RAM ir lielākā galvenās atmiņas daļa. RAM ir paredzēta mainīgas (pašreizējās, strauji mainīgās) informācijas glabāšanai un ļauj tās saturam mainīties, procesoram veicot aprēķinus. Tas nozīmē, ka procesors var izvēlēties (režīmu lasīšana) komandu vai datus no RAM un pēc apstrādes ievietojiet iegūto rezultātu (režīms ieraksti) RAM. Jaunus datus var ievietot tajās pašās vietās, kur iepriekš atradās sākotnējie dati. Ir skaidrs, ka iepriekšējie dati tiks dzēsti. RAM ļauj īslaicīgi (līdz tiek izslēgta barošana) paturēt ierakstītā informācija. Bieži tiek saukti dati, adreses un instrukcijas, ko procesors apmainās ar atmiņu operandi.

Programma, kas pašlaik darbojas datorā (aktīva), visbiežāk atrodas RAM (un tikai dažreiz ROM).

RAM galvenā sastāvdaļa ir atmiņas elementu masīvs, kas apvienots matrica braukt. Elements atmiņa(ED) var saglabāt vienu informācijas bitu (iegaumēt divus stāvokļus 0 vai 1).

Katram elektroniskajam parakstam ir sava adrese (citiem vārdiem sakot, sērijas numurs). Lai piekļūtu elektroniskajam parakstam (informācijas rakstīšanas vai lasīšanas nolūkā), tas ir “jāatlasa”, izmantojot adreses kodu. RAM ir elektroniskā atmiņa, jo tā ir izveidota, izmantojot mikroshēmas- mikroelektronikas izstrādājumi.

Atmiņas mikroshēmas ir viena bita un vairāku bitu.

IN viencipara Atmiņas mikroshēmās adreses kods (dažreiz vienkārši saukts par "adresi") atlasa vienu atmiņas elementu no daudziem diskdziņa matricā esošajiem elementiem. Pēc elementa atlasīšanas varat tajā ierakstīt informāciju vai, gluži pretēji, nolasīt no tā vienu informācijas bitu. Īpašs vadības signāls Zp/sch (Write/Read) norāda mikroshēmai, kas tai jādara: jāraksta vai jālasa informācija. Vadības signāli uz šo ieeju nāk no procesora. Viena bita atmiņas mikroshēmām ir viena ieeja informācijas rakstīšanai un viena izeja tās lasīšanai.

Adreses koda lielums m viena bita atmiņas mikroshēmās nosaka informācijas ietilpību, t.i., ED skaitu uzglabāšanas matricā. Šādas mikroshēmas jaudu aprēķina, izmantojot formulu 2 m. Piemēram, ja viena bita atmiņas mikroshēmā ir 10 adrešu ievades, tad informācijas ietilpība būs N = 2 10 = 1024 biti.

Dažām atmiņas mikroshēmām ir vairāku bitu struktūra, ko sauc arī par vārdnīcas struktūru. Šādām atmiņas mikroshēmām ir vairākas informācijas ievades un vienāds izeju skaits. Tāpēc tie ļauj vienlaikus rakstīt (vai lasīt) vairāku bitu kodu, ko parasti sauc vardā. Viena adrese ļauj nolasīt informāciju no vairākiem elektroniskajiem parakstiem vienlaikus. Tiek izsaukta atmiņas elementu grupa, no kuras vienlaikus tiek nolasīta informācija šūna atmiņa. Tādējādi atmiņas šūna ir vairākas elektroniskas ierīces, kurām ir kopīga adrese.

Angļu valodā RAM sauc R andom A piekļuvi M emory (RAM) - brīvpiekļuves atmiņa. Jēdziens "izlases piekļuve" nozīmē, ka jūs varat lasīt (rakstīt) informāciju jebkurā laikā no jebkuras (uz jebkuru) elektronisku ierīci. Ņemiet vērā, ka ir vēl viena atmiņas organizācija, kurā pirms nepieciešamās informācijas lasīšanas ir “jāizstumj” iepriekš saņemtie operandi.

Tiek izmantoti divi galvenie RAM veidi: statisks(SRAM — statiskā RAM) un dinamisks(DRAM — dinamiskā RAM).

Šie divi atmiņas veidi atšķiras pēc saglabātās informācijas ātruma un īpatnējā blīvuma (ietilpības). Atmiņas veiktspēju raksturo divi parametri: piekļuves laiks un cikla laiks. Šos daudzumus parasti mēra nanosekundēs. Jo mazākas šīs vērtības, jo augstāka ir atmiņas veiktspēja.

Piekļuves laiks apzīmē laika intervālu starp pieprasījuma nolasīšanai no atmiņas izveidošanu un brīdi, kad pieprasītais mašīnas vārds (operands) ienāk no atmiņas.

Cikla ilgums nosaka minimālais pieļaujamais laiks starp divām secīgām atmiņas pieejām.

IN statisks atmiņas elementi ir veidoti uz trigeriem - shēmām ar diviem stabiliem stāvokļiem. Lai izveidotu vienu sprūda, ir nepieciešami 4-6 tranzistori. Kad informācija ir ierakstīta statiskā atmiņas elementā, tā var uzglabāt informāciju bezgalīgi (kamēr tiek piegādāta elektrība).

Strukturāli atmiņas mikroshēma ir izgatavota taisnstūra formā matricas, un ES atrodas rindu un kolonnu krustpunktā. Piekļūstot statiskajai atmiņas mikroshēmai, tai tiek piešķirta pilna adrese, kas ir sadalīta divās daļās. Viena adreses daļa tiek izmantota, lai atlasītu akumulatora matricas rindas, bet otrā daļa tiek izmantota kolonnu atlasei.

Attēlā parādīta K561RU2 atmiņas mikroshēmas blokshēma, kurai ir 8 adrešu ieejas: a 7 a 6 , …, a 0 . Tas ļauj matricā ievietot 2 8 = 256 atmiņas elementus. Adrešu ievades ir sadalītas divās vienādās daļās (kvadrātmatricā). Zemā adreses daļa a 3 a 2 a 1 a 0 ļauj izvēlēties vienu no sešpadsmit rindām x 0 , x 1 , x 2 , …, x 15 . Izmantojot adreses galveno daļu a 7 a 6 a 5 a 4 ir atlasīta viena no sešpadsmit kolonnām y 0 , g 1 , …, g 15 .

