RAM-geheugen - alles wat u moet weten [technische informatie]

RAM is een van de belangrijkste componenten van onze pc, samen met de CPU en het moederbord, beide door ons zeer goed uitgelegd in hun overeenkomstige artikelen. Deze keer zullen we hetzelfde doen met de RAM-geheugenmodules, het gaat niet alleen om de GB die we willen, maar ook om welke snelheid het bord ondersteunt, welke beter compatibel zijn of wat de belangrijkste kenmerken zijn die we moeten weten. We zullen dit allemaal zien in het volgende artikel, dus laten we beginnen!

Aan het einde zullen we je een gids achterlaten met de meest aanbevolen RAM-geheugens in het huidige scenario om het artikel niet te lang te maken.

Inhoudsindex

Wat is de functie van RAM op een pc?

Het RAM (Random Access Memory) is de opslag waarin alle instructies en taken waaruit de programma's bestaan ​​en die door de processor zullen worden gebruikt, worden geladen. Het is een willekeurige toegangsopslag omdat het mogelijk is om gegevens te lezen of te schrijven op elke beschikbare geheugenlocatie, in een volgorde die vooraf is bepaald door het systeem. RAM haalt informatie rechtstreeks van hoofdopslag, harde schijven, die veel langzamer zijn dan het, waardoor knelpunten bij de gegevensoverdracht naar de CPU worden vermeden.

Het huidige RAM-geheugen is van het type DRAM of Dynamic RAM omdat het een spanningssignaal nodig heeft, zodat de daarin opgeslagen gegevens niet verdwijnen. Wanneer we de pc uitschakelen en er is geen stroom, wordt alles dat erin is opgeslagen, gewist. Deze herinneringen zijn het goedkoopst om te maken door voor elke transistor en condensator (cel) een stukje informatie op te slaan.

Er is een ander type geheugen, SRAM of statisch RAM dat niet hoeft te worden vernieuwd, omdat het informatiebit zelfs zonder stroom blijft opgeslagen. Het is duurder om te produceren en heeft meer ruimte nodig, dus ze zijn kleiner, bijvoorbeeld de CPU-cache. Een andere statische variant zijn de SSD-geheugens, hoewel ze NAND-poorten gebruiken, goedkoper maar veel langzamer dan de cache SRAM's.

Kort overzicht van geschiedenis

We zullen een heel kort overzicht geven van de evolutie van RAM-geheugen totdat we de huidige generatie DDR of Double Data Rate bereiken.

Magnetisch RAM-geheugen

Het begint allemaal rond 1949, met herinneringen die een magnetische kern gebruikten om elk bit op te slaan. Deze kern was niet meer dan een paar millimeter torus, maar enorm in vergelijking met geïntegreerde schakelingen, dus ze hadden een zeer kleine capaciteit. In 1969, toen siliciumgebaseerde halfgeleiders (transistors) in gebruik werden genomen, creëerde Intel een RAM van 1024 bytes dat als eerste op de markt werd gebracht. Vanaf 1973 ging de technologie vooruit en daarmee de capaciteit van de geheugens, waardoor het nodig was om uitbreidingsslots te gebruiken voor de modulaire installatie van SIPP en later SIMM- geheugens .

De volgende herinneringen waren de FPM-RAM (Fast Page Mode RAM) in 1990 en voor de eerste Intel 486 met snelheden van 66 MHz bij ongeveer 60 ns. Het ontwerp bestond uit het kunnen verzenden van één adres en in ruil daarvoor meerdere van deze opeenvolgende adressen ontvangen.

BEDO RAM

Daarna verschenen EDO-RAM (Extended Data Output RAM) en BEDO-RAM (Burst Extended…). De eersten waren in staat om gegevens te ontvangen en te verzenden en bereikten daarmee 320 MB / s die worden gebruikt door de Pentium MMX en AMD K6. Deze laatste hadden toegang tot verschillende geheugenlocaties om gegevensbursts (Burt) in elke klokcyclus naar de processor te sturen, hoewel ze nooit op de markt werden gebracht.

Zo bereikten we het tijdperk van SDRAM- geheugens (Synchronous Dynamic RAM), zijnde geheugens gesynchroniseerd met een interne klok om gegevens te lezen en te schrijven. Ze bereikten 1200 MHz met de beroemde Rambus (RD-RAM). Na hen verscheen de SDR-SDRAM (Single Data Rate-SDRAM) als voorlopers van de huidige DDR. Deze geheugens waren rechtstreeks verbonden met de systeemklok, zodat ze in elke klokcyclus één data tegelijk konden lezen en schrijven.

