripción general y contextualización

Interacción memoria ram

En el diario vivir, cuando nos referimos a "memoria", nos referimos a la memoria RAM. En este artículo, aunque haremos mención de otras "memorias", giraremos en torno al término de memoria RAM. En términos generales, la memoria nos permite mantener cargados de manera temporal los datos necesarios para la ejecución de programas computacionales. De esta manera la CPU puede trabajar de manera más eficiente dado que obtiene los datos necesario más rapidamente.[2]

Los inicios

Descubrimientos y avances (1800 - 1930)

En el año 1834, el científico Charles Babbage considerado el "Padre de la Computación", diseño la máquina analítica la cual poseía una memoria en donde los números podían ser almacenados para luego ser procesados. Esta tenía una capacidad para almacenar 1000 números de 50 dígitos cada uno. Lamentablemente esto sólo quedó en el papel, ya que no se pudo implementar esta máquina en aquellos días por motivos políticos entre otros[3].

Tarjeta Perforada

Muchos años después, cerca de 1900, ya se comienza a difundir y conocer las llamadas tarjetas perforadas, las cuales jugaron un rol fundamental dado que fueron el primer medio para ingresar y almacenar datos e instrucciones a un computador. Si bien su uso iba enfocado en el almacenamiento de datos, cumplía un rol fundamental para el escaso desarrollo de las memorias de aquel entonces al permitir la carga de instrucciones para las máquinas, por ejemplo Charles Babbage las ocupaba como memoria de sólo lectura en su máquina analítica. Los primeros en manufacturar esta tecnología a grandes niveles fué la empresa IBM, quienes cerca del año 1937 ya tenían fabricando cerca de 5 a 10 millones de tarjetas perforadas por día[4].

Innovaciones (1930 - 1950)

Memoria de Tambor

Cercanos al año 1932, nos encontramos con un importante avance, la memoria de tambor, desarrollada por el austriaco Gustav Tauschek, esta es considerada una de las primeras memorias computacionales dado que cumplía el rol de memoria principal a la cual le eran suministrados los datos a través de tarjetas perforadas o cintas perforadas. A pesar que en la época imponía ciertas ventajas en cuanto a velocidad de escritura o lectura en comparación a otros dispositivos, ciertamente no era del todo eficiente, los programadores de aquel entonces debían ingeniárselas para colocar los datos de tal manera que la memoria de tambor obtuviera el máximo desempeño posible.[5]

Ya por el año 1936, la computadora Z1 utilizaba una memoria patentada por el científico Konrad Zuse, fabricada por una serie de láminas metálicas dispuestas de tal forma que hacian de condensadores, consistía en una memoria de 64 palabra en punto flotante las cuales podían ser escritas y leidas por la unidad de control.[6]

En 1939 el Atanasoff Berry Computer (ABC) ocupaba una memoria de almacenamiento dinámico similar a lo que son las memorias RAM actuales. Dadas las condiciones de la época las memorias eran fabricadas con el uso de condensadores, debido a que esta tecnología proporcionaba el mayor beneficio costo/rendimiento. La estructura de esta memoria consistía basicamente en 2 tambores los cuales poseían unsa cierta cantidad de bandas y en cada banda se ubicaban los condensadores los cuales almacenaban los bit.

Ya en los años 50 predominó la tecnología asociada a las Memoria de núcleo magnético, basados en su componente principal(núcleo de ferrita), cumplían una función similar a la que realiza actualmente la memoria RAM a diferencia de que guardaba los resultados entregados por la unidad de procesos. Dado esto último en el proceso de escritura-lectura era necesario el destruir los datos que se leian y luego reescribirlos. Esta memoría predominaría por varios años antes de ser desplazada por una nueva técnología y mientras estuvo activa dejó atrás las otras memorias desarrolladas hasta entonces.

Desarrollo y exploción tecnologica (1960 - 1975)

A estas alturas, variadas empresas tomaron el rumbo de la innovación e investigación en tecnología computacional, entre ellas, Intel, IBM, Hewlett-Packard, lanzaron interesantes aportes en tecnología para memorias computacionales.

Chip DRAM

En 1968, en los laboratorios de IBM se desarrolla una importantísima tecnología la cual perduraría hasta nuestros días, hablamos de la DRAM, patentada por Robert Dennard, la cual consistía en tan solo un transistor y un condensador. Posteriormente en 1970 la compañía Intel, que en un principio partió desarrollando chips, lanza su modelo 1103, el primer chip DRAM, para que luego en 1972 se convirtiera en la mejor tecnología hasta ese momento desplazando el largo dominio obtenido por las memorias de núcleo magnético.[7]

Ya con esta primera exploción en la innovación de las tecnologías comenzarían a aparecer nuevas computadoras con mayores capacidades gracias al avance, entre otras cosas, de la memoria computacional. En el caso de grandes computadores, ya hace varios años en 1966, Hewlett-Packard había desarrollado una computadora con 8 Kb de capacidad. En el caso de producciones menores, uno de los primeros modelos de computadora personal,la Altair 8800, incluían memorias con la capacidad de 1 Kb, para que luego, años más tarde, se siguiera con la tendencia aumentando las capacidades a hasta 4 Kb en esta computadora personal.