Lai izvēlētos noteiktu elektronisko parakstu, jāaktivizē rinda un kolonna, kuras krustpunktā atrodas vēlamais elektroniskais paraksts.

Piemēram, lai izvēlētos ES 0, visām mikroshēmas adreses ieejām ir jāievada nulles, pēc tam DCR līnijas dekodētājs ( D e c vai arī R ow) un DCC kolonnas dekodētājs ( D e c vai arī C olumn) attiecīgi aktivizējiet līniju x 0 un kolonnu y 0 . To krustojumā ir ED 0, kurā pēc tā atlasīšanas var ierakstīt (vai lasīt) informāciju.

Citi EP tiek atlasīti līdzīgi. Tātad, lai izvēlētos ES 241, ir jāaktivizē līnija x 1 un kolonnu y 15 . Lai to izdarītu, jaunākajai adrešu grupai ( a 3 , ..., a 0 ) jāiesniedz binārais kods 0001 un vecākajai adrešu grupai ( a 7 , …, a 4 ) — visas vienības.

Statiskajai atmiņai ir augsta veiktspēja un zems saglabāto datu īpatnējais blīvums. Dinamiskajā atmiņā elektroniskās ierīces tiek veidotas uz pusvadītāju kondensatoru bāzes, kas aizņem daudz mazāku laukumu nekā trigeri statiskās elektroniskās ierīcēs. Lai izveidotu dinamisku atmiņas elementu, ir nepieciešami tikai 1-2 tranzistori.

Uzlādes atjaunošanai vajadzētu notikt diezgan bieži. To apstiprina šāds arguments. Tā kā ir nepieciešams iegūt lielu informācijas uzglabāšanas īpatnējo blīvumu, kondensatora kapacitāte nevar būt liela (praksē uzglabāšanas kondensatoru kapacitāte ir aptuveni 0,1 pF). Izlādes laika konstante tiek definēta kā kondensatora kapacitātes un slēgtā tranzistora pretestības reizinājums. Šis produkts ir aptuveni

= RC= 10 10 0,110 -12 = 10 -3 s.

Tādējādi izlādes laika konstante ir viena milisekunde, un tāpēc lādiņa reģenerācijai jānotiek aptuveni tūkstoš reižu sekundē.

Nepieciešamība bieži uzlādēt atmiņas kondensatorus diska matricā noved pie dinamiskās atmiņas veiktspējas samazināšanās. Tomēr, ņemot vērā kondensatora mazo izmēru un nelielo papildu elementu skaitu, dinamiskās atmiņas īpatnējais uzglabāšanas blīvums ir lielāks nekā statiskās atmiņas.

Dinamiskās atmiņas mikroshēmu jauda ir desmitiem Mbitu vienā gadījumā. Iespēja ievietot lielu skaitu elektronisko ierīču vienā mikroshēmā rada vēl vienu dizaina problēmu: ir nepieciešams izmantot lielu skaitu adrešu ievades. Lai samazinātu šīs problēmas nopietnību, tiek izmantota multipleksēšana.

Multipleksēšana- tas ir tehnisks paņēmiens īslaicīgai informācijas saspiešanai, pateicoties kuram caur tām pašām elektriskām ķēdēm iespējams pārsūtīt dažādu informāciju dažādiem informācijas uztvērējiem (patērētājiem). Tādējādi dizaineri uz pusi samazina adrešu ievades skaitu atmiņas mikroshēmām. Adrese tiek sadalīta divās vienādās daļās un pa vienai tiek ievadīta mikroshēmā: vispirms adreses zemā daļa un pēc tam augšējā daļa. Šajā gadījumā pirmā daļa atlasa vajadzīgo rindu piedziņas matricā, bet otrā daļa aktivizē atbilstošo kolonnu.

Lai atmiņas mikroshēma “zinātu”, kura adreses daļa konkrētajā brīdī tiek ievadīta, katras adrešu grupas ievadīšanai tiek pievienots atbilstošs vadības signāls.

Tādējādi sinhroni ar adreses zemas kārtas daļas ievadi RAS signāls ( R ak A adrese S trobe) - līnijas adreses stroboskopa (pavadījuma) signāls. Gandrīz vienlaikus ar adreses augšējās daļas ievadīšanu CAS signāls tiek nosūtīts uz atmiņas mikroshēmu ( C sleja A adrese S trobe) - strobe kolonnas adrese.

Pēc jebkuras elektroniskās ierīces atlases pabeigšanas ir nepieciešams laiks, kurā mikroshēma tiek atjaunota sākotnējā stāvoklī. Šī aizkave ir saistīta ar nepieciešamību uzlādēt mikroshēmas iekšējās shēmas. Šīs kavēšanās ilgums ir ievērojams un sasniedz 90% no cikla laika.

Šī nevēlamā parādība tiek apieta ar dažādiem konstruktīviem trikiem. Piemēram, rakstot vairākus operandus, kas seko viens otram, tie tiek novietoti vienā matricas rindā, bet dažādās kolonnās. Laika ietaupījums tiek panākts ar to, ka, mainot rindu adreses, nav jāgaida pārejas procesu pabeigšana.

Vēl viens veids, kā uzlabot veiktspēju, ir sadalīt atmiņu blokos (bankās), no kuriem procesors pārmaiņus nolasa datus. Tādējādi, kamēr dati tiek nolasīti no viena atmiņas apgabala, otrajam ir laiks pabeigt pārejošus procesus.

Ir izstrādātas dažādas statiskās un dinamiskās atmiņas modifikācijas.

FPM DRAM ( F ast P vecums M ode DRAM) - dinamiska atmiņa ar ātru piekļuve lapai. Lapu atmiņa atšķiras no parastās dinamiskās atmiņas ar to, ka pēc vienas matricas rindas izvēles tiek noturēts RAS rindas atlases signāls un atkārtoti tiek mainītas kolonnu adreses (izmantojot CAS signālu). Šajā gadījumā netiek tērēts laiks, lai pabeigtu pārejas procesus, kad mainās līnijas adrese. Citiem vārdiem sakot, rindas adrese kādu laiku paliek nemainīga, bet kolonnu adreses mainās. Šajā gadījumā lappuse tiek saukti par atmiņas elementiem, kas atrodas vienā matricas rindā.