Evolutie naar DDR

DDR of Double Data Rate is de huidige technologie van RAM-geheugen, die plaatsvindt in 4 generaties, afhankelijk van de snelheid en inkapseling. Met hen begon de DIMM-inkapseling te worden gebruikt, met niet één, maar twee gelijktijdige gegevensbewerkingen in dezelfde klokcyclus, waardoor de prestaties werden verdubbeld.

DDR

De eerste DDR-versies kwamen met overdrachtssnelheden van 200 MHz tot 400 MHz en gebruikten DIMM- inkapseling van 182 contacten bij 2, 5 V. Het is belangrijk om een ​​goed onderscheid te maken tussen busfrequentie en overdrachtsfrequentie (I / O), aangezien bij het werken met twee gegevens tegelijk is de overdrachtsfrequentie tweemaal die van de busfrequentie. Bijvoorbeeld: een DDR-400 heeft een 200 MHz-bus en een overdracht van 400 MHz.

DDR2, DDR3 en DDR4

Met DDR2 werden de bits die bij elke bewerking werden overgedragen, verdubbeld van 2 naar 4 tegelijkertijd, dus de overdrachtsfrequentie verdubbelde ook. In DIMM-inkapseling had het 240 contacten bij 1.8V. De DDR-1200's waren de snelste, met een klokfrequentie van 300 MHz, een busfrequentie van 600 MHz en een overdrachtssnelheid van 1200 MHz.

De 3e en 4e generatie waren simpelweg verbeteringen ten opzichte van de vorige, met minder spanning en hogere frequentie naarmate de grootte van de transistors afneemt. Door de frequentie te verhogen, wordt de latentie ook verhoogd, hoewel het snellere herinneringen zijn geweest. DDR3's behielden een DIMM van 240 pinnen bij 1, 5 V, hoewel niet compatibel met DDR2, terwijl DDR4 steeg tot 288 pinnen bij 1, 35 V, en bereikte momenteel een overdracht van 4800 of 5000 MHz.

In de volgende secties zullen we ons veel beter concentreren op DDR4, die momenteel gebruikmaakt van thuisgebruikersapparatuur en -servers.

Veelgebruikte interfacetypen en waar ze te vinden zijn

We hebben al een goed idee van de RAM-geheugens die door de geschiedenis heen door computers zijn verspreid, dus laten we ons concentreren op de huidige herinneringen en kijken welke soorten inkapseling we in de verschillende apparatuur kunnen vinden.

De inkapseling van het type DIMM (Dual In-Line Memory Module) wordt momenteel gebruikt, bestaande uit een dubbele lijn koperen contactpennen die rechtstreeks op de dubbelzijdige rand van de geheugen-PCB zijn geplakt.

RAM DIMM (desktopcomputers)

Dit type inkapseling wordt altijd gebruikt op desktopgerichte moederborden. Het pakket heeft 288 contacten voor DDR4 en 240 voor DDR3. In het centrale gebied, aan één kant geheld, hebben we een matrijs om de juiste plaatsing van het geheugen in de verticale sleuf op het bord te garanderen. De bedrijfsspanningen variëren van 1, 2 V tot 1, 45 V bij maximale frequenties.

SO-DIMM RAM (draagbare apparatuur)

Dit is de compacte versie van het vorige dubbele contact. In de huidige versies van DDR4 vinden we 260 contacten in slots die horizontaal in plaats van verticaal zijn geplaatst. Om deze reden wordt dit type slot vooral gebruikt op laptops en ook op servers, met DDR4L- en DDR4U-geheugens. Deze herinneringen werken meestal op 1, 2 V om het verbruik te verbeteren in vergelijking met desktopcomputers.

Board-gesoldeerd RAM-geheugen

Directe industrie

Aan de andere kant hebben we de geheugenchips die direct aan boord zijn gesoldeerd, een methode die lijkt op de BGA-sockets van laptopprocessors. Deze methode wordt gebruikt in bijzonder kleine apparatuur zoals HTPC of smartphones met LPDDR4- type geheugens met een verbruik van slechts 1, 1 V en frequenties van 2133 MHz

Dit gebeurt ook in het geval van RAM, dat momenteel GDDR5- en GDDR6-chips gebruikt, superieur in snelheid is voor DDR4 en die direct op de print is gesoldeerd.

Typen RAM-geheugen en inkapselingen die momenteel bestaan

Technische kenmerken die we moeten weten over RAM-geheugen

Nadat we hebben gezien hoe en waar het is aangesloten, laten we de belangrijkste kenmerken bekijken om rekening te houden met RAM. Al deze factoren komen in het technische blad van de module die we kopen en zullen de prestaties beïnvloeden.

