Vad är ramminne och hur fungerar det?

När vår dator är långsam är en av de första sakerna vi tittar på om vi har tillräckligt med RAM-minne. Ett av kraven som alla program, spel och operativsystem vanligtvis har är ett minimum av RAM. Vad är RAM egentligen och vad är det för? Vi kommer att se allt detta och mer idag i den här artikeln.

Innehållsindex

Vad är RAM

RAM (Random Access Memory) är en fysisk del av vår dator, vanligtvis installerad på samma moderkort. RAM-minnet är avtagbart och kan utökas med moduler med olika kapaciteter.

RAM-minnets funktion är att ladda alla instruktioner som utförs i processorn. Dessa instruktioner kommer från operativsystemet, ingångs- och utgångsenheter, hårddiskar och allt som är installerat på datorn.

I RAM-minnet lagras all data och instruktioner från programmen som körs, dessa skickas från lagringsenheterna innan de körs. På detta sätt kan vi ha tillgängliga alla program vi kör om du knappt väntar.

Om RAM inte finns, bör instruktionerna tas direkt från hårddiskarna och dessa är mycket långsammare än detta slumpmässigt åtkomstminne, vilket gör det till en kritisk komponent i datorns prestanda.

Det kallas slumpmässigt åtkomstminne eftersom det kan läsas och skrivas till någon av dess minnesplatser utan att behöva respektera en sekventiell ordning för dess åtkomst. Detta möjliggör praktiskt taget inga väntande intervaller för tillgång till information.

Fysiska komponenter i RAM

När det gäller de fysiska komponenterna i en RAM-minnesmodul kan vi skilja på följande delar:

Komponentplatta

Det är strukturen som stöder de andra komponenterna och de elektriska spåren som kommunicerar var och en av dessa delar.

Var och en av dessa kort bildar en RAM-minnesmodul. Var och en av dessa moduler har en viss minneskapacitet beroende på de som finns på marknaden.

Minnesbanker

Det är de fysiska komponenterna som ansvarar för lagring av posten. Dessa minnesbanker bildas av integrerade kretschips som består av transistorer och kondensatorer som bildar lagringsceller. Dessa element tillåter att bitar av information lagras i dem.

För att informationen ska förbli inuti transistorerna kommer en periodisk elektrisk matning att behövas i dem. Därför är minnet helt tomt när vi stänger av vår dator.

Detta är den stora skillnaden mellan till exempel RAM- och SSD-lagringsenheter.

För att veta mer om SSD-enheter kan du besöka vår artikel där de bästa modellerna och deras egenskaper förklaras i detalj:

Varje RAM-modul har flera av dessa minnesbanker fysiskt separerade med chips. På detta sätt är det möjligt att få åtkomst till informationen till en av dem medan en annan laddas eller lossas.

klocka

Synkrona RAM-minnen har en klocka som ansvarar för att synkronisera läs- och skrivoperationerna för dessa element. Asynkrona minnen har inte den här typen av integrerade element.

SPD-chip

SPD-chipet (Serial Presence Detect) ansvarar för lagring av data relaterade till RAM-minnesmodulen. Dessa data är minnesstorlek, åtkomsttid, hastighet och minnestyp. På detta sätt kommer datorn att veta vilket RAM-minne som är installerat inuti genom att kontrollera detta under uppstart.

Anslutningsbuss

Denna buss, som består av elektriska kontakter, ansvarar för att tillåta kommunikation mellan minnesmodulen och moderkortet. Tack vare detta element kommer vi att ha minnesmoduler separerade från moderkortet och därmed kunna utöka minneskapaciteten med hjälp av nya moduler.

