Wat is RAM-geheugen en hoe werkt het?

Als onze computer traag is, is een van de eerste dingen waar we naar kijken, of we voldoende RAM-geheugen hebben. Een van de vereisten die alle programma's, games en besturingssystemen gewoonlijk hebben, is ook een minimum aan RAM. Wat is RAM eigenlijk en waar is het voor? We zullen dit alles en meer vandaag in dit artikel zien.

Inhoudsindex

Wat is RAM

RAM (Random Access Memory) is een fysiek onderdeel van onze computer, meestal geïnstalleerd op hetzelfde moederbord. De RAM is verwijderbaar en kan worden uitgebreid met modules met verschillende capaciteiten.

De functie van het RAM-geheugen is het laden van alle instructies die in de processor worden uitgevoerd. Deze instructies zijn afkomstig van het besturingssysteem, invoer- en uitvoerapparaten, harde schijven en alles wat op de computer is geïnstalleerd.

In het RAM-geheugen worden alle gegevens en instructies van de actieve programma's opgeslagen, deze worden vóór de uitvoering van de opslageenheden verzonden. Op deze manier kunnen we alle programma's die we uitvoeren beschikbaar hebben, als je nauwelijks wacht.

Als RAM niet bestaat, moeten de instructies rechtstreeks van de harde schijven worden gehaald en deze zijn veel langzamer dan dit RAM-geheugen, waardoor het een essentieel onderdeel is van de prestaties van een computer.

Het wordt willekeurig toegankelijk geheugen genoemd omdat het kan worden gelezen en geschreven naar elk van zijn geheugenlocaties zonder een sequentiële volgorde voor toegang te hoeven respecteren. Hierdoor zijn er praktisch geen wachttijden voor toegang tot informatie.

Fysieke componenten van RAM

Wat betreft de fysieke componenten van een RAM-geheugenmodule, kunnen we de volgende onderdelen onderscheiden:

Component plaat

Het is de structuur die de andere componenten en de elektrische sporen ondersteunt die elk van deze delen met elkaar verbinden.

Elk van deze kaarten vormt een RAM-geheugenmodule. Elk van deze modules heeft een bepaalde geheugencapaciteit volgens de bestaande in de markt.

Geheugenbanken

Zij zijn de fysieke componenten die verantwoordelijk zijn voor het opslaan van de records. Deze geheugenbanken worden gevormd door chips met geïntegreerde schakelingen die bestaan ​​uit transistors en condensatoren die opslagcellen vormen. Deze elementen maken het mogelijk om stukjes informatie erin op te slaan.

Om ervoor te zorgen dat de informatie in de transistors blijft, is er een periodieke elektrische voeding nodig. Dit is waarom wanneer we onze computer uitzetten, dit geheugen volledig leeg is.

Dit is het grote verschil tussen bijvoorbeeld RAM- en SSD-opslageenheden.

Voor meer informatie over SSD-schijven kunt u ons artikel bezoeken, waar de beste modellen en hun kenmerken in detail worden uitgelegd:

Elke RAM-module heeft meerdere van deze geheugenbanken die fysiek van elkaar zijn gescheiden door chips. Op deze manier is het mogelijk om toegang te krijgen tot de informatie van een van hen terwijl een andere wordt geladen of gelost.

Klok

Synchrone RAM-geheugens hebben een klok die verantwoordelijk is voor het synchroniseren van de lees- en schrijfbewerkingen van deze elementen. Asynchrone geheugens hebben dit type geïntegreerd element niet.

SPD-chip

De SPD-chip (Serial Presence Detect) is verantwoordelijk voor het opslaan van gegevens met betrekking tot de RAM-geheugenmodule. Deze gegevens zijn geheugengrootte, toegangstijd, snelheid en geheugentype. Op deze manier weet de computer welk RAM-geheugen erin is geïnstalleerd door dit tijdens het opstarten te controleren.

Aansluitbus

Deze bus, bestaande uit elektrische contacten, zorgt voor communicatie tussen de geheugenmodule en het moederbord. Dankzij dit element zullen we geheugenmodules apart van het moederbord hebben, waardoor we de geheugencapaciteit kunnen uitbreiden door middel van nieuwe modules.

