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A memória principal é o componente de um computador responsável por armazenar as informações dos programas que estão sendo executados e os dados a serem processados.
Ela é uma memória de acesso aleatório (Random Access Memory) em inglês, o que significa que cada palavra na memória pode ser acessada diretamente, sem uma ordem específica.

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Uma palavra é uma pequena unidade de informação (geralmente um byte) que é armazenada na memória e identificada por um endereço digital que corresponde a sua localização dentro do chip.
O tamanho da palavra é uma característica importante de uma arquitetura de computador, ela indica a unidade de transferência que percorre o barramento de intercomunicação entre a CPU e a memória principal.

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A memória RAM, que é o tipo de memória interna mais utilizado atualmente, é uma memória classificada como "volátil", ou seja, ela precisa de uma fonte de energia constante.
Se fornecimento for interrompido, os dados armazenados na memória e os programas em operação são perdidos.

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O componente mais básico da memória RAM é a célula de memória, que armazena o grupo de bits que compõem a palavra. A célula de memória pode ser lida,
para enviar o valor armazenado a CPU, ou escrita (pelo menos uma vez), para alterar um valor armazenado ou guardar novos valores.

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A RDRAM, desenvolvida pela Rambus, tem sido adotada pela Intel para os seus processadores Pentium e Itanium. Ela se tornou o concorrente principal da SDRAM. Chips RDRAM são encapsuladas verticalmente, com todos os pinos em um lado. O chip troca dados com o processador por 28 fios com não mais do que 12 centímetros de extensão. O barramento pode endereçar até 320 chips de RDRAM a uma taxa de 1,6 GBps. O barramento RDRAM especial oferece informações de endereço e controle usando um protocolo assíncrono, orientado a bloco. Após um tempo de acesso inicial de 480 ns, isso produz a taxa de dados de 1,6 GBps. O que torna essa velocidade possível é o próprio barramento, que define impedâncias, clocking e sinais com muita precisão. Em vez de ser controlada por sinais RAS, CAS, R/W e CE usados nas DRAM convencionais, uma RDRAM recebe uma solicitação de memória pelo barramento de alta velocidade. Essa solicitação contém o endereço desejado, o tipo de operação e o número de bytes na operação. A configuração consiste em um controlador e uma série de módulos de RDRAM conectados por um barramento comum. O controlador está em uma extremidade da configuração e o canto oposto do barramento é o fim das linhas de barramento barramento. O barramento inclui 18 linhas dedados (16 dados reais, dois de paridade) pulsando no dobro da velocidade do clock; ou seja, 1 bit é enviado em cada transição do sinal de clock. Isso resulta em uma taxa de sinal em cada linha de dados de 800 Mbps. Existe um conjunto separado de 8 linhas (RC) usadas para sinais de endereço e controle. Há também um sinal de clock que começa na extremidade oposta do controlador, propaga-se até o extremo do controlador e depois retorna. Um módulo de RDRAM envia dados ao controlador de forma síncrona ao clock para o mestre, e o controlador envia dados a uma RDRAM de forma síncrona com o sinal de clock na direção oposta. As linhas de barramento restantes incluem uma tensão de referência, terra e fonte de alimentação.

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A RDRAM, desenvolvida pela Rambus, tem sido adotada pela Intel para os seus processadores Pentium e Itanium. Ela se tornou o concorrente principal da SDRAM. Chips RDRAM são encapsuladas verticalmente, com todos os pinos em um lado. O chip troca dados com o processador por 28 fios com não mais do que 12 centímetros de extensão. O barramento pode endereçar até 320 chips de RDRAM a uma taxa de 1,6 GBps. O barramento RDRAM especial oferece informações de endereço e controle usando um protocolo assíncrono, orientado a bloco. Após um tempo de acesso inicial de 480 ns, isso produz a taxa de dados de 1,6 GBps. O que torna essa velocidade possível é o próprio barramento, que define impedâncias, clocking e sinais com muita precisão. Em vez de ser controlada por sinais RAS, CAS, R/W e CE usados nas DRAM convencionais, uma RDRAM recebe uma solicitação de memória pelo barramento de alta velocidade. Essa solicitação contém o endereço desejado, o tipo de operação e o número de bytes na operação. A configuração consiste em um controlador e uma série de módulos de RDRAM conectados por um barramento comum. O controlador está em uma extremidade da configuração e o canto oposto do barramento é o fim das linhas de barramento barramento. O barramento inclui 18 linhas dedados (16 dados reais, dois de paridade) pulsando no dobro da velocidade do clock; ou seja, 1 bit é enviado em cada transição do sinal de clock. Isso resulta em uma taxa de sinal em cada linha de dados de 800 Mbps. Existe um conjunto separado de 8 linhas (RC) usadas para sinais de endereço e controle. Há também um sinal de clock que começa na extremidade oposta do controlador, propaga-se até o extremo do controlador e depois retorna. Um módulo de RDRAM envia dados ao controlador de forma síncrona ao clock para o mestre, e o controlador envia dados a uma RDRAM de forma síncrona com o sinal de clock na direção oposta. As linhas de barramento restantes incluem uma tensão de referência, terra e fonte de alimentação.

