Hva er RAM-minne, og hvordan fungerer det?

Når datamaskinen vår er treg, er en av de første tingene vi ser på om vi har nok RAM-minne. Et av kravene som alle programmer, spill og operativsystemer vanligvis har, er et minimum av RAM. Hva er egentlig RAM, og hva er det for? Vi vil se alt dette og mer i dag i denne artikkelen.

Innholdsindeks

Hva er RAM

RAM (Random Access Memory) er en fysisk komponent på datamaskinen vår, vanligvis installert på samme hovedkort. RAM-en er flyttbar og kan utvides med moduler med forskjellige kapasiteter.

Funksjonen til RAM-minne er å laste inn alle instruksjonene som utføres i prosessoren. Disse instruksjonene kommer fra operativsystemet, inngangs- og utgangsenheter, harddisker og alt som er installert på datamaskinen.

I RAM-minnet lagres alle data og instruksjoner fra programmene som kjører, disse blir sendt fra lagringsenhetene før de kjøres. På denne måten kan vi ha tilgjengelige alle programmene vi kjører, hvis du knapt venter.

Hvis RAM ikke eksisterer, bør instruksjonene tas direkte fra harddiskene, og disse er mye tregere enn dette tilfeldig minnet, noe som gjør det til en kritisk komponent i ytelsen til en datamaskin.

Det kalles tilfeldig tilgangshukommelse fordi det kan leses og skrives til hvilke som helst av minneplasseringene uten å måtte respektere en sekvensiell rekkefølge for tilgangen. Dette tillater praktisk talt ingen ventende intervaller for tilgang til informasjon.

Fysiske komponenter av RAM

Når det gjelder de fysiske komponentene i en RAM-minnemodul, kan vi skille følgende deler:

Komponentplate

Det er strukturen som støtter de andre komponentene og de elektriske sporene som kommuniserer hver av delene av disse.

Hvert av disse kortene danner en RAM-minnemodul. Hver av disse modulene vil ha en viss minnekapasitet i henhold til de som finnes i markedet.

Minnebanker

Det er de fysiske komponentene som har ansvar for lagring av postene. Disse minnebankene er dannet av integrerte kretsbrikker som består av transistorer og kondensatorer som danner lagringsceller. Disse elementene gjør det mulig å lagre biter av informasjon i dem.

For at informasjonen skal forbli i transistorene, vil det være nødvendig med en periodisk elektrisk forsyning i dem. Dette er grunnen til at når vi slår av datamaskinen, er dette minnet helt tomt.

Dette er den store forskjellen mellom for eksempel RAM og SSD lagringsenheter.

For å vite mer om SSD-stasjoner kan du besøke artikkelen vår der de beste modellene og deres egenskaper blir forklart i detalj:

Hver RAM-modul har flere av disse minnebankene fysisk atskilt med brikker. På denne måten er det mulig å få tilgang til informasjonen til en av dem mens en annen lastes eller losses.

watch

Synkrone RAM-minner har en klokke som er ansvarlig for å synkronisere lese- og skriveoperasjonene til disse elementene. Asynkrone minner har ikke denne typen integrerte elementer.

SPD-brikke

SPD (Serial Presence Detect) -brikken er ansvarlig for lagring av data relatert til RAM-minnemodulen. Disse dataene er minnestørrelse, tilgangstid, hastighet og minnetype. På denne måten vil datamaskinen vite hvilket RAM-minne som er installert inne ved å sjekke dette under oppstart.

Tilkoblingsbuss

Denne bussen som består av elektriske kontakter, har ansvaret for å tillate kommunikasjon mellom minnemodulen og hovedkortet. Takket være dette elementet vil vi ha minnemoduler atskilt fra hovedkortet, og dermed kunne utvide minnekapasiteten ved hjelp av nye moduler.