Typer RAM-minnesmoduler

När vi har sett de olika fysiska komponenterna i RAM-minnena, måste vi också veta vilken typ av inkapsling eller moduler de monterar. Dessa moduler består i princip av komponentkortet och anslutningsbussen tillsammans med deras kontaktstift. Dessa är bland annat de mest använda modulerna före och nu:

• RIMM: Dessa moduler monterade RDRAM- eller Rambus DRAM-minnen. Då får vi se dem. Dessa moduler har 184 anslutningsstift och en 16-bitars buss. SIMM: Detta format användes av äldre datorer. Vi kommer att ha 30 och 60 kontaktmoduler och 16 och 32 bitars databuss. DIMM: detta är det format som för närvarande används för DDR-minnen i versionerna 1, 2, 3 och 4. Databussen är 64 bitar och kan ha: 168 stift för SDR-RAM, 184 för DDR, 240 för DDR2 och DDR3 och 288 för DDR4. SO-DIMM: det kommer att vara det specifika DIMM-formatet för bärbara datorer. FB-DIMM: DIMM-format för servrar.

Typer RAM-teknik

I allmänhet finns eller har existerat två typer av RAM. Den asynkrona typen, som inte har en klocka att synkronisera med processorn. Och de av den synkrona typen som kan upprätthålla synkronisering med processorn för att få effektivitet och effektivitet när det gäller åtkomst och lagring av information i dem. Låt oss se vilka som finns av varje typ.

Asynkrona minnen eller DRAM

Den första DRAM (Dinamic RAM) eller dynamiska RAM-minnen var av asynkron typ. Det kallas DRAM på grund av dess kännetecken att lagra information på ett slumpmässigt och dynamiskt sätt. Dess struktur av transistor och kondensator innebär att för en data som ska lagras inuti en minnecell, kommer det att vara nödvändigt att driva kondensatorn med jämna mellanrum.

Dessa dynamiska minnen var av asynkron typ, så det fanns inget element som kunde synkronisera processorns frekvens med själva minnet. Detta orsakade att kommunikationen mellan dessa två element var mindre effektiv. Vissa asynkrona minnen är följande:

• FPM-RAM (Fast Page Mode RAM): Dessa minnen användes för det första Intel Pentium. Dess design bestod av att kunna skicka en enda adress och i utbyte ta emot flera av dessa på varandra följande. Detta möjliggör bättre svar och effektivitet eftersom du inte behöver skicka och ta emot enskilda adresser kontinuerligt. EDO-RAM (Extended Data Output RAM): Denna design är en förbättring av den föregående. Förutom att kunna ta emot sammanhängande adresser samtidigt läses den föregående kolumnen med adresser, så det finns inget behov att vänta på adresser när en sänds. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): förbättring av EDO-RAM, detta minne kunde komma åt olika minnesplatser för att skicka dataskurvor (Burt) i varje klockcykel till processorn. Detta minne kommersialiserades aldrig.

Synkrona eller SDRAM-minnen

Till skillnad från de tidigare har detta dynamiska RAM-minne en intern klocka som kan synkronisera den med processorn. På detta sätt förbättras åtkomsttider och kommunikationseffektivitet mellan de två elementen avsevärt. För närvarande har alla våra datorer den här typen av minne som fungerar på dem. Låt oss titta på de olika typerna av synkrona minnen.

Rambus DRAM (RDRAM)

Dessa minnen är den totala översynen av asynkrona DRAM. Det förbättrade detta både i bandbredd och transmissionsfrekvens. De användes för Nintendo 64-konsolen. Dessa minnen monterades i en modul som heter RIMM och nådde frekvenser på 1200 MHz och en 64-bitars ordbredd. För närvarande avskrivs

SDR SDRAM

De var bara föregångarna till den nuvarande DDR SDRAM. Dessa presenterades i moduler av DIMM-typ. Dessa har möjlighet att ansluta till kortplatserna på moderkortet och består av 168 kontakter. Denna typ av minne stödde en maximal storlek på 515 MB. De användes i AMD Athlon-processorer och Pentium 2 och 3

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

Dessa är RAM-minnen som för närvarande används i våra datorer, med olika uppdateringar. DDR-minnen möjliggör överföring av information genom två olika kanaler samtidigt i samma klockcykel (Double Data).