Soorten RAM-geheugenmodules

Zodra we de verschillende fysieke componenten van de RAM-geheugens hebben gezien, zullen we ook het type inkapseling of modules die ze monteren moeten kennen. Deze modules bestaan ​​in wezen uit het componentenbord en de verbindingsbus samen met hun contactpennen. Dit zijn onder andere de meest gebruikte modules voor en nu:

• RIMM: Deze modules hebben RDRAM- of Rambus DRAM-geheugens gemonteerd. Dan zullen we ze zien. Deze modules hebben 184 aansluitpennen en een 16-bit bus. SIMM: dit formaat werd gebruikt door oudere computers. We hebben 30 en 60 contactmodules en een 16 en 32 bit databus. DIMM: dit is het formaat dat momenteel wordt gebruikt voor DDR-geheugens in versies 1, 2, 3 en 4. De databus is 64 bits en kan hebben: 168 pinnen voor SDR RAM, 184 voor DDR, 240 voor DDR2 en DDR3 en 288 voor DDR4. SO-DIMM: dit is het specifieke DIMM-formaat voor draagbare computers. FB-DIMM: DIMM-indeling voor servers.

Soorten RAM-technologieën

Over het algemeen bestaan ​​of bestaan ​​er twee soorten RAM. Het asynchrone type, dat geen klok heeft om met de processor te synchroniseren. En die van het Synchronous-type die in staat zijn om de synchronisatie met de processor te behouden om de effectiviteit en efficiëntie van de toegang en opslag van informatie erin te vergroten. Laten we eens kijken welke van elk type bestaan.

Asynchrone herinneringen of DRAM

De eerste DRAM- (Dinamic RAM) of dynamische RAM-geheugens waren van het asynchrone type. Het wordt DRAM genoemd vanwege het kenmerk dat het informatie op een willekeurige en dynamische manier opslaat. De structuur van transistor en condensator betekent dat om gegevens in een geheugencel op te slaan, de condensator periodiek moet worden gevoed.

Deze dynamische geheugens waren van het asynchrone type, dus er was geen element dat de frequentie van de processor kon synchroniseren met de frequentie van het geheugen zelf. Dit zorgde ervoor dat de communicatie tussen deze twee elementen minder efficiënt was. Sommige asynchrone herinneringen zijn als volgt:

• FPM-RAM (Fast Page Mode RAM): deze geheugens werden gebruikt voor de eerste Intel Pentium. Het ontwerp bestond uit het kunnen verzenden van één adres en in ruil daarvoor meerdere van deze opeenvolgende adressen ontvangen. Dit zorgt voor een betere respons en efficiëntie omdat u niet continu individuele adressen hoeft te verzenden en ontvangen. EDO-RAM (Extended Data Output RAM): dit ontwerp is de verbetering van het vorige. Naast het gelijktijdig kunnen ontvangen van aaneengesloten adressen, wordt de vorige kolom met adressen gelezen, dus het is niet nodig om op adressen te wachten wanneer ze worden verzonden. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): verbetering van de EDO-RAM, dit geheugen was in staat om toegang te krijgen tot verschillende geheugenlocaties om data bursts (Burt) in elke klokcyclus naar de processor te sturen. Deze herinnering is nooit gecommercialiseerd.

Synchrone of SDRAM-geheugens

In tegenstelling tot de vorige, heeft dit dynamische RAM een interne klok die het kan synchroniseren met de processor. Op deze manier worden toegangstijden en communicatie-efficiëntie tussen de twee elementen aanzienlijk verbeterd. Op dit moment werken al onze computers met dit type geheugen. Laten we eens kijken naar de verschillende soorten synchrone herinneringen.

Rambus DRAM (RDRAM)

Deze herinneringen zijn de complete revisie van asynchrone DRAM's. Het verbeterde dit zowel in bandbreedte als in transmissiefrequentie. Ze werden gebruikt voor de Nintendo 64-console Deze geheugens waren gemonteerd in een module genaamd RIMM en bereikten frequenties van 1200 MHz en een 64-bits woordbreedte. Zijn momenteel verouderd

SDR SDRAM

Ze waren slechts de voorlopers van de huidige DDR SDRAM. Deze werden gepresenteerd in modules van het DIMM-type. Deze kunnen worden aangesloten op de sleuven van het moederbord en bestaan ​​uit 168 contacten. Dit type geheugen ondersteunt een maximale grootte van 515 MB. Ze werden gebruikt in AMD Athlon-processors en Pentium 2 en 3

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

Dit zijn de RAM-geheugens die momenteel op onze computers worden gebruikt, met verschillende updates. DDR-geheugens maken de overdracht van informatie mogelijk via twee verschillende kanalen tegelijkertijd in dezelfde klokcyclus (Double Data).