Architectuur

Van de architectuur kunnen we zeggen dat het de manier is waarop de herinneringen communiceren met de verschillende elementen waarmee ze zijn verbonden, uiteraard de CPU. We hebben momenteel de DDR- architectuur in versie 4, die in staat is om vier informatiecellen te schrijven en te lezen in twee gelijktijdige bewerkingen in elke klokcyclus.

Met kleinere transistors en condensatoren is het gemakkelijker om met lagere spanningen en hogere snelheden te werken, met energiebesparingen tot 40% in vergelijking met DDR3. De bandbreedte is ook met 50% verbeterd en bereikt snelheden tot 5000 MHz. In die zin zullen we niet twijfelen, het geheugen dat je moet kopen zal altijd DDR4 zijn.

Capaciteit

Dit is de pint met 1 TB RAM

Deze DDR4-geheugens hebben kleinere transistors in de geheugenbanken en bijgevolg een hogere celdichtheid. In dezelfde module kunnen we momenteel tot 32 GB hebben. Hoe groter de capaciteit, hoe meer programma's in het geheugen kunnen worden geladen, waardoor er minder toegang tot de harde schijf is.

Zowel de huidige AMD- als Intel-processors ondersteunen maximaal 128 GB, beperkt door de capaciteit van het moederbord en de slots. In feite beginnen fabrikanten zoals G-Skill 256GB-kits op de markt te brengen die zijn aangesloten op 8 uitbreidingsslots voor de volgende generatie serverboards en een enthousiast assortiment. In ieder geval is 16 of 32 GB de trend van vandaag voor thuiscomputers en gaming.

Snelheid

Als we in huidige herinneringen over snelheid spreken, moeten we drie verschillende maten onderscheiden.

• Klokfrequentie: dit is de vernieuwingsfrequentie van de geheugenbanken. Busfrequentie: momenteel is het vier keer de klokfrequentie, aangezien DDR4's werken met 4 bits in elke klokcyclus. Deze snelheid wordt weerspiegeld in programma's zoals CPU-Z in "DRAM-frequentie". Overdrachtssnelheid: het is de effectieve snelheid die wordt bereikt door gegevens en transacties, die in DDR dubbel is voor een dubbele bus. Deze meting geeft de naam aan de modules, bijvoorbeeld PC4-2400 of PC4600.

En hier is een voorbeeld: een PC4-3600-geheugen heeft een kloksnelheid van 450 MHz, terwijl de bus werkt op 1800 MHz, wat resulteert in een snelheid van 3600 MHz.

Wanneer we het hebben over snelheid in de voordelen van een moederbord of RAM, verwijzen we altijd naar de overdrachtssnelheid.

Wachttijd

Latentie is de tijd die RAM nodig heeft om een ​​verzoek van de CPU uit te voeren. Hoe meer frequentie, hoe meer latentie er zal zijn, hoewel de snelheid de modules altijd sneller zal maken ondanks een hogere latentie. Waarden worden gemeten in klokcycli of klokken.

Latenties worden weergegeven in de vorm XXX-XX. Laten we eens kijken wat elk nummer betekent met een typisch voorbeeld, een 3600 MHz DDR4 met CL 17-17-17-36:

Veld	Beschrijving
CAS-latentie (CL)	Het zijn de klokcycli sinds een kolomadres naar het geheugen wordt gestuurd en het begin van de gegevens die erin zijn opgeslagen. Het is de tijd die nodig is om het eerste geheugenbit van een RAM te lezen met de juiste rij al open.
RAS naar CAS-vertraging (tRCD)	Het aantal benodigde klokcycli sinds het openen van een geheugenrij en toegang tot de kolommen daarin. De tijd om het eerste bit van een geheugen te lezen zonder een actieve rij is CL + TRCD.
RAS Precharge Time (tRP)	Het aantal benodigde klokcycli sinds het verzenden van een preload-opdracht en het openen van de volgende rij. De tijd om het eerste stukje van een geheugen te lezen als een andere rij open is, is CL + TRCD + TRP
Rij-actieve tijd (tRAS)	Het aantal benodigde klokcycli tussen een rijtriggeropdracht en het verzenden van de preloadopdracht. Dit is de tijd die nodig is om een ​​rij intern te vernieuwen, overlappend met TRCD. In SDRAM-modules (Syncronous Dynamic RAM, de gebruikelijke) is deze waarde gewoon CL + TRCD. Anders is het ongeveer gelijk aan (2 * CL) + TRCD.

