Ce este memoria RAM și cum funcționează?

Când computerul nostru este lent, unul dintre primele lucruri pe care le analizăm este dacă avem suficientă memorie RAM. De asemenea, una dintre cerințele pe care le au de obicei toate programele, jocurile și sistemele de operare este un minim de memorie RAM. Pentru ce este RAM cu adevărat și pentru ce este vorba? Vom vedea toate acestea și multe altele astăzi în acest articol.

Indice de conținut

Ce este RAM

RAM (Random Access Memory) este o componentă fizică a computerului nostru, instalată de obicei pe aceeași placă de bază. Memoria RAM este demontabilă și poate fi extinsă prin module de diferite capacități.

Funcția de memorie RAM este de a încărca toate instrucțiunile care sunt executate în procesor. Aceste instrucțiuni provin din sistemul de operare, dispozitivele de intrare și ieșire, hard disk-urile și tot ce este instalat pe computer.

În memoria RAM sunt stocate toate datele și instrucțiunile programelor care se execută, acestea sunt trimise de la unitățile de stocare înainte de execuția lor. În acest fel putem avea disponibile toate programele pe care le rulăm, dacă abia aștepți.

Dacă memoria RAM nu există, instrucțiunile ar trebui să fie preluate direct de pe hard disk-uri și acestea sunt mult mai lente decât această memorie de acces aleatoriu, ceea ce o face o componentă critică în performanțele unui computer.

Se numește memorie de acces aleatoriu, deoarece poate fi citită și scrisă în oricare dintre locațiile sale de memorie, fără a fi necesar să respecte o ordine secvențială pentru accesul acesteia. Acest lucru permite practic nu există intervale de așteptare pentru accesul la informații.

Componentele fizice ale RAM

În ceea ce privește componentele fizice ale unui modul de memorie RAM, putem distinge următoarele părți:

Placă componentă

Este structura care acceptă celelalte componente și pistele electrice care comunică fiecare dintre părțile acestora.

Fiecare dintre aceste placi formează un modul de memorie RAM. Fiecare dintre aceste module va avea o anumită capacitate de memorie în funcție de cele existente pe piață.

Bănci de memorie

Ele sunt componentele fizice responsabile cu stocarea înregistrărilor. Aceste bănci de memorie sunt formate din cipuri de circuite integrate care sunt formate din tranzistoare și condensatoare care formează celule de stocare. Aceste elemente permit stocarea biților de informații în cadrul acestora.

Pentru ca informațiile să rămână în interiorul tranzistoarelor, va fi necesară o alimentare electrică periodică în ele. Acesta este motivul pentru care atunci când oprim computerul, această memorie este complet goală.

Aceasta este marea diferență între, de exemplu, unitățile de stocare RAM și SSD.

Pentru a afla mai multe despre unitățile SSD, puteți vizita articolul nostru în care sunt explicate în detaliu cele mai bune modele și caracteristicile acestora:

Fiecare modul RAM are mai multe dintre aceste bănci de memorie separate fizic prin cipuri. În acest fel, este posibil să accesați informațiile unuia dintre ei în timp ce altul este încărcat sau descărcat.

ceas

Memoriile RAM sincrone au un ceas care este responsabil de sincronizarea operațiunilor de citire și scriere a acestor elemente. Memoriile asincrone nu au acest tip de element integrat.

Cip SPD

Chipul SPD (Serial Presence Detect) este responsabil de stocarea datelor referitoare la modulul de memorie RAM. Aceste date au dimensiunea memoriei, timpul de acces, viteza și tipul de memorie. În acest fel, computerul va ști ce memorie RAM este instalată în interior, verificând aceasta în timpul pornirii.

Autobuz de conectare

Acest autobuz, format din contacte electrice, este responsabil de a permite comunicarea între modulul de memorie și placa de bază. Datorită acestui element vom avea module de memorie separate de placa de bază, putând astfel extinde capacitatea de memorie cu ajutorul unor module noi.