EDO ( E pagarināts D ata O ut) - šīm mikroshēmām ir raksturīgs palielināts datu saglabāšanas laiks izejā. Faktiski tās ir parastas FPM DRAM atmiņas, kuras izejā ir uzstādīti reģistri - datu fiksatori. Reģistri- Šīs ir digitālās ierīces, kas veidotas uz trigeriem un ļauj vienlaikus saglabāt vairākus informācijas bitus (vārdu). Lapu apmaiņas laikā šādas mikroshēmas mikroshēmas izejās satur pēdējās izvēlētās atmiņas šūnas saturu, savukārt nākamās izvēlētās atmiņas šūnas adrese jau tiek piegādāta to ieejām. Tas ļauj paātrināt secīgo datu masīvu nolasīšanas procesu par aptuveni 15%, salīdzinot ar FPM.

SDRAM ( S synchronous DRAM - sinhronā dinamiskā atmiņa) - atmiņa ar sinhronu piekļuvi, kas darbojas ātrāk nekā parastā asinhronā atmiņa. Šāda veida atmiņas pamatā ir tradicionālā DRAM shēma. Tomēr SDRAM atšķiras ar to, ka tajā tiek izmantots pulksteņa ģenerators, lai sinhronizētu visus atmiņas mikroshēmā izmantotos signālus. Papildus sinhronās piekļuves metodei SDRAM izmanto iekšējo atmiņas masīva sadalīšanu divās neatkarīgās bankās, kas ļauj apvienot izlases laiku no vienas bankas ar adreses iestatīšanu citā bankā.

Tātad, datora RAM, ko sauc arī par nepastāvīgu. Tā ir arī DRAM (Dynamic Random Access Memory) – dinamiskā brīvpiekļuves atmiņa jeb brīvpiekļuves atmiņa, saīsināti kā RAM.

Izdomāsim, kāpēc to tā sauc? Kamēr dators darbojas, RAM saglabā visus datus un programmas, kas palaistas, kamēr lietotājs strādā. Vārds “gaistošs” attiecībā uz atmiņu nozīmē tikai to, ka, izslēdzot (izslēdzot) sistēmas bloka barošanu, datora RAM tiek atiestatīts uz nulli. Viss tā saturs pazūd.

Ir arī pastāvīgā atmiņa - tas ir jūsu datora cietais disks, jo tajā esošie dati tiek saglabāti arī pēc strāvas izslēgšanas.

“Dinamiskā brīvpiekļuves atmiņa”: piekļuve (piekļuve) dažādām šūnām notiek nejaušā secībā un dažādos laikos, no tā izriet definīcija. Bet ar vārdu “dinamisks” situācija ir sarežģītāka. Noskaidrosim!

Datora RAM struktūras mazākā vienība ir šūna. Cieši izvietotu šūnu masīvs tiek apvienots parastās taisnstūra tabulās, ko sauc par matricām. Šādas matricas horizontālās līnijas sauc par rindām, bet vertikālās - par kolonnām. Visu matricas taisnstūri sauc par “lapu”, un lapu kolekciju sauc par banku. Visas šīs lietas ir nedaudz virtuālas tādā nozīmē, ka, piemēram, par “banku” var saukt vai nu visu DIMM moduli, vai arī atsevišķu tā daļu (atmiņas mikroshēmas, kas atrodas tā vienā pusē).

Jebkurā gadījumā datora RAM (tā fragmenta) struktūras diagrammu var redzēt zemāk esošajā attēlā:

Kā jau teicām, mazākā vienība fiziskajā līmenī ir šūna. Šūna sastāv no viena mikrokondensatora (iepriekš redzamajā diagrammā apzīmēts ar C) un trim tranzistoriem (VT). Kondensators uzglabā nelielu lādiņu, un tranzistori darbojas kā “atslēgas”, kas, no vienas puses, novērš kondensatora lādiņa spontāni iztukšošanos, no otras – ļauj/aizliedz pieeju kondensatoram nolasīšanai vai maiņai.

Katrs kondensators var uzglabāt mazāko informācijas vienību - vienu datu bitu. Ja kondensators ir uzlādēts, tad saskaņā ar datoros izmantoto bināro skaitļu sistēmu tas ir loģisks “viens”, ja nav uzlādes, tas ir loģisks “nulle” un datu nav.

Teorētiski RAM darbības organizēšanas shēma izskatās skaista, taču ideālu risinājumu nav, un praksē izstrādātājiem ir jāsaskaras ar faktu, ka uzlāde no kondensatora iziet pietiekami ātri vai notiek tā daļēja spontāna izlāde (pat " atslēgas” situāciju neglābj), tāpēc nav citas izvēles izejas, kā to periodiski uzlādēt. Cik bieži? Vairākus desmitus reižu sekundē! Un tas neskatoties uz to, ka vienā atmiņas mikroshēmā ir vairāki miljoni šādu kondensatoru!

Rezultātā visas atmiņas stāvoklis ir pastāvīgi jālasa un īsā laika periodā atkal jāatjaunina (pretējā gadījumā visi tās dati vienkārši pazudīs). Tieši tāpēc tas saņēma nosaukumu “dinamisks”, kas nozīmē tā dinamisko automātisko atjaunināšanu vai atjaunošanu. Augšējā fotoattēlā mēs redzam tā īpašos blokus, kas ir atbildīgi par šo funkciju.

Jāņem vērā arī tas, ka nolasīšanas process DRAM ir destruktīvs: pēc piekļūšanas jebkurai šūnai tās kondensators tiek izlādēts un, lai nezaudētu tajā esošos datus, kondensators ir jāuzlādē vēlreiz. Otrs “pārsteigums” ir tāds, ka dizaina iezīmju dēļ rindu/kolonnu adreses dekodētājs izdod komandu, lai nolasītu nevis vienu konkrētu šūnu, bet visu rindu (vai kolonnu) uzreiz. Nolasītie dati tiek pilnībā saglabāti datu buferī un pēc tam no tā tiek atlasīti lietojumprogrammas pieprasītie dati. Pēc tam jums nekavējoties jāuzlādē visa rindašūnas!

