Thực đơn
trang chủInternet

Bộ nhớ chính. Thành phần, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ nhớ chính. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: lịch sử phát triển và nguyên lý hoạt động

Bạn có biết RAM là gì không? Tất nhiên là có. Đây là thiết bị phụ thuộc vào tốc độ của máy tính. Nói chung thì điều này đúng nhưng định nghĩa này có vẻ hơi nghiệp dư. Nhưng chính xác thì RAM là gì? Nó có cấu trúc như thế nào, hoạt động như thế nào và loại bộ nhớ này khác với loại bộ nhớ khác như thế nào?


Cô ấy giống nhau ĐẬP (Tiếng Anh) là một phần dễ bay hơi của bộ nhớ máy tính được thiết kế để lưu trữ dữ liệu tạm thời được xử lý bởi bộ xử lý. Dữ liệu này được lưu trữ dưới dạng chuỗi nhị phân, nghĩa là một tập hợp các số 0 và số 1. Nó được gọi là dễ bay hơi vì hoạt động của nó đòi hỏi phải kết nối liên tục với nguồn dòng điện. Khi bạn ngắt kết nối nó khỏi nguồn điện, tất cả thông tin được lưu trữ trong đó sẽ bị mất.

Nhưng nếu RAM là một phần của bộ nhớ máy tính thì phần còn lại là gì? Phương tiện lưu trữ cho phần bộ nhớ này là ổ cứng. Không giống như RAM, nó có thể lưu trữ thông tin mà không cần kết nối với nguồn điện. Ổ cứng, ổ flash và CD đều được gọi là ROM, viết tắt của Read Only Memory. Giống như RAM, ROM lưu trữ dữ liệu ở dạng số 1 và số 0.

RAM cần thiết để làm gì?

Ở đây có thể nảy sinh câu hỏi, tại sao chúng ta lại cần RAM? Không thể cấp phát bộ đệm trên ổ cứng để lưu trữ tạm thời dữ liệu đang được bộ xử lý xử lý? Về nguyên tắc thì có thể, nhưng đó sẽ là một cách tiếp cận rất kém hiệu quả.

Thiết kế vật lý của RAM sao cho việc đọc/ghi vào nó nhanh hơn nhiều. Nếu bạn dùng ROM thay vì RAM, máy tính của bạn sẽ chạy rất chậm.

Thiết bị RAM vật lý

Về mặt vật lý, RAM là một bo mạch có thể tháo rời (mô-đun) với chip bộ nhớ nằm trên đó. Vi mạch dựa trên một tụ điện - một thiết bị đã được biết đến hơn một trăm năm.

Mỗi vi mạch chứa nhiều tụ điện được kết nối thành một cấu trúc ô duy nhất - một ma trận hay nói cách khác là lõi bộ nhớ. Con chip này cũng chứa bộ đệm đầu ra - một phần tử đặc biệt để thông tin đi vào trước khi được chuyển sang bus bộ nhớ. Qua bài học vật lý, chúng ta biết rằng tụ điện chỉ có thể có hai trạng thái ổn định: tích điện hoặc phóng điện. Các tụ điện trong RAM có vai trò giống như bề mặt từ tính của ổ cứng, tức là giữ một điện tích tương ứng với bit thông tin. Sự hiện diện của điện tích trong tế bào tương ứng với một và sự vắng mặt - bằng không.

Cách thông tin được ghi và đọc trong RAM

Sẽ dễ hiểu hơn về cách dữ liệu được ghi và đọc trong RAM nếu bạn trình bày nó dưới dạng bảng thông thường. Để đọc dữ liệu từ một ô, tín hiệu chọn địa chỉ hàng được cấp cho hàng ngang (RAS). Sau khi nó chuẩn bị tất cả các tụ điện của hàng đã chọn để đọc, tín hiệu chọn địa chỉ cột sẽ được gửi dọc theo cột dọc (CAS), cho phép bạn đọc dữ liệu từ một ô ma trận cụ thể.

Đặc tính xác định lượng thông tin có thể được ghi hoặc đọc trong một thao tác đọc/ghi được gọi là độ rộng vi mạch hay nói cách khác là độ rộng của bus dữ liệu. Như chúng ta đã biết, trước khi được truyền tới bus chip và sau đó đến bộ xử lý trung tâm, thông tin đầu tiên sẽ được đưa vào bộ đệm đầu ra. Nó giao tiếp với lõi thông qua kênh nội bộ có băng thông bằng độ rộng của bus dữ liệu. Một đặc tính quan trọng khác của RAM là tần số bus bộ nhớ. Nó là gì? Đây là tần số mà thông tin được đọc và nó không nhất thiết phải trùng với tần số tín hiệu được cung cấp cho ma trận bộ nhớ, mà chúng ta sẽ thấy trong ví dụ về bộ nhớ DDR.

Các máy tính hiện đại sử dụng cái gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ - SDRAM. Nó sử dụng tín hiệu đồng hồ đặc biệt để truyền dữ liệu. Khi được cung cấp cho vi mạch, thông tin sẽ được đọc và chuyển đồng bộ đến bộ đệm đầu ra.

Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có một chip nhớ có chiều rộng bus dữ liệu 8 bit, với tần số 100 MHz một tín hiệu đồng bộ được cung cấp. Kết quả là, trong một giao dịch, bộ đệm đầu ra chứa 8 bit truy cập kênh chính xác 8 bit hoặc 1 byte thông tin. Chính xác thì tín hiệu đồng hồ tương tự sẽ đến bộ đệm đầu ra, nhưng lần này thông tin sẽ đi đến bus chip bộ nhớ. Bằng cách nhân tần số của tín hiệu đồng hồ với độ rộng của bus dữ liệu, chúng ta nhận được một tham số quan trọng khác - băng thông bộ nhớ .

8 bit * 100 MHz = 100 Mb/giây

bộ nhớ DDR

Đây là ví dụ đơn giản nhất về công việc SDR- bộ nhớ với tốc độ truyền dữ liệu duy nhất. Loại bộ nhớ này hiện nay thực tế không được sử dụng; ngày nay vị trí của nó bị chiếm giữ bởi DDR- bộ nhớ với tốc độ truyền dữ liệu gấp đôi. Sự khác biệt giữa SDR Và DDR Thực tế là dữ liệu từ bộ đệm đầu ra của RAM như vậy không chỉ được đọc khi có tín hiệu đồng hồ mà còn khi nó biến mất. Ngoài ra, khi tín hiệu đồng hồ được cung cấp cho bộ đệm đầu ra từ lõi bộ nhớ, thông tin sẽ không truyền qua một kênh mà qua hai kênh, đồng thời độ rộng của bus dữ liệu cũng như tần số của tín hiệu đồng hồ vẫn giữ nguyên.

Đối với bộ nhớ DDR, người ta thường phân biệt hai loại tần số. Tần số mà tín hiệu đồng hồ được cung cấp cho mô-đun bộ nhớ được gọi là tần số cơ bản và tần số mà thông tin được đọc từ bộ đệm đầu ra được gọi là tần số hiệu dụng. Nó được tính bằng công thức sau:

tần số hiệu dụng = 2 * tần số cơ bản

Trong ví dụ của chúng tôi với một vi mạch 8 bit và tần số 100 MHz Nó sẽ trông giống thế này.

8 bit * (2 * 100 MHz) = 200 Mb/s

Sự khác biệt giữa DDR và ​​DDR2, DDR3 và DDR4

Số lượng kênh kết nối lõi với bộ đệm đầu ra, tần số hiệu dụng và băng thông bộ nhớ. Về độ rộng bus dữ liệu (độ sâu bit), thì trong hầu hết các mô-đun bộ nhớ hiện đại, nó là 8 byte (64 bit). Giả sử chúng ta có một mô-đun bộ nhớ tiêu chuẩn DDR2-800. Làm thế nào để tính toán thông lượng của nó? Rất đơn giản. Chuyện gì đã xảy ra vậy 800 ? Đây là tần số bộ nhớ hiệu dụng tính bằng megahertz. Nhân nó với 8 byte và chúng tôi nhận được 6400 Mb/giây.

Và một điều cuối cùng. Chúng ta đã biết băng thông là gì nhưng dung lượng RAM là bao nhiêu và nó có phụ thuộc vào băng thông của nó không? Không có mối quan hệ trực tiếp giữa hai đặc điểm này. Dung lượng RAM phụ thuộc vào số lượng thành phần lưu trữ. Và càng có nhiều ô như vậy thì bộ nhớ càng có thể lưu trữ nhiều dữ liệu hơn mà không cần ghi đè và sử dụng tệp trang.

thẻ: ,

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), loại nổi tiếng nhất trong số các dạng bộ nhớ máy tính đã được thảo luận trước đây. Bộ nhớ này được gọi là bộ nhớ "truy cập ngẫu nhiên" vì bạn có thể truy cập trực tiếp vào bất kỳ vị trí nào.

Để làm điều này, chỉ cần biết hàng và cột tại giao điểm của ô mong muốn là đủ. Có hai loại RAM chính: động và tĩnh. Hôm nay chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn nguyên tắc “thùng rò rỉ” làm cơ sở cho bộ nhớ động. Một số sự chú ý sẽ được dành cho bộ nhớ tĩnh, bộ nhớ này nhanh nhưng đắt tiền.

Một ô nhớ giống như một cái xô bị rò rỉ.

Bộ nhớ truy cập tuần tự (SAM) hoạt động hoàn toàn khác. Đúng như tên gọi của nó, các ô của bộ nhớ này được truy cập tuần tự. Theo cách này, nó giống như một cuộn băng trong băng cassette. Khi dữ liệu được tìm kiếm trong bộ nhớ đó, mỗi ô sẽ được kiểm tra cho đến khi tìm thấy thông tin mong muốn. Loại bộ nhớ này được sử dụng để triển khai bộ đệm, đặc biệt là bộ đệm kết cấu của card màn hình. Nghĩa là, SAM có ý nghĩa khi sử dụng trong trường hợp dữ liệu sẽ được sắp xếp theo thứ tự dự định sử dụng.

Giống như bộ vi xử lý được thảo luận chi tiết trước đó, chip bộ nhớ là một mạch tích hợp (IC) được tạo thành từ hàng triệu bóng bán dẫn và tụ điện. Một trong những loại bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên phổ biến nhất là DRAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động). Trong đó, một bóng bán dẫn và một tụ điện được ghép nối và chúng tạo thành một ô chứa một bit thông tin. Tụ điện chứa một bit thông tin, nghĩa là "0" hoặc "1". Transistor đóng vai trò là công tắc trong cặp này, cho phép mạch điều khiển của chip nhớ đọc hoặc thay đổi trạng thái của tụ điện.

Tụ điện có thể được coi là một “cái xô” nhỏ, bị rò rỉ, chứa đầy các electron khi cần thiết. Nếu nó chứa đầy electron thì trạng thái của nó bằng một. Nếu trống thì bằng không. Vấn đề với tụ điện là rò rỉ. Trong khoảng thời gian tính bằng mili giây (phần nghìn giây), tụ điện đầy sẽ trở nên trống rỗng. Điều này có nghĩa là bộ xử lý trung tâm hoặc bộ điều khiển bộ nhớ buộc phải liên tục sạc lại từng tụ điện, duy trì nó ở trạng thái đầy đủ. Việc sạc lại phải được thực hiện trước khi xả tụ điện. Với mục đích này, bộ điều khiển bộ nhớ đọc bộ nhớ và sau đó ghi dữ liệu trở lại bộ nhớ. Hành động cập nhật trạng thái bộ nhớ này diễn ra tự động hàng nghìn lần chỉ trong một giây.

