Actualizado a: 16 de abril de 2024
Como sabes, los ordenadores actuales cuentan con una jerarquía de memoria con bastantes niveles. Desde los más rápidos, caros y pequeños en capacidad, hasta los más lentos, baratos y con mayor capacidad: registros, cachés, RAM, SSD/HDD, etc. Pues bien, la tecnología que vamos a describir aquí, UltraRAM, podría terminar con algunos de estos niveles, para simplificar y mejorar esta jerarquía.
Introducción
Como sabes, los programas o software están formados de datos e instrucciones. Los datos son valores numéricos y las instrucciones son operaciones que se realizan sobre esos datos. Es decir, un ordenador es como una gran calculadora avanzada, y cuyos resultados hacen que podamos reproducir un vídeo, jugar a un videojuego, o escribir un texto en un editor…
Estos programas están almacenados en formato binario en el medio de almacenamiento secundario, es decir, puede ser un SSD, HDD, e incluso un pendrive, CD/DVD, etc. Estas memorias son grandes en capacidad, pero muy lentas respecto a la CPU. Por eso, los programas se cargan en una memoria más rápida.
Los medios de almacenamiento secundario son todos no volátiles, es decir, no pierden la información cuando se desconectan de la fuente de energía o se apagan. En el caso de la RAM, caché y registros, sí que pierden la información cuando no se les suministra energía.
Esta memoria más rápida es la memoria RAM o memoria principal. Desde ella se podrá acceder a los datos e instrucciones de forma más rápida que si lo hiciese directamente en los medios secundarios.
Sin embargo, el progreso de esa memoria RAM, en comparación con la CPU, no ha seguido la misma curva de avance, y hay una brecha importante de rendimiento entre ambos. Por eso, se han implementado nuevos niveles en la jerarquía para tratar de paliar esos problemas de latencia cuando se accede a la RAM desde la CPU.
Ahí es donde entra en juego los distintos niveles de memoria caché, una memoria más rápida que la RAM y más próxima a la CPU, para así acceder a los datos e instrucciones más rápidamente que si se tuviesen que acceder todos desde la RAM. Es decir, si la información se encuentra en alguno de los niveles de la caché, no será necesario irlos a buscar a la RAM, penalizando así en menos ciclos de reloj.
Y justo por debajo de la memoria caché está otra memoria ultrarápida, de muy pequeña capacidad, y muy próxima a las unidades de ejecución de la CPU: los registros. Allí se almacenarán los datos para ser procesados.
Entra en juego la UltraRAM
Pues bien, hasta aquí la jerarquía tradicional que se ha venido usando en los ordenadores desde hace décadas. Pero ¿qué pasaría si tenemos un almacenamiento secundario más rápido que la RAM, pero con la ventaja de no ser volátil? Pues ahí es donde puede entrar la UltraRAM de la que te vamos a hablar.
La UltraRAM es una tecnología nueva que pretende eso mismo, superar en velocidad a la RAM convencional (SDRAM), no es volátil, es más duradera que la memoria flash, y consume hasta 5 veces menos energía que cualquiera de las dos. Todo esto suena a ciencia ficción, pero lo cierto es que podría ser real gracias a lo prometedora que resulta la UltraRAM.
Esta UltraRAM la han creado ingenieros de la Universidad de Lancaster, en el Reino Unido. Se trata de unas celdas de memoria nuevas que usan el efecto túnel cuántico para funcionar. Y se puede fabricar de forma similar al resto de semiconductores, con un sustrato de silicio con diferentes capas semiconductoras (silicio, arseniuro de galio,…) y metálicas.
No obstante, aún es una tecnología en fase de desarrollo, pero sin duda las células de memoria UltraRAM podrían ser el futuro de la computación, sustituyendo y unificando así tanto la memoria RAM como la memoria SSD en un solo dispositivo, quitando un nivel de esta jerarquía de memoria de la que he comentado anteriormente.
Características de la UltraRAM
En cuanto a las características más destacables de la UltraRAM tenemos que destacar:
- Tiene un alto rendimiento de escritura y lectura, más rápida que la SDRAM actual.
- Es capaz de aguantar muchos más ciclos que la flash NAND actual. Se muestran datos de pérdida de carga después de alrededor de 20.000 ciclos, pero solo es un prototipo.
- Se calcula que podría retener los datos durante más de 1000 años sin necesidad de energía.
- Puede consumir entre 100 y 1000 veces menos que la DRAM y la flash, respectivamente, en conmutación. Con un consumo unas 5 veces inferior a ambas.
- Su precio podría ser más reducido que el de la memoria 3D XPoint, que también se está desarrollando como posible alternativa a las actuales tecnologías.
- Al eliminar uno de los niveles de la jerarquía, se podría mejorar el rendimiento general, ya que evitas que se tenga que penalizar en ciclos cuando se produce un fallo de TLB.
