¿Qué son y cómo funcionan los canales de memoria?

¿Qué son y cómo funcionan los canales de memoria?

Josep Roca

El matrimonio entre la memoria RAM y los procesadores es uno de los que son inseparables, sin la RAM cualquier tipo de procesador no puede funcionar y sin un procesador la RAM es completamente inutil, pero para comunicarse necesitan una seria de vías de comunicación, las cuales son los canales de memoria.

El otro día os hablamos de la forma en la que un procesador accede a la memoria para conseguir los datos y las instrucciones, mientras que lo que estáis leyendo en estos momentos va sobre los canales de memoria, que son las vías por las cuales procesador se conecta a la RAM para transmitir los datos y viceversa.

¿Qué son los canales de memoria?

Pistas PCB

Si simplificamos la definición, los canales de memoria son los enlaces ente la RAM y un procesador, es decir es por donde se mueven los datos entre las dos partes para comunicarse.

Históricamente, las primeras memorias eran de un solo canal, pero esto tenía un problema añadido, ya que durante el tiempo en que el adaptador de vídeo necesitaba acceder a la información para generar la pantalla entonces la CPU no tenía acceso a la RAM, y no solo el adaptador de video sino también todos los periféricos.

TMS4161

Esto hizo que apareciese la Video RAM, el primer tipo de memoria de doble canal, en la que cada chip de memoria tenía dosinterfaces de acceso, lo que significa que los pines de direccionamiento y de datos, así como de las interfaces que son necesarias para el acceso a los datos en el acceso a la memoria se duplican.

Para comunicar el procesador con una memoria necesitamos una interfaz física simétrica en ambos lados, tanto en la memoria como en la RAM.

Configuraciones entre procesador y memoria con múltiples canales

Memoria RAM Render

Hemos cogido tres configuraciones distintas para que podáis entender la forma en la que un procesador, el cual puede ser una CPU, una GPU o cualquier otro tipo de xPU, se comunica con la RAM.

En todos los ejemplos, pese a que hablamos de configuraciones de dos canales, el funcionamiento es el mismo para configuraciones con interfaces con un mayor número de canales.

Caso 1: Múltiples canales desde el procesador, un solo canal desde la memoria

Doble-Canal-Memoria

El primer caso es el utilizado hoy en día para la memoria RAM en el PC, donde el procesador tiene una interfaz de varios canales y se comunica con memorias RAM que disponen de un canal cada una de ellas, esto le permite colocar dos módulos DIMM de memoria conectados a un mismo procesador y combinar su ancho de banda, ya que el acceso a cada uno de los módulos de memoria se realiza de manera simultánea desde el procesador.

Caso 2: Múltiples canales desde el procesador y la RAM

Canales GDDR6

El segundo caso es el que ocurre cuando una interfaz de múltiples canales se comunica con otra interfaz de múltiples canales, actualmente este es el caso de la memoria GDDR6 que dispone de dos canales de memoria de 16 bits, al contrario de otras memorias GDDR que salieron anteriormente, y es también el caso de la futura memoria DDR5.

Como curiosidad, las memorias HBM disponen de hasta 8 canales diferentes, pudiendo asignar uno o dos canales por chip de memoria en la pila HBM,

Caso 3; Varios procesadores con un canal, RAM de múltiples canales

SoC Canales Memoria

El tercer caso es cuando tenemos una memoria con múltiples canales conectada a varios procesadores, esto es típico en los SoCs que tienen configuraciones heterogeneas de diferentes tipos de procesador.

Por ejemplo se puede utilizar un canal de memoria como RAM de video y el otro canal como RAM del sistema, pero también es utilizada en núcleos homogéneos donde todos los procesadores son simétricos para que la mayor cantidad de núcleos tengan acceso a la RAM de manera simultánea.

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