Tụ điện DRAM có thể được so sánh với một cái xô bị rò rỉ. Nếu nó không được lấp đầy bởi các electron nhiều lần, trạng thái của nó sẽ trở thành số không. Chính hoạt động cập nhật này đã đưa từ “động” vào tên của loại bộ nhớ này. Bộ nhớ như vậy được cập nhật động hoặc “quên” mọi thứ mà nó “đã nhớ”. Bộ nhớ này có một nhược điểm đáng kể: việc phải cập nhật liên tục sẽ tốn thời gian và làm chậm bộ nhớ.

Thiết kế ô bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM)

Cấu trúc của bộ nhớ có thể được coi như một mạng lưới ba chiều. Thậm chí đơn giản hơn: dưới dạng một mảnh giấy ca rô từ một cuốn vở học sinh. Mỗi ô chứa một bit dữ liệu. Đầu tiên, một cột được xác định, sau đó dữ liệu được ghi vào các hàng cụ thể bằng cách truyền tín hiệu dọc theo cột đó.

Vì vậy, hãy tưởng tượng một tờ sổ tay. Một số ô được sơn lại bằng bút dạ màu đỏ, một số ô vẫn giữ nguyên màu trắng. Tế bào hồng cầu là những tế bào có trạng thái là “1” và tế bào trắng là “0”.

Chỉ thay vì một tờ giấy từ máy tính xách tay, RAM sử dụng một tấm wafer silicon để "in" các cột (dòng bit) và hàng (dòng từ). Giao điểm của một cột và một hàng là địa chỉ của ô RAM.

RAM động chuyển phí dọc theo một cột cụ thể. Điện tích này được gọi là Nhấp nháy địa chỉ cột (CAS) hoặc đơn giản là tín hiệu CAS. Tín hiệu này có thể kích hoạt bóng bán dẫn của bất kỳ bit nào trong cột. Tín hiệu điều khiển hàng được gọi là Nhấp nháy địa chỉ hàng (RAS). Để chỉ định địa chỉ ô, cả hai tín hiệu điều khiển phải được chỉ định. Trong quá trình ghi, tụ điện sẵn sàng nhận điện tích. Trong quá trình đọc, bộ khuếch đại cảm biến sẽ xác định mức điện tích của tụ điện. Nếu nó cao hơn 50% thì bit được đọc là "1"; trong các trường hợp khác, là “0”.

Phí di động cũng được cập nhật. Thứ tự cập nhật được theo dõi bởi một bộ đếm. Thời gian cần thiết cho tất cả các hoạt động này được đo bằng nano giây (một phần tỷ giây). Nếu một chip bộ nhớ có tốc độ 70 nano giây, điều đó có nghĩa là sẽ mất 70 nano giây để đọc và sạc lại hoàn toàn tất cả các ô của nó.

Bản thân các tế bào sẽ vô dụng nếu không có cách nào để ghi thông tin vào chúng và đọc nó từ đó. Theo đó, ngoài bản thân các tế bào, chip bộ nhớ còn chứa cả một bộ vi mạch bổ sung. Chúng thực hiện các chức năng sau:

Xác định hàng và cột (chọn địa chỉ hàng và địa chỉ ô)
Cập nhật theo dõi đơn hàng (bộ đếm)
Đọc và tiếp tục tín hiệu di động (bộ khuếch đại)
Nói cho tế bào biết nó có nên giữ điện tích hay không (ghi kích hoạt)
Bộ điều khiển bộ nhớ cũng có các chức năng khác. Nó thực hiện một tập hợp các nhiệm vụ bảo trì, bao gồm xác định loại, tốc độ và kích thước của bộ nhớ cũng như kiểm tra lỗi.

RAM tĩnh

Mặc dù RAM tĩnh (như RAM động) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên nhưng về cơ bản nó dựa trên một công nghệ khác. Mạch kích hoạt của bộ nhớ này cho phép giữ lại mọi bit thông tin được lưu trữ trong đó. Bộ kích hoạt của mỗi ô nhớ bao gồm bốn hoặc sáu bóng bán dẫn và chứa hệ thống dây điện tốt nhất. Bộ nhớ này không bao giờ cần phải được sạc lại. Vì lý do này, RAM tĩnh hoạt động nhanh hơn đáng kể so với RAM động. Nhưng vì chứa nhiều thành phần hơn nên ô của nó lớn hơn nhiều so với ô nhớ động. Kết quả là chip nhớ tĩnh sẽ có dung lượng nhỏ hơn chip nhớ động.

RAM tĩnh nhanh hơn nhưng cũng đắt hơn. Vì lý do này, bộ nhớ tĩnh được sử dụng trong bộ đệm của bộ xử lý trung tâm và bộ nhớ động được sử dụng làm RAM hệ thống của máy tính.

Trong thế giới hiện đại, chip nhớ được đóng gói thành một thành phần gọi là mô-đun. Đôi khi các chuyên gia máy tính gọi nó là “thanh bộ nhớ”. Một mô-đun hoặc “thanh” chứa một số chip bộ nhớ. Có thể bạn đã từng nghe những định nghĩa như “bộ nhớ 8x32” hoặc “bộ nhớ 4x16”. Tất nhiên, những con số có thể khác nhau. Trong công thức đơn giản này, số nhân đầu tiên là số lượng chip trong mô-đun và số thứ hai là công suất của mỗi mô-đun. Không phải tính bằng megabyte, mà tính bằng megabit. Điều này có nghĩa là kết quả của hành động nhân phải được chia cho 8 để có được dung lượng của mô-đun tính bằng megabyte thông thường.

