Čo je to RAM pamäť a ako to funguje?

Keď je náš počítač pomalý, jednou z prvých vecí, na ktorú sa pozeráme, je, či máme dostatok pamäte RAM. Jednou z požiadaviek, ktoré všetky programy, hry a operačné systémy obvykle majú, je minimálne RAM. Čo je to RAM a za čo je to? Toto všetko uvidíme ešte dnes v tomto článku.

Index obsahu

Čo je to RAM

RAM (Random Access Memory) je fyzická súčasť nášho počítača, zvyčajne nainštalovaná na tej istej základnej doske. Pamäť RAM je vymeniteľná a je ju možné rozšíriť o moduly s rôznou kapacitou.

Funkciou pamäte RAM je načítanie všetkých pokynov, ktoré sa vykonávajú v procesore. Tieto pokyny pochádzajú z operačného systému, vstupných a výstupných zariadení, pevných diskov a všetkého, čo je nainštalované v počítači.

V pamäti RAM sa ukladajú všetky údaje a pokyny spustených programov. Tieto sa odosielajú z pamäťových jednotiek pred ich vykonaním. Týmto spôsobom môžeme mať k dispozícii všetky spustené programy, ak sotva čakáte.

Ak RAM neexistuje, inštrukcie by sa mali vziať priamo z pevných diskov a tieto sú oveľa pomalšie ako táto pamäť s nezávislým prístupom, čo z nej robí kritickú súčasť výkonu počítača.

Hovorí sa tomu pamäť s ľubovoľným prístupom, pretože sa dá čítať a zapisovať na ľubovoľné miesto v pamäti bez toho, aby pri jej prístupe musela rešpektovať postupné poradie. To prakticky neumožňuje žiadne čakacie intervaly na prístup k informáciám.

Fyzikálne komponenty RAM

Pokiaľ ide o fyzické komponenty pamäťového modulu RAM, môžeme rozlíšiť tieto časti:

Komponentná doska

Je to štruktúra, ktorá podporuje ostatné komponenty a elektrické dráhy, ktoré komunikujú každú z ich častí.

Každá z týchto dosiek tvorí pamäťový modul RAM. Každý z týchto modulov bude mať určitú kapacitu pamäte podľa tých, ktoré existujú na trhu.

Pamäťové banky

Sú to fyzické komponenty zodpovedné za uchovávanie záznamov. Tieto pamäťové banky sú tvorené čipmi integrovaných obvodov, ktoré sa skladajú z tranzistorov a kondenzátorov, ktoré tvoria pamäťové bunky. Tieto prvky umožňujú ukladanie bitov informácií v nich.

Aby informácie zostali vo vnútri tranzistorov, bude v nich potrebné periodické elektrické napájanie. Preto keď vypneme počítač, táto pamäť je úplne prázdna.

Toto je veľký rozdiel napríklad medzi úložnými jednotkami RAM a SSD.

Ak sa chcete dozvedieť viac o jednotkách SSD, môžete navštíviť náš článok, v ktorom sú podrobne vysvetlené najlepšie modely a ich vlastnosti:

Každý modul RAM má niekoľko týchto pamäťových bánk fyzicky oddelených čipmi. Týmto spôsobom je možné získať prístup k informáciám jednej z nich, zatiaľ čo druhá sa nakladá alebo vykladá.

hodinky

Synchrónne pamäte RAM majú hodiny, ktoré sú zodpovedné za synchronizáciu operácií čítania a zápisu týchto prvkov. Asynchrónne pamäte nemajú tento typ integrovaného prvku.

Čip SPD

Čip SPD (Serial Presence Detect) je zodpovedný za ukladanie údajov týkajúcich sa pamäťového modulu RAM. Jedná sa o veľkosť pamäte, čas prístupu, rýchlosť a typ pamäte. Týmto spôsobom bude počítač vedieť, v ktorej pamäti RAM je nainštalovaná vo vnútri.

Spojovacia zbernica

Táto zbernica, pozostávajúca z elektrických kontaktov, je zodpovedná za umožnenie komunikácie medzi pamäťovým modulom a základnou doskou. Vďaka tomuto prvku budeme mať pamäťové moduly oddelené od základnej dosky, a tak budeme môcť rozšíriť kapacitu pamäte pomocou nových modulov.