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As células de memória são organizadas em uma estrutura de matriz dentro de um chip de memória. Uma organização comum consiste em agrupar as células de memória dentro do chip de modo que o arranjo físico das células seja o mesmo arranjo lógico de palavras percebido pelo processador. Desta forma, a matriz possui dimensões WxB, onde W é o número de palavras e B é o número de bits que formam uma palavra.

As palavras no chip de memória são conectadas por linhas de endereço (horizontais) e linhas de bit (verticais). Cada linha de endereço se conecta ao terminal Select de cada célula na linha. Este terminal permite selecionar células nas quais serão realizadas operações. As linhas de bit se conectam ao terminal Data-In/Sense de cada célula, por onde bits são lidos ou gravados.

Para gravar um dado na memória, um sinal é aplicado à linha de bit, e o valor é definido como 0 ou 1 de acordo com a tensão do sinal. Então, o processador envia um endereço através do barramento de endereços. Este endereço é decodificado por um demultiplexador presente dentro do chip da memória, que gera uma saída para as linhas de endereço correspondentes àquele endereço. As células correspondentes são ativadas e o valor na linha de bit é gravado nelas.

Para a operação de leitura, o chip de memória recebe um endereço, o decodifica, e ativa as linhas de endereço correspondentes. Isso faz com que as células nessas linhas sejam ativadas, e os valores gravados nelas sejam alimentados nas linhas de bit e depois em um amplificador. Após a operação de leitura, o dado gravado na célula precisa ser restaurado.

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A arquitetura de chips de DRAM não teve mudanças drásticas ao longo dos anos. A maioria dos avanços nesta tecnologia foram focados em tornar mais eficiente a interface entre os chips de memória e o processador, sendo esta interface um dos maiores gargalos de desempenho em um computador. Como exemplos destas melhorias, podemos citar:

A SDRAM (Synchronous DRAM, ou DRAM síncrona), cuja principal característica é operar em sincronia com um sinal de clock externo. Isso evita que o processador fique ocioso por longos períodos de tempo enquanto aguarda uma operação na memória ser completada.

DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM, ou SDRAM de Taxa De Transferência Dobrada), uma evolução da SDRAM que é capaz de executar múltiplas operações de leitura/escrita em um único ciclo de clock.

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Existem duas peças fundamentais utilizadas pela memória RDRAM para atingir exorbitantes taxas de transferências: um barramento curto entre a Ponte Norte do chipset e as memórias, porém trabalhando a uma frequência de operação muito alta e a arquitetura interna dos circuitos de memória.

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A memória RAM surgiu em algum momento entre os anos 50 e 60, algo que possibilitasse  o armazenamento de dados, no entanto apenas em 1966 o Dr. Robert Dennard criou o primeiro componente que armazenava uma certa quantidade de dados mesmo que temporariamente.

Na década de 70 surge a DRAM que mantém os padrões atuais de uso, no entanto estas memórias ainda eram acopladas às Placas-mães, através dos Chips DPI, porém armazenavam quantidades irrisórias de dados, mas para a época era uma grande evolução.

Está tecnologia RAM, dividi-se em  dinâmica e estática,  a diferença entre elas é que a aquela exigem um refresh de memória ou seja necessitam de alimentação  contínua para o armazenamento dos dados , enquanto está usa os padrões usados pelo processador,  sua alimentação  ocorre pelos componentes das portas lógicas e flip-flops.

Com o avanço de uso dos PCs  houve um grande avanço e popularização das memórias SIMM  que passou a ser o padrão utilizado largamente pelos fabricantes.

Este padrão de memória equipava os antigos PCs 286 e 386 com chips de um lado do pente memória, podendo transmitir 9 bits de informação, com 30 pinos. Após um algum tempo a memória SIMM evoluiu para módulos com 72 pinos com transmissão de até 32 bits de informação.