Tipuri de module de memorie RAM

După ce am văzut diferitele componente fizice ale memoriilor RAM, va trebui să cunoaștem și tipul de încapsulare sau modulele pe care le montează. Aceste module sunt, practic, formate din placa de componente și magistrala de conectare împreună cu pinii lor de contact. Printre altele, acestea sunt cele mai utilizate module înainte și acum:

• RIMM: Aceste module au montat memorii RDRAM sau Rambus DRAM. Atunci îi vom vedea. Aceste module au 184 pini de conectare și un autobuz pe 16 biți. SIMM: Acest format a fost folosit de computerele mai vechi. Vom avea module de contact de 30 și 60 și magistrala de date de 16 și 32 biți. DIMM: acesta este formatul folosit în prezent pentru amintirile DDR în versiunile 1, 2, 3 și 4. Busul de date este de 64 biți și poate avea: 168 de pini pentru RAM SDR, 184 pentru DDR, 240 pentru DDR2 și DDR3 și 288 pentru DDR4. SO-DIMM: va fi formatul DIMM specific pentru computere portabile. FB-DIMM: format DIMM pentru servere.

Tipuri de tehnologii RAM

În general, există două tipuri de RAM sau au existat. Tipul asincron, care nu au un ceas de sincronizat cu procesorul. Și cele de tipul Sincron care sunt capabile să mențină sincronizarea cu procesorul pentru a obține eficiență și eficiență în accesarea și stocarea informațiilor din ele. Să vedem care există de fiecare tip.

Memorii asincrone sau DRAM

Primele memorii DRAM (RAM Dinamic) sau memorii RAM dinamice au fost de tip asincron. Se numește DRAM datorită caracteristicii sale de stocare a informațiilor într-un mod aleatoriu și dinamic. Structura sa de tranzistor și condensator înseamnă că, pentru a fi stocate date într-o celulă de memorie, va fi necesar să alimentați condensatorul periodic.

Aceste memorii dinamice erau de tip asincron, astfel că nu exista niciun element capabil să sincronizeze frecvența procesorului cu frecvența memoriei în sine. Acest lucru a făcut ca în comunicarea dintre aceste două elemente să existe o eficiență mai mică. Câteva amintiri asincrone sunt următoarele:

• FPM-RAM (memorie RAM rapidă): Aceste memorii au fost utilizate pentru primul Intel Pentium. Proiectarea sa a constat în posibilitatea de a trimite o singură adresă și, în schimb, a primi mai multe dintre acestea consecutive. Acest lucru permite o mai bună reacție și eficiență, întrucât nu este necesar să trimiteți și primiți continuu adrese individuale. EDO-RAM (RAM de ieșire a datelor extinse): Acest design este îmbunătățirea celei anterioare. Pe lângă faptul că poți primi simultan adrese contigue, se citește coloana anterioară de adrese, deci nu este necesar să aștepți adrese atunci când una este trimisă. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): îmbunătățirea EDO-RAM, această memorie a fost capabilă să acceseze diverse locații de memorie pentru a trimite explozii de date (Burt) în fiecare ciclu de ceas către procesor. Această amintire nu a fost niciodată comercializată.

Memorii de tip sincron sau SDRAM

Spre deosebire de cele anterioare, această RAM dinamică are un ceas intern capabil să o sincronizeze cu procesorul. În acest fel, timpul de acces și eficiența comunicării între cele două elemente sunt îmbunătățite semnificativ. În prezent, toate computerele noastre au acest tip de memorie care funcționează pe ele. Să analizăm diferitele tipuri de amintiri sincrone.

Rambus DRAM (RDRAM)

Aceste amintiri sunt revizuirea completă a DRAM-urilor asincrone. Aceasta a îmbunătățit atât lățimea de bandă, cât și frecvența de transmisie. Au fost utilizate pentru consola Nintendo 64. Aceste memorii au fost montate într-un modul numit RIMM și au ajuns la frecvențe de 1200 MHz și o lățime de 64 biți. În prezent sunt învechite

SDR SDRAM

Au fost doar predecesorii actualei DDR SDRAM. Acestea au fost prezentate în module DIMM. Acestea au posibilitatea de a vă conecta la sloturile plăcii de bază și constau din 168 de contacte. Acest tip de memorie a acceptat o dimensiune maximă de 515 MB. Au fost utilizate în procesoarele AMD Athlon și Pentium 2 și 3

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

Acestea sunt memoriile RAM utilizate în prezent în calculatoarele noastre, cu actualizări diferite. Memoriile DDR permit transferul informațiilor prin două canale diferite simultan în același ciclu de ceas (Date duble).

