Typer RAM: alt du trenger å vite om hovedminnet

La RAM på en datamaskin er et av de viktigste og mest ettertraktede elementene, siden det gir fart til systemet ditt. I tillegg er det mange typer RAM, og hver og en har visse egenskaper som brukeren må overvåke for å vite om modulen er kompatibel eller ikke med utstyret deres, eller om det vil gi mer eller mindre ytelse. Mange av disse tekniske egenskapene er helt ukjente for de fleste brukere.

Derfor viser jeg deg i denne artikkelen alt du trenger å vite om RAM-minne, slik at neste gang du kjøper en modul for å utvide minnet til datamaskinen din, vil den ikke ha noen hemmeligheter for deg. Hvis du vil bli en ekte minne "ekspert" RAM-type, fortsett å lese ...

Litt historie

Bakgrunn

Las datamaskiner trenger et minne for å lagre programmene (data og instruksjoner). I begynnelsen brukte datamaskiner på 30-tallet hullkort. De var ark av papp eller annet materiale med hull laget strategisk slik at datamaskinen kunne tolke disse hullene som binær kode. På den måten ble programmene lastet. Det var en kvinne som spesifikt kom med disse hullkortene Ada Lovelace Ada Byron. Ada ble ansett som den første programmereren av historien, for sitt arbeid med å gjøre Charles Babbages berømte analytiske motor nyttig.

Litt etter litt utviklet maskinene seg. Med ankomsten av ENIAC, i 1946, brukte den vakuumventiler å bygge minner med flip-flops. Disse ventilene skapte mange problemer på grunn av deres upålitelighet, arkitekturen var lik lyspærer og de brant ut som disse, så de måtte byttes ut ofte. I tillegg ble de oppvarmet og forbrukte store mengder energi.

Det var behov for noe annet Det elektroniske hvis du ønsket å komme deg videre. I 1953 begynte ferrittminner å bli brukt. Og det var først i 1968 at IBM designet første halvlederbaserte minne. Dette solid state-minnet løste problemene til de forrige, og ga større pålitelighet, holdbarhet og raskere. Den hadde en 64-biters kapasitet, men det mest interessante er at de første minnebrikken var kommet for å bli.

For mye av historien, forskjellige minneformater, for eksempel magnetbånd, disketter, optiske medier (CD, DVD, ...), de første magnetiske harddiskene (HDD), halvlederminner (SSD, RAM, registre, buffer / cache, ROM, ...) osv.

På dette punktet må det sies at tidligere bare en minne nivå. Et sentralt minne som var der programmet var. Men etter hvert som databehandlingen utviklet seg, ble også andre programmerbare minner av forskjellige typer inkludert til fremveksten av raske minner som RAM.

Ankomsten av RAM

Da RAM kom, begynte datamaskiner å ha to lag med minne. På den ene siden var det et minne om større kapasitet, lavere hastighet og billigere, som sekundært minne. Dette sekundære minnet er harddisken, som for øyeblikket har utviklet seg fra magnetiske harddisker (HDD), til nåværende solid state-harddisker basert på halvledere eller SSD-er.

Mens hoved- eller primærminne er det vi kaller RAM (Random Access Memory eller Random Access Memory). Dette minnet er flere ganger raskere enn sekundært minne, men kapasiteten er betydelig lavere, siden prisen er høyere og det ikke var praktisk å ha veldig store kapasiteter.

Som et supplement til det sekundære minnet med høy kapasitet for å lagre våre programmer og data, med et raskere mellomminne mellom sekundær- og prosesseringsenheten, kan du få ekstra hastighet uten å ofre høy kapasitet. I RAM vil de gå lasteinstruksjoner og data fra kjørende prosesser eller programmer slik at prosessoren kan få tilgang til dem uten å få tilgang til sekundært minne, noe som vil være mye tregere.

RAM er også en type flyktig minne Det mister innholdet hvis strømforsyningen fjernes. Det ville ikke være praktisk å ha bare denne typen minne, siden hver gang utstyret slås av, vil alt gå tapt. Dette er grunnen til at sekundære minner fortsatt er så nødvendige. De er permanente minner som ikke trenger å ha en konstant strømforsyning for å lagre verdiene.

