Memoria cu acces aleatoriu este considerată parte a memoriei principale a unui computer. Este mult mai rapidă de citit și de scris în ea decât în memoria secundară, cum ar fi unitățile de hard disk (HDD-uri), unitățile SSD (Solid-State Union) sau unitățile optice . Cu toate acestea, memoria RAM este volatilă; aceasta păstrează datele doar atâta timp cât computerul este pornit. Dacă se întrerupe alimentarea, la fel se întâmplă și cu datele. Când computerul este repornit, sistemul de operare și alte fișiere trebui reîncărcate în memoria RAM, de obicei de pe un HDD sau SSD.
Cum funcționează memoria RAM?
Termenul de acces aleatoriu sau acces direct , așa cum se aplică memoriei RAM, se bazează pe faptul că orice locație de stocare poate fi accesată direct prin adresa sa de memorie și că accesul poate fi aleatoriu. Memoria RAM este organizată și controlată într-un mod care permite stocarea și recuperarea datelor direct către și din locații specifice. Alte tipuri de stocare - cum ar fi un HDD sau un CD-ROM - pot fi, de asemenea, accesate direct și aleatoriu, dar termenul de acces aleatoriu nu este folosit pentru a le descrie.
Inițial, termenul de memorie cu acces aleatoriu (RANC) era folosit pentru a distinge memoria cu nucleu obișnuită de memoria offline. Memoria offline se referea de obicei la banda magnetică de pe care o anumită porțiune de date putea fi accesată doar prin localizarea secvențială a adresei, începând de la începutul benzii.
Memoria RAM este similară ca concept cu un set de casete organizate în coloane și rânduri, fiecare casetă conținând fie un 0, fie un 1 (binar). Fiecare casetă are o adresă unică, determinată prin numărarea pe coloane și pe rânduri. Un set de casete RAM se numește matrice, iar fiecare casetă este cunoscută ca celulă.
Pentru a găsi o anumită celulă, controlerul RAM trimite adresa coloanei și a rândului printr-o linie electrică subțire gravată în cip. Fiecare rând și coloană dintr-o matrice RAM are propria linie de adresă. Orice date citite din matrice sunt returnate pe o linie de date separată.
Memoria RAM este fizic mică și este stocată în microcipuri . Microcipurile sunt adunate în module de memorie, care se conectează în sloturile de pe placa de bază a unui computer . O magistrală, sau un set de căi electrice, este utilizată pentru a conecta sloturile plăcii de bază la procesor.
Memoria RAM este, de asemenea, mică în ceea ce privește cantitatea de date pe care o poate stoca. Un laptop obișnuit ar putea avea 8 GB sau 16 GB de RAM, în timp ce un hard disk ar putea stoca 10 TB de date. Un hard disk stochează datele pe o suprafață magnetizată care arată ca un disc de vinil. Alternativ, un SSD stochează datele în cipuri de memorie care, spre deosebire de memoria RAM, sunt nevolatile . Acestea nu necesită alimentare constantă și nu vor pierde date dacă alimentarea este oprită.
De câtă memorie RAM ai nevoie?
Majoritatea PC-urilor permit utilizatorilor să adauge module RAM până la o anumită limită. Deținerea unei cantități mai mari de RAM într-un computer reduce numărul de citiri de date de pe hard disk sau de pe unitatea SSD de către procesor, o operațiune care durează mai mult decât citirea datelor din RAM. Timpii de acces la RAM sunt în nanosecunde, în timp ce timpii de acces la stocare sunt în milisecunde.
Memoria cu acces aleatoriu poate stoca doar o cantitate limitată de date, mult mai puțină decât memoria secundară, cum ar fi un SSD sau un HDD. Dacă memoria RAM se umple și sunt necesare date suplimentare, sistemul trebuie să elibereze spațiu în memoria RAM pentru noile date. Acest proces poate implica mutarea temporară a datelor în memoria secundară, adesea prin schimbarea sau paginarea fișierelor . Astfel de operațiuni pot afecta semnificativ performanța, motiv pentru care este important ca un sistem să aibă suficientă memorie RAM pentru a-și susține sarcinile de lucru.