Ví dụ: 4x32 có nghĩa là mô-đun chứa bốn chip 32 megabit. Nhân 4 với 32, chúng ta nhận được 128 megabit. Vì chúng ta biết rằng có tám bit trong một byte, nên chúng ta cần chia 128 cho 8. Kết quả là chúng ta phát hiện ra rằng “mô-đun 4x32” có dung lượng 16 megabyte và đã lỗi thời vào cuối thế kỷ trước, điều này không ngăn không cho nó trở thành một ví dụ đơn giản tuyệt vời cho các phép tính mà chúng ta cần.

Một tập hợp các phương tiện kỹ thuật thực hiện chức năng bộ nhớ được gọi là thiết bị lưu trữ (thiết bị lưu trữ) . Bộ nhớ cần thiết để lưu trữ các lệnh và dữ liệu. Họ cung cấp cho bộ xử lý trung tâm quyền truy cập vào các chương trình và thông tin.

Thiết bị lưu trữ được chia thành:

Bộ nhớ chính

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên bổ sung (SRAM)

Các thiết bị lưu trữ bên ngoài.

Bộ nhớ chính bao gồm hai loại thiết bị: bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM hoặc Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) và bộ nhớ chỉ đọc (ROM hoặc Bộ nhớ chỉ đọc).

RAM được thiết kế để lưu trữ thông tin có thể thay đổi. Nó cho phép nội dung của nó thay đổi khi bộ xử lý thực hiện các hoạt động tính toán với dữ liệu và có thể hoạt động ở chế độ ghi, đọc và lưu trữ.

ROM chứa thông tin không được thay đổi trong khi bộ xử lý đang thực hiện các hoạt động tính toán, chẳng hạn như các quy trình và hằng số. Thông tin này được nhập vào ROM trước khi chip được lắp vào máy tính. Các hoạt động chính mà ROM có thể thực hiện là đọc và lưu trữ.

Chức năng của RAM rộng hơn ROM. Nhưng ROM vẫn giữ lại thông tin khi tắt nguồn (tức là bộ nhớ không khả biến) và có thể có hiệu suất cao hơn, vì chức năng hạn chế của ROM và tính chuyên biệt của nó trong việc đọc và lưu trữ giúp có thể giảm thời gian thực hiện quá trình đọc. hoạt động mà nó thực hiện.

Trong các máy tính hiện đại, chip nhớ (MC) được làm bằng silicon sử dụng công nghệ bán dẫn có mức độ tích hợp cao các phần tử trên chip.

Thành phần chính của vi mạch là một mảng các phần tử bộ nhớ (EM), được kết hợp thành ma trận lưu trữ.

Mỗi phần tử bộ nhớ có thể lưu trữ 1 bit thông tin và có địa chỉ riêng. Bộ nhớ cho phép bạn truy cập bất kỳ chữ ký điện tử nào theo địa chỉ theo bất kỳ thứ tự nào được gọi là thiết bị lưu trữ truy cập ngẫu nhiên.

Với cách tổ chức ma trận của bộ nhớ, nguyên tắc tọa độ của địa chỉ ES được thực hiện và do đó địa chỉ được chia thành hai phần (hai tọa độ) - X và Y. Tại giao điểm của các tọa độ này có một phần tử bộ nhớ mà thông tin của nó phải được đọc hoặc đã thay đổi.

RAM được kết nối với phần còn lại của bộ vi xử lý của máy tính thông qua bus hệ thống (Hình 1).

Hình 1. Sơ đồ khối của RAM

Bus điều khiển truyền tín hiệu xác định hoạt động nào cần được thực hiện.

Bus dữ liệu mang thông tin được ghi vào hoặc đọc từ bộ nhớ.

Bus địa chỉ truyền địa chỉ của các phần tử bộ nhớ tham gia trao đổi. Dung lượng bộ nhớ tối đa được xác định bởi số dòng trong bus địa chỉ bus hệ thống. Do đó, kích thước RAM tối đa là 220 = 1 MB. Nếu nó chứa 24 dòng thì dung lượng RAM có thể tăng lên 16 MB và nếu có 32 dòng thì dung lượng RAM tối đa đã tăng lên 232 = 4 GB.

Chip bộ nhớ có thể được xây dựng trên các thiết bị điện tử tĩnh (SRAM) và động (DRAM). Bộ kích hoạt tĩnh thường được sử dụng như một thiết bị điện tử tĩnh. Một tụ điện hình thành bên trong tinh thể silicon có thể được sử dụng làm dây dẫn điện động.

ED tĩnh có khả năng duy trì trạng thái (0 hoặc 1) vô thời hạn (khi bật nguồn). Chữ ký điện tử động sẽ mất thông tin được ghi trong đó theo thời gian.

Các vi mạch của các phần tử bộ nhớ RAM động khác với các RAM tĩnh điện tử tương tự ở số lượng linh kiện nhỏ hơn trong một phần tử bộ nhớ, do đó chúng có kích thước nhỏ hơn và có thể được đóng gói dày đặc hơn trong một con chip. Các đặc điểm chính của RAM là dung lượng và tốc độ.

Trong các PC hiện đại, RAM có cấu trúc mô-đun. Các mô-đun có thể thay thế có thể có thiết kế khác nhau (SIP, ZIP, SIMM, DIMM). Việc tăng dung lượng RAM thường liên quan đến việc cài đặt thêm các mô-đun. Thời gian truy cập vào các mô-đun DRAM là 60 - 70 ns.

Hiệu suất của máy tính bị ảnh hưởng không chỉ bởi thời gian truy cập mà còn bởi các tham số (liên quan đến RAM) như tần số xung nhịp và độ rộng của bus dữ liệu bus hệ thống. Nếu tốc độ xung nhịp không đủ cao, RAM sẽ không hoạt động và chờ được truy cập. Ở tần số xung nhịp vượt quá khả năng của RAM, đường cao tốc hệ thống mà qua đó nhận được yêu cầu tới RAM sẽ chờ.

