Bộ nhớ ram là gì và nó hoạt động như thế nào?

Khi máy tính của chúng ta chậm, một trong những điều đầu tiên chúng ta nhìn vào là liệu chúng ta có đủ bộ nhớ RAM hay không. Ngoài ra, một trong những yêu cầu mà tất cả các chương trình, trò chơi và hệ điều hành thường có là tối thiểu RAM. RAM thực sự là gì và nó dùng để làm gì? Chúng ta sẽ thấy tất cả điều này và nhiều hơn nữa ngày hôm nay trong bài viết này.

Chỉ số nội dung

RAM là gì

RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) là một thành phần vật lý của máy tính của chúng tôi, thường được cài đặt trên cùng một bo mạch chủ. RAM có thể tháo rời và có thể được mở rộng bằng các mô-đun có dung lượng khác nhau.

Chức năng của bộ nhớ RAM là tải tất cả các hướng dẫn được thực thi trong bộ xử lý. Các hướng dẫn này đến từ hệ điều hành, thiết bị đầu vào và đầu ra, ổ cứng và mọi thứ được cài đặt trên máy tính.

Trong bộ nhớ RAM, tất cả dữ liệu và hướng dẫn của các chương trình đang chạy được lưu trữ, chúng được gửi từ các đơn vị lưu trữ trước khi thực hiện. Bằng cách này, chúng tôi có thể có sẵn tất cả các chương trình chúng tôi chạy, nếu bạn khó chờ đợi.

Nếu RAM không tồn tại, các hướng dẫn nên được lấy trực tiếp từ các ổ đĩa cứng và chúng chậm hơn nhiều so với bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên này, làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong hiệu suất của máy tính.

Nó được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên vì nó có thể được đọc và ghi vào bất kỳ vị trí bộ nhớ nào mà không phải tuân theo thứ tự tuần tự cho quyền truy cập của nó. Điều này thực tế cho phép không có khoảng thời gian chờ đợi để truy cập thông tin.

Thành phần vật lý của RAM

Đối với các thành phần vật lý của mô-đun bộ nhớ RAM, chúng ta có thể phân biệt các phần sau:

Tấm thành phần

Nó là cấu trúc hỗ trợ các thành phần khác và các rãnh điện giao tiếp với từng bộ phận của chúng.

Mỗi bảng này tạo thành một mô-đun bộ nhớ RAM. Mỗi mô-đun này sẽ có dung lượng bộ nhớ nhất định theo các mô-đun hiện có trên thị trường.

Ngân hàng bộ nhớ

Họ là các thành phần vật lý phụ trách lưu trữ các hồ sơ. Các ngân hàng bộ nhớ này được hình thành bởi các chip mạch tích hợp được tạo thành từ các bóng bán dẫn và tụ điện tạo thành các tế bào lưu trữ. Các yếu tố này cho phép các bit thông tin được lưu trữ bên trong chúng.

Để thông tin vẫn còn bên trong các bóng bán dẫn, việc cung cấp điện định kỳ sẽ là cần thiết trong chúng. Đây là lý do tại sao khi chúng ta tắt máy tính, bộ nhớ này hoàn toàn trống rỗng.

Đây là sự khác biệt lớn giữa, ví dụ, các đơn vị lưu trữ RAM và SSD.

Để biết thêm về các ổ SSD, bạn có thể truy cập bài viết của chúng tôi nơi các mô hình tốt nhất và đặc điểm của chúng được giải thích chi tiết:

Mỗi mô-đun RAM có một số ngân hàng bộ nhớ được phân tách vật lý bằng chip. Bằng cách này, có thể truy cập thông tin của một trong số họ trong khi người khác đang được tải hoặc không tải.

Đồng hồ

Bộ nhớ RAM đồng bộ có đồng hồ chịu trách nhiệm đồng bộ hóa các hoạt động đọc và ghi của các yếu tố này. Bộ nhớ không đồng bộ không có loại phần tử tích hợp này.

Chip SPD

Chip SPD (Phát hiện hiện diện nối tiếp) chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu liên quan đến mô-đun bộ nhớ RAM. Những dữ liệu này là kích thước bộ nhớ, thời gian truy cập, tốc độ và loại bộ nhớ. Bằng cách này, máy tính sẽ biết bộ nhớ RAM nào được cài đặt bên trong bằng cách kiểm tra điều này trong khi bật nguồn.