Hvis du liker historie, er RAM-tidslinje oppsummert er:

• Et av de første RAM-minnene var det magnetisk kjerne av 1949. Hver bit ble lagret i en toroid av ferromagnetisk materiale. Hvert stykke var noen millimeter i diameter, og tok derfor mye plass og begrenset kapasitet. Men det var definitivt bedre enn reléer og forsinkelseslinjer for denne typen tilfeldig tilgangsminne.
• I 1969 ville de første RAM-ene som ble opprettet med Intel-halvledere komme. Med sjetonger som 3101 64-bit. Året etter presenterte han DRAM-minne på 1 KB (brikke 1103), som legger grunnlaget for gjeldende tilfeldige tilgangsminner. Faktisk ville DRAM bli standarden, så IBMs oppfinnelse hadde tatt over bransjen.
• År senere ville de fortsette å bli miniatyrisert, med sjetonger med økende kapasitet og ytelse, til SIPP og DIP begynte å bli kastet for å begynne å bruke de nåværende. SIMM-moduler (Single In-line Memory Module), det vil si moduler med alle kontakter på den ene siden. Det gjorde det enkelt å endre RAM og legge til dem som om de var utvidelseskort.
• På slutten av 80-tallet gjorde prosessorteknologien prosessorer mye raskere enn RAM-er, noe som førte til betydelig Flaskehalser. Det var nødvendig å øke båndbredden og tilgangshastigheten til de lagrende minnebrikker.
• Tallrike teknologier begynte å ankomme for å minimere denne flaskehalsen, for eksempel FPM RAM (Fast Page Mode RAM) -teknologi, inspirert av Burst Mode av Intel 80486. En adresseringsmodus som forbedret tilgangen, med tilgangstider på 70 eller 60 ns.
• EDORAM, o Utvidet datautgang, ville komme i 1994 med tilgangstider på 40 eller 30 ns. En forbedring basert på dette var BEDO, Burst EDO, og oppnådde en 50% forbedring i forhold til EDO.
• Las raskere minner de var de fra mikroprosessorer, for eksempel cellebaserte register SRAM (Static RAM). Men de er ekstremt dyre å oppnå gode evner med, så de var ikke praktiske til tross for den enorme ytelsen de har. Derfor ble de henvist til små buffere eller veldig små CPU-registre. Av denne grunn var EDO, BEDO, FPM, fremdeles av DRAM-typen.
• I 1992 opprettet Samsung den første kommersielle brikken SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), den gjeldende standarden.
• Herfra var alle RAM-er basert på SDRAM-minneceller. En av de første som dukket opp var Rambus fra Intel, som gikk uten smerte eller ære foran billigere SDR RAM (Single Data Rate RAM).
• For å forbedre ytelsen til de forrige og ikke øke prisen som i tilfellet med Rambus, DDR ville ankomme (Dual Data Rate). DDR tillot overføring på to kanaler samtidig i hver klokkesyklus, og doblet ytelsen til SDR.
• Og fra DDR vet du hvordan historien har fortsatt med utseendet til DDR2, DDR3, DDR4, DDR5, ...

... men det var ikke nok

Datamaskiner krever stadig mer ytelse. De HDD-er har utviklet seg til SSD-er mye raskere. Og mikroprosessorer begynte å inkludere sine egne raske minner mellom funksjonelle enheter og RAM. På den måten kan de laste dem med data og instruksjoner for mye mer umiddelbar tilgang i stedet for å måtte gå direkte til RAM hver gang de trenger noe.

Disse minnene som jeg refererer til er bufferminnet, en buffer som fungerer som en buffer mellom CPU og RAM. Det må sies at du tidligere kunne kjøpe hurtigbuffermoduler som RAM, og at du kan legge til hvis du ønsker teamet ditt. Noe som de gamle coprosessorene eller FPU-ene, som ikke var integrert i selve CPU-brikken. Men over tid ble de integrert i selve prosessorpakken (se for eksempel Intel Pentium Pro) og ble til slutt en del av samme IC som i dagens mikroprosessorer.

Disse hurtigminnene har vokst i nivåer, slik som gjeldende L1 (enhetlig eller separat for instruksjoner / data), enhetlig L2, L3, etc. Og ikke bare det, utenfor mikroprosessoren, jobbes det også med å på en eller annen måte øke hastigheten på tilgang til data og instruksjoner, for eksempel Intel Octant-moduler og andre typer buffere, men dette er en annen historie ...

DDR SDRAM

Etter å ha satt deg i bakgrunnen, kjenner du allerede stien som ble tatt til ankomst gjeldende DDR SDRAM. Nå skal vi se hvilke typer som eksisterer og deres egenskaper. Det må sies at sammenlignet med Intel Pentium 4 som hovedsakelig brukte RAMBUS, var AMD Athlon den første som støttet billigere DDR. I møte med salg og ytelse av AMD-baserte datamaskiner, ble Intel tvunget til å adoptere DDR også ...