Inkapslingen bestod av en 184-polig DIMM och en maximal kapacitet på 1 GB. DDR-minnen användes av AMD Athlon och senare av Pentium 4. Dess maximala klockfrekvens var 500 MHz

DDR2 SDRAM

Genom denna utveckling av DDR-RAM fördubblades bitarna som överfördes i varje klockcykel till 4 (fyra överföringar), två framåt och två för retur.

Inkapsling är en 240-stifts DIMM-typ. Dess maximala klockfrekvens är 1200 MHz. Fördröjningen (informationsåtkomst och responstid) för chips av DDR2-typ ökar jämfört med DDR, så i detta avseende minskar det deras prestanda. DDR2-minnen är inte kompatibla i installationen med DDR, eftersom de fungerar med en annan spänning.

DDR3 SDRAM

Ännu en utveckling av DDR-standarden. I detta fall förbättras energieffektiviteten genom att arbeta vid en lägre spänning. Inkapslingen är fortfarande en DIMM-typ av 240 stift och klockfrekvensen går upp till 2666 MHz. Kapaciteten per minnesmodul är upp till 16 GB.

Precis som i tekniksteget är dessa DDR3 minnen med högre latens än tidigare och är inte kompatibla i installationen med tidigare versioner.

DDR4 SDRAM

Liksom i tidigare fall har det en betydande förbättring när det gäller klockfrekvens, vilket är möjligt att nå upp till 4266 MHz. Liksom i teknologisprånget är dessa DDR4 minnen med en högre latens än de tidigare och oförenliga med expansionsplatser för äldre teknik.

DDR4-minnen monterar 288-poliga moduler.

Nomenklatur används

Vi måste vara särskilt uppmärksamma på den nomenklatur som används för att namnge de aktuella RAM-minnena av DDR-typ. På detta sätt kan vi identifiera vilket minne vi köper och hur ofta det har.

Vi har först den tillgängliga minneskapaciteten följt av "DDR (x) - (frekvens) PC (x) - (dataöverföringshastighet). Till exempel:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: vi har att göra med en RAM-modul av typen 2 GB DDR2 som fungerar med en frekvens på 1066 MHz och med en överföringshastighet på 8500 MB / s

RAM-minne

För att veta hur ett RAM-minne fungerar är det första vi måste se hur det fysiskt kommunicerar med processorn. Om vi ​​tar hänsyn till den hierarkiska ordningen för RAM-minnet, ligger detta exakt på nästa nivå i processorcachen.

Det finns tre typer av signaler som RAM-styrenheten måste hantera, datasignaler, adresseringssignaler och styrsignaler. Dessa signaler cirkulerar huvudsakligen på data- och adressbussar och andra kontrolllinjer. Låt oss titta på var och en av dem.

Databuss

Den här linjen ansvarar för att transportera informationen från minneskontrollern till processorn och andra chips som kräver den.

Dessa data grupperas i 32 eller 64 bitars element. Beroende på processorbreddens bit, kommer datorn att grupperas i 64-bitarsblock om processorn är 64.

Adressbuss

Den här linjen ansvarar för att transportera minnesadresserna som innehåller data. Denna buss är oberoende av systemadressbussen. Bussbredden på denna linje kommer att vara bredden på RAM och processor, för närvarande 64 bitar. Adressbussen är fysiskt ansluten till processor och RAM.

Kontrollbuss

Styrsignaler som Vdd-kraftsignaler, läs (RD) eller skriv (RW) -signaler, klocksignal (klocka) och återställningssignal (återställ) kommer att köra på denna buss.

Dubbel kanaldrift

Den dubbla kanalteknologin möjliggör en ökad prestanda för utrustningen tack vare att samtidigt tillgång till två olika minnesmoduler är möjlig. När den dubbla kanalkonfigurationen är aktiv kommer det att vara möjligt att komma åt block för en 128-bitars förlängning istället för den typiska 64. Detta märks särskilt när vi använder grafikkort integrerade i moderkortet eftersom i detta fall delas RAM-minnet för användning med detta grafikkort.