Cantitatea de RAM necesară depinde de modul în care este utilizat sistemul. De exemplu, la editarea video, se recomandă ca un sistem să aibă cel puțin 16 GB de RAM, deși este de dorit să existe mai mult. Pentru editarea imaginilor în Photoshop , Adobe recomandă ca un sistem să aibă cel puțin 8 GB de RAM pentru a rula Photoshop Creative Cloud pe un Mac. Cu toate acestea, dacă utilizatorul lucrează cu mai multe aplicații în același timp, chiar și 8 GB de RAM s-ar putea să nu fie suficienți, iar performanța va avea de suferit.
Tipuri de RAM
Memoria RAM se prezintă în două forme principale:
Memoria dinamică cu acces aleatoriu ( DRAM ). DRAM este de obicei utilizată pentru memoria principală a unui computer. După cum s-a menționat anterior, aceasta necesită alimentare continuă pentru a păstra datele stocate. DRAM este mai ieftină decât SRAM și oferă o densitate mai mare, dar produce mai multă căldură, consumă mai multă energie și nu este la fel de rapidă ca SRAM.
Fiecare celulă DRAM stochează o sarcină pozitivă sau negativă menținută într-un condensator electric. Aceste date trebuie reîmprospătate constant cu o sarcină electronică la fiecare câteva milisecunde pentru a compensa scurgerile de la condensator. Un tranzistor servește ca o poartă, determinând dacă valoarea unui condensator poate fi citită sau scrisă.
Memorie statică cu acces aleatoriu (SRAM). Acest tip de RAM este utilizat de obicei pentru memoria cache de mare viteză a sistemului, cum ar fi L1 sau L2. La fel ca DRAM, SRAM are nevoie și de energie constantă pentru a stoca datele, dar nu trebuie să fie reîmprospătată continuu așa cum o face DRAM. SRAM este mai scumpă decât DRAM și are o densitate mai mică, dar produce mai puțină căldură, consumă mai puțină energie și oferă performanțe mai bune.
În SRAM, în loc de un condensator care menține sarcina, tranzistorul acționează ca un comutator, o poziție servind ca 1, iar cealaltă poziție ca 0. RAM-ul static necesită mai mulți tranzistori pentru a reține un bit de date, comparativ cu RAM-ul dinamic, care are nevoie de un singur tranzistor pe bit. Acesta este motivul pentru care cipurile SRAM sunt mult mai mari și mai scumpe decât o cantitate echivalentă de DRAM.
Din cauza diferențelor dintre SRAM și DRAM, SRAM este utilizat în principal în cantități mici, în special ca memorie cache în interiorul procesorului unui computer.
SDRAM GDDR
Memoria grafică DDR (GDDR) este un alt tip de SDRAM utilizat în plăcile grafice și video. La fel ca DDR SDRAM, tehnologia permite mutarea datelor în diferite puncte ale ciclului de ceas al procesorului. Cu toate acestea, GDDR funcționează la tensiuni mai mari și are o temporizare mai puțin strictă decât DDR SDRAM.
În cazul sarcinilor paralele, cum ar fi randarea video 2D și 3D , timpii de acces strâmți nu sunt la fel de necesari, iar GDDR poate permite viteze mai mari și lățimea de bandă a memoriei necesare pentru
performanța unității de procesare grafică (GPU).
Similar cu DDR, GDDR a trecut prin mai multe generații de dezvoltare, fiecare versiune oferind performanțe mai mari și un consum de energie mai mic. GDDR7 este cea mai recentă generație de memorie grafică.
RAM vs. memorie virtuală
Un computer poate rămâne fără memorie principală, mai ales atunci când rulează mai multe programe simultan. Sistemele de operare pot compensa deficiențele de memorie fizică prin crearea de memorie virtuală.
