Rodzaje pamięci RAM: wszystko, co musisz wiedzieć o pamięci głównej

La RAM komputera jest jednym z najważniejszych i najbardziej pożądanych elementów, ponieważ przyspiesza działanie systemu. Ponadto istnieje wiele typów pamięci RAM, a każda z nich ma określone cechy, które użytkownik musi monitorować, aby wiedzieć, czy moduł jest kompatybilny, czy nie, z jego sprzętem, czy też zapewni większą lub mniejszą wydajność. Wiele z tych cech technicznych jest całkowicie nieznanych większości użytkowników.

Z tego powodu w tym artykule pokażę Ci wszystko, co musisz wiedzieć o pamięci RAM, aby przy kolejnym zakupie modułu rozszerzającego pamięć Twojego komputera nie miał on dla Ciebie żadnych tajemnic. Jeśli chcesz zostań prawdziwym „ekspertem” pamięci Typ pamięci RAM, czytaj dalej ...

Trochę de Historia

Tło

Te komputery potrzebują pamięci do przechowywania programów (danych i instrukcji). Na początku komputery w latach trzydziestych korzystały z kart perforowanych. Były to arkusze tektury lub innego materiału z otworami wykonanymi strategicznie, aby komputer mógł je zinterpretować jako kod binarny. W ten sposób programy zostały załadowane. Konkretnie, to kobieta wymyśliła te karty ponczowe Ada LovelaceAda Byron. Ada została uznana za pierwszy programista historii, za jego pracę nad uczynieniem użytecznym słynnego silnika analitycznego Charlesa Babbage'a.

Stopniowo maszyny ewoluowały. Wraz z nadejściem ENIAC-u w 1946 r. Był używany zawory próżniowe budować wspomnienia z klapkami. Zawory te stwarzały wiele problemów ze względu na swoją zawodność, ich architektura była podobna do żarówek i tak się przepaliły, więc trzeba było je często wymieniać. Ponadto były ogrzewane i zużywały duże ilości energii.

Potrzebne było coś innego Elektroniczny jeśli chcesz się rozwijać. W 1953 roku zaczęto używać pamięci ferrytowych. I dopiero w 1968 roku IBM zaprojektował pierwsza pamięć półprzewodnikowa. Ta pamięć półprzewodnikowa rozwiązała problemy poprzednich, zapewniając większą niezawodność, trwałość i szybciej. Miał 64-bitową pojemność, ale najciekawsze jest to, że pierwsze układy pamięci zostały tutaj.

Przez większość historii różne formaty pamięci, takie jak taśmy magnetyczne, dyskietki, nośniki optyczne (CD, DVD,…), pierwsze magnetyczne dyski twarde (HDD), pamięci półprzewodnikowe (SSD, RAM, rejestry, bufor / cache, ROM,…), itp.

W tym miejscu trzeba powiedzieć, że w przeszłości tylko jeden poziom pamięci. Centralna pamięć, w której znajdował się program. Jednak wraz z ewolucją obliczeń uwzględniono także inne programowalne pamięci różnego typu, aż do pojawienia się szybkich pamięci, takich jak RAM.

Pojawienie się pamięci RAM

Kiedy nadeszła pamięć RAM, komputery zaczęły mieć dwa poziomy pamięci. Z jednej strony była pamięć o większej pojemności, niższej prędkości i tańszej, jak pamięć drugorzędna. Ta pamięć dodatkowa to dysk twardy, który obecnie ewoluował od magnetycznych dysków twardych (HDD) do obecnych półprzewodnikowych dysków twardych opartych na półprzewodnikach lub dyskach SSD.

Podczas gdy Pamięć główna lub podstawowa to coś, co nazywamy pamięcią RAM (Pamięć o dostępie swobodnym lub Pamięć o dostępie swobodnym). Ta pamięć jest kilkakrotnie szybsza niż pamięć pomocnicza, ale jej pojemność jest znacznie niższa, ponieważ jej cena jest wyższa, a posiadanie bardzo dużych pojemności było niepraktyczne.

Uzupełniając pamięć dodatkową o dużej pojemności do przechowywania naszych programów i danych, z szybszą pamięcią pośrednią między jednostką pomocniczą a jednostką przetwarzającą, można zapewnić dodatkową prędkość bez poświęcania dużej pojemności. W pamięci RAM pójdą ładowanie instrukcji i danych z uruchomionych procesów lub programów tak, aby procesor mógł uzyskać do nich dostęp bez dostępu do pamięci dodatkowej, co byłoby znacznie wolniejsze.

Ponadto pamