Co je paměť RAM a jak to funguje?

Když je náš počítač pomalý, jednou z prvních věcí, na kterou se podíváme, je dostatek paměti RAM. Jedním z požadavků, které všechny programy, hry a operační systémy obvykle mají, je také minimum paměti RAM. Co je RAM opravdu a na co je? To vše a ještě dnes uvidíme v tomto článku.

Index obsahu

Co je RAM

RAM (Random Access Memory) je fyzická součást našeho počítače, obvykle nainstalovaná na stejné základní desce. Paměť RAM je vyjímatelná a lze ji rozšířit o moduly různých kapacit.

Funkcí paměti RAM je načíst všechny instrukce, které jsou prováděny v procesoru. Tyto pokyny pocházejí z operačního systému, vstupních a výstupních zařízení, pevných disků a všeho, co je v počítači nainstalováno.

V paměti RAM jsou uložena všechna data a pokyny spuštěných programů, které jsou před jejich spuštěním odeslány z paměťových jednotek. Tímto způsobem můžeme mít k dispozici všechny spuštěné programy, pokud jen stěží čekáte.

Pokud RAM neexistuje, měly by být pokyny převzaty přímo z pevných disků a ty jsou mnohem pomalejší než tato paměť s náhodným přístupem, což z ní činí kritickou součást výkonu počítače.

Říká se tomu paměť s náhodným přístupem, protože ji lze číst a zapisovat do kteréhokoli z jejích paměťových míst, aniž by pro její přístup muselo respektovat sekvenční pořadí. To prakticky neumožňuje žádné čekací intervaly pro přístup k informacím.

Fyzické komponenty RAM

Pokud jde o fyzické součásti paměťového modulu RAM, můžeme rozlišit následující části:

Komponentní deska

Je to struktura, která podporuje ostatní komponenty a elektrické dráhy, které komunikují každou z jejich částí.

Každá z těchto desek tvoří paměťový modul RAM. Každý z těchto modulů bude mít určitou kapacitu paměti podle těch, které existují na trhu.

Paměťové banky

Jsou to fyzické komponenty, které mají na starosti ukládání záznamů. Tyto paměťové banky jsou tvořeny čipy integrovaných obvodů, které jsou tvořeny tranzistory a kondenzátory, které tvoří paměťové buňky. Tyto prvky umožňují ukládat v nich kousky informací.

Aby informace zůstaly uvnitř tranzistorů, bude v nich nutné periodické elektrické napájení. To je důvod, proč při vypnutí počítače je tato paměť zcela prázdná.

To je velký rozdíl například mezi paměťovými jednotkami RAM a SSD.

Chcete-li se dozvědět více o jednotkách SSD, navštivte náš článek, kde jsou podrobně vysvětleny nejlepší modely a jejich vlastnosti:

Každý modul RAM má několik těchto paměťových bank fyzicky oddělených čipy. Tímto způsobem je možné přistupovat k informacím jedné z nich, zatímco druhá se načítá nebo vykládá.

Hodiny

Synchronní paměti RAM mají hodiny, které jsou zodpovědné za synchronizaci operací čtení a zápisu těchto prvků. Asynchronní paměti nemají tento typ integrovaného prvku.

SPD čip

Čip SPD (Serial Presence Detect) je zodpovědný za ukládání dat souvisejících s paměťovým modulem RAM. Jedná se o velikost paměti, dobu přístupu, rychlost a typ paměti. Tímto způsobem bude počítač vědět, jaká RAM paměť je nainstalována uvnitř tím, že ji zkontroluje během zapínání.

Připojovací sběrnice

Tato sběrnice, sestávající z elektrických kontaktů, je zodpovědná za umožnění komunikace mezi paměťovým modulem a základní deskou. Díky tomuto prvku budeme mít paměťové moduly oddělené od základní desky, takže budeme moci rozšířit kapacitu paměti pomocí nových modulů.