Xe buýt kết nối

Xe buýt này, bao gồm các tiếp điểm điện, chịu trách nhiệm cho phép giao tiếp giữa mô-đun bộ nhớ và bo mạch chủ. Nhờ yếu tố này, chúng tôi sẽ có các mô-đun bộ nhớ tách biệt với bo mạch chủ, do đó có thể mở rộng dung lượng bộ nhớ bằng các mô-đun mới.

Các loại mô-đun bộ nhớ RAM

Một khi chúng ta đã thấy các thành phần vật lý khác nhau của bộ nhớ RAM, chúng ta cũng sẽ phải biết loại đóng gói hoặc mô-đun mà chúng gắn kết. Các mô-đun này về cơ bản được tạo thành từ bảng thành phần và bus kết nối cùng với các chân tiếp xúc của chúng. Trong số những người khác, đây là các mô-đun được sử dụng nhiều nhất trước đây và bây giờ:

• RIMM: Những mô-đun này gắn bộ nhớ RDAM hoặc Rambus DRAM. Sau đó chúng ta sẽ thấy chúng. Các mô-đun này có 184 chân kết nối và bus 16 bit. SIMM: Định dạng này được sử dụng bởi các máy tính cũ. Chúng ta sẽ có 30 và 60 mô-đun tiếp xúc và bus dữ liệu 16 và 32 bit. DIMM: đây là định dạng hiện được sử dụng cho bộ nhớ DDR trong các phiên bản 1, 2, 3 và 4. Bus dữ liệu là 64 bit và có thể có: 168 chân cho RAM SDR, 184 cho DDR, 240 cho DDR2 và DDR3 và 288 cho DDR4. SO-DIMM: nó sẽ là định dạng DIMM cụ thể cho máy tính xách tay. FB-DIMM: Định dạng DIMM cho máy chủ.

Các loại công nghệ RAM

Nói chung, hai loại RAM tồn tại hoặc đã tồn tại. Loại không đồng bộ, không có đồng hồ để đồng bộ hóa với bộ xử lý. Và những loại thuộc loại Đồng bộ có khả năng duy trì đồng bộ hóa với bộ xử lý để đạt được hiệu quả và hiệu quả trong việc truy cập và lưu trữ thông tin trong đó. Chúng ta hãy xem sự tồn tại của từng loại.

Ký ức không đồng bộ hoặc DRAM

DRAM (RAM Dinamic) đầu tiên hoặc bộ nhớ RAM động là loại không đồng bộ. Nó được gọi là DRAM vì đặc tính của nó là lưu trữ thông tin một cách ngẫu nhiên và năng động. Cấu trúc của bóng bán dẫn và tụ điện có nghĩa là để dữ liệu được lưu trữ bên trong một tế bào bộ nhớ, sẽ cần phải cấp nguồn cho tụ điện theo định kỳ.

Các bộ nhớ động này thuộc loại không đồng bộ, do đó không có phần tử nào có khả năng đồng bộ hóa tần số của bộ xử lý với tần số của bộ nhớ. Điều này gây ra rằng có ít hiệu quả hơn trong giao tiếp giữa hai yếu tố này. Một số bộ nhớ không đồng bộ như sau:

• FPM-RAM (RAM chế độ trang nhanh): Những bộ nhớ này đã được sử dụng cho Intel Pentium đầu tiên. Thiết kế của nó bao gồm việc có thể gửi một địa chỉ duy nhất và đổi lại nhận được một vài trong số những địa chỉ liên tiếp này. Điều này cho phép phản hồi và hiệu quả tốt hơn vì bạn không cần phải liên tục gửi và nhận địa chỉ riêng lẻ. EDO-RAM (RAM đầu ra dữ liệu mở rộng): Thiết kế này là sự cải tiến của phiên bản trước. Ngoài việc có thể nhận các địa chỉ liền kề đồng thời, cột địa chỉ trước đó đang được đọc, do đó không cần phải đợi địa chỉ khi một địa chỉ được gửi. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): Cải thiện EDO-RAM, bộ nhớ này có thể truy cập các vị trí bộ nhớ khác nhau để gửi cụm dữ liệu (Burt) trong mỗi chu kỳ xung nhịp tới bộ xử lý. Bộ nhớ này không bao giờ được thương mại hóa.