Typer RAM-minnemoduler

Når vi har sett de forskjellige fysiske komponentene i RAM-minnene, må vi også vite hvilken type innkapsling eller moduler de monterer. Disse modulene består i utgangspunktet av komponentkortet og tilkoblingsbussen sammen med kontaktpinnene. Dette er blant de mest brukte modulene før og nå:

• RIMM: Disse modulene monterte RDRAM- eller Rambus DRAM-minner. Så får vi se dem. Disse modulene har 184 tilkoblingsstifter og en 16-bits buss. SIMM: Dette formatet ble brukt av eldre datamaskiner. Vi vil ha 30 og 60 kontaktmoduler og 16 og 32 bit databuss. DIMM: dette er formatet som for øyeblikket brukes for DDR-minner i versjoner 1, 2, 3 og 4. Databussen er 64 biter og kan ha: 168 pinner for SDR RAM, 184 for DDR, 240 for DDR2 og DDR3 og 288 for DDR4. SO-DIMM: det vil være det spesifikke DIMM-formatet for bærbare datamaskiner. FB-DIMM: DIMM-format for servere.

Typer RAM-teknologier

Generelt finnes eller har eksistert to typer RAM. Den asynkrone typen, som ikke har en klokke for å synkronisere med prosessoren. Og de av den synkrone typen som er i stand til å opprettholde synkronisering med prosessoren for å oppnå effektivitet og effektivitet når det gjelder tilgang til og lagring av informasjon i dem. La oss se hvilke som finnes av hver type.

Asynkrone minner eller DRAM

Den første DRAM (Dinamic RAM) eller dynamiske RAM-minner var av asynkron type. Det kalles DRAM på grunn av dets kjennetegn ved å lagre informasjon på en tilfeldig og dynamisk måte. Strukturen av transistor og kondensator betyr at for en data som skal lagres i en minnecelle, vil det være nødvendig å drive kondensatoren med jevne mellomrom.

Disse dynamiske minnene var av asynkron type, så det var ikke noe element som var i stand til å synkronisere prosessorens frekvens med selve frekvensen av minnet. Dette førte til at det var mindre effektivitet i kommunikasjonen mellom disse to elementene. Noen asynkrone minner er som følger:

• FPM-RAM (Fast Page Mode RAM): Disse minnene ble brukt til det første Intel Pentium. Designet besto av å kunne sende en enkelt adresse og i bytte motta flere av disse på rad. Dette gir bedre respons og effektivitet da du ikke trenger å kontinuerlig sende og motta individuelle adresser. EDO-RAM (utvidet datautgangs RAM): Denne designen er forbedringen av den forrige. I tillegg til å kunne motta sammenhengende adresser samtidig, leses den forrige kolonnen med adresser, så det er ikke nødvendig å vente på adresser når en blir sendt. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): Forbedring av EDO-RAM, dette minnet var i stand til å få tilgang til forskjellige minneplasser for å sende datasprengninger (Burt) i hver klokkesyklus til prosessoren. Dette minnet ble aldri kommersialisert.

Synkrone eller SDRAM-minner

I motsetning til de tidligere, har denne dynamiske RAM-en en intern klokke som kan synkronisere den med prosessoren. På denne måten blir tilgangstider og kommunikasjonseffektivitet mellom de to elementene betydelig forbedret. For øyeblikket har alle datamaskinene denne typen minne som fungerer på dem. La oss se på de forskjellige typene synkrone minner.

Rambus DRAM (RDRAM)

Disse minnene er fullstendig overhaling av asynkrone DRAMs. Det forbedret dette både i båndbredde og overføringsfrekvens. De ble brukt til Nintendo 64-konsollen. Disse minnene ble montert i en modul kalt RIMM og nådde frekvenser på 1200 MHz og en 64-biters ordbredde. Foreløpig avskrevet

SDR SDRAM

De var bare forgjengerne til den nåværende DDR SDRAM. Disse ble presentert i moduler av DIMM-type. Disse har muligheten til å koble seg til sporene på hovedkortet og består av 168 kontakter. Denne typen minne støttet en maksimal størrelse på 515 MB. De ble brukt i AMD Athlon-prosessorer og Pentium 2 og 3

DDR SDRAM (dobbel datarate SDRAM)

Dette er RAM-minnene som for øyeblikket brukes på datamaskinene våre, med forskjellige oppdateringer. DDR-minner tillater overføring av informasjon gjennom to forskjellige kanaler samtidig i samme klokkesyklus (Double Data).