För att implementera denna teknik kommer en ytterligare minneskontroller som finns i chipset på norra bron på moderkortet att behövas. För att en dubbelkanal ska vara effektiv måste minnesmodulerna vara av samma typ, ha samma kapacitet och hastighet. Och det måste installeras i de fack som anges på moderkortet (vanligtvis par 1-3 och 2-4). Men oroa dig inte för även om de är olika minnen kommer de också att kunna arbeta på Dual Channel

För närvarande kan vi också hitta denna teknik med hjälp av trippelkanal eller till och med fyrdubbla kanaler med de nya DDR4-minnen.

RAM-instruktionscykel

Operationsschemat representeras med två dubbla kanalminnen. För detta kommer vi att ha en 128-bitars databuss, 64 bitar för varje data som finns i var och en av de två modulerna. Dessutom kommer vi att ha en CPU med två minneskontroller CM1 och CM2

En 64-bitars databuss kommer att anslutas till CM1 och en annan till CM2. För att 64-bitars CPU ska fungera med två datablock kommer den att sprida dem över två klockcykler.

Adressbussen kommer att innehålla minnesadressen för data som processorn behöver vid varje given tidpunkt. Denna adress kommer från både modul 1 och modul 2 celler.

CPU vill läsa en data från minnesplats 2

CPU vill läsa data från minnesplats 2. Denna adress motsvarar två celler som finns i två RAM-minnesmoduler med två kanaler.

Eftersom det vi vill är att läsa data från minnet, kommer styrbussen att aktivera läskabeln (RD) så att minnet vet att CPU vill läsa den informationen.

Samtidigt skickar minnesbussen den minnesadressen till RAM, allt synkroniserat med klockan (CLK)

Minnet har redan mottagit begäran från processorn, nu några cykler senare kommer det att förbereda data från båda modulerna för att skicka den över databussen. Vi säger några cykler senare eftersom RAM-latensen gör att processen inte är omedelbar.

De 128 bitarna med data från RAM kommer att skickas över databussen, ett 64 bitars block för en del av bussen och ett 64 bitars block för den andra delen.

Var och en av dessa block kommer nu att nå minneskontroller CM1 och CM2, och i två klockcykler kommer CPU att bearbeta dem.

Läscykeln är över. För att göra skrivåtgärden kommer det att vara exakt samma, men att aktivera styrbussens RW-kabel

Hur man säger om ett RAM-minne är bra

För att veta om ett RAM har en bra eller dålig prestanda måste vi titta på vissa aspekter av det.

• Tillverkningsteknik: det viktigaste är att veta vilken teknik som implementerar RAM-minnet. Dessutom måste detta vara detsamma som stöder moderkortet. Om det till exempel är DDR4 eller DDR3, etc. Storlek: En annan huvudaspekt är lagringskapaciteten. Ju mer desto bättre, speciellt om vi ska använda vår utrustning för spel eller mycket tunga program, kommer vi att behöva stor kapacitet RAM, 8, 16, 32 GB etc. Kortkapacitet för vilken kanal: En annan aspekt att tänka på är om kortet tillåter dubbla kanaler. Om så är fallet, och till exempel vi vill installera 16 GB RAM, är det bästa att göra att köpa två moduler om 8 GB vardera och installera dem i dubbelkanal innan du bara installerar en på 16 GB. Latency: Latency är den tid det tar för minnet att utföra datasökning och skrivprocessen. Ju lägre denna gång, desto bättre, även om det också måste vägas med andra aspekter som överföringskapacitet och frekvens. DDR 4-minnen har till exempel hög latens, men motverkas av högfrekvens och dataöverföring. Frekvens: är den hastighet med vilken minnet fungerar. Ju mer desto bättre.

Du kanske också är intresserad av:

Detta slutar vår artikel om vad ett RAM är och hur det fungerar, vi hoppas att du gillade det. Om du har några frågor eller vill klargöra något lämnar du det bara i kommentarerna.