Cu memoria virtuală, sistemul transferă temporar date din memoria RAM în memoria secundară și mărește spațiul de adrese virtuale. Acest lucru se realizează prin utilizarea memoriei active din memoria RAM și a memoriei inactive din memoria secundară pentru a forma un spațiu de adrese contiguu care poate conține o aplicație și datele acesteia.
Cu memoria virtuală, un sistem poate încărca programe mai mari sau mai multe programe care rulează simultan, permițând fiecăruia să funcționeze ca și cum ar avea memorie infinită, fără a fi nevoie să adauge mai multă memorie RAM. Memoria virtuală poate gestiona de două ori mai multe adrese decât memoria RAM. Instrucțiunile și datele unui program sunt stocate inițial la adrese virtuale. Când programul este executat, aceste adrese sunt traduse în adrese de memorie reale.
Un dezavantaj al memoriei virtuale este că poate cauza o funcționare lentă a unui computer, deoarece datele trebuie mapate între memoria virtuală și cea fizică. Cu memoria fizică, programele funcționează direct din memoria RAM.
RAM vs. memorie flash
Memoria flash și memoria RAM sunt ambele alcătuite din cipuri în stare solidă. Cu toate acestea, cele două tipuri de memorie joacă roluri diferite în sistemele informatice din cauza diferențelor în modul în care sunt fabricate și performanțele lor, precum și a costului lor.
Memoria flash este utilizată pentru stocarea datelor. Memoria RAM primește datele de la SSD-ul flash și le furnizează procesorului (prin intermediul memoriei cache). În acest fel, procesorul obține datele de care are nevoie mult mai rapid decât dacă le-ar recupera direct de pe SSD-uri.
O diferență semnificativă între memoria RAM și memoria flash este că datele trebuie șterse din
memoria flash NAND în blocuri întregi. Acest lucru o face mai lentă decât memoria RAM, unde datele pot fi șterse în biți individuali. Cu toate acestea, memoria flash NAND este mai puțin costisitoare decât memoria RAM și este nevolatilă, ceea ce înseamnă că poate stoca date chiar și atunci când alimentarea este oprită, spre deosebire de memoria RAM.
RAM vs. ROM
Memoria doar pentru citire, sau ROM , este o memorie de calculator care conține date ce pot fi doar citite, nu și scrise (cu excepția scrierii inițiale). Cipurile ROM sunt adesea folosite pentru a stoca codul de pornire care rulează de fiecare dată când un computer este pornit. Datele, în general, nu pot fi modificate sau reprogramate.
Datele din memoria ROM sunt nevolatile, deci nu se pierd atunci când computerul este oprit. Prin urmare, memoria ROM poate fi utilizată pentru stocarea permanentă a datelor. Memoria RAM, pe de altă parte, poate stoca date doar temporar. Cipul ROM al unui computer deține, în general, doar câțiva megaocteți de spațiu de stocare, în timp ce memoria RAM are de obicei câțiva gigaocteți.
Tendințe și direcții viitoare
Memoria rezistivă cu acces aleatoriu ( RRAM sau ReRAM ) este o memorie nevolatilă care poate modifica rezistența materialului dielectric solid din care este compusă. Dispozitivele ReRAM conțin un memristor (componentă electrică, care limitează sau reglează fluxul de curent electric) în care rezistența variază atunci când se aplică tensiuni diferite.
ReRAM creează locuri vacante de oxigen, care sunt defecte fizice într-un strat de material oxidat. Aceste locuri vacante reprezintă două valori într-un sistem binar, similar electronilor și golurilor unui semiconductor.
Memoria ReRAM are o viteză de comutare mai mare în comparație cu alte tehnologii de stocare nevolatilă, cum ar fi memoria flash NAND. De asemenea, promite o densitate de stocare mai mare și un consum de energie mai mic decât memoria flash NAND. Acest lucru face ca ReRAM să fie o opțiune bună pentru memoria din senzorii utilizați în aplicații industriale, auto și internetul lucrurilor (IoT).