Deze registers kunnen worden aangeraakt in het BIOS, hoewel het niet raadzaam is om de fabrieksinstellingen te wijzigen omdat de integriteit van de module en de chips hierdoor wordt aangetast. In het geval van Ryzen is er een redelijk nuttig programma genaamd RAM Calculator dat ons de beste configuratie vertelt, afhankelijk van de module die we hebben.

Spanning

Spanning is gewoon de spanningswaarde waarbij de RAM-module werkt. Net als bij andere elektronische componenten geldt: hoe hoger de snelheid, hoe meer spanning er nodig is om de frequentie te bereiken.

Een basisfrequentie DDR4-module (2133 MHz) werkt op 1, 2 V, maar als we overklokken met JEDEC-profielen, zullen we deze spanning moeten verhogen tot ongeveer 1, 35-1, 36 V.

ECC en niet-ECC

Deze termen komen vaak voor in de specificaties van het geheugen-RAM en ook op het moederbord. ECC (Error Correcting Code) of code van correctie van fouten in het Spaans, is een systeem waarmee de RAM een extra beetje informatie in de overdrachten heeft om fouten tussen de vanuit het geheugen en de processor overgedragen gegevens te detecteren.

Hoe hoger de snelheid, hoe gevoeliger een systeem zal zijn voor fouten, en hiervoor zijn er ECC- en niet-ECC-geheugens. We zullen echter altijd niet-ECC-typen gebruiken in onze thuis-pc's, dat wil zeggen zonder foutcorrectie. De andere zijn bedoeld voor computers zoals servers en professionele omgevingen waar gewijzigde bits kunnen worden gecorrigeerd zonder dat gegevens tijdens het gebruik verloren gaan. Alleen processoren en serverprocessors uit de Intel- en AMD Pro-serie ondersteunen ECC-geheugen.

Gegevensbus: Dual en Quad Channel

Voor dit kenmerk kunnen we beter een onafhankelijke sectie maken, omdat het een zeer belangrijke functie is in de huidige herinneringen en dat de prestatie van een geheugen sterk beïnvloedt. Laten we eerst eens kijken wat de verschillende bussen zijn die een RAM moet communiceren met de CPU.

• Databus: regel waarlangs de inhoud van de in de CPU te verwerken instructies circuleert. Het is vandaag 64 bit. Adresbus: de aanvraag voor een data wordt gedaan via een geheugenadres. Er is een specifieke bus om deze verzoeken te doen en te identificeren waar de gegevens zijn opgeslagen. Besturingsbus: specifieke bus die wordt gebruikt door RAM-lees-, schrijf-, klok- en resetsignalen.

Dual Channel- of Dual Channel- technologie biedt gelijktijdige toegang tot twee verschillende geheugenmodules. In plaats van een 64-bits databus, wordt deze gedupliceerd naar 128 bits, zodat er meer instructies bij de CPU aankomen. De geheugencontrollers geïntegreerd in de CPU (noordbrug) hebben deze capaciteit zolang de modules zijn aangesloten op de DIMM van dezelfde kleur op het bord. Anders werken ze zelfstandig.

Op kaarten met AMD's X399- chipset en Intel's X299- chipset is het mogelijk om met maximaal vier modules parallel te werken, dat wil zeggen Quad Channel, waardoor een 256-bits bus wordt gegenereerd. Hiervoor moeten deze geheugens in hun specificaties deze capaciteit hebben.

De prestaties zijn zo superieur dat als we ervoor kiezen om 16 GB RAM in onze pc te hebben, het beter is om dit te doen met twee modules van 8 GB dan om een ​​enkele module van 16 GB te hebben.

Overklokken en JEDEC-profielen

RAM kan, net als elk ander elektronisch onderdeel, overklokt worden. Dit betekent dat de frequentie moet worden verhoogd tot boven de a priori limieten die door de fabrikant zelf zijn vastgesteld. Hoewel het waar is dat deze praktijk veel meer gecontroleerd en beperkt is voor de gebruiker dan bijvoorbeeld grafische kaarten of processors.

In feite wordt het overklokken van het RAM-geheugen op een gecontroleerde manier uitgevoerd sinds het rechtstreeks door de fabrikant is gemaakt via frequentieprofielen die we kunnen selecteren uit het BIOS van onze computer. Dit worden aangepaste JEDEC-profielen genoemd. JEDEC is een organisatie die de basisspecificaties heeft opgesteld waaraan fabrikanten van RAM-geheugen moeten voldoen, zowel wat betreft frequenties als latenties.