Typy pamäťových modulov RAM

Akonáhle sme videli rôzne fyzické komponenty pamäte RAM, budeme musieť poznať aj typ zapuzdrenia alebo moduly, ktoré pripájajú. Tieto moduly sú v zásade tvorené komponentnou doskou a pripojovacou zbernicou spolu s ich kontaktnými kolíkmi. Okrem iného ide o najpoužívanejšie moduly predtým a teraz:

• RIMM: Tieto moduly namontovali pamäte RDRAM alebo Rambus DRAM. Potom ich uvidíme. Tieto moduly majú 184 pripájacích pinov a 16-bitovú zbernicu. SIMM: Tento formát používali staršie počítače. Budeme mať 30 a 60 kontaktných modulov a 16 a 32 bitovú dátovú zbernicu. DIMM: je to formát, ktorý sa v súčasnosti používa pre pamäte DDR vo verziách 1, 2, 3 a 4. Dátová zbernica má 64 bitov a môže mať: 168 pinov pre SDR RAM, 184 pre DDR, 240 pre DDR2 a DDR3 a 288 pre DDR4. SO-DIMM: bude to špecifický formát DIMM pre prenosné počítače. FB-DIMM: Formát DIMM pre servery.

Typy technológií RAM

Všeobecne existujú alebo existovali dva typy RAM. Asynchrónny typ, ktorý nemá hodiny na synchronizáciu s procesorom. A tie typu synchrónneho typu, ktoré sú schopné udržiavať synchronizáciu s procesorom, aby sa dosiahla efektívnosť a účinnosť prístupu a ukladania informácií v nich. Pozrime sa, ktoré existujú každého typu.

Asynchrónne pamäte alebo DRAM

Prvé pamäte DRAM (Dinamic RAM) alebo dynamické pamäte RAM boli asynchrónneho typu. Nazýva sa DRAM kvôli svojej charakteristike náhodného a dynamického ukladania informácií. Štruktúra tranzistora a kondenzátora znamená, že na ukladanie údajov vo vnútri pamäťovej bunky je potrebné periodicky napájať kondenzátor.

Tieto dynamické pamäte boli asynchrónneho typu, takže neexistoval žiadny prvok schopný synchronizovať frekvenciu procesora s frekvenciou samotnej pamäte. To spôsobilo, že medzi týmito dvoma prvkami bola komunikácia menšia. Niektoré asynchrónne pamäte sú nasledujúce:

• FPM-RAM (RAM s rýchlym režimom): Tieto spomienky sa použili pre prvé Intel Pentium. Jeho návrh spočíval v tom, že bol schopný poslať jednu adresu a výmenou získať niekoľko z týchto za sebou nasledujúcich. To umožňuje lepšiu reakciu a efektívnosť, pretože nemusíte neustále odosielať a prijímať jednotlivé adresy. EDO-RAM (Extended Data Output RAM): Tento návrh je vylepšením predchádzajúceho. Okrem toho, že je možné súčasne prijímať susediace adresy, sa číta predchádzajúci stĺpec adries, takže nie je potrebné čakať na adresy, keď sa jedna odosiela. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): vylepšenie EDO-RAM, táto pamäť bola schopná získať prístup k rôznym miestam v pamäti, aby mohla odosielať dátové zhluky (Burt) v každom hodinovom cykle do procesora. Táto pamäť nebola nikdy komercializovaná.

Synchrónne pamäte alebo pamäte typu SDRAM

Na rozdiel od predchádzajúcich má táto dynamická RAM interné hodiny, ktoré ju dokážu synchronizovať s procesorom. Týmto spôsobom sa významne zlepšia prístupové časy a účinnosť komunikácie medzi týmito dvoma prvkami. V súčasnosti na všetkých našich počítačoch funguje tento typ pamäte. Pozrime sa na rôzne typy synchrónnych spomienok.

Rambus DRAM (RDRAM)

Tieto spomienky sú úplným prepracovaním asynchrónnych DRAM. Zlepšilo sa to v šírke pásma aj prenosovej frekvencii. Boli použité pre konzolu Nintendo 64. Tieto pamäte boli namontované do modulu s názvom RIMM a dosiahli frekvencie 1200 MHz a 64-bitovú šírku slova. Momentálne sú zastarané

SDR SDRAM

Boli to iba predchodcovia súčasného DDR SDRAM. Tieto boli prezentované v moduloch typu DIMM. Majú možnosť pripojenia k otvorom základnej dosky a pozostávajú zo 168 kontaktov. Tento typ pamäte podporoval maximálnu veľkosť 515 MB. Boli použité v procesoroch AMD Athlon a Pentium 2 a 3

DDR SDRAM (SDRAM s dvojitou rýchlosťou prenosu dát)

Toto sú pamäte RAM, ktoré sa v súčasnosti používajú v našich počítačoch s rôznymi aktualizáciami. DDR pamäte umožňujú prenos informácií cez dva rôzne kanály súčasne v tom istom cykle hodín (Double Data).