Încapsularea a constat dintr-un DIMM de 184 de pini și o capacitate maximă de 1 GB. Memoriile DDR au fost utilizate de AMD Athlon și mai târziu de Pentium 4. Frecvența sa maximă de ceas a fost de 500 MHz

DDR2 SDRAM

Prin această evoluție a RAM-ului DDR, biții transferați în fiecare ciclu de ceas au fost dublați la 4 (patru transferuri), doi înainte și doi pentru întoarcere.

Încapsularea este de tip DIMM cu 240 de pini. Frecvența maximă a ceasului este de 1200 MHz. Latența (accesul la informații și timpul de răspuns) pentru cipurile de tip DDR2 crește în comparație cu DDR, deci în acest sens reduce performanța acestora. Memoriile DDR2 nu sunt compatibile în instalarea cu DDR-uri, deoarece funcționează la o tensiune diferită.

DDR3 SDRAM

O altă evoluție a standardului DDR. În acest caz, eficiența energetică este îmbunătățită lucrând la o tensiune mai mică. Încapsularea este încă un tip DIMM de 240 de pini, iar frecvența ceasului se ridică la 2666 MHz. Capacitatea pe modul de memorie este de până la 16 GB.

Ca și în saltul tehnologic, aceste DDR3 sunt memorii cu latență mai mare decât cele anterioare și nu sunt compatibile în instalarea cu versiunile anterioare.

DDR4 SDRAM

Ca și în cazurile anterioare, are o îmbunătățire substanțială în ceea ce privește frecvența de ceas, putând ajunge până la 4266 MHz. Ca și în saltul tehnologic, aceste DDR4 sunt memorii cu o latență mai mare decât cele anterioare și incompatibile cu sloturi de expansiune pentru tehnologii mai vechi.

Memoriile DDR4 montează module de 288 de pini.

Nomenclatorul utilizat

Trebuie să acordăm o atenție specială nomenclaturii utilizate pentru a denumi RAM-urile actuale de tip DDR. În acest fel putem identifica ce memorie cumpărăm și cât de des are aceasta.

Vom avea mai întâi capacitatea de memorie disponibilă urmată de „DDR (x) - (frecvență) PC (x) - (rata de transfer de date). De exemplu:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: avem de-a face cu un modul RAM de 2 GB DDR2 tip care funcționează la o frecvență de 1066 MHz și cu o rată de transfer de 8500 MB / s

Operarea de memorie RAM

Pentru a ști cum funcționează memoria RAM, primul lucru pe care va trebui să-l vedem este cum comunică fizic cu procesorul. Dacă luăm în considerare ordinea ierarhică a memoriei RAM, aceasta este localizată exact la nivelul următor la memoria cache a procesorului.

Există trei tipuri de semnale pe care controlorul RAM trebuie să le gestioneze, semnalele de date, adresele de semnalizare și semnalele de control. Aceste semnale circulă în principal pe autobuze de date și adrese și alte linii de control. Să ne uităm la fiecare dintre ele.

Autobuzul de date

Această linie este responsabilă cu transportarea informațiilor de la controllerul de memorie la procesor și la celelalte cipuri care o necesită.

Aceste date sunt grupate în elemente de 32 sau 64 biți. În funcție de lățimea de biți a procesorului, dacă procesorul este 64, datele vor fi grupate în blocuri pe 64 de biți.

Autobuz de adrese

Această linie este responsabilă cu transportul adreselor de memorie care conțin datele. Acest autobuz este independent de magistrala de adrese a sistemului. Lățimea magistralei acestei linii va fi lățimea RAM și a procesorului, în prezent 64 biți. Magistrala de adrese este conectată fizic la procesor și RAM.

Autobuzul de control

Semnalele de control, precum semnalele de putere Vdd, semnalele Read (RD) sau Write (RW), semnalul Clock (Clock) și Reset semnalul (Reset) vor circula pe acest autobuz.

Funcționarea cu două canale

Tehnologia cu două canale permite o creștere a performanței echipamentului datorită faptului că va fi posibilă accesarea simultană la două module de memorie diferite. Când configurația canalului dual este activă, va fi posibilă accesarea blocurilor cu o extensie de 128 biți în loc de 64 tipic. Acest lucru este vizibil mai ales atunci când folosim plăci grafice integrate în placa de bază, deoarece, în acest caz, o parte din memoria RAM este partajată pentru a fi utilizată cu această placă grafică.