Innkapslingen besto av en 184-pinners DIMM og en maksimal kapasitet på 1 GB. DDR-minner ble brukt av AMD Athlon og senere av Pentium 4. Den maksimale klokkefrekvensen var 500 MHz

DDR2 SDRAM

Gjennom denne utviklingen av DDR RAM ble bitene som ble overført i hver klokkesyklus doblet til 4 (fire overføringer), to fremover og to for retur.

Innkapsling er en 240-pinners DIMM-type. Den maksimale klokkefrekvensen er 1200 MHz. Latensen (informasjonstilgang og responstid) for sjetonger av DDR2-type øker sammenlignet med DDR, så i denne forbindelse reduserer den ytelsen. DDR2-minner er ikke kompatible i installasjon med DDR-er, fordi de fungerer på en annen spenning.

DDR3 SDRAM

Nok en utvikling av DDR-standarden. I dette tilfellet forbedres energieffektiviteten ved å jobbe med en lavere spenning. Innkapslingen er fremdeles en 240-pinners DIMM-type og klokkefrekvensen går opp til 2666 MHz. Kapasiteten per minnemodul er opptil 16 GB.

Som i teknologispranget, er disse DDR3 minner med høyere latens enn tidligere, og er ikke kompatible i installasjon med tidligere versjoner.

DDR4 SDRAM

Som i de foregående tilfellene har det en betydelig forbedring når det gjelder klokkefrekvens, og er mulig å nå opp til 4266 MHz. Som i teknologispranget, er disse DDR4 minner med høyere latens enn de forrige og uforenelige med utvidelsesspor for eldre teknologier.

DDR4-minner monterer 288-pinners moduler.

Nomenklatur brukt

Vi må være spesielt oppmerksom på nomenklaturen som brukes til å navngi gjeldende RAM-er av DDR-type. På denne måten kan vi identifisere hvilket minne vi kjøper og hvor ofte det har.

Vi vil først ha den tilgjengelige minnekapasiteten etterfulgt av "DDR (x) - (frekvens) PC (x) - (dataoverføringshastighet). For eksempel:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: vi har å gjøre med en 2 GB DDR2 type RAM-modul som fungerer med en frekvens på 1066 MHz og med en overføringshastighet på 8500 MB / s

RAM-minnedrift

For å vite hvordan et RAM-minne fungerer, er det første vi må se hvordan det fysisk kommuniserer med prosessoren. Hvis vi tar hensyn til den hierarkiske rekkefølgen på RAM-minnet, ligger dette nøyaktig på neste nivå til prosessorens hurtigbuffer.

Det er tre typer signaler som RAM-kontrolleren må håndtere, datasignaler, adresseringssignaler og styresignaler. Disse signalene sirkulerer hovedsakelig på data- og adressebusser og andre kontrolllinjer. La oss se på hver av dem.

Datobuss

Denne linjen er ansvarlig for å frakte informasjonen fra minnekontrolleren til prosessoren og de andre brikkene som krever den.

Disse dataene er gruppert i 32 eller 64 bit elementer. Avhengig av bitbredden til prosessoren, hvis prosessoren er 64, vil dataene bli gruppert i 64-biters blokker.

Adressebuss

Denne linjen er ansvarlig for å transportere minneadressene som inneholder dataene. Denne bussen er uavhengig av systemadressebussen. Bussbredden på denne linjen vil være bredden på RAM og prosessor, for tiden 64 biter. Adressebussen er fysisk koblet til prosessoren og RAM.

Kontrollbuss

Kontrollsignaler som Vdd-kraftsignaler, Les (RD) eller Skriv (RW) -signaler, klokkesignal (klokke) og tilbakestillingssignal (tilbakestilling) vil reise på denne bussen.

To-kanals drift

Den doble kanalteknologien tillater en økning i ytelsen til utstyret takket være det faktum at samtidig tilgang til to forskjellige minnemoduler vil være mulig. Når den doble kanalkonfigurasjonen er aktiv, vil det være mulig å få tilgang til blokker av en 128-bits utvidelse i stedet for den typiske 64. Dette merkes spesielt når vi bruker grafikkort integrert i hovedkortet, siden i dette tilfellet blir en del av RAM delt for bruk med dette grafikkortet.