Type

I følge DDR-versjonen

Las DDR-versjoner tillat ulik retur:

• DDR: PC-xxxx indikerer båndbredden til modulen, hvis det for eksempel er PC-1600, resulterer dette fra å multiplisere 100.000.000 hz (100 MHz buss) x 2 (å være Dual Data Rate) x 8 byte = 1600 MB / s eller 1.6 GB / s overføring.
  • DDR-200 (PC-1600): med 100 MHz buss og 200 MHz I / O. Navnet kommer fra overføringen på 1600 MB / s eller 1.6 GB / s.
  • DDR-266 (PC-2100): med 133 MHz buss og 266 MHz I / O. Med overføringskapasitet på 2.1 GB / s.
  • DDR-333 (PC-2700): med 166 MHz-buss og 333 MHz I / O. Med en overføringskapasitet på 2.7 GB / s.
  • DDR-400 (PC-3200): med 200 MHz buss og 400 MHz I / O. Med totalt 3.2 GB / s maksimal overføring.
• DDR2: fungerer med 4 biter per syklus, det vil si 2 går og 2 tilbake. Det forbedrer potensialet til forrige DDR1.
  • Fra DDR2-333 (PC2-2600): den fungerer med 100 MHz basebuss, med 166 MHz I / O, noe som gir den en overføringskapasitet på 2.6 GB / s. 10 ns tilgangstid.
  • Opp til DDR2-1200 (PC2-9600): bussen går opp til 300 MHz, 600 MHz for I / O og 9.6 GB / s overføring. 3,3ns tilgangstid.
• DDR3: tillater høyere overføringshastighet og arbeidshastighet sammenlignet med DDR2, selv om ventetiden er høyere.
  • Fra DDR3-1066 (PC3-8500): 133 MHz buss, 533 MHz I / O, 8.5 GB / s overføringer. Tilgangstid på 7.5 ns.
  • Opptil DDR3-2200 (PC3-18000): 350 MHz buss, 1100 MHz I / O og 18 GB / s overføringer. 3.3 ns tilgangstid.
• DDR4: lavere forsyningsspenning og høyere overføringshastighet sammenlignet med de forrige. Dessverre har den høyere ventetid, noe som reduserer ytelsen, alt annet likt.
  • Fra DDR4-1600 (PC4-12800): med en 200 MHz basebuss, 1600 MHz I / O og 12.8 GB / s overføringer.
  • Opp til DDR4-2666 (PC4-21300): med 333 Mhz basebuss, 2666 Mhz I / O og 21.3 GB / s overføringer.
• DDR5, DDR6, DDR7 ...: den nære fremtid.

I henhold til typen modul

den SIMM-moduler utviklet seg til nåværende DIMM-er, som er delt inn i:

• DIMM (Dual In-Line Memory Module): en minnemodul med kontakter på begge sider, som tillater et større antall kontakter. Det er de som bruker stasjonære datamaskiner.
• SO-DIMM (liten omriss-DIMM)- Dette er en nedskalert versjon av vanlige DIMM-moduler, det vil si kortere moduler for mindre datamaskiner. De brukes i bærbare datamaskiner, hovedkort for miniPC-er med små formfaktorer som mini-ITX, etc.

Enten de er DIMM-moduler eller SO-DIMM-moduler, kan de ha forskjellige kapasiteter, egenskaper og typer sett ovenfor. Dette endrer ingenting.

I følge kanalene

RAM-minnemoduler kan grupperes med en eller flere busser:

• Enkelt minnekanal: alle minnemodulene er gruppert i en enkelt bank med spor, og deler den samme bussen.
• Dobbel minnekanal- Har to separate minnesporbanker på hovedkortet. Modulene kan settes inn i disse to kanalene, med to separate busser, noe som gir større båndbredde og dermed ytelse. For eksempel, hvis du har en APU eller en Intel med en integrert GPU, kan det gi store fordeler ved å la CPU MMU få tilgang til en buss mens GPU-minnekontrolleren får tilgang til den andre uten å forstyrre de to ...
• Quad Memory ChannelNår tilgangskravene er mye høyere, er det mulig å finne hovedkort med fire kanaler, selv om det å ha fire kanaler ikke alltid gir den forventede ytelsen hvis denne kapasiteten ikke blir utnyttet.

Ventetid

Til slutt, når du vil utvide RAM-en din, er det en rekke funksjoner, bortsett fra det som allerede er sett, som kan forvirre deg når du kjøper den rette. jeg mener forsinkelsene, CAS, RAS, etc. Når det gjelder spenningene og modultypen, er sannheten at dette vil avhenge av hovedkortets kompatibilitet og den valgte minnetypen. Du bør lese manualene på hovedkortet ditt for å vite hvilket minne brikkesettet ditt støtter og hvilken type modul du har.

Du kan også se på minnemodulen eller modulene du allerede har installert for å vite hvordan du skaffer deg en lignende modul for å utvide den, og at den har samme egenskaper og er kompatibel.

Hastigheten til en RAM er alltid relatert til to faktorer, den ene er klokkefrekvens og den andre er ventetid. Latens er tiden det tar å få tilgang til (skrive eller lese). Og det kan være samme type modul med forskjellige ventetider, og det er her brukere blir forvirret til å tro at hvis de installerer en modul med en annen ventetid, vil den ikke være kompatibel, eller hvis den vil påvirke eller ikke ... Det er hva jeg skal prøve å avklare her.