Pentru a implementa această tehnologie, va fi necesar un controler suplimentar de memorie amplasat în chipset-ul podului nord al plăcii de bază. Pentru ca un canal dual să fie eficient, modulele de memorie trebuie să fie de același tip, să aibă aceeași capacitate și viteză. Și trebuie instalat în sloturile indicate pe placa de bază (de regulă se împerechează 1-3 și 2-4). Deși nu vă faceți griji pentru că, chiar dacă sunt amintiri diferite, vor putea lucra și pe Dual Channel

În prezent putem găsi, de asemenea, această tehnologie folosind triple canale sau chiar patru canale cu noile memorii DDR4.

Ciclul de instrucțiuni de memorie RAM

Schema de operare este reprezentată cu două memorii cu două canale. Pentru aceasta vom avea un bus de date pe 128 de biți, 64 biți pentru fiecare date conținute în fiecare dintre cele două module. În plus, vom avea un procesor cu două controlere de memorie CM1 și CM2

Un bus de date pe 64 de biți va fi conectat la CM1 și altul la CM2. Pentru ca procesorul pe 64 de biți să funcționeze cu două blocuri de date, le va răspândi pe două cicluri de ceas.

Magistrala de adrese va conține adresa de memorie a datelor de care procesorul are nevoie la un moment dat. Această adresă va fi atât din celulele modulului 1 cât și ale modulului 2.

CPU vrea să citească date din locația 2 a memoriei

CPU vrea să citească datele din locația de memorie 2. Această adresă corespunde la două celule situate în două module de memorie RAM cu două canale.

Întrucât ceea ce ne dorim este să citim datele din memorie, magistrala de control va activa cablul de citire (RD), astfel încât memoria știe că CPU vrea să citească aceste date.

Simultan magistrala de memorie va trimite acea adresă de memorie la RAM, toate sincronizate de ceas (CLK)

Memoria a primit deja solicitarea de la procesor, acum câteva cicluri mai târziu va pregăti datele de la ambele module pentru a le trimite prin magistrala de date. Spunem câteva cicluri mai târziu, deoarece latența RAM face ca procesul să nu fie imediat.

Cele 128 de biți de date din memoria RAM vor fi trimise prin magistrala de date, un bloc de 64 biți pentru o parte a autobuzului și un bloc de 64 biți pentru cealaltă parte.

Fiecare dintre aceste blocuri va ajunge acum la controlerele de memorie CM1 și CM2, iar în două cicluri de ceas procesorul le va prelucra.

Ciclul de lectură se va încheia. Pentru a face acțiunea de scriere va fi exact aceeași, dar activarea cablului RW al magistralei de control

Cum se poate spune dacă o RAM este bună

Pentru a ști dacă o RAM are performanțe bune sau rele, va trebui să analizăm anumite aspecte ale acesteia.

• Tehnologia de fabricație: principalul lucru va fi să știți ce tehnologie implementează memoria RAM. În plus, acesta trebuie să fie același care acceptă placa de bază. De exemplu, dacă este DDR4 sau DDR3 etc. Dimensiune: Un alt aspect principal este capacitatea de stocare. Cu cât este mai bine, mai ales dacă vom folosi echipamentele noastre pentru jocuri sau programe foarte grele, vom avea nevoie de RAM de mare capacitate, 8, 16, 32 GB etc. Capacitatea plăcii pentru care canal: Un alt aspect de luat în considerare este dacă placa permite un canal dual. Dacă da, și de exemplu vrem să instalăm 16 GB RAM, cel mai bun lucru este să cumpărați două module de 8 GB fiecare și să le instalați pe canal dual, înainte de a instala doar unul de 16 GB. Latency: Latency este timpul necesar pentru ca memoria să facă procesul de căutare și scriere a datelor. Cu cât acest timp este mai mic, cu atât mai bine, deși va trebui să fie cântărit și cu alte aspecte, cum ar fi capacitatea de transfer și frecvența. Memoriile DDR 4, de exemplu, au latență ridicată, dar sunt contracarate de frecvența înaltă și transferul de date. Frecvență: este viteza cu care funcționează memoria. Cu cât cu atât mai bine.

Ați putea fi, de asemenea, interesat de:

Acest lucru se încheie articolul nostru despre ce este o memorie RAM și cum funcționează, sperăm că v-a plăcut. Dacă aveți întrebări sau doriți să clarificați ceva, lăsați-l în comentarii.