De inkapseling bestond uit een 184-pins DIMM en een maximale capaciteit van 1 GB. DDR-geheugens werden gebruikt door AMD Athlon en later door Pentium 4. De maximale klokfrequentie was 500 MHz

DDR2 SDRAM

Door deze evolutie van DDR RAM werden de bits die in elke klokcyclus werden overgedragen, verdubbeld tot 4 (vier overdrachten), twee voorwaarts en twee voor terugkomst.

Inkapseling is een 240-pins DIMM-type. De maximale klokfrequentie is 1200 MHz De latentie (toegang tot informatie en reactietijd) voor DDR2-type chips neemt toe in vergelijking met DDR, dus in dit opzicht vermindert het hun prestaties. DDR2-geheugens zijn niet compatibel bij installatie met DDR's, omdat ze op een ander voltage werken.

DDR3 SDRAM

Weer een nieuwe evolutie van de DDR-standaard. In dit geval wordt de energie-efficiëntie verbeterd door met een lagere spanning te werken. De inkapseling is nog steeds een 240-pins DIMM-type en de klokfrequentie loopt op tot 2666 MHz De capaciteit per geheugenmodule is tot 16 GB.

Net als in de technologische sprong, zijn deze DDR3-geheugens met een hogere latentie dan de vorige en zijn niet compatibel in installatie met eerdere versies.

DDR4 SDRAM

Net als in de vorige gevallen heeft het een aanzienlijke verbetering wat betreft klokfrequentie, aangezien het mogelijk is om op te lopen tot 4266 MHz.Net als in de technologische sprong zijn deze DDR4 geheugens met een hogere latentie dan de vorige en onverenigbaar met uitbreidingsslots voor oudere technologieën.

DDR4-geheugens bevatten 288-pins modules.

Gebruikte nomenclatuur

We moeten speciale aandacht besteden aan de nomenclatuur die wordt gebruikt om de huidige DDR-type RAM's te benoemen. Op deze manier kunnen we identificeren welk geheugen we kopen en hoe vaak het geheugen heeft.

We zullen eerst de beschikbare geheugencapaciteit hebben, gevolgd door "DDR (x) - (frequentie) PC (x) - (gegevensoverdrachtssnelheid). Bijvoorbeeld:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: we hebben te maken met een 2 GB DDR2 type RAM-module die werkt op een frequentie van 1066 MHz en met een overdrachtssnelheid van 8500 MB / s

Werking RAM-geheugen

Om te weten hoe een RAM-geheugen werkt, moeten we eerst zien hoe het fysiek met de processor communiceert. Als we rekening houden met de hiërarchische volgorde van het RAM-geheugen, bevindt deze zich precies op het volgende niveau van de processorcache.

Er zijn drie soorten signalen die de RAM-controller moet verwerken: datasignalen, adressignalen en stuursignalen. Deze signalen circuleren voornamelijk op data en adresbussen en andere controlelijnen. Laten we ze allemaal bekijken.

Gegevensbus

Deze lijn is verantwoordelijk voor het overbrengen van de informatie van de geheugencontroller naar de processor en de andere chips die deze nodig hebben.

Deze gegevens zijn gegroepeerd in 32- of 64-bits elementen. Afhankelijk van de bitbreedte van de processor, als de processor 64 is, worden de gegevens gegroepeerd in 64-bits blokken.

Adresbus

Deze regel is verantwoordelijk voor het transporteren van de geheugenadressen die de gegevens bevatten. Deze bus is onafhankelijk van de systeemadresbus. De busbreedte van deze lijn is de breedte van de RAM en de processor, momenteel 64 bits. De adresbus is fysiek verbonden met de processor en RAM.

Besturingsbus

Stuursignalen zoals Vdd-voedingssignalen, lees- (RD) of schrijf- (RW) signalen, kloksignaal (klok) en resetsignaal (reset) zullen op deze bus reizen.

Tweekanaals werking

De tweekanaals technologie maakt een verbetering van de prestaties van de apparatuur mogelijk doordat gelijktijdige toegang tot twee verschillende geheugenmodules mogelijk is. Wanneer de tweekanaals configuratie actief is, is het mogelijk om toegang te krijgen tot blokken van een 128-bits extensie in plaats van de typische 64. Dit is vooral merkbaar wanneer we grafische kaarten gebruiken die in het moederbord zijn geïntegreerd, omdat in dit geval een deel van de RAM wordt gedeeld voor gebruik met deze grafische kaart.