Desarrollo formal y masificación

Los '80

Ya han pasado varios años, y el desarrollo y mejoramiento de las tecnologías son cada vez mayores, si bien en este periodo de tiempo no contamos con grandes novedades como posteriormente ocurrirían en los '90, destacaremos el desarrollo en la materia de una de las mayores compañías que hasta hoy en día sigue creciendo, hablamos de la empresa Apple, quienes en 1984 lanzan la primera computadora personal con 128 KB de memoria, la llamada Macintosh 128K, la cual causa furor entre las personas siendo todo un éxito comercial, además nos da un indicio de que esto no para aquí, las computadoras cada vez se acercan más a los hogares y el desarrollo en las memorias particularmente continua, con las promesas de hasta 1 MB de capacidad.[8]

Los '90 y el despegue definitvo

Por este entonces ya nos encontramos con todo un desarrollo en la materia, entre los grandes desarrollos ocurridos en los '90, nos encontramos con la FPM-RAM en 1990, la cual contaba con dos velocidades de acceso que oscilan entre los 60 y 70 nanosegundos, para una mayor eficiencia se requería que la siguiente instrucción se encontrara en la misma fila que la anterior, es decir, teníamos un acceso sequencial. Luego, en 1994, nos topamos con la memoria EDO-RAM, la cual poseía una novedad, permitía ingresar nuevos datos a la vez que otros salían, lo que permitía una mejora en la velocidad de trabajo. Con tiempos de acceso entre los 70, 60 y 50 nanosegundos, permitía una transferencia de hasta 320 MB/s.

Más tarde en 1997, sale la EDO RAM, una evolución de alguna de sus versiones anteriores, su mejoras consistían en que en tan sólo un cíclo de reloj era capaz de leer hasta los 3 siguientes datos, lo que permitía reducir los tiempos de espera para el procesador. Su gran limitación fue que no era capaz de trabajar por sobre los 66 MHz.
Memorias DDR DDR2 Y DDR3

En 1999 aparece la DDR-S DRAM, esta permitía la transferencia de datos por dos canales distintos simultáneamente en un ciclo de reloj y poseía una capacidad de hasta 1 GB, además era capaz de trabajar en frecuencias de reloj de hasta los 133MHz.

A partir del año 2003, nos encontramos con que en cada año se mejoran distintos aspectos en la memoria, ya sea de velocidad de transferencia de datos, de capacidad de almacenamiento, frecuencias a las que puede trabajar, entre otros. Además el mercado se va expandiendo cada vez más, con lo que nos encontramos con una variedad enorme de proveedores y fabricantes de esta tecnología, como también distintas variaciones en esta. Se hace popular las SDRAM, tecnología de memoria de acceso aleatorio, surgiendo en orden cronológico la DDR, DDR2 Y DDR3, las cuales mejoran de una versión a otra en cuanto a las velocidades de transferencia de datos y capacidades en un mismo dispositivo, encontrándonos hoy en día con hasta 16 GB de capacidad.[9]

Nuestros días

Hoy en día el desarrollo de las tecnologías sigue imparable, y por supuesto esto no es una excepción para las memorias computacionales, la investigación sigue dando frutos, por lo que no hay duda de que seguiremos sorprendiéndonos con nuevos avances. Más información en: Estado del arte

Principales Hitos

  • 1834 - Charles Babbage, el inventor de la memoria del ordenador surgió con la memoria de sólo lectura que se almacenan en tarjetas perforadas.
  • 1932 - Un inventor austríaco, Konrad Zuse, inventa la memoria de tambor.
  • 1936 - Konrad Zuse solicita una patente para su memoria mecánica. La memoria dependía de la mecánica de deslizamiento piezas de metal.
  • 1942 - El primer paso significativo hacia la memoria electrónica se dio con la invención de los condensadores.
  • 1947 - Una grupo de científicos descubrieron el uso de memoria de núcleo magnético.
  • 1949 - Una persona llamada Jay Forrester perfeccionado la idea de memoria magnética y todas las formas anteriores de la memoria se habían vuelto obsoletas.
  • 1966 - Un avance mayor producción se hace por Hewlett Packard, ahora popularmente conocido como HP, que introdujo una línea de ordenadores con 8K de memoria.
  • 1968 - IBM introduce el concepto de memoria DRAM de Dynamic Random Access Memory y una patente se otorga a los mismos. DRAM sustituye memoria de núcleo magnético que se convirtió en obsoleto.
  • 1984 - La empresa Apple, los creadores del Macintosh, lanzan su primer ordenador personal que viene con 128KB de memoria (La Macintosh 128K).
  • 1994 - DRAM ha evolucionado a velocidades increíbles y está disponible en variaciones como DDR SDRAM que tienen grandes capacidades.
  • 2003 - PC2100 -DDR266 Tecnología de Memoria RAM con capacidades de 2.7 GB/s de transferencia.
  • 2008 - DDR3 SDRAM, Mejora de su antecesora DDR2, cuenta con mayores capacidades en transferencia y memoria.

Referencias

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