Unidad de memoria RAM

Una unidad RAM (también llamada disco RAM) es un bloque de memoria de acceso aleatorio (almacenamiento primario o memoria volátil) que el software de una computadora está tratando como si la memoria fuera una unidad de disco (almacenamiento secundario). Las unidades RAM brindan almacenamiento temporal de alto rendimiento para tareas exigentes y protegen los dispositivos de almacenamiento no volátil contra el desgaste, ya que la RAM no es propensa al desgaste por la escritura, a diferencia de la memoria flash no volátil.

A veces se denomina unidad de RAM virtual o unidad de RAM de software para distinguirla de una unidad de RAM de hardware que usa hardware separado que contiene RAM, que es un tipo de unidad de estado sólido respaldada por batería.

Históricamente, los dispositivos de almacenamiento masivo basados en almacenamiento primario se concibieron para cerrar la brecha de rendimiento entre la memoria interna y los dispositivos de almacenamiento secundario. Con la llegada de los dispositivos de estado sólido, esta ventaja perdió la mayor parte de su atractivo. Sin embargo, los dispositivos de estado sólido se desgastan debido a la escritura frecuente. Las escrituras en la memoria primaria no lo hacen tanto o lo hacen con un efecto mucho menor. Por lo tanto, los dispositivos RAM ofrecen una ventaja para almacenar datos que cambian con frecuencia, como información temporal o en caché.

Rendimiento

El rendimiento de una unidad RAM es generalmente mucho más rápido que otras formas de almacenamiento digital, como unidades SSD, de cinta, ópticas, de disco duro y de disquete. Esta ganancia de rendimiento se debe a múltiples factores, incluido el tiempo de acceso, el rendimiento máximo y las características del sistema de archivos.

El tiempo de acceso a los archivos se reduce considerablemente ya que una unidad RAM es de estado sólido (sin partes móviles). Un disco duro físico, óptico (p. ej., CD-ROM, DVD y Blu-ray) u otro medio (p. ej., burbuja magnética, almacenamiento acústico, cinta magnética) debe mover la información a una posición particular antes de que se pueda leer o escribir. Las unidades RAM pueden acceder a los datos solo con la dirección, eliminando esta latencia.

En segundo lugar, el rendimiento máximo de una unidad RAM está limitado por la velocidad de la RAM, el bus de datos y la CPU de la computadora. Otras formas de medios de almacenamiento están más limitadas por la velocidad del bus de almacenamiento, como IDE (PATA), SATA, USB o FireWire. A esta limitación se suma la velocidad de la mecánica real de los motores de accionamiento, cabezas u ojos.

Tercero, el sistema de archivos en uso, como NTFS, HFS, UFS, ext2, etc., utiliza accesos adicionales, lecturas y escrituras en el disco, que aunque pequeño, puede sumarse rápidamente, especialmente en el caso de muchos archivos pequeños frente a algunos archivos más grandes (carpetas temporales de Internet, cachés web, etc.).

Debido a que el almacenamiento está en RAM, es una memoria volátil, lo que significa que se perderá en caso de pérdida de energía, ya sea intencional (reinicio o apagado de la computadora) o accidental (falla de energía o falla del sistema). Esto es, en general, una debilidad (los datos deben respaldarse periódicamente en un medio de almacenamiento persistente para evitar pérdidas), pero a veces es deseable: por ejemplo, cuando se trabaja con una copia descifrada de un archivo cifrado o cuando se utiliza la memoria RAM. unidad para almacenar los archivos temporales del sistema.

En muchos casos, los datos almacenados en la unidad RAM se crean a partir de datos almacenados permanentemente en otro lugar, para un acceso más rápido, y se vuelven a crear en la unidad RAM cuando se reinicia el sistema.

Además del riesgo de pérdida de datos, la principal limitación de las unidades RAM es la capacidad, que está restringida por la cantidad de RAM instalada. El almacenamiento SSD de varios terabytes se ha vuelto común, pero la memoria RAM todavía se mide en gigabytes.

Las unidades RAM usan la memoria normal del sistema como si fuera una partición en un disco duro físico en lugar de acceder al bus de datos que normalmente se usa para el almacenamiento secundario. Aunque las unidades RAM a menudo se pueden admitir directamente en el sistema operativo a través de mecanismos especiales en el kernel del sistema operativo, generalmente es más sencillo acceder a una unidad RAM a través de un controlador de dispositivo virtual. Esto hace que la naturaleza sin disco de las unidades RAM sea invisible tanto para el sistema operativo como para las aplicaciones.

Por lo general, no se necesita respaldo de batería debido a la naturaleza temporal de la información almacenada en la unidad RAM, pero una fuente de alimentación ininterrumpida puede mantener el sistema en funcionamiento durante un breve corte de energía.