For å implementere denne teknologien vil det være nødvendig med en ekstra minnekontroller som ligger i brikkesettet til nordbroen på hovedkortet. For at en dobbel kanal skal være effektiv, må minnemodulene være av samme type, ha samme kapasitet og hastighet. Og det må installeres i sporene som er angitt på hovedkortet (vanligvis par 1-3 og 2-4). Selv om ikke bekymre deg, for selv om de er forskjellige minner, vil de også kunne jobbe på Dual Channel

For tiden kan vi også finne denne teknologien ved å bruke trippelkanal eller til og med firedoblet kanal med de nye DDR4-minnene.

RAM-minneinstruksjonssyklus

Driftsplanen er representert med to dobbeltkanalsminner. For dette vil vi ha en 128-bit databuss, 64 biter for hver data som finnes i hver av de to modulene. I tillegg vil vi ha en CPU med to minnekontrollere CM1 og CM2

En 64-bits databuss vil være koblet til CM1 og en annen til CM2. For at 64-biters CPU skal fungere med to datablokker, vil den spre dem over to klokkesykluser.

Adressebussen vil inneholde minneadressen til dataene som prosessoren trenger til enhver tid. Denne adressen kommer fra både modul 1 og modul 2 celler.

CPU vil lese en data fra minneplass 2

CPU ønsker å lese dataene fra minneplass 2. Denne adressen tilsvarer to celler som ligger i to RAM-moduler med to kanaler.

Siden det vi ønsker er å lese dataene fra minnet, vil kontrollbussen aktivere lesekabelen (RD) slik at minnet vet at CPU vil lese disse dataene.

Samtidig vil minnebussen sende den minneadressen til RAM, alt synkronisert med klokken (CLK)

Hukommelsen har allerede mottatt forespørselen fra prosessoren, nå noen få sykluser senere vil den forberede dataene fra begge modulene til å sende dem over databussen. Vi sier noen få sykluser senere, fordi latensen til RAM gjør at prosessen ikke blir øyeblikkelig.

De 128 bitene med data fra RAM vil bli sendt over databussen, en 64-bitersblokk for den ene delen av bussen og en 64-bitersblokk for den andre delen.

Hver av disse blokkene vil nå nå minnekontrollere CM1 og CM2, og i to klokkesykluser vil prosessoren behandle dem.

Lesesyklusen vil være over. For å utføre skrivehandlingen vil det være nøyaktig det samme, men å aktivere RW-kabelen til kontrollbussen

Hvordan si om en RAM er bra

For å vite om en RAM har en god eller dårlig ytelse, må vi se på visse aspekter av den.

• Produksjonsteknologi: det viktigste vil være å vite hvilken teknologi som implementerer RAM-minnet. I tillegg må dette være det samme som støtter hovedkortet. Hvis det for eksempel er DDR4 eller DDR3 osv. Størrelse: Et annet hovedaspekt er lagringskapasiteten. Jo mer desto bedre, spesielt hvis vi skal bruke utstyret vårt til spill eller veldig tunge programmer, trenger vi RAM med stor kapasitet, 8, 16, 32 GB etc. Styrekapasitet for hvilken kanal: Et annet aspekt å vurdere er om brettet tillater dobbeltkanal. I så fall, og for eksempel vi vil installere 16 GB RAM, er det beste å kjøpe to moduler på 8 GB hver og installere dem i dobbeltkanal, før du bare installerer en på 16 GB. Latency: Latency er tiden det tar for hukommelse å utføre datasøk- og skriveprosessen. Jo lavere denne gangen, jo bedre, selv om det også må veies med andre aspekter som overføringskapasitet og frekvens. DDR 4-minner har for eksempel høy latens, men motvirkes av høyfrekvens og dataoverføring. Frekvens: er hastigheten som minnet fungerer på. Jo mer jo bedre.

Du kan også være interessert i:

Dette avslutter artikkelen vår om hva en RAM er og hvordan den fungerer, vi håper du likte den. Hvis du har spørsmål eller ønsker å avklare noe, er det bare å la det ligge i kommentarene.