Zapuzdrenie pozostávalo zo 184-pinového modulu DIMM a maximálnej kapacity 1 GB. Pamäte DDR využívali AMD Athlon a neskôr Pentium 4. Jeho maximálna frekvencia hodín bola 500 MHz

DDR2 SDRAM

Týmto vývojom DDR RAM sa bity prenesené v každom hodinovom cykle zdvojnásobili na 4 (štyri prevody), dva vpred a dva na návrat.

Zapuzdrenie je 240-pinový modul DIMM. Jeho maximálna taktovacia frekvencia je 1200 MHz. Latencia (prístup k informáciám a doba odozvy) pre čipy typu DDR2 sa v porovnaní s DDR zvyšuje, takže v tomto ohľade znižuje ich výkon. Pamäte DDR2 nie sú pri inštalácii kompatibilné s DDR, pretože fungujú pri inom napätí.

DDR3 SDRAM

Ďalší vývoj štandardu DDR. V tomto prípade je energetická účinnosť zlepšená prácou pri nižšom napätí. Zapuzdrenie je stále typu DIMM s 240 kolíkmi a taktovacia frekvencia sa zvýši na 2666 MHz. Kapacita jedného pamäťového modulu je až 16 GB.

Rovnako ako v technologickom skoku, aj tieto DDR3 sú pamäte s vyššou latenciou ako tie predchádzajúce a nie sú pri inštalácii kompatibilné s predchádzajúcimi verziami.

DDR4 SDRAM

Rovnako ako v predchádzajúcich prípadoch došlo k výraznému zlepšeniu, pokiaľ ide o frekvenciu hodín, pričom je možné dosiahnuť až 4266 MHz. Rovnako ako v technologickom skoku, aj tieto DDR4 sú spomienky s vyššou latenciou ako predchádzajúce a nekompatibilné s rozširujúce sloty pre staršie technológie.

Pamäte DDR4 obsahujú 288-kolíkové moduly.

Použitá nomenklatúra

Musíme venovať osobitnú pozornosť nomenklatúre použitej na pomenovanie súčasných RAM typu DDR. Týmto spôsobom môžeme zistiť, akú pamäť kupujeme a ako často má.

Najprv budeme mať k dispozícii dostupnú kapacitu pamäte a potom „DDR (x) - (frekvencia) PC (x) - (rýchlosť prenosu dát). Napríklad:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: jedná sa o 2 GB DDR2 modul RAM, ktorý pracuje na frekvencii 1066 MHz a prenosovej rýchlosti 8500 MB / s

Prevádzka pamäte RAM

Aby sme vedeli, ako funguje pamäť RAM, musíme najprv vidieť, ako fyzicky komunikuje s procesorom. Ak vezmeme do úvahy hierarchické poradie pamäte RAM, je to presne na ďalšej úrovni vyrovnávacej pamäte procesora.

Existujú tri typy signálov, ktoré musí radič RAM spracovať, dátové signály, adresovacie signály a riadiace signály. Tieto signály cirkulujú hlavne na dátových a adresných zberniciach a iných riadiacich linkách. Pozrime sa na každú z nich.

Dátová zbernica

Tento riadok je zodpovedný za prenos informácií z pamäťového radiča do procesora a ďalších čipov, ktoré ich potrebujú.

Tieto údaje sú zoskupené do 32 alebo 64 bitových prvkov. V prípade 64 bitovej šírky procesora budú údaje zoskupené do 64-bitových blokov.

Adresový autobus

Tento riadok je zodpovedný za prenos pamäťových adries, ktoré obsahujú údaje. Táto zbernica je nezávislá od systémovej adresy zbernice. Šírka zbernice tohto riadku bude šírka pamäte RAM a procesora, v súčasnosti 64 bitov. Adresová zbernica je fyzicky spojená s procesorom a RAM.

Riadiaca zbernica

Na tejto zbernici sa budú pohybovať kontrolné signály, ako sú výkonové signály Vdd, signály čítania (RD) alebo zápisu (RW), signál hodín (hodiny) a signál resetovania (reset).

Dvojkanálová prevádzka

Dvojkanálová technológia umožňuje zvýšenie výkonu zariadenia vďaka tomu, že bude možný súčasný prístup k dvom rôznym pamäťovým modulom. Keď je konfigurácia duálneho kanála aktívna, bude možné pristupovať k blokom 128 bitového rozšírenia namiesto typických 64. Toto je obzvlášť viditeľné, keď používame grafické karty integrované v základnej doske, pretože v tomto prípade je časť pamäte RAM zdieľaná na použitie s touto grafickou kartou.