Lai gan var šķist, ka reģenerācijas (atjaunošanās) process ir zināmā mērā haotisks, tas tā nav. RAM kontrolleris regulāri veic stingri regulētu tehnoloģisko pauzi un šajā laikā veic pilnu visu datu atjaunošanas ciklu.

Reiz lasīju laba frāze: “Dinamisko atmiņu var salīdzināt ar necaurlaidīgu spaini. Ja jūs to nepārtraukti nepapildināsit, viss ūdens iztecēs! Kaut kas salīdzinoši līdzīgs notiek situācijā ar DRAM. Protams, tas viss papildu komandas un uzlādes-izlādes cikli rada papildu aizkavēšanos darbībā un neliecina par galaprodukta augstu efektivitāti. Tātad, kāpēc mēs nevaram izdomāt kaut ko efektīvāku? Var! Un tas jau ir izgudrots - statiskā brīvpiekļuves atmiņa (SRAM - Static Random Access Memory).

Statiskā atmiņa darbojas daudz ātrāk nekā dinamiskā atmiņa, pārslēdzot trigerus, un tā nav jāatjauno. To veiksmīgi izmanto CPU kešatmiņu veidošanā un diskrētu video karšu kadru buferos. Vai ir iespējams organizēt datora galveno sistēmas atmiņu, pamatojoties uz SRAM? Tas ir iespējams, bet dizaina sarežģītības dēļ tas maksās daudz vairāk un ražotājiem tas vienkārši nav izdevīgi :)

Es domāju, ka tas ir loģiski, ja ņemam vērā DIMM tipa RAM. Saīsinājums apzīmē “Dual In-Line Memory Module” (divpusējās atmiņas modulis), un tieši šīs plates tiek izmantotas personālajos datoros līdz mūsdienām.

DIMM standarta atmiņa pagājušā gadsimta 90. gadu beigās aizstāja iepriekšējo SIMM standartu (Single In-Line Memory Module - vienpusējais atmiņas modulis). Faktiski DIMM ir iespiedshēmas plate ar uzdrukātiem spilventiņiem. Tas ir sava veida pamats: atmiņas mikroshēmas un citas elektriskās "caurules" ražotājs pievieno tikai vēlāk.

Būtiskā atšķirība starp DIMM un SIMM, neskaitot izmēru, ir tāda, ka jaunajā standartā moduļa elektriskie kontakti atrodas abās pusēs un ir neatkarīgi, savukārt SIMM tie atrodas tikai vienā pusē (ir arī divi, bet tur tie ir vienkārši cilpa un pārraida būtībā to pašu signālu). DIMM standarts spēj ieviest arī tādas funkcijas kā kļūdu noteikšana un labošana ar paritātes pārbaudi (ECC), bet vairāk par to tālāk.

Datora operatīvā atmiņa ir vieta, kur centrālais procesors uzglabā visus savu aprēķinu un darba starprezultātus, pēc vajadzības tos atņemot tālākai apstrādei. Var teikt, ka RAM ir datora centrālā procesora darba zona.

Videokartes labprāt izmanto arī RAM pakalpojumus (ja tām nav pietiekami daudz jaudas datu ievietošanai). Iebūvētajam video vispār nav sava, un tas izmanto operatīvo bez aizķeršanās.

Apskatīsim, kā izskatās parastie DIMM:

Datora operatīvā atmiņa ir daudzslāņu PCB plāksne (fotoattēlā - attiecīgi zaļa un sarkana). Iespiedshēmas plate (PCB - iespiedshēmas plate) ir pamatne ar uzdrukātiem elementiem. Tajā ir pielodēts noteikts skaits atmiņas mikroshēmu (fotoattēlā - četras katrā pusē) un savienojuma savienotājs, kas tiek ievietots atbilstošajā mātesplates slotā.

Moduļa ligzda faktiski nosaka mūsu DRAM veidu (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 utt.). Apskatiet tuvāk un redzēsiet, ka fotoattēlā savienotājs ir sadalīts uz pusēm ar nelielu griezumu (to sauc par “atslēgu”). Tieši šī “atslēga” neļauj ievietot atmiņas moduli ar to nesaderīgā mātesplates slotā. Svarīgi: “taustiņiem” uz moduļa un tāfeles ir perfekti jāsakrīt. Tā ir aizsardzība pret nepareizu uzstādīšanu uz tāfeles.

Zemāk redzamā diagramma parāda dažādu veidu moduļu “atslēgu” atrašanās vietu:

Kā redzat, visu moduļu garums ir vienāds. Ārēji vienīgā atšķirība ir savienotāja kontaktu paliktņu skaitā un “atslēgu” atrašanās vietā.

Tagad īsumā apskatīsim visizplatītākos RAM veidus. Tās dažādās paaudzes:

• SDRAM - (Synchronous Dynamic Random Access Memory - sinhronā dinamiskā brīvpiekļuves atmiņa). Modulis ar 168 tapām (kontaktiem), ko darbina ar 3,3 voltu (V) spriegumu.
• DDR - (Double Data Rate - dubultā datu pārraides ātrums). Ļauj (atšķirībā no SDRAM) veikt paraugus (vai pārsūtīt datus) divas reizes vienā atmiņas kopnes pulksteņa ciklā. Modulim ir 184 kontakti, tā barošanas spriegums ir 2,6 V. Līdz ar DDR atmiņas parādīšanos iepriekšējās paaudzes atmiņu sāka saukt par SDR SDRAM (Single Data Rate DRAM).
• DDR2 ir nākamās paaudzes mikroshēmas. Tas ļauj pārsūtīt 4 bitus informācijas (divas datu kopas) no atmiņas mikroshēmas šūnām uz I/O buferiem vienā pulksteņa ciklā. Iespiedshēmas plate ar 240 kontaktiem (120 katrā pusē). Tās barošanas spriegums ir 1,8 V.
• DDR3 ir nākamās paaudzes, kas vienā pulksteņa ciklā spēj iztvert 8 bitus datu, 240 kontaktus un 1,5 voltu barošanas spriegumu. Tajā pašā laikā DDR3 atmiņas enerģijas patēriņš ir par 40% mazāks nekā DDR2, kas ir diezgan svarīgi, ja to lieto kopā ar mobilās ierīces(klēpjdatori). Samazināts enerģijas patēriņš tiek panākts, pārejot uz plānāku tehnisko procesu (90-65-50-40 nanometri).
• DDR4 - parādījās tirgū 2014. gadā. DDR3 evolūcija (zemāks spriegums (1,2V), nedaudz vairāk kontaktu - 288, nedaudz lielāks modulis, pārsūtīšanas ātrums dubultojies, pateicoties dubultajam pašu atmiņas mikroshēmu skaitam). Datu pārsūtīšanas ātrums līdz 3,2 gigabitiem sekundē. Šāda veida atmiņas maksimālā darbības frekvence ir 4266 MHz