Bộ nhớ loại đồng bộ hoặc SDRAM

Không giống như những cái trước, RAM động này có đồng hồ bên trong có khả năng đồng bộ hóa nó với bộ xử lý. Theo cách này, thời gian truy cập và hiệu quả liên lạc giữa hai yếu tố được cải thiện đáng kể. Hiện tại tất cả các máy tính của chúng tôi có loại bộ nhớ này hoạt động trên chúng. Chúng ta hãy nhìn vào các loại ký ức đồng bộ khác nhau.

Rambus DRAM (RDRAM)

Những ký ức này là sự đại tu hoàn chỉnh của DRAM không đồng bộ. Nó cải thiện điều này cả về băng thông và tần số truyền. Chúng được sử dụng cho bảng điều khiển Nintendo 64. Những bộ nhớ này được gắn trong một mô-đun có tên RIMM và đạt tần số 1200 MHz và độ rộng từ 64 bit. Hiện đang bị phản đối

SDR SDRAM

Chúng chỉ là tiền thân của DDR SDRAM hiện tại. Chúng được trình bày trong các mô-đun loại DIMM. Chúng có khả năng kết nối với các khe cắm của bo mạch chủ và bao gồm 168 tiếp điểm. Loại bộ nhớ này hỗ trợ kích thước tối đa 515 MB. Chúng được sử dụng trong bộ xử lý AMD Athlon và Pentium 2 và 3

DDR SDRAM (SDRAM tốc độ dữ liệu kép)

Đây là những bộ nhớ RAM hiện đang được sử dụng trong máy tính của chúng tôi, với các bản cập nhật khác nhau. Bộ nhớ DDR cho phép truyền thông tin qua hai kênh khác nhau cùng một lúc trong cùng một chu kỳ xung nhịp (Dữ liệu kép).

Việc đóng gói bao gồm DIMM 184 pin và dung lượng tối đa 1 GB. Bộ nhớ DDR được AMD Athlon sử dụng và sau đó là Pentium 4. Tần số xung nhịp tối đa của nó là 500 MHz

DDR2 SDRAM

Thông qua sự phát triển này của RAM DDR, các bit được truyền trong mỗi chu kỳ xung nhịp được nhân đôi lên 4 (bốn lần chuyển), hai lần chuyển tiếp và hai lần trả lại.

Đóng gói là loại DIMM 240 chân. Tần số xung nhịp tối đa của nó là 1200 MHz. Độ trễ (truy cập thông tin và thời gian đáp ứng) cho các loại chip DDR2 tăng so với DDR, vì vậy về mặt này, nó làm giảm hiệu suất của chúng. Bộ nhớ DDR2 không tương thích khi cài đặt với DDR, vì chúng hoạt động ở một điện áp khác.

DDR3 SDRAM

Một sự phát triển khác của tiêu chuẩn DDR. Trong trường hợp này, hiệu quả năng lượng được cải thiện bằng cách làm việc ở điện áp thấp hơn. Việc đóng gói vẫn là loại DIMM 240 chân và tần số xung nhịp lên tới 2666 MHz. Dung lượng trên mỗi mô-đun bộ nhớ lên tới 16 GB.

Như bước nhảy vọt về công nghệ, các DDR3 này là những bộ nhớ có độ trễ cao hơn các bộ nhớ trước và không tương thích trong việc cài đặt với các phiên bản trước.

DDR4 SDRAM

Như trong các trường hợp trước, nó có sự cải thiện đáng kể về tần số xung nhịp, có thể đạt tới 4266 MHz. Như trong bước nhảy vọt về công nghệ, các DDR4 này là bộ nhớ có độ trễ cao hơn so với trước đây và không tương thích với khe cắm mở rộng cho các công nghệ cũ hơn.

Bộ nhớ DDR4 gắn mô-đun 288-pin.

Danh pháp được sử dụng

Chúng ta phải đặc biệt chú ý đến danh pháp được sử dụng để đặt tên cho RAM loại DDR hiện tại. Bằng cách này, chúng tôi có thể xác định bộ nhớ nào chúng tôi sẽ mua và tần suất sử dụng.