Algunas unidades RAM utilizan un sistema de archivos comprimidos como cramfs para permitir el acceso a los datos comprimidos sobre la marcha, sin descomprimirlos primero. Esto es conveniente porque las unidades de RAM suelen ser pequeñas debido al precio más alto por byte que el almacenamiento en disco duro convencional.

Historia y detalles del sistema operativo

La primera unidad RAM de software para microordenadores fue inventada y escrita por Jerry Karlin en el Reino Unido en 1979/80. El software, conocido como Silicon Disk System, fue desarrollado aún más hasta convertirse en un producto comercial y comercializado por JK Systems Research, que se convirtió en Microcosm Research Ltd cuando Peter Cheesewright de Microcosm Ltd se unió a la empresa. La idea era permitir que las primeras microcomputadoras usaran más RAM que la CPU podría abordar directamente. Hacer que la RAM conmutada por banco se comportara como una unidad de disco era mucho más rápido que las unidades de disco, especialmente en aquellos días antes de que las unidades de disco duro estuvieran disponibles en tales máquinas.

Silicon Disk se lanzó en 1980, inicialmente para el sistema operativo CP/M y luego para MS-DOS. Debido a las limitaciones en el direccionamiento de la memoria en las computadoras Atari de 8 bits, serie Apple II y Commodore, una unidad RAM también era una aplicación popular en los sistemas Atari 130XE, Commodore 64 y Commodore 128 con unidades de expansión RAM y en computadoras de la serie Apple II con más de 64kB de RAM. Apple Computer admitía una unidad RAM de software de forma nativa en ProDOS: en sistemas con 128 kB o más de RAM, ProDOS asignaría automáticamente una unidad RAM llamada /RAM.

IBM agregó una unidad de RAM llamada VDISK.SYS a PC DOS (versión 3.0) en agosto de 1984, que fue el primer componente de DOS en usar memoria extendida. VDISK.SYS no estaba disponible en MS-DOS de Microsoft ya que, a diferencia de la mayoría de los componentes de las primeras versiones de DOS para PC, fue escrito por IBM. Microsoft incluyó el programa similar RAMDRIVE.SYS en MS-DOS 3.2 (lanzado en 1986), que también podía usar memoria expandida. Se suspendió en Windows 7. DR-DOS y la familia DR de sistemas operativos multiusuario también venían con un disco RAM llamado VDISK.SYS. En DOS multiusuario, el disco RAM tiene por defecto la letra de unidad M: (para unidad de memoria). AmigaOS ha tenido una unidad RAM incorporada desde el lanzamiento de la versión 1.1 en 1985 y aún la tiene en AmigaOS 4.1 (2010). Apple Computer agregó la funcionalidad al panel de control de memoria de Apple Macintosh con System 7 en 1991 y mantuvo la función durante la vida de Mac OS 9. Los usuarios de Mac OS X pueden usar hdid, newfs (o newfs hfs) y Utilidades de montaje para crear, formatear y montar una unidad RAM.

Una innovación de la unidad RAM introducida en 1986, pero que Perry Kivolowitz puso a disposición del público en general en 1987 para AmigaOS, fue la capacidad de la unidad RAM para sobrevivir a la mayoría de los bloqueos y reinicios. Llamado Disco RAM recuperable ASDG, el dispositivo sobrevivió a los reinicios asignando memoria dinámicamente en el orden inverso de la asignación de memoria predeterminada (una función compatible con el sistema operativo subyacente) para reducir la fragmentación de la memoria. Un "superbloque" fue escrito con una firma única que podría ubicarse en la memoria al reiniciar. El superbloque y todos los demás "bloques" del disco RRD; mantuvo sumas de verificación para habilitar la invalidación del disco si se detectaba corrupción. Al principio, el ASDG RRD estaba bloqueado en las tarjetas de memoria ASDG y se usaba como función de venta. Más tarde, el ASDG RRD estuvo disponible como shareware con una donación sugerida de 10 dólares. La versión shareware apareció en Fred Fish Disks 58 y 241. El mismo AmigaOS obtendría un disco RAM recuperable (llamado "RAD") en la versión 1.3.

Muchos sistemas Unix y similares a Unix proporcionan alguna forma de funcionalidad de unidad RAM, como /dev/ram en Linux o md(4) en FreeBSD. Las unidades RAM son particularmente útiles en aplicaciones de alto rendimiento y bajos recursos para las que a veces se configuran sistemas operativos similares a Unix. También hay algunos especializados "ultraligeros" Distribuciones de Linux que están diseñadas para arrancar desde medios extraíbles y almacenadas en un ramdisk durante toda la sesión.

Unidades RAM de hardware dedicadas

Ha habido unidades RAM que usan memoria DRAM dedicada exclusivamente a funcionar como un dispositivo de almacenamiento de latencia extremadamente baja. Esta memoria está aislada del procesador y no se puede acceder a ella directamente de la misma manera que la memoria normal del sistema.