Tātad pazīmes, kas raksturo datora RAM, ir šādas:

1. RAM veids (SDRam, DDR utt.)
2. Moduļa skaļums
3. To darbības pulksteņa frekvence
4. Laiks (kavējumi, piekļūstot datiem un izgūstot datus no mikroshēmām — latentums)

Mēs apspriedām pirmo punktu iepriekš, bet apskatīsim pārējo. Atmiņas mikroshēmu apjoms tagad nepārtraukti palielinās, un tagad 1 Gb (gigabaita) modulis nevienu nepārsteigs. Un iepriekš es labi atceros bijību, ko manī izraisīja frāze: “Manā darbā manā datorā ir instalēti 128 megabaiti RAM!” Turklāt kāds paziņa toreiz strādāja ar trīsdimensiju grafiku modelēšanas programmā 3DMax :) Tagad ir moduļi pa 16 gigabaitiem katrs un esmu pārliecināts, ka tas nav ierobežojums.

Dosimies tālāk: pulksteņa ātrums. Mērīts megahercos (MHz - MHz) un vispārējs noteikums jo lielāks tas ir, jo ātrāk darbojas atmiņa. Piemēram, DDR4 atmiņa darbojas ar 4266 megahercu frekvenci. Ar augstāku frekvenci palielinās arī RAM caurlaidspēja (cik daudz datu tā var “izsūknēt” caur sevi laika vienībā).

Šeit ir neliela kopsavilkuma tabula, kas skaidri parāda šo punktu:

Laiks (latents) ir laika aizkaves indikators starp komandas ievadīšanu atmiņā un tās izpildes laiku. Latentu nosaka laiki, ko mēra pulksteņa ciklu skaitā starp atsevišķām komandām. Laiki tiek pielāgoti BIOS, un, mainot to vērtības, jūs varat sasniegt zināmu datora veiktspējas pieaugumu.

Izmantojot iespēju, vēlos pievienot nelielu piezīmi par visiem šiem “jaunajiem” atmiņas veidiem: DDR2, 3, 4 utt. Aptuveni runājot, tas ir tas pats vecais SDRAM modulis, tikai nedaudz pārveidots. Tā kā pašas atmiņas frekvences palielināšana ir dārga (nevienam nepatīk to darīt, jo pēc tam notiek neizbēgama karsēšana), ražotāji ķērās pie viltības.

Tā vietā, lai būtiski palielinātu pašas atmiņas takts frekvenci, tie palielināja iekšējās datu kopnes platumu (no atmiņas matricas šūnām līdz I/O buferiem) un padarīja to divreiz lielāku par ārējās kopnes platumu (no kontrollera līdz atmiņas mikroshēmas). Izrādās, ka vienā pulksteņa ciklā tiek nolasīts tik daudz datu, cik iepriekš tika nolasīts caur ārējo kopni tikai divos pulksteņa ciklos. Tajā pašā laikā ārējās datu kopnes platums, tāpat kā iepriekš, ir 64 biti, bet iekšējā - 128/256/512 utt. mazliet.

Vēl viens “triks”, kas ļauj palielināt veiktspēju, nepalielinot frekvenci, ir paralēla moduļu uzstādīšana, lai iespējotu divu un trīs kanālu darbības režīmus (attiecīgi divkanālu un trīs kanālu). Tas nedaudz palielina atmiņas apakšsistēmas veiktspēju (5-10 procenti). Lai strādātu šajā režīmā, vēlams izmantot komplektus. "KIT" ir moduļu komplekts, kas sastāv no vairākiem "stieņiem", kas jau ir pārbaudīti, lai sadarbotos viens ar otru.

Mūsdienu mātesplatēs atmiņas sloti (savienotāji) tiek piešķirti caur vienu dažādas krāsas. Tas tiek darīts tieši, lai atvieglotu līdzīgu (ideālā gadījumā identisku) moduļu uzstādīšanu tajos. Ja instalēšana bija veiksmīga, daudzkanālu režīms ieslēgsies automātiski. Zemāk esošajā fotoattēlā ir redzamas plates ar iespēju darbināt RAM trīs un četru kanālu režīmos.

Un šādi varētu izskatīties četri RAM kanāli (četrkanālu):

Mūsdienās daudzkanālu atmiņas režīmi tiek izmantoti diezgan plaši. Ideja ir šāda: divu kanālu atmiņas kontrolieris var piekļūt katram pāra un nepāra modulim vienlaicīgi (paralēli). Piemēram: pirmais un trešais modulis pārraida un saņem datus vienlaikus ar otro un ceturto. Ar tradicionālo pieeju (viena kanāla režīms) visus uzstādītos moduļus apkalpoja viens kontrolieris (kanāls), kuram bija ātri jāpārslēdzas starp tiem.

Katra kanāla kopējo ātrumu nosaka tajā instalētais lēnākais DIMM. Mēģiniet arī ievērot ieteikumu, kurā teikts: katrā kanālā ir jāinstalē tāda paša tilpuma sloksnes.

Tagad daži vārdi par RAM mikroshēmām (mikroshēmām). Tāpat kā jebkurš datora elements, kas tiek piegādāts ar spriegumu, atmiņa uzsilst. Kā mēs atceramies, sistēmas bloka iekšpusē esošās sastāvdaļas tiek darbinātas ar noteiktu līdzstrāvu, ko tām piegādā barošanas avots - 12V, 5V vai 3 volti.