Først må du være tydelig på hvordan RAM fungererNår det kreves tilgang til en bestemt minneblokk, det vil si en del av minnet der data lagres, fordeles minnet i rader og kolonner. Ved å aktivere de aktuelle linjene for rad og kolonne kan du skrive eller lese hva du vil. Men for at disse tilgangsoperasjonene skal skje, må de gjennom noen sykluser for å utføre handlinger som forsinker operasjonen. Det er ventetid.

Hvordan vet jeg ventetiden til en modul? Vel, du har kanskje lagt merke til at modulene har en merketype 16-18-18-35 eller lignende, det er forsinkelsene i nanosekunder. Hvert tall har sin betydning i henhold til posisjonen det inntar:

• 16: Den første verdien kan også vises som CL- eller CAS-latens, den angir omtrent tiden som går mellom prosessoren som ber om data fra RAM, og den lokaliserer og sender den.
• 18: Det andre tallet kan bli funnet som TRCD eller RAS til CAS latens, dette tallet representerer tiden mellom lokalisering og aktivering av en minnelinje (RAS) og en kolonne (CAS), husk at minnet er organisert som om det var av en sjakkbrett.
• 18: Det tredje tallet kan bli funnet som TRP- eller RAS-forladning og refererer til tiden det tar til minnet å gjøre en linjeskift, det vil si å deaktivere datalinjen du bruker for øyeblikket og aktivere en ny linje.
• 35: Til slutt angir den fjerde verdien hva som kan vises som TRAS, Aktiv eller Aktiv for forhåndslading. Representerer tiden å vente før minnet får tilgang til dataene igjen.

Når jo lavere tall, jo bedreså raskere det blir. Hvis du har en DDR4-modul med en CL11 og en CL9-modul, vil sistnevnte være uten tvil mye raskere.

Kan du blande moduler med forskjellige ventetider?

Det er her den kommer fra spørsmålet om århundret, og forvirringen hos mange brukere. Svaret er ja. Hvis du har en DDR4-modul, med samme klokkefrekvens, men med en bestemt CL installert på datamaskinen din, og du kjøper en annen med samme egenskaper, men med en annen CL, spiller det ingen rolle. Det vil fungere, de vil ikke være inkompatible, teamet ditt vil ikke avvise det. Latens er som kapasitet eller merke, det kan være forskjellig mellom moduler uten at noe skjer.

Hva så? Det eneste du kanskje ikke skal oppnå optimal ytelse, eller kanskje det vil senke litt avhengig av ditt valg. Jeg vil forklare det for deg med et eksempel. Se for deg en praktisk sak, at du har en Kingston DDR4 8GB 2400Mhz-modul og CL14 installert på datamaskinen din. Men du vil utvide RAM-en og kjøpe en Corsair DDR4 8 GB på 2800 MHz og CL16. Du vil ha to moduler som er fullt kompatible, teamet ditt tåler det, det slutter ikke å fungere. Du vil ha 16 GB RAM som fungerer. Men ... flere ting kan skje:

1. Begge RAM-modulene senker frekvensen til standardprofiler av JEDEC-standarden, for eksempel 2133 MHz. Det vil si at minnet ditt vil bli noe langsommere ved å redusere klokkefrekvensen og dermed overføringshastigheten.
   
2. Et annet alternativ er at modulen skal matche den eksisterende modulen i ventetid og frekvens. I dette tilfellet, i stedet for 2800 MHz, ville begge fungere på 2400 MHz og på høyeste CL.

Når vil du ha problemer? Når du bruker Dual Channel eller Quad Channel. I slike tilfeller er det bedre at du kjøper identiske moduler når det gjelder egenskaper (produsentens kapasitet og merke kan variere).

Hvor mye RAM trenger jeg?

Vel, oppsummerer dette avhenger av behovene til hver bruker. For eksempel, hvis du skal bruke kontorprogramvare, navigere osv., Vil kanskje 4-8 GB være nok. Men hvis du vil spille, trenger du kanskje 8-16 GB. Hvis du skal implementere flere virtuelle maskiner, trenger du kanskje 32 GB eller mer ... det er noe veldig personlig. Det er ingen magisk formel for hvor mye du trenger.

Det er veldig viktig å se de anbefalte kravene til programvaren du skal bruke regelmessig for å velge maskinvaren din godt ...

Det er en formel som hjelper deg med å velge et minimum baseminne, for ikke å installere mindre enn du burde. Og går gjennom multipliser 2 GB for hver kjerne eller kjerne som din CPU har. Derfor, hvis du har quadcore, bør du ha minst 8 GB.