Om deze technologie te implementeren, is een extra geheugencontroller in de chipset van de noordbrug van het moederbord nodig. Om een ​​tweekanaals effect te hebben, moeten de geheugenmodules van hetzelfde type zijn, dezelfde capaciteit en snelheid hebben. En het moet worden geïnstalleerd in de sleuven die op het moederbord zijn aangegeven (meestal paren 1-3 en 2-4). Hoewel maak je geen zorgen, want zelfs als het verschillende herinneringen zijn, kunnen ze ook op Dual Channel werken

Momenteel kunnen we deze technologie ook vinden met behulp van triple channel of zelfs quadruple channel met de nieuwe DDR4-geheugens.

RAM geheugen instructiecyclus

Het bedieningsschema wordt weergegeven met twee tweekanaalsgeheugens. Hiervoor hebben we een 128-bits databus, 64 bits voor elke data in elk van de twee modules. Daarnaast krijgen we een CPU met twee geheugencontrollers CM1 en CM2

Een 64-bit databus wordt aangesloten op CM1 en een andere op CM2. Om ervoor te zorgen dat de 64-bits CPU met twee gegevensblokken werkt, worden deze over twee klokcycli verdeeld.

De adresbus bevat het geheugenadres van de gegevens die de processor op elk moment nodig heeft. Dit adres is afkomstig van zowel de module 1- als module 2-cellen.

De CPU wil gegevens uit geheugenlocatie 2 lezen

De CPU wil de gegevens van geheugenlocatie 2 lezen. Dit adres komt overeen met twee cellen in twee tweekanaals RAM-geheugenmodules.

Omdat we de gegevens uit het geheugen willen lezen, activeert de besturingsbus de leeskabel (RD) zodat het geheugen weet dat de CPU die gegevens wil lezen.

Tegelijkertijd stuurt de geheugenbus dat geheugenadres naar RAM, allemaal gesynchroniseerd door de klok (CLK)

Het geheugen heeft het verzoek van de processor al ontvangen, nu een paar cycli later zal het de gegevens van beide modules voorbereiden om het via de databus te verzenden. We zeggen een paar cycli later omdat de latentie van RAM het proces niet onmiddellijk maakt.

De 128 bits aan gegevens uit het RAM-geheugen worden via de databus verzonden, een 64-bits blok voor het ene deel van de bus en een 64-bits blok voor het andere deel.

Elk van deze blokken bereikt nu geheugencontrollers CM1 en CM2, en in twee klokcycli zal de CPU ze verwerken.

De leescyclus is voorbij. Om de schrijfactie uit te voeren is het precies hetzelfde, maar activeert de RW-kabel van de besturingsbus

Hoe weet u of een RAM goed is

Om te weten of een RAM een goede of slechte prestatie heeft, zullen we naar bepaalde aspecten ervan moeten kijken.

• Productietechnologie: het belangrijkste is om te weten welke technologie het RAM-geheugen implementeert. Bovendien moet dit hetzelfde zijn dat het moederbord ondersteunt. Als het bijvoorbeeld DDR4 of DDR3 is, enz. Grootte: Een ander belangrijk aspect is de opslagcapaciteit. Hoe meer, hoe beter, vooral als we onze apparatuur gaan gebruiken voor gaming of zeer zware programma's, hebben we RAM met een grote capaciteit van 8, 16, 32 GB enz. Nodig. Boardcapaciteit voor welk kanaal: Een ander aspect om te overwegen is of het board dual channel toestaat. Als dat zo is, en we willen bijvoorbeeld 16 GB RAM installeren, is het het beste om twee modules van elk 8 GB te kopen en ze in dual channel te installeren, voordat je er maar één van 16 GB installeert. Latentie: latentie is de tijd die het geheugen nodig heeft om het zoek- en schrijfproces van de gegevens uit te voeren. Hoe lager deze keer, hoe beter, al zal het ook afgewogen moeten worden met andere aspecten zoals transfercapaciteit en frequentie. DDR 4-geheugens hebben bijvoorbeeld een hoge latentie, maar worden tegengegaan door hoge frequentie en gegevensoverdracht. Frequentie: is de snelheid waarmee het geheugen werkt. Hoe meer hoe beter.

Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:

Hiermee eindigt ons artikel over wat een RAM is en hoe het werkt, we hopen dat je het leuk vond. Als je vragen hebt of iets wilt verduidelijken, laat het dan achter in de comments.