Un ejemplo temprano de una unidad RAM de hardware fue presentado por Assimilation Process, Inc. en 1986 para Macintosh. Llamada 'Excalibur', era una unidad de memoria RAM externa de 2 MB y se vendía al por menor entre 599 y 699 dólares estadounidenses. Con la capacidad de RAM expandible en incrementos de 1 MB, se decía que su batería interna era efectiva entre 6 y 8 horas y, inusual para la época, se conectaba a través del puerto de disquete de Macintosh.

En 2002, Cenatek produjo el Rocket Drive, máximo 4 GB, que tenía cuatro ranuras DIMM para memoria PC133, con un máximo de cuatro gigabytes de almacenamiento. En ese momento, las computadoras de escritorio comunes usaban de 64 a 128 megabytes de memoria PC100 o PC133. Los módulos PC133 de un gigabyte (los más grandes disponibles en ese momento) cuestan aproximadamente $ 1300 (equivalente a $ 1959 en 2021). Un Rocket Drive totalmente equipado con cuatro GB de almacenamiento habría costado $5600 (equivalente a $8437 en 2021).

En 2005, Gigabyte Technology produjo la i-RAM, con un máximo de 4 GB, que funcionaba esencialmente de manera idéntica a la Rocket Drive, excepto que se actualizó para usar la nueva tecnología de memoria DDR, aunque también se limitó a una capacidad máxima de 4 GB.

Para ambos dispositivos, la RAM dinámica requiere energía continua para retener los datos; cuando se pierde la energía, los datos se desvanecen. Para Rocket Drive, había un conector para una fuente de alimentación externa separada de la computadora y la opción de una batería externa para retener datos durante una falla de energía. La i-RAM incluía una pequeña batería directamente en la placa de expansión, para 10-16 horas de protección.

Ambos dispositivos utilizaron la interfaz SATA 1.0 para transferir datos desde la unidad RAM dedicada al sistema. La interfaz SATA era un cuello de botella lento que limitaba el rendimiento máximo de ambas unidades de RAM, pero estas unidades aún brindaban una latencia de acceso a datos excepcionalmente baja y velocidades de transferencia altas y sostenidas, en comparación con las unidades de disco duro mecánicas.

En 2006, Gigabyte Technology produjo el GC-RAMDISK, con un máximo de 8 GB, que fue la creación de la segunda generación de i-RAM. Tiene una capacidad máxima de 8 GB, el doble que la i-RAM. Usó el puerto SATA-II, nuevamente el doble que el i-RAM. Uno de sus mejores puntos de venta es que se puede utilizar como dispositivo de arranque.

En 2007, ACard Technology produjo el disco RAM ANS-9010 Serial ATA, con un máximo de 64 GB. Cita del informe técnico: El ANS-9010 "que tiene ocho ranuras DDR2 DIMM y admite hasta 8 GB de memoria por ranura. El ANS-9010 también cuenta con un par de puertos Serial ATA, lo que le permite funcionar como una sola unidad o enmascararse como un par de unidades que se pueden dividir fácilmente en una matriz RAID 0 aún más rápida.

En 2009, Acard Technology produjo el disco RAM SSD SATA-II dinámico ACARD ANS-9010BA 5.25, máximo 64 GB. Utiliza un único puerto SATA-II.

Ambas variantes están equipadas con una o más interfaces de tarjetas CompactFlash ubicadas en el panel frontal, lo que permite que los datos no volátiles que se almacenan en la unidad RAM se copien en la tarjeta CompactFlash en caso de corte de energía y batería de respaldo baja. Dos botones ubicados en el panel frontal le permiten al usuario respaldar/restaurar manualmente los datos en la unidad RAM. El usuario no puede acceder a la tarjeta CompactFlash en sí por medios normales, ya que la tarjeta CF está destinada únicamente para la copia de seguridad y restauración de RAM. Tenga en cuenta que la capacidad de la tarjeta CF debe alcanzar/superar la capacidad total del módulo RAM para que funcione de manera efectiva como una copia de seguridad confiable.

En 2009, DDRdrive, LLC produjo DDRDrive X1, que afirma ser la unidad de estado sólido más rápida del mundo. La unidad es una unidad principal de RAM dedicada DDR de 4 GB para uso regular, que puede respaldar y recuperar desde una unidad SLC NAND de 4 GB. El mercado previsto es para mantener y registrar archivos de registro. Si hay una pérdida de energía, los datos se pueden guardar en un ssd interno de 4 GB en 60 segundos, mediante el uso de una batería de respaldo. A partir de entonces, los datos se pueden recuperar en la RAM una vez que se restablece la energía. Una pérdida de energía del host activa el DDRdrive X1 para realizar una copia de seguridad de los datos volátiles en el almacenamiento no volátil integrado.