Độ rộng của bus dữ liệu (8, 16, 32 hoặc 64 bit) xác định độ dài của đơn vị thông tin có thể được trao đổi với RAM trong một lần truy cập.

Đặc tính không thể thiếu của hiệu suất RAM, có tính đến tần số và độ sâu bit, là thông lượng , được đo bằng Megabyte trên giây. Đối với OP có thời gian truy cập 60-70 ns và độ rộng bus dữ liệu là 64 bit, thông lượng tối đa ở tần số xung nhịp 50 MHz là 400 MB/s, ở tần số 60 MHz - 480 MB/s, tại 66 MHz - 528 MB/s khi trao đổi chế độ nhóm, được triển khai, chẳng hạn như với quyền truy cập bộ nhớ trực tiếp.

Chip ROM cũng được xây dựng trên nguyên tắc cấu trúc ổ đĩa ma trận. Chức năng của các phần tử bộ nhớ trong chúng được thực hiện bởi các bộ nhảy ở dạng dây dẫn, điốt bán dẫn hoặc bóng bán dẫn. Trong ma trận như vậy, sự hiện diện của jumper có thể có nghĩa là “1” và sự vắng mặt của nó có thể có nghĩa là “O”. Việc nhập một đội hình vào chip ROM được gọi là lập trình , và thiết bị nhập thông tin - lập trình viên . Lập trình ROM bao gồm việc loại bỏ (ghi) các jumper tại các địa chỉ nơi “O” sẽ được lưu trữ. Thông thường, mạch ROM chỉ cho phép lập trình một lần.

Bộ nhớ cực nhanhđược sử dụng để lưu trữ một lượng nhỏ thông tin và có thời gian đọc/ghi ngắn hơn đáng kể (2 đến 10 lần) so với bộ nhớ chính. SRAM thường được xây dựng trên các thanh ghi và cấu trúc thanh ghi.

Sổ đăng ký là một thiết bị điện tử có thể lưu trữ vô thời hạn một số được nhập vào (khi bật nguồn). Phổ biến nhất là các thanh ghi trên bộ kích hoạt tĩnh.

Theo mục đích của chúng, các thanh ghi được chia thành các thanh ghi lưu trữ và các thanh ghi dịch chuyển. Thông tin trong các thanh ghi có thể được nhập và đọc song song hoặc zu tất cả các chữ số, hoặc tuần tự, thông qua một trong các chữ số ngoài cùng với sự dịch chuyển tiếp theo của thông tin đã nhập.

Thông tin được ghi trong sổ đăng ký có thể được dịch chuyển sang phải hoặc trái. Nếu một thanh ghi cho phép thông tin được dịch chuyển theo bất kỳ hướng nào thì nó được gọi là có thể đảo ngược.

Các thanh ghi có thể được kết hợp thành một cấu trúc duy nhất. Khả năng của cấu trúc như vậy được xác định bằng cách truy cập và đánh địa chỉ các thanh ghi.

Nếu bất kỳ thanh ghi nào có thể được truy cập để ghi/đọc theo địa chỉ của nó thì cấu trúc thanh ghi đó sẽ tạo thành RAM truy cập ngẫu nhiên.

Bộ nhớ kiểu cửa hàng được hình thành từ các thanh ghi được kết nối tuần tự (Hình 2).

Nếu việc ghi vào cấu trúc thanh ghi (Hình 2e) được thực hiện thông qua một thanh ghi và đọc qua một thanh ghi khác, thì bộ nhớ đó tương tự như độ trễ và hoạt động theo nguyên tắc “nhập trước, xuất trước” (FIFO - đầu vào đầu tiên, đầu tiên đầu ra).

Nếu việc ghi và đọc được thực hiện thông qua cùng một thanh ghi (Hình 2.6), thiết bị như vậy được gọi là ngăn xếp bộ nhớ , làm việc theo nguyên tắc “vào trước, ra sau” (FILO - đầu vào đầu tiên, đầu ra cuối cùng). Khi ghi một số vào bộ nhớ ngăn xếp, đầu tiên nội dung của ngăn xếp được dịch chuyển về thanh ghi thứ K cuối cùng (nếu ngăn xếp hoàn toàn đầy thì số từ thanh ghi thứ K sẽ bị mất), sau đó là số được thêm vào đầu ngăn xếp - thanh ghi 1. Việc đọc cũng được thực hiện qua đầu ngăn xếp, sau khi đọc số từ trên cùng, ngăn xếp sẽ được dịch chuyển về phía thanh ghi 1.

Bộ nhớ ngăn xếp đã trở nên phổ biến. Để thực hiện nó trong máy tính, các vi mạch đặc biệt đã được phát triển. Khi ghi một số vào ngăn xếp, đầu tiên số ô trong con trỏ ngăn xếp được sửa đổi để nó trỏ đến ô trống tiếp theo, sau đó số đó được ghi vào địa chỉ này. Bằng cách này, con trỏ ngăn xếp hoạt động cho phép bạn thực hiện nguyên tắc “vào trước, ra sau”. Một chuỗi dữ liệu có thể được tải vào ngăn xếp theo một trình tự nhất định, sau đó được đọc từ ngăn xếp theo thứ tự ngược lại; một hệ thống biến đổi thông tin số học được xây dựng trên thuộc tính này.