Pašas mikroshēmas kļūst karstas. Un daži plātņu ražotāji saviem izstrādājumiem uzliek mazus radiatorus, lai noņemtu siltumu. Radiatori, kā likums, tiek vienkārši pielīmēti, izmantojot īpašu savienojumu, vai turēti ar termopastu.

Radiatoru var arī uzlikt virsū:

Šeit, piemēram, ir zīmola uzņēmuma “OCZ” datora RAM paraugs, kas ir manā mājas kolekcijā:

Lieta! Izmantojot dubulto radiatoru, dēlis jūtas patīkami smags plaukstā un kopumā rada iespaidu, ka tas ir radīts ilgmūžīgi. Plus - samazināts darba laiks :)

Atceros, 2008. gadā kādu laiku strādāju lielā uzņēmumā. Tur viss bija datorizēts diezgan nopietni. IT nodaļā viņi tur strādāja, šī vārda labā nozīmē, īsti sava darba "maniaki" :) Kad pirmo reizi paskatījos uz termināļa servera rekvizītu cilni, kurā darbojās 64 bitu Windows Server 2003 operētājsistēma. , biju, maigi sakot, ļoti pārsteigts . Es redzēju skaitli 128 (simts divdesmit astoņi) gigabaiti RAM! Saprotot, ka izskatījos stulbi, tomēr nolēmu vēlreiz pajautāt, vai tā ir taisnība? Izrādījās, ka patiesībā tas tā ir (128 gigabaiti DRAM). Žēl, ka toreiz nesanāca paskatīties uz to mātesplati :)

Turpinām! Atmiņas mikroshēmas var atrasties vai nu vienā iespiedshēmas plates pusē, vai abās pusēs un būt dažādas formas(taisnstūrveida vai kvadrātveida), uzstādīti kā plakani SMD vai BGA komponenti. Arī paša moduļa augstums var atšķirties. Katrai RAM mikroshēmai ir noteikta jauda, ​​ko mēra megabaitos (tagad gigabaitos).

Piemēram, ja mūsu mikroshēmas ietilpība ir 256 megabaiti un tā sastāv no 8 mikroshēmām, tad (256 mēs sadalām ar 8) un iegūstam, ka katrā mikroshēmā ir 32 megabaiti.

Es nevaru ignorēt īpašu atmiņas klasi - servera DRAM. Zemāk esošajā fotoattēlā ir redzami vairāki moduļi: pirmais un trešais ir servera opcijas (varat noklikšķināt uz fotoattēla, lai to palielinātu).

Kā servera atmiņa atšķiras no parastās atmiņas? Pat vizuāli augstāk esošajā fotoattēlā redzams, ka serveru risinājumiem uz tāfeles ir papildu mikroshēmas, kas nodrošina tai papildu funkcionalitāti. Kuru? Paskatīsimies! Pirmkārt, noskaidrosim, kādi papildu komponenti uz RAM PCB (izņemot pašus RAM mikroshēmas) ir standarta? Šī ir cietā tantala SMD kondensatoru sērija, kas atrodas tieši virs moduļa spilventiņiem. Šīs ir atmiņas plates “iesiešanas” sastāvdaļas.

Otro nepieciešamo elementu (augšējā fotoattēlā atzīmēts zaļā krāsā) var saukt par SPD mikroshēmu. Saīsinājums apzīmē “Serial Presence Detect” — sērijas noteikšanas interfeiss vai secīga klātbūtnes noteikšana. Kaut kas līdzīgs šim :) Būtībā tas ir programmējams ROM, kurā ir “hardwired” katra atmiņas moduļa iestatījumi: visi parametri, frekvences, hronometrāžas, darbības režīmi utt. Tieši no turienes, kad dators startē, tos nolasa BIOS mikroshēma.

Papildu mikroshēmas servera platēs (apzīmētas ar sarkanu krāsu) nodrošina iespēju noteikt un labot lasīšanas/rakstīšanas kļūdas (ECC tehnoloģija) un daļēju buferizāciju (atmiņas reģistri).

Piezīme: ECC - (kļūdu labošanas kods) Algoritms nejaušu kļūdu identificēšanai un labošanai datu pārraides laikā (ne vairāk kā viens vai divi biti vienā baitā).

Lai īstenotu šīs iespējas, modulī tiek uzstādīta papildu atmiņas mikroshēma un tā kļūst nevis 64 bitu, kā parastie DIMM, bet gan 72 bitu. Tāpēc ne visas mātesplates var strādāt ar šādu atmiņu. Daži, mums ir jādod viņiem piens, darbs! :)

Noklikšķiniet uz augstāk esošā fotoattēla, un uz uzlīmes varēsiet redzēt papildu simbolus (izcelts sarkanā krāsā), kas nav pieejami parastajai atmiņai. Es runāju par tādiem saīsinājumiem kā: "SYNCH", "CL3 (2.5)", "ECC" un "REG". Apskatīsim tos atsevišķi. Tā kā pirmais no fotoattēlā redzamajiem moduļiem ir datēts ar personālo datoru izplatīšanas periodu ar vispārējo zīmolu “Pentium”, tas atsevišķi marķēts ar apzīmējumu “SYNCH”.

Vai atceraties, ko apzīmē SDRAM atmiņas saīsinājuma pirmais burts? Sinhronā (sinhronā) DRAM. DRAM veids, kas darbojās tik ātri, ka to varēja iestatīt ar galvenās atmiņas kontrollera darbību. Toreiz tas bija izrāviens! Iepriekšējās paaudzes RAM darbojās asinhronā datu pārraides režīmā. Tagad komandas varēja nosūtīt kontrolierim nepārtrauktā straumē, negaidot, līdz tiks pabeigtas iepriekšējās. No vienas puses, tas samazināja kopējo to pārraides laiku, bet, no otras puses (tā kā komandas nevarēja izpildīt to ierašanās ātrumā), parādījās tāda lieta kā latentums - izpildes aizkave.