Dus op gebruikersniveau hebben we een functionaliteit geïmplementeerd in het BIOS van het moederbord waarmee we het maximale bedieningsprofiel kunnen selecteren dat het bord en de herinneringen ondersteunen. Hoe hoger de frequentie van het profiel, hoe hoger de latenties en dit alles wordt in het profiel opgeslagen, zodat wanneer we het selecteren, het ons een perfecte werking zal geven zonder de noodzaak om handmatig de frequentie of tijden aan te raken. In het geval dat een kaart deze profielen niet ondersteunt, zal het de basisfrequentie van het RAM configureren, dat wil zeggen 2133 MHz in DDR4 of 1600 MHz in DDR3.

Van Intel's kant hebben we de technologie genaamd XMP (Extreme Memory Profiles), het systeem dat we hebben genoemd om altijd het hoogste prestatieprofiel te gebruiken van het RAM dat we hebben geïnstalleerd. AMD's wordt DOCP genoemd en de functie is precies hetzelfde.

Weet welke, hoeveel en welk type RAM ik nodig heb

Na het zien van de meest relevante kenmerken en concepten van RAM, zou het erg handig kunnen zijn om te weten hoeveel RAM onze ondersteuning ondersteunt en met welke snelheid het kan bereiken. Bovendien is het handig om te kopen om te weten welk RAM-geheugen we momenteel op onze computer hebben geïnstalleerd.

Als we een HTPC hebben, zal de taak niet veel vruchten afwerpen, omdat het over het algemeen computers zijn die weinig updates van de modules mogelijk maken omdat ze op het bord zijn gesoldeerd. Dit zouden we moeten bekijken in de specificaties van de betreffende apparatuur of deze direct openen en een ooginspectie maken, wat we niet aanbevelen omdat we de garantie verliezen.

In het geval van laptops is er in bijna alle computers een constante: we hebben twee SO-DIMM-slots die maximaal 32 of 64 GB RAM ondersteunen bij 2666 MHz. De vraag is of we een of twee modules erin hebben geïnstalleerd. Van desktopcomputers zal het iets meer variabel zijn, hoewel we bijna altijd 4 DIMM's zullen hebben die, afhankelijk van het bord, meer of minder snelheid zullen ondersteunen. De sleutel om te weten wat onze pc ondersteunt, is om de specificaties van het bord te zien, terwijl u de kenmerken van het RAM-geheugen dat we hebben geïnstalleerd, beperkt tot het installeren van de gratis CPU-Z-software.

Hier zijn de artikelen die u in elk detail interesseren:

Compatibiliteit: altijd een belangrijke factor in het RAM-geheugen

Soms wordt het een echte hoofdpijn om de RAM te vinden met de beste compatibiliteit voor onze computer. Dit gebeurde eerder in eerdere generaties processors, en meer specifiek in de 1e generatie AMD Ryzen, die nogal wat onverenigbaarheden had.

Momenteel zijn er voor bepaalde CPU's nog steeds meer geschikte geheugens dan andere, en dit komt door het type chip dat wordt gebruikt. Als we het bijvoorbeeld hebben over Quad Channel voor Ryzen, ECC-geheugens voor Pro-range processors, enz. In het geval van Intel-processors zullen ze praktisch het geheugen opeten dat we erop hebben gezet, wat een goede zaak is, omdat merken zoals Corsair, HyperX, T-Force of G.Skill voor optimale compatibiliteit zullen zorgen.

In het geval van de 2e en 3e generatie AMD Ryzen zullen we ook geen grote problemen hebben, hoewel het waar is dat de Corsair- of G.Skill-modules meestal de grootste gok voor hen zijn, vooral met de Samsung-chips. Met name de Dominator Series van de eerste en de Trident-reeks van de tweede. Het is altijd goed om de specificaties op de officiële website te bekijken om deze informatie van tevoren te kennen.

We hebben een compleet artikel waarin we stap voor stap leren hoe we de compatibiliteit tussen alle componenten van een pc kunnen identificeren.

Conclusie en gids voor het beste RAM-geheugen op de markt

Eindelijk laten we je achter met onze gids voor RAM-geheugens, waar we de meest interessante modellen op de markt voor Intel en AMD verzamelen met hun specificaties en meer. Als je een herinnering wilt kopen, is dit de beste die we hebben, zodat je je leven niet teveel ingewikkeld maakt.

Welk RAM-geheugen gebruik je en met welke snelheid? Als je belangrijke informatie over RAM mist, laat dan een reactie achter om het artikel bij te werken.