Trước tiên chúng ta sẽ có dung lượng bộ nhớ khả dụng theo sau là "DDR (x) - (tần số) PC (x) - (tốc độ truyền dữ liệu). Ví dụ:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: chúng tôi đang xử lý mô-đun RAM loại 2 GB DDR2 hoạt động ở tần số 1066 MHz và tốc độ truyền 8500 MB / s

Hoạt động bộ nhớ RAM

Để biết bộ nhớ RAM hoạt động như thế nào, điều đầu tiên chúng ta sẽ phải xem là cách nó giao tiếp vật lý với bộ xử lý. Nếu chúng ta tính đến thứ tự phân cấp của bộ nhớ RAM, thì điều này được đặt chính xác ở cấp độ tiếp theo cho bộ đệm của bộ xử lý.

Có ba loại tín hiệu mà bộ điều khiển RAM phải xử lý, tín hiệu dữ liệu, tín hiệu địa chỉ và tín hiệu điều khiển. Những tín hiệu này chủ yếu lưu thông trên dữ liệu và địa chỉ xe buýt và các dòng điều khiển khác. Chúng ta hãy nhìn vào mỗi người trong số họ.

Xe buýt dữ liệu

Dòng này chịu trách nhiệm mang thông tin từ bộ điều khiển bộ nhớ đến bộ xử lý và các chip khác yêu cầu nó.

Dữ liệu này được nhóm thành các yếu tố 32 hoặc 64 bit. Tùy thuộc vào độ rộng bit của bộ xử lý, nếu bộ xử lý là 64, dữ liệu sẽ được nhóm thành các khối 64 bit.

Địa chỉ xe buýt

Dòng này chịu trách nhiệm vận chuyển các địa chỉ bộ nhớ có chứa dữ liệu. Xe buýt này độc lập với xe buýt địa chỉ hệ thống. Độ rộng bus của dòng này sẽ là chiều rộng của RAM và bộ xử lý, hiện là 64 bit. Bus địa chỉ được kết nối vật lý với bộ xử lý và RAM.

Kiểm soát xe buýt

Các tín hiệu điều khiển như tín hiệu nguồn Vdd, tín hiệu Đọc (RD) hoặc Ghi (RW), Tín hiệu đồng hồ (Đồng hồ) và Tín hiệu đặt lại (Đặt lại) sẽ truyền trên xe buýt này.

Hoạt động kênh đôi

Công nghệ kênh đôi cho phép tăng hiệu suất của thiết bị nhờ vào khả năng truy cập đồng thời vào hai mô-đun bộ nhớ khác nhau. Khi cấu hình kênh kép được kích hoạt, có thể truy cập các khối của phần mở rộng 128 bit thay vì 64 thông thường. Điều này đặc biệt đáng chú ý khi chúng tôi sử dụng các card đồ họa được tích hợp trong bo mạch chủ vì trong trường hợp này, một phần RAM được chia sẻ để sử dụng với card đồ họa này.

Để thực hiện công nghệ này, một bộ điều khiển bộ nhớ bổ sung nằm trong chipset của cầu bắc của bo mạch chủ sẽ là cần thiết. Để một kênh kép có hiệu quả, các mô-đun bộ nhớ phải cùng loại, có cùng dung lượng và tốc độ. Và nó phải được cài đặt trong các khe được chỉ định trên bo mạch chủ (thường là cặp 1-3 và 2-4). Mặc dù đừng lo lắng vì ngay cả khi chúng là những ký ức khác nhau, chúng cũng sẽ có thể hoạt động trên Kênh đôi

Hiện tại chúng ta cũng có thể tìm thấy công nghệ này bằng cách sử dụng kênh ba hoặc thậm chí gấp bốn lần với bộ nhớ DDR4 mới.