A memória SIMM equipará os PCs  até o 486 e inclusive alguns Pcs da denominação Pentium, mas os fabricantes perceberam que a memória SIMM não atendia mais as necessidades dos PCs mais atuais em virtude da grande quantidade de dados que os novos processadores seriam capazes de transportar  e armazenar, então surge as memórias SDRAMs, memórias capazes de sincronizar seu ciclo de  funcionamento com  os demais dispositivos do sistema, gerando uma velocidade de processamento das informações mais ágil.

Com as DIMM (SDRAM) os dados passaram a ser transmitidos em 64 bits muito mais veloz às suas predecessoras  de  32 bits  as SIMM(DRAM). Pois as SDRAM atuam na velocidade máxima do barramento usando o sinal do clock externo, não há necessidade de aguardar ou ficar ociosa em virtude do processador ser mais rápido, o processamento ocorre de forma contínua  e automaticamente se ajusta a velocidade do sistema de registro dos demais dispositivos.

Embora com a implementação dos CHIPs DRAM melhorem muito a capacidade do transporte e armazenamento dos dados entre memória e processador, ainda  ocorre uma grande lacuna nas taxas de transferência de dados entre os dispositivos, uma maneira de melhorar a defasagem utilizadas nas novas tecnologias tem sido incluir novos níveis de cachê SRAM com performance de alta capacidade para minimizar está diferença, atualmente novos padrões tem sido desenvolvidos na arquitetura DRAM.

Classificados como as DDR, DDR2 e DDR3 com freqüência de clocks cada vez mais elevados, um outro avanço nesta área são a tecnologia Dual-Channel e Triple-Channel capazes de utilizar o dobro da largura do Barramento em Canal duplo, aumentando a velocidade ao dobro entre memória e controlador,  as memórias permaneceram as mesmas a mudança ocorreu no controlador que pode enviar dados a 128 bits, diferente dos módulos de memória que trabalham em 64 bits.

Fontes:
Stallings, Willian – Arquitetura e Organização de Computadores – 8ª Edição, SP: Pearson Pratice Hall, 2010;

https://www.tecmundo.com.br/memoria-ram/12781-memorias-quais-os-tipos-e-para-que-servem.htm.

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Existem dois tipos de RAM mais utilizados: RAM dinâmica (DRAM) e RAM estática (SRAM). Ambas são memórias de acesso aleatório e voláteis. A diferença entre elas é a tecnologia utilizada nas células de memória.

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Na DRAM, as células de memória são implementadas com capacitores. O valor armazenado em uma célula é definido pela presença ou ausência de carga elétrica no capacitor. Capacitores tendem a perder carga naturalmente, portanto memórias DRAM precisam de um circuito que recarregue (“refresh”) periodicamente os capacitores, para evitar que os dados sejam perdidos. Em operações de leitura, o capacitor também perde carga e precisa ser recarregado. A denominação dinâmica vem dessa necessidade de fazer a recarga dos capacitores constantemente.

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Células de memória DRAM são mais simples, o que permite módulos de memória mais densos (com uma quantidade maior de células) e torna memórias de grande capacidade mais baratas. Por isso, as DRAMs são preferidas quando a capacidade de armazenamento é o requisito mais importante.

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As memórias do tipo SRAM possuem células construídas a partir de flip-flops. Elas são voláteis e precisam de energia para manterem os dados armazenados, mas não necessitam de um circuito de refresh como as memórias DRAM.

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A memória DDR permite que dois dados sejam transferidos simultaneamente, ou seja, ao mesmo tempo, logo, basicamente uma DDR-SD-RAM é uma memória do tipo SD-RAM que permite dois dados serem processados no mesmo ciclo de clock.
PS: Um módulo de DDR-RAM é praticamente duas vezes mais rápido/eficiente que um SD-RAM padrão

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Em aplicações que não necessitam de uma alta capacidade de armazenamento, as DRAMs são mais utilizadas, mesmo com o fato das SRAMs possuírem a vantagem de serem mais rápidas, e não precisarem de um circuito de refresh, devido ao custo de implementação das SRAMs ser altíssimo em comparação com as DRAMs, o que torna proibitivo seu uso, vetando sua aplicação somente para onde o benefício da sua alta velocidade supera o custo de implementação.

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Memórias RAM são largamente usadas em computadores, a partir da original SDRAM, mais gerações de DDR (ou DDR1) e então DDR2, DDR3 e DDR4 entraram no mercado de massas, com a DDR5 atualmente sendo desenvolvida e prevendo-se estar disponível em 2022.