Typy paměťových modulů RAM

Jakmile uvidíme různé fyzické komponenty paměti RAM, budeme také muset znát typ zapouzdření nebo moduly, které připojují. Tyto moduly jsou v zásadě tvořeny základní deskou a propojovací sběrnicí spolu s jejich kontaktními kolíky. Jedná se mimo jiné o nejčastěji používané moduly dříve a nyní:

• RIMM: Tyto moduly připojily paměti RDRAM nebo Rambus DRAM. Pak je uvidíme. Tyto moduly mají 184 propojovacích kolíků a 16bitovou sběrnici. SIMM: Tento formát používali starší počítače. Budeme mít 30 a 60 kontaktních modulů a 16 a 32 bitovou datovou sběrnici. DIMM: to je formát, který se aktuálně používá pro paměti DDR ve verzích 1, 2, 3 a 4. Datová sběrnice je 64 bitů a může mít: 168 pinů pro SDR RAM, 184 pro DDR, 240 pro DDR2 a DDR3 a 288 pro DDR4. SO-DIMM: bude to specifický formát DIMM pro přenosné počítače. FB-DIMM: Formát DIMM pro servery.

Typy technologií RAM

Obecně existují nebo existovaly dva typy RAM. Asynchronní typ, který nemá hodiny pro synchronizaci s procesorem. A ty synchronního typu, které jsou schopny udržovat synchronizaci s procesorem, aby získaly efektivitu a efektivitu při přístupu a ukládání informací v nich. Uvidíme, které existují každého typu.

Asynchronní paměti nebo DRAM

První paměti DRAM (Dinamic RAM) nebo dynamické paměti RAM byly asynchronního typu. Nazývá se DRAM kvůli své charakteristice náhodného a dynamického ukládání informací. Struktura tranzistoru a kondenzátoru znamená, že pro ukládání dat uvnitř paměťové buňky bude nutné kondenzátor pravidelně napájet.

Tyto dynamické paměti byly asynchronního typu, takže neexistoval žádný prvek schopný synchronizovat frekvenci procesoru s frekvencí samotné paměti. To způsobilo, že v komunikaci mezi těmito dvěma prvky byla menší účinnost. Některé asynchronní paměti jsou následující:

• FPM-RAM (RAM pro rychlý režim stránky): Tyto paměti byly použity pro první Intel Pentium. Jeho design spočíval v tom, že mohl poslat jednu adresu a výměnou obdržel několik z těchto po sobě jdoucích. To umožňuje lepší odezvu a efektivitu, protože nemusíte neustále odesílat a přijímat jednotlivé adresy. EDO-RAM (Extended Data Output RAM): Tento design je vylepšením předchozího. Kromě toho, že je možné současně přijímat sousední adresy, se čte předchozí sloupec adres, takže není třeba čekat na adresy, když je jedna odeslána. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): vylepšení EDO-RAM, tato paměť byla schopna přistupovat na různá paměťová místa a odesílat datové burzy (Burt) v každém hodinovém cyklu do procesoru. Tato paměť nebyla nikdy komercializována.

Synchronní paměti nebo paměti typu SDRAM

Na rozdíl od předchozích má tato dynamická RAM interní hodiny schopné synchronizovat ji s procesorem. Tímto způsobem se výrazně zlepší doba přístupu a účinnost komunikace mezi těmito dvěma prvky. V současné době na všech našich počítačích pracuje tento typ paměti. Pojďme se podívat na různé typy synchronních vzpomínek.

Rambus DRAM (RDRAM)

Tyto vzpomínky jsou úplným přepracováním asynchronních DRAM. Zlepšilo to jak v šířce pásma, tak i v přenosové frekvenci. Byly použity pro konzolu Nintendo 64. Tyto vzpomínky byly namontovány do modulu zvaného RIMM a dosáhly frekvencí 1200 MHz a 64bitové šířky slov. Aktuálně jsou zastaralé

SDR SDRAM

Byli to jen předchůdci současného DDR SDRAM. Ty byly prezentovány v modulech typu DIMM. Ty mají možnost připojení ke slotům základní desky a sestávají ze 168 kontaktů. Tento typ paměti podporoval maximální velikost 515 MB. Byly použity v procesorech AMD Athlon a Pentium 2 a 3

DDR SDRAM (SDRAM s dvojnásobnou rychlostí dat)

Toto jsou paměti RAM, které se v současné době používají v našich počítačích, s různými aktualizacemi. Paměti DDR umožňují přenos informací prostřednictvím dvou různých kanálů současně ve stejném cyklu hodin (Double Data).