Chu kỳ hướng dẫn bộ nhớ RAM

Sơ đồ hoạt động được thể hiện với hai bộ nhớ kênh kép. Đối với điều này, chúng ta sẽ có một bus dữ liệu 128 bit, 64 bit cho mỗi dữ liệu được chứa trong mỗi hai mô-đun. Ngoài ra, chúng ta sẽ có một CPU với hai bộ điều khiển bộ nhớ CM1 và CM2

Một bus dữ liệu 64 bit sẽ được kết nối với CM1 và một bus khác với CM2. Để CPU 64 bit hoạt động với hai khối dữ liệu, nó sẽ trải đều chúng qua hai chu kỳ xung nhịp.

Bus địa chỉ sẽ chứa địa chỉ bộ nhớ của dữ liệu mà bộ xử lý cần tại bất kỳ thời điểm nào. Địa chỉ này sẽ từ cả hai ô 1 và mô đun 2.

CPU muốn đọc dữ liệu từ vị trí bộ nhớ 2

CPU muốn đọc dữ liệu từ vị trí bộ nhớ 2. Địa chỉ này tương ứng với hai ô nằm trong hai mô-đun bộ nhớ RAM kênh kép.

Vì những gì chúng ta muốn là đọc dữ liệu từ bộ nhớ, bus điều khiển sẽ kích hoạt cáp đọc (RD) để bộ nhớ biết rằng CPU muốn đọc dữ liệu đó.

Đồng thời, bus bộ nhớ sẽ gửi địa chỉ bộ nhớ đó vào RAM, tất cả được đồng bộ hóa bởi đồng hồ (CLK)

Bộ nhớ đã nhận được yêu cầu từ bộ xử lý, bây giờ một vài chu kỳ sau nó sẽ chuẩn bị dữ liệu từ cả hai mô-đun để gửi nó qua bus dữ liệu. Chúng tôi nói một vài chu kỳ sau vì độ trễ của RAM làm cho quá trình không ngay lập tức.

128 bit dữ liệu từ RAM sẽ được gửi qua bus dữ liệu, khối 64 bit cho một phần của bus và khối 64 bit cho phần còn lại.

Mỗi khối này bây giờ sẽ đến bộ điều khiển bộ nhớ CM1 và CM2, và trong hai chu kỳ xung nhịp, CPU sẽ xử lý chúng.

Chu trình đọc sẽ kết thúc. Để thực hiện hành động ghi, nó sẽ giống hệt nhau, nhưng kích hoạt cáp RW của bus điều khiển

Làm thế nào để biết RAM có tốt không

Để biết RAM có hiệu năng tốt hay xấu, chúng ta sẽ phải xem xét một số khía cạnh nhất định của nó.

• Công nghệ sản xuất: điều chính sẽ là để biết công nghệ nào thực hiện bộ nhớ RAM. Ngoài ra, điều này phải giống với hỗ trợ bo mạch chủ. Ví dụ: nếu là DDR4 hoặc DDR3, v.v. Kích thước: Một khía cạnh chính khác là dung lượng lưu trữ. Càng nhiều càng tốt, đặc biệt nếu chúng ta sẽ sử dụng thiết bị của mình để chơi game hoặc các chương trình rất nặng, chúng ta sẽ cần RAM dung lượng lớn, 8, 16, 32 GB, v.v. Khả năng của bảng cho kênh nào: Một khía cạnh khác cần xem xét là nếu bảng cho phép kênh kép. Nếu vậy, và ví dụ chúng tôi muốn cài đặt 16 GB RAM, điều tốt nhất nên làm là mua hai mô-đun 8 GB mỗi cái và cài đặt chúng trong kênh kép, trước khi chỉ cài đặt một trong 16 GB. Độ trễ: Độ trễ là thời gian cần cho bộ nhớ để thực hiện quá trình tìm kiếm và ghi dữ liệu. Lần này càng thấp thì càng tốt, mặc dù nó cũng sẽ phải được cân nhắc với các khía cạnh khác như khả năng và tần số chuyển. Ví dụ, bộ nhớ DDR 4 có độ trễ cao, nhưng bị phản tác dụng bởi tần số cao và truyền dữ liệu. Tần số: là tốc độ mà bộ nhớ hoạt động. Càng nhiều càng tốt.

Bạn cũng có thể quan tâm:

Điều này kết thúc bài viết của chúng tôi về RAM là gì và cách thức hoạt động, chúng tôi hy vọng bạn thích nó. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn làm rõ một cái gì đó, chỉ cần để lại nó trong các ý kiến.