Hình 2. Cấu trúc thanh ghi kiểu cửa hàng: MỘT - loại FIFO; b - loại FILO

Trong bộ vi xử lý, bộ nhớ kết hợp được sử dụng như một phần của bộ nhớ đệmđể lưu trữ phần địa chỉ của lệnh và toán hạng của chương trình thực thi. Bộ nhớ đệm có thể được đặt trên chip xử lý (còn gọi là “bộ đệm cấp I”) hoặc được triển khai dưới dạng một chip riêng biệt (bộ nhớ đệm ngoài hoặc bộ đệm cấp II). Bộ nhớ đệm tích hợp (cấp I) trong bộ xử lý Pentium có dung lượng khoảng 16 KB, thời gian truy cập 5 - 10 giây, hoạt động với các từ 32 bit và ở tần số 75-166 MHz cung cấp thông lượng từ 300 đến 667 MB / giây. Bộ nhớ đệm ngoài (mức P) có dung lượng 256 KB - 1 MB, thời gian truy cập - 15 giây, hoạt động với các từ 64 bit và ở tần số 66 MHz cung cấp thông lượng tối đa 528 MB / s. Về mặt cấu trúc, nó được thực thi ở dạng vi mạch 28 chân hoặc ở dạng mô-đun mở rộng 256 hoặc 512 KB.

Dung lượng RAM

Tiếp theo, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn đặc điểm quan trọng tiếp theo của RAM – dung lượng của nó. Đầu tiên, cần lưu ý rằng nó ảnh hưởng trực tiếp nhất đến số lượng chương trình, quy trình và ứng dụng đang chạy đồng thời cũng như hoạt động không bị gián đoạn của chúng. Ngày nay, các mô-đun phổ biến nhất là các thanh có dung lượng 4 GB và 8 GB (chúng ta đang nói về tiêu chuẩn DDR3).

Dựa vào hệ điều hành được cài đặt, cũng như mục đích sử dụng máy tính mà bạn nên chọn lựa dung lượng RAM phù hợp. Phần lớn, nếu máy tính được sử dụng để truy cập World Wide Web và làm việc với nhiều ứng dụng khác nhau và cài đặt Windows XP thì 2 GB là khá đủ.

Đối với những người muốn chơi thử một trò chơi mới phát hành và những người làm việc về đồ họa, bạn nên cài đặt ít nhất 4 GB. Và nếu bạn định cài đặt Windows 7, bạn sẽ cần nhiều hơn thế.

Cách dễ nhất để biết hệ thống của bạn cần bao nhiêu bộ nhớ là khởi chạy Trình quản lý tác vụ (bằng cách nhấn tổ hợp bàn phím ctrl+alt+del) và khởi chạy chương trình hoặc ứng dụng tiêu tốn nhiều tài nguyên nhất. Sau đó, bạn cần phân tích thông tin trong nhóm “Phân bổ bộ nhớ” - “Đỉnh”.

Bằng cách này, bạn có thể xác định dung lượng được phân bổ tối đa và tìm hiểu xem cần tăng âm lượng bao nhiêu để chỉ báo cao nhất của chúng tôi phù hợp với RAM. Điều này sẽ cung cấp cho bạn hiệu suất hệ thống tối đa. Sẽ không cần phải tăng thêm nữa.

Chọn RAM

Bây giờ chúng ta chuyển sang vấn đề chọn RAM phù hợp nhất với mình nhé. Ngay từ đầu, bạn nên xác định chính xác loại RAM mà bo mạch chủ máy tính của bạn hỗ trợ. Có các đầu nối khác nhau tương ứng cho các loại mô-đun khác nhau. Do đó, để tránh làm hỏng bo mạch chủ hoặc bản thân các mô-đun, bản thân các mô-đun có kích thước khác nhau.

Dung lượng RAM tối ưu đã được thảo luận ở trên. Khi chọn RAM, bạn nên tập trung vào băng thông của nó. Đối với hiệu năng hệ thống, tùy chọn tối ưu nhất là khi thông lượng mô-đun phù hợp với các đặc tính tương tự của bộ xử lý.

Nghĩa là, nếu máy tính có bộ xử lý có bus 1333 MHz, băng thông là 10600 MB/s, thì để đảm bảo điều kiện hoạt động thuận lợi nhất, bạn có thể cài đặt 2 thanh, băng thông là 5300 MB/s. , và tổng cộng sẽ cho chúng ta 10600 Mb/s

Tuy nhiên, cần nhớ rằng đối với chế độ hoạt động này, các mô-đun RAM phải giống nhau cả về âm lượng và tần số. Ngoài ra, chúng phải được sản xuất bởi cùng một nhà sản xuất. Dưới đây là danh sách ngắn các nhà sản xuất đã được chứng minh tốt: Samsung, OCZ, Transcend, Kingston, Corsair, Patriot.

Cuối cùng, cần tóm tắt những điểm chính:

  • Dựa trên định nghĩa: bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên hoặc RAM là thành phần của máy tính cần thiết để lưu trữ dữ liệu tạm thời, do đó cần thiết để bộ xử lý hoạt động.
  • Sau khi hoàn thành bất kỳ thao tác nào (đóng chương trình, ứng dụng), tất cả dữ liệu liên quan sẽ bị xóa khỏi chip. Và khi các tác vụ mới được khởi chạy, dữ liệu mà bộ xử lý cần tại một thời điểm nhất định sẽ được tải vào nó từ ổ cứng.
  • Tốc độ truy cập dữ liệu nằm trong RAM cao gấp vài trăm lần tốc độ truy cập thông tin nằm trên ổ cứng. Điều này cho phép bộ xử lý sử dụng thông tin cần thiết, có quyền truy cập ngay vào thông tin đó.
  • Ngày nay, 2 loại phổ biến nhất là: DDR3 (có tần số từ 800 đến 2400 MHz) và DDR4 (từ 2133 đến 4266 MHz). Tần số càng cao thì hệ thống hoạt động càng nhanh.

Nếu bạn gặp khó khăn trong việc chọn RAM, nếu bạn không thể xác định loại RAM mà bo mạch chủ của bạn hỗ trợ và dung lượng nào sẽ phù hợp nhất với nhu cầu của bạn, thì bạn luôn có thể liên hệ với trang web dịch vụ. Chúng tôi là trợ lý máy tính tại nhà ở Moscow và khu vực Moscow. Các chuyên gia của chúng tôi sẽ giúp lựa chọn, thay thế và cài đặt trên máy tính hoặc máy tính xách tay.