Zapouzdření sestávalo ze 184-pinového DIMM a maximální kapacity 1 GB. Paměti DDR byly používány AMD Athlon a později Pentiem 4. Jeho maximální hodinová frekvence byla 500 MHz

DDR2 SDRAM

Prostřednictvím tohoto vývoje DDR RAM byly bity přenesené v každém hodinovém cyklu zdvojnásobeny na 4 (čtyři přenosy), dva vpřed a dva pro návrat.

Zapouzdření je 240-pinový modul DIMM. Jeho maximální frekvence hodin je 1200 MHz. Latence (přístup k informacím a doba odezvy) u čipů typu DDR2 se ve srovnání s DDR zvyšuje, takže v tomto ohledu snižuje jejich výkon. Paměti DDR2 nejsou při instalaci kompatibilní s DDR, protože fungují při jiném napětí.

DDR3 SDRAM

Ještě další vývoj standardu DDR. V tomto případě je energetická účinnost zlepšena prací na nižším napětí. Zapouzdření je stále typu DIMM s 240 kolíky a frekvence hodin se zvyšuje až na 2666 MHz. Kapacita paměťového modulu je až 16 GB.

Stejně jako v technologickém skoku jsou tyto paměti DDR3 vzpomínky s vyšší latencí než předchozí a nejsou kompatibilní při instalaci s předchozími verzemi.

DDR4 SDRAM

Stejně jako v předchozích případech došlo k podstatnému zlepšení, pokud jde o kmitočet hodin, přičemž je možné dosáhnout až 4266 MHz. Stejně jako v technologickém skoku i tyto DDR4 jsou vzpomínky s vyšší latencí než předchozí a nekompatibilní s rozšiřující sloty pro starší technologie.

Paměti DDR4 připojují 288-pinové moduly.

Použitá nomenklatura

Musíme věnovat zvláštní pozornost nomenklatuře používané k pojmenování současných DDR typu RAM. Tímto způsobem můžeme zjistit, jakou paměť kupujeme a jak často má.

Nejprve budeme mít dostupnou kapacitu paměti, následovanou „DDR (x) - (frekvence) PC (x) - (rychlost přenosu dat). Například:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: jednáme o 2 GB DDR2 typu RAM modulu, který pracuje na frekvenci 1066 MHz a přenosové rychlosti 8500 MB / s

Provoz paměti RAM

Abychom věděli, jak funguje paměť RAM, musíme nejprve vidět, jak fyzicky komunikuje s procesorem. Pokud vezmeme v úvahu hierarchické pořadí paměti RAM, je to přesně na další úrovni mezipaměti procesoru.

Existují tři typy signálů, které musí řadič RAM zpracovat, datové signály, adresovací signály a řídicí signály. Tyto signály cirkulují hlavně na datových a adresních sběrnicích a dalších řídicích linkách. Podívejme se na každou z nich.

Datová sběrnice

Tato linka je zodpovědná za přenos informací z paměťového řadiče do procesoru a dalších čipů, které je vyžadují.

Tato data jsou seskupena do 32 nebo 64 bitových prvků. V závislosti na bitové šířce procesoru, pokud je procesor 64, budou data seskupena do 64bitových bloků.

Adresní autobus

Tento řádek je zodpovědný za přenos adres paměti, které obsahují data. Tato sběrnice je nezávislá na systémové adresové sběrnici. Šířka sběrnice této linky bude šířka paměti RAM a procesoru, aktuálně 64 bitů. Adresová sběrnice je fyzicky připojena k procesoru a RAM.

Řídicí sběrnice

Na této sběrnici budou jezdit řídicí signály, jako jsou výkonové signály Vdd, signály Read (RD) nebo Write (RW), hodinový signál (Clock) a Reset signal (Reset).

Dvoukanálové ovládání

Dvoukanálová technologie umožňuje zvýšení výkonu zařízení díky skutečnosti, že bude možný současný přístup ke dvěma různým paměťovým modulům. Když je duální kanálová konfigurace aktivní, bude možné přistupovat k blokům 128 bitové přípony namísto typických 64. To je patrné zejména při použití grafických karet integrovaných do základní desky, protože v tomto případě je část paměti RAM sdílena pro použití s ​​touto grafickou kartou.