Na implementáciu tejto technológie bude potrebný ďalší pamäťový radič umiestnený v čipovej sade severného mosta základnej dosky. Aby bol duálny kanál efektívny, musia byť pamäťové moduly rovnakého typu, musia mať rovnakú kapacitu a rýchlosť. A musí byť nainštalovaný do slotov uvedených na základnej doske (zvyčajne páry 1-3 a 2-4). Aj keď sa nemusíte báť, pretože aj keď sú to rôzne spomienky, budú môcť pracovať aj na Dual Channel

V súčasnej dobe tiež môžeme nájsť túto technológiu pomocou trojitého kanála alebo dokonca štvornásobného kanála s novými pamätami DDR4.

Cyklus inštrukcií pamäte RAM

Prevádzková schéma je reprezentovaná dvoma dvojkanálovými pamäťami. Na tento účel budeme mať 128-bitovú dátovú zbernicu, 64 bitov pre každé dáta obsiahnuté v každom z týchto dvoch modulov. Okrem toho budeme mať procesor s dvoma pamäťovými radičmi CM1 a CM2

Jedna 64-bitová dátová zbernica bude pripojená k CM1 a druhá k CM2. Aby 64-bitový procesor CPU pracoval s dvoma blokmi údajov, rozloží ich do dvoch hodinových cyklov.

Adresová zbernica bude obsahovať pamäťovú adresu dát, ktoré procesor v danom čase potrebuje. Táto adresa bude z buniek modulu 1 aj modulu 2.

CPU chce čítať dáta z pamäťového miesta 2

CPU chce čítať dáta z pamäťového miesta 2. Táto adresa zodpovedá dvom bunkám umiestneným v dvoch dvojkanálových pamäťových moduloch RAM.

Pretože chceme čítať dáta z pamäte, riadiaca zbernica aktivuje čítací kábel (RD), takže pamäť vie, že CPU chce tieto dáta čítať.

Pamäťová zbernica súčasne odošle túto pamäťovú adresu do pamäte RAM synchronizovanej podľa hodín (CLK).

Pamäť už dostala požiadavku od procesora, teraz o niekoľko cyklov neskôr pripraví údaje z oboch modulov na odoslanie cez dátovú zbernicu. O niekoľko cyklov hovoríme neskôr, pretože oneskorenie pamäte RAM spôsobí, že proces nie je okamžitý.

128 bitov dát z RAM sa pošle cez dátovú zbernicu, 64 bitový blok pre jednu časť zbernice a 64 bitový blok pre druhú časť.

Každý z týchto blokov teraz dosiahne pamäťové radiče CM1 a CM2 a CPU ich v dvoch hodinových cykloch spracuje.

Cyklus čítania skončí. Akcia vykoná zápis, bude presne rovnaká, ale aktivuje sa kábel RW riadiacej zbernice

Ako zistiť, či je pamäť RAM dobrá

Aby sme vedeli, či RAM má dobrý alebo zlý výkon, musíme sa pozrieť na jej určité aspekty.

• Výrobná technológia: hlavná vec bude vedieť, ktorá technológia implementuje pamäť RAM. Okrem toho musí byť to isté, čo podporuje základnú dosku. Napríklad, ak ide o DDR4 alebo DDR3 atď. Veľkosť: Ďalším hlavným aspektom je úložná kapacita. Čím viac, tým lepšie, najmä ak budeme používať naše vybavenie na hranie hier alebo veľmi ťažké programy, budeme potrebovať veľkú kapacitu pamäte RAM, 8, 16, 32 GB atď. Kapacita dosky pre ktorý kanál: Ďalší aspekt, ktorý treba vziať do úvahy, je, či karta umožňuje duálny kanál. Ak je to tak a napríklad chceme nainštalovať 16 GB pamäte RAM, najlepšie je kúpiť dva moduly po 8 GB a nainštalovať ich do duálneho kanála pred inštaláciou iba jedného zo 16 GB. Latencia: Latencia je čas potrebný na vykonanie procesu vyhľadávania a zápisu údajov v pamäti. Čím je táto doba kratšia, tým lepšie, aj keď bude potrebné zvážiť aj ďalšie aspekty, ako je prenosová kapacita a frekvencia. Napríklad pamäte DDR 4 majú vysokú latenciu, ale sú potlačené vysokou frekvenciou a prenosom dát. Frekvencia: je rýchlosť, pri ktorej pamäť funguje. Čím viac, tým lepšie.

Môže vás zaujímať aj:

Týmto sa končí náš článok o tom, čo je RAM a ako to funguje, dúfame, že sa vám páčil. Ak máte nejaké otázky alebo chcete niečo objasniť, jednoducho to nechajte v komentároch.