RAM là một con chip đặc biệt dùng để lưu trữ các loại dữ liệu. Có rất nhiều loại thiết bị này, chúng được sản xuất bởi nhiều công ty khác nhau. Các nhà sản xuất tốt nhất thường có nguồn gốc từ Nhật Bản.

Nó là gì và nó dùng để làm gì?

RAM (còn gọi là bộ nhớ RAM) là một loại chip dễ bay hơi dùng để lưu trữ mọi loại thông tin. Thông thường nó chứa:

  • mã máy của các chương trình đang chạy (hoặc ở chế độ chờ);
  • dữ liệu đầu vào và đầu ra.

Việc trao đổi dữ liệu giữa bộ xử lý trung tâm và RAM được thực hiện theo hai cách:

  • sử dụng ALU đăng ký cực nhanh;
  • thông qua bộ đệm đặc biệt (nếu có trong thiết kế);
  • trực tiếp (trực tiếp qua bus dữ liệu).

Các thiết bị được đề cập là các mạch được chế tạo trên chất bán dẫn. Tất cả thông tin được lưu trữ trong tất cả các loại linh kiện điện tử chỉ có thể được truy cập khi có dòng điện. Ngay khi điện áp bị tắt hoàn toàn hoặc xảy ra sự cố mất điện trong thời gian ngắn, mọi thứ chứa bên trong RAM sẽ bị xóa hoặc phá hủy. Một lựa chọn thay thế là các thiết bị loại ROM.

Loại và dung lượng bộ nhớ

Ngày nay bo mạch có thể có dung lượng vài chục gigabyte. Phương tiện kỹ thuật hiện đại cho phép bạn sử dụng nó càng nhanh càng tốt. Hầu hết các hệ điều hành đều được trang bị khả năng tương tác với các thiết bị như vậy. Có một mối quan hệ tỷ lệ giữa dung lượng RAM và chi phí. Kích thước của nó càng lớn thì càng đắt. Và ngược lại.

Ngoài ra, các thiết bị được đề cập có thể có tần số khác nhau. Tham số này xác định tốc độ tương tác giữa RAM và các thiết bị PC khác (CPU, bus dữ liệu và card màn hình). Tốc độ hoạt động càng cao thì PC sẽ thực hiện càng nhiều thao tác trên một đơn vị thời gian.

Giá trị của đặc tính này cũng ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành của thiết bị được đề cập. Bản sửa đổi nhanh nhất hiện nay có thể “nhớ” được 128 GB. Nó được sản xuất bởi một công ty tên là Hynix và có các đặc tính hiệu suất sau:


Tất cả RAM hiện đại có thể được chia thành hai loại:

  • tĩnh;
  • năng động.

Loại tĩnh

Ngày nay đắt hơn là vi mạch tĩnh. Nó được dán nhãn là SDRAM. Động thì rẻ hơn.

Các tính năng đặc biệt của loại SDRAM là:


Một tính năng đặc biệt khác của RAM là khả năng chọn bit mà bất kỳ thông tin nào sẽ được ghi vào.

Những nhược điểm bao gồm:

  • mật độ ghi thấp;
  • chi phí tương đối cao.

Các thiết bị RAM máy tính các loại (SDRAM và DRAM) đều có những khác biệt bên ngoài. Chúng bao gồm chiều dài của phần tiếp xúc. Hình dạng của nó cũng khác nhau. Ký hiệu RAM nằm cả trên nhãn dán và được in trực tiếp trên thanh RAM.

Ngày nay có nhiều sửa đổi khác nhau của SDRAM. Nó được chỉ định là:

  • DDR2;
  • DDR3;
  • DDR4.

Kiểu động

Một loại vi mạch khác được gọi là DRAM. Nó cũng hoàn toàn không ổn định, với các bit ghi được truy cập ngẫu nhiên. Loại này được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các PC hiện đại. Nó cũng được sử dụng trong những hệ thống máy tính có yêu cầu độ trễ cao - hiệu suất của DRAM cao hơn SDRAM rất nhiều.

Thông thường, loại này có hệ số dạng loại DIMM. Giải pháp thiết kế tương tự được sử dụng để sản xuất mạch tĩnh (SDRAM). Một tính năng của phiên bản DIMM là có các điểm tiếp xúc ở cả hai mặt của bề mặt.

Thông số OP

Tiêu chí chính để chọn vi mạch loại này là các thông số vận hành của chúng.

Bạn nên tập trung chủ yếu vào những điểm sau:

  • tần suất hoạt động;
  • thời gian;
  • Vôn.

Tất cả đều phụ thuộc vào loại mô hình cụ thể. Ví dụ: DDR 2 sẽ thực hiện nhiều hành động khác nhau rõ ràng nhanh hơn thanh DDR 1 vì nó có nhiều đặc tính hiệu suất vượt trội hơn.

Thời gian là thời gian trễ của thông tin giữa các thành phần khác nhau của thiết bị. Có khá nhiều loại thời gian, tất cả chúng đều ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất. Thời gian nhỏ cho phép bạn tăng tốc độ của các hoạt động khác nhau. Có một mối quan hệ tỷ lệ khó chịu - tốc độ của thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên càng cao thì thời gian càng lớn.

Cách thoát khỏi tình huống này là tăng điện áp hoạt động - điện áp càng cao thì thời gian càng ngắn. Số lượng thao tác được thực hiện trên một đơn vị thời gian tăng lên cùng một lúc.

Tần số và tốc độ

Băng thông RAM càng cao thì tốc độ của nó càng nhanh. Tần số là một tham số xác định băng thông của các kênh mà qua đó nhiều loại dữ liệu khác nhau được truyền đến CPU thông qua bo mạch chủ.