Tā ir servera atmiņas moduļa latentuma vērtība, ko mums norāda otrais indikators uz “CL3” uzlīmes. Tas nozīmē “Cas Latency” - minimālais laiks, ko mēra sistēmas kopnes pulksteņa ciklos, starp lasīšanas komandu (patiesībā CAS vajadzīgās rindas vai kolonnas adreses pārsūtīšanu uz atmiņu) un datu pārsūtīšanas sākumu.

Cita lieta, ka pat šeit tirgotāji mēģina mūs apmānīt un norāda tikai vienu (mazāko) no visiem iespējamiem kavējumiem. Faktiski ir diezgan daudz laika veidu, un tas ir loģiski: datu pārsūtīšanas, izguves un ierakstīšanas darba organizācija tik lielā masīvā ir tik sarežģīta, ka būtu dīvaini, ja atmiņā vispār nebūtu aizkaves. vai ja lieta aprobežojas ar vienu!

Piemēram, daži (ne visi) kavējumi ir parādīti tālāk esošajā tabulā.

Tādējādi, norādot latentuma vērtību tikai vienam parametram (CL) ar zemāko indikatoru un nedodot nekādu priekšstatu par atmiņas aizkavi citu darbību laikā, viņi mēģina mūs apkrāpt! Neteikšu, ka tā notiek, bet tāda sajūta rodas :)

Mēs jau iepriekš apspriedām ECC apzīmējumu, mēs to neatkārtosim. Bet paskatīsimies uz “REG” indikatoru! Parasti šādi tiek apzīmēti reģistrētie RAM moduļi. Ko tas nozīmē? Starp RAM mikroshēmām un kopni ir uzstādīta papildu mikroshēma, kas darbojas kā sava veida buferis. Tāpēc šāda veida reģistra atmiņu bieži sauc par buferizētu vai daļēji buferizētu.

Īpašu reģistru (bufera) klātbūtne atmiņas modulī samazina sinhronizācijas sistēmas slodzi (elektriskā reģenerācija), atslogojot tās kontrolieri. Reģistros tiek saglabāti dati, kas tajos nonāk salīdzinoši ātri un kas bieži tiek pieprasīti lietojumprogrammai. Bufera klātbūtne starp kontrolieri un atmiņas mikroshēmām izraisa papildu viena pulksteņa cikla aizkavi, taču tas ir normāli serveru sistēmām. Mēs iegūstam lielāku uzticamību uz neliela veiktspējas krituma rēķina.

Klēpjdatoru RAM tiek saukta par SO-Dimm, un acīmredzamu iemeslu dēļ tai ir saīsināts dizains. Tas izskatās šādi:

Tas ir daudz kompaktāks nekā tā darbvirsmas kolēģi, taču tam ir arī unikāla “atslēga”. Atcerieties: pēc “atslēgas” pozīcijas jūs varat noteikt mikroshēmas veidu. Nu arī - pēc uzraksta uz uzlīmes (uzlīmes) :)

Un visbeidzot: iegādājieties RAM no cienījamiem ražotājiem: Samsung, Corsair, Kingston, Patriot, Hynix, OCZ un tad RAM problēmas jūs apies.

RAM(RAM — brīvpiekļuves metode) - tas ir kristālisku šūnu masīvs, kas spēj uzglabāt datus. Ir daudz dažādu RAM veidu, taču no fiziskā darbības principa viedokļa tie atšķiras dinamiskā atmiņa(DRAM) Un statiskā atmiņa(SRAM).

Dinamiskās atmiņas šūnas(DRAM) var attēlot mikrokondensatoru veidā, kas spēj uzkrāt lādiņu uz savām plāksnēm. Šis ir visizplatītākais un ekonomiski pieejamais atmiņas veids. Šāda veida trūkumi ir saistīti, pirmkārt, ar to, ka gan uzlādējot, gan izlādējot kondensatorus, pārejas procesi ir neizbēgami, tas ir, datu ierakstīšana notiek salīdzinoši lēni. Otrs svarīgais trūkums ir saistīts ar faktu, ka šūnu lādiņiem ir tendence izkliedēties telpā, turklāt ļoti ātri. Ja operatīvā atmiņa netiek pastāvīgi “uzlādēta”, datu zudums notiek dažu sekundes simtdaļu laikā. Lai cīnītos pret šo parādību, dators pastāvīgi reģenerācija(veldze,uzlādēšana) RAM šūnas. Reģenerācija notiek vairākus desmitus reižu sekundē un rada izšķērdīgu skaitļošanas sistēmas resursu patēriņu.

Statiskās atmiņas šūnas(SRAM) var attēlot kā elektroniskus mikroelementus - trigeri, kas sastāv no vairākiem tranzistoriem. Sprūda saglabā stāvokli, nevis uzlādi ( ieslēgts Izslēgts), tādēļ šāda veida atmiņa nodrošina augstāku veiktspēju, lai gan tā ir tehnoloģiski sarežģītāka un attiecīgi arī dārgāka.

Dinamiskās atmiņas mikroshēmas tiek izmantotas kā galvenā datora RAM. Statiskās atmiņas mikroshēmas tiek izmantotas kā papildu atmiņa (tā sauktā kešatmiņa), kas paredzēti procesora veiktspējas optimizēšanai.

Katrai atmiņas šūnai ir sava adrese, kas tiek izteikta kā skaitlis. Pašlaik atrodas Intel procesori Pentium un daži citi izmantoja 32 bitu adresēšanu, kas nozīmē, ka kopā var būt 2 32 neatkarīgas adreses. Tādējādi mūsdienu datoros tas ir iespējams tiešā adresācija uz atmiņas lauku, kura izmērs ir 2 32 = 4294967296 baiti (4,3 GB). Tomēr tas nenozīmē, ka tieši tik daudz RAM ir jābūt datoram. Maksimālo datorā instalētās RAM lauka lielumu nosaka mikroprocesora komplekts ( čipsets) mātesplatē un parasti ir vairāki simti MB.

Viena adresējama šūna satur astoņas bināras šūnas, kurās var saglabāt 8 bitus, tas ir, vienu datu baitu. Tādējādi jebkuras atmiņas šūnas adresi var izteikt četros baitos.