K implementaci této technologie bude nezbytný další paměťový řadič umístěný v čipové sadě severního mostu základní desky. Aby byl duální kanál efektivní, musí být paměťové moduly stejného typu, musí mít stejnou kapacitu a rychlost. A musí být nainstalován do slotů uvedených na základní desce (obvykle páry 1-3 a 2-4). I když se nebojte, protože i když jsou to různé vzpomínky, budou také moci pracovat na Dual Channel

V současné době také můžeme najít tuto technologii pomocí trojitého kanálu nebo dokonce čtyřnásobného kanálu s novými pamětí DDR4.

Cyklus instrukcí paměti RAM

Provozní schéma je znázorněno dvěma dvoukanálovými pamětí. K tomu budeme mít 128bitovou datovou sběrnici, 64 bitů pro všechna data obsažená v každém ze dvou modulů. Kromě toho budeme mít procesor se dvěma paměťovými řadiči CM1 a CM2

Jedna 64bitová datová sběrnice bude připojena k CM1 a další k CM2. Aby 64bitový procesor CPU pracoval se dvěma bloky dat, rozloží je do dvou hodinových cyklů.

Adresová sběrnice bude obsahovat paměťovou adresu dat, která procesor v daném okamžiku potřebuje. Tato adresa bude z buněk modulu 1 i modulu 2.

CPU chce číst data z paměti 2

CPU chce číst data z paměťového místa 2. Tato adresa odpovídá dvěma buňkám umístěným ve dvou dvoukanálových paměťových modulech RAM.

Protože chceme číst data z paměti, řídicí sběrnice aktivuje čtecí kabel (RD), takže paměť ví, že CPU chce tato data číst.

Paměťová sběrnice současně odešle tuto paměťovou adresu do RAM, všechny synchronizované pomocí hodin (CLK)

Paměť již přijala požadavek od procesoru, nyní o několik cyklů později připraví data z obou modulů k odeslání přes datovou sběrnici. Říkáme o několik cyklů později, protože latence RAM způsobuje, že proces není okamžitý.

128 bitů dat z RAM bude odesláno přes datovou sběrnici, 64bitový blok pro jednu část sběrnice a 64bitový blok pro druhou část.

Každý z těchto bloků nyní dosáhne paměťových řadičů CM1 a CM2 a CPU je ve dvou hodinových cyklech zpracuje.

Cyklus čtení skončí. Chcete-li provést zápis, bude to totéž, ale aktivací RW kabelu řídicí sběrnice

Jak zjistit, zda je RAM dobrá

Abychom věděli, zda RAM má dobrý nebo špatný výkon, musíme se podívat na jeho určité aspekty.

• Technologie výroby: hlavní věcí bude vědět, která technologie implementuje paměť RAM. Navíc to musí být stejné, které podporuje základní desku. Například pokud se jedná o DDR4 nebo DDR3 atd. Velikost: Dalším hlavním aspektem je kapacita úložiště. Čím více, tím lépe, zejména pokud budeme používat naše vybavení pro hraní her nebo velmi těžké programy, budeme potřebovat RAM s velkou kapacitou, 8, 16, 32 GB atd. Kapacita desky pro který kanál: Dalším aspektem, který je třeba zvážit, je, zda deska umožňuje duální kanál. Pokud ano, a například chceme nainstalovat 16 GB paměti RAM, nejlepší věcí, kterou musíte udělat, je koupit dva moduly po 8 GB a nainstalovat je do duálního kanálu před instalací pouze jednoho ze 16 GB. Latence: Latence je doba, kterou paměť potřebuje k provedení procesu vyhledávání a zápisu dat. Čím je tato doba kratší, tím lepší, i když bude muset být zvážena také s dalšími aspekty, jako je přenosová kapacita a frekvence. Například paměti DDR 4 mají vysokou latenci, ale jsou potlačeny vysokou frekvencí a přenosem dat. Frekvence: je rychlost, se kterou paměť pracuje. Čím více, tím lépe.

Mohlo by vás také zajímat:

Tím končí náš článek o tom, co je RAM a jak to funguje, doufáme, že se vám to líbilo. Pokud máte nějaké dotazy nebo chcete něco vyjasnit, nechte to v komentářích.