Điều mong muốn là đặc tính này trùng với tốc độ hoạt động cho phép của bo mạch chủ.

Ví dụ: nếu giá đỡ hỗ trợ tần số 1600 MHz và bo mạch chủ hỗ trợ không quá 1066 MHz thì tốc độ trao đổi dữ liệu giữa RAM và CPU sẽ bị giới hạn chính xác bởi khả năng của bo mạch chủ. Tức là tốc độ sẽ không quá 1066 MHz.

Hiệu suất

Hiệu suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Số lượng dải sử dụng có ảnh hưởng rất lớn đến thông số này. RAM kênh đôi hoạt động nhanh hơn nhiều so với RAM kênh đơn. Khả năng hỗ trợ các chế độ đa kênh được biểu thị trên nhãn dán nằm ở đầu bảng.

Những chỉ định này như sau:


Để xác định chế độ nào là tối ưu cho một bo mạch chủ cụ thể, bạn cần đếm tổng số khe kết nối và chia chúng cho hai. Ví dụ: nếu có 4 dải thì bạn cần 2 dải giống hệt nhau của cùng một nhà sản xuất. Khi chúng được cài đặt song song, chế độ Dual sẽ được kích hoạt.

Nguyên lý làm việc và chức năng

Hoạt động của OP được thực hiện khá đơn giản, việc ghi hoặc đọc dữ liệu được thực hiện như sau:


Mỗi cột được kết nối với một bộ khuếch đại cực kỳ nhạy cảm. Nó ghi lại dòng điện tử xảy ra khi tụ điện phóng điện. Trong trường hợp này, lệnh tương ứng được đưa ra. Do đó, quyền truy cập vào các ô khác nhau nằm trên bảng xảy ra. Có một sắc thái quan trọng mà bạn chắc chắn nên biết. Khi một xung điện được áp vào bất kỳ đường dây nào, nó sẽ mở tất cả các bóng bán dẫn của nó. Họ được kết nối trực tiếp với nó.

Từ đó chúng ta có thể kết luận rằng một dòng là lượng thông tin tối thiểu có thể đọc được khi truy cập. Mục đích chính của RAM là lưu trữ nhiều loại dữ liệu tạm thời cần thiết trong khi máy tính cá nhân được bật và hệ điều hành đang hoạt động. Các tệp thực thi quan trọng nhất được tải vào RAM và CPU thực thi chúng trực tiếp, chỉ lưu trữ kết quả của các hoạt động được thực hiện.

Các tế bào cũng lưu trữ:

  • thư viện thực thi;
  • mã khóa đã được nhấn;
  • kết quả của các phép toán khác nhau.

Nếu cần, mọi thứ có trong RAM có thể được bộ xử lý trung tâm lưu vào đĩa cứng. Và làm điều đó dưới hình thức cần thiết.

Nhà sản xuất của

Trong các cửa hàng, bạn có thể tìm thấy một lượng RAM khổng lồ từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Một số lượng lớn các sản phẩm như vậy bắt đầu được cung cấp từ các công ty Trung Quốc.

Ngày nay, các sản phẩm năng suất và chất lượng cao nhất là các thương hiệu sau:

  • Kingston;
  • Hynix;
  • Corsair;
  • Kingmax.
  • SAMSUNG.

Đó là sự thỏa hiệp giữa chất lượng và hiệu suất.

Bảng đặc tính RAM

RAM cùng loại của các nhà sản xuất khác nhau có đặc tính hiệu suất tương tự nhau.

Đó là lý do tại sao việc thực hiện so sánh chỉ tính đến loại:

DDR
DDR2
DDR3
Dải tần số
100-400
400-800
800-1600
Điện áp hoạt động
2,5v +/- 0,1V
1,8V +/- 0,1V
1,5V +/- 0,075V
Số khối
4
4
8
Chấm dứt
giới hạn
giới hạn
tất cả tín hiệu DQ
Cấu trúc liên kết
TSOP
TSOP hoặc bay ngang qua
Bay bằng
Phương pháp điều khiển
-
OCD
Hiệu chuẩn tự động với ZQ
Có sẵn cảm biến nhiệt độ
KHÔNG
KHÔNG
Đúng

So sánh hiệu suất và giá cả

Hiệu suất của RAM trực tiếp phụ thuộc vào giá thành của nó. Bạn có thể biết giá mô-đun DDR3 tại cửa hàng máy tính gần nhất và giá của DDR 1. Bằng cách so sánh các thông số vận hành và giá cả của chúng, sau đó kiểm tra chúng, bạn có thể dễ dàng xác minh điều này.

Đúng nhất là so sánh RAM cùng loại nhưng có hiệu suất khác nhau, tùy thuộc vào tần suất hoạt động:

Kiểu
Tần số hoạt động, MHz
Chi phí, chà.
Tốc độcông việc, Aida 64,Đọc bộ nhớ, MB/s
DDR3
1333
3190
19501
DDR3
1600
3590
22436
DDR3
1866
4134
26384
DDR3
2133
4570
30242
DDR3
2400
6548
33813
DDR3
2666
8234
31012
DDR3
2933
9550
28930

Trong Aida 64, tất cả các bài kiểm tra DDR 3 đều được thực hiện trên phần cứng giống hệt nhau:

  • HĐH: Windows 8.1;
  • CPU: i5-4670K;
  • card màn hình: GeForce GTX 780 Ti;
  • bo mạch chủ: LGA1150, Intel Z87.

RAM là một bộ phận rất quan trọng của PC, ảnh hưởng rất lớn đến hiệu năng của nó.Đó là lý do tại sao, để tăng nó, nên cài đặt các mức có tần số cao và thời gian ngắn. Điều này sẽ tăng cường đáng kể hiệu suất máy tính của bạn; nó đặc biệt quan trọng đối với các trò chơi và các chương trình chuyên nghiệp khác nhau.

>