Furnizorii s-au chinuit ani de zile să dezvolte tehnologia ReRAM și să introducă cipurile în producție. Cu toate acestea, au făcut progrese lente, dar constante, iar mai mulți furnizori livrează acum dispozitive ReRAM.
La un moment dat, industria memoriei își pusese multe speranțe în tehnologiile de memorie de tip stocare (SCM), cum ar fi 3D XPoint. 3D XPoint are o arhitectură fără tranzistori, cu puncte de încrucișare, în care selectorii și celulele de memorie se află la intersecția firelor perpendiculare. 3D XPoint nu este la fel de rapid ca DRAM, dar este mai rapid decât NAND și oferă memorie nevolatilă.
Totuși, singurul rezultat semnificativ al acestui efort a fost linia de produse Optane de la Intel, care includea atât SSD-uri, cât și module de memorie. Speranța era că Optane ar putea în cele din urmă să umple golul dintre memoria RAM dinamică și memoria flash NAND, servind ca o punte între ele.
În ceea ce privește performanța și prețul, Optane s-a poziționat undeva între memoria DRAM rapidă, dar costisitoare, și memoria flash NAND mai lentă, mai puțin costisitoare. Din păcate, tehnologia nu a prins niciodată, iar compania și-a întrerupt eforturile de dezvoltare Optane . Viitorul Optane și al tehnologiilor SCM similare rămâne incert.
Creșterea performanței cu LPDDR5
În februarie 2019, Asociația Tehnologiei în Stare Solidă JEDEC a publicat standardul JESD209-5, Low Power Double Data Rate 5 (LPDDR5). Memoria LPDDR5 promitea rate de transfer de date de până la 6400 megatransferuri pe secundă (MT/s), cu 50% mai mari decât prima versiune de LPDDR4, care atingea 3200 MT/s.
În iulie 2019, Samsung Electronics a început producția în masă a primei memorii DRAM mobile LPDDR5 de 12 GB din industrie. Potrivit Samsung, memoria DRAM a fost optimizată pentru a permite funcții 5G și inteligență artificială în viitoarele smartphone-uri. De atunci, o serie de alți furnizori au lansat memorie LPDDR5, cu capacități care ajung acum la 64 GB.
LPDDR5 promite să crească semnificativ viteza și eficiența memoriei pentru o varietate de aplicații, inclusiv dispozitive mobile de calcul precum smartphone-uri, tablete și notebook-uri ultra-subțiri, precum și laptopuri de ultimă generație precum MacBook Pro.
Costul memoriei RAM
Prețurile DRAM au scăzut semnificativ la începutul anului 2023, dar această tendință s-a schimbat până la sfârșitul anului, prețurile continuând să crească. La începutul anului, a existat o ofertă excesivă de DRAM, datorată parțial cererii mai mici. Ca răspuns, producătorii au început să reducă producția, ceea ce a dus la creșterea prețurilor.
Piața ar putea, de fapt, să înregistreze o creștere semnificativă a prețurilor în 2024, în funcție de nivelurile producției și ale stocurilor, precum și de cererea de produse. Potrivit firmei de analiză TrendForce , prețul contractual pentru un modul de memorie DDR5 de 8 GB a fost în medie de aproximativ 17,50 USD la sfârșitul lunii noiembrie 2023, în creștere cu 2,94% față de luna precedentă. Indiferent dacă prețurile continuă să crească sau să scadă din nou, piața DRAM rămâne la fel de volatilă ca întotdeauna.
Dacă utilizați memorii vechi și doriți să faceți un upgrade pentru mărirea performanței, IORSOFT oferă servicii de înlocuire memorii pe raza municipiului Ploiești, PH. Ne puteți contacta AICI.