Ideja par to, cik daudz RAM vajadzētu būt parastam datoram, pastāvīgi mainās. 80. gadu vidū 1 MB atmiņas vieta šķita milzīga; 90. gadu sākumā uzskatīja, ka pietiek ar 4 MB; 90. gadu vidum tā palielinājās līdz 8 MB un pēc tam līdz 16 MB. Mūsdienās RAM minimālais izmērs ir 32 MB, bet parastais izmērs ir 64 MB. Ļoti drīz šī vērtība tiks pārsniegta 2-4 reizes pat masu patēriņa modeļiem.

RAM datoram atrodas uz standarta paneļiem, ko sauc moduļi. RAM moduļi tiek ievietoti atbilstošajos mātesplates slotos. Ja ir viegli piekļūt savienotājiem, varat veikt darbību pats. Ja nav ērtas piekļuves, var būt nepieciešama daļēja sistēmas bloka komponentu demontāža, un šādos gadījumos darbība tiek uzticēta speciālistiem.

Strukturāli atmiņas moduļiem ir divi dizaini - vienas rindas ( SIMM moduļi) un divu rindu ( DIMM moduļi). Daudziem mātesplates modeļiem ir viena vai otra veida savienotāji, taču nav iespējams apvienot dažādu veidu moduļus vienā platē.

RAM moduļu galvenās īpašības ir atmiņas ietilpība un piekļuves laiks. SIMM moduļi tiek piegādāti 4, 8, 16, 32 MB un sējumos DIMM moduļi - 16, 32, 64, 128 MB un vairāk. Piekļuves laiks parāda, cik daudz laika ir nepieciešams, lai piekļūtu atmiņas šūnām; jo īsāks tas ir, jo labāk. Piekļuves laiks tiek mērīts sekundes miljarddaļās ( nanosekundes,ns). Mūsdienu DIMM moduļiem tas ir 7-10 ns.

Saīsināts datora RAM sauca RAM(brīvpiekļuves atmiņa) vai RAM(brīvpiekļuves atmiņa - brīvpiekļuves atmiņa).

Nosaukums RAM precīzāk atspoguļo ierīces struktūru un mērķi.

RAM mērķis

• Datu un komandu glabāšana tālākai pārsūtīšanai uz procesoru apstrādei. Informācija var nonākt no RAM nevis uzreiz, lai apstrādātu procesors, bet gan procesora kešatmiņā, kas ir ātrāka nekā RAM.
• Procesora veikto aprēķinu rezultātu saglabāšana.
• Lasiet (vai rakstiet) šūnu saturu.

RAM darbības iezīmes

RAM var saglabāt datus tikai tad, kad dators ir ieslēgts. Tāpēc, kad tas ir izslēgts, apstrādātie dati ir jāsaglabā cietajā diskā vai citā datu nesējā. Palaižot programmas, informācija tiek ievadīta RAM, piemēram, no datora cietā diska. Kamēr strādājat ar programmu, tā atrodas RAM (parasti). Tiklīdz darbs ar to ir pabeigts, dati tiek pārrakstīti uz cieto disku. Citiem vārdiem sakot, informācijas plūsma darba atmiņā ir ļoti dinamiska.

RAM ir brīvpiekļuves atmiņas ierīce. Tas nozīmē, ka datus jebkurā laikā var nolasīt/rakstīt no jebkuras RAM šūnas. Salīdzinājumam, piemēram, magnētiskā lente ir secīgas piekļuves atmiņas ierīce.

Loģiskās atmiņas ierīce

RAM sastāv no šūnām, no kurām katrai ir sava adrese. Visās šūnās ir vienāds bitu skaits. Blakus esošajām šūnām ir secīgas adreses. Atmiņas adreses, tāpat kā dati, tiek izteiktas bināros skaitļos.

Parasti vienā šūnā ir 1 baits informācijas (8 biti, tikpat, cik 8 biti), un tā ir minimālā informācijas vienība, kurai var piekļūt. Tomēr daudzas komandas darbojas ar tā sauktajiem vārdiem. Vārds ir atmiņas apgabals, kas sastāv no 4 vai 8 baitiem (iespējamas arī citas iespējas).

RAM veidi

Ir ierasts atšķirt divu veidu RAM: statisko (SRAM) un dinamisko (DRAM). SRAM tiek izmantota kā procesora kešatmiņa, un DRAM tiek izmantota tieši kā datora RAM.

SRAM sastāv no trigeriem. Trigeri var būt tikai divos stāvokļos: “ieslēgts” vai “izslēgts” (bitu krātuve). Sprūda neuzglabā lādiņu, tāpēc pārslēgšanās starp stāvokļiem notiek ļoti ātri. Tomēr trigeriem ir nepieciešama sarežģītāka ražošanas tehnoloģija. Tas neizbēgami ietekmē ierīces cenu. Otrkārt, flip-flop, kas sastāv no tranzistoru grupas un savienojumiem starp tiem, aizņem daudz vietas (mikrolīmenī), kā rezultātā SRAM ir diezgan liela ierīce.

IN DRAM nav flip-flops, un bits tiek saglabāts, izmantojot vienu tranzistoru un vienu kondensatoru. Tas izrādās lētāks un kompaktāks. Tomēr kondensatori uzglabā lādiņu, un uzlādes-izlādes process aizņem ilgāku laiku nekā sprūda pārslēgšana. Rezultātā DRAM ir lēnāks. Otrais trūkums ir spontāna kondensatoru izlāde. Lai uzturētu lādiņu, tas tiek reģenerēts noteiktos intervālos, kas prasa papildu laiku.

RAM moduļa veids

Ārēji personālā datora operatīvā atmiņa ir mikroshēmu modulis (8 vai 16 gab.) uz iespiedshēmas plates. Modulis tiek ievietots īpašā mātesplates savienotājā.

Pēc konstrukcijas RAM moduļi personālajiem datoriem ir sadalīti SIMM (viena gala) un DIMM (divu galu). DIMM ir lielāks datu pārraides ātrums nekā SIMM. Pašlaik galvenokārt tiek ražoti DIMM moduļi.

Galvenās RAM īpašības ir informācijas ietilpība un ātrums. RAM ietilpība mūsdienās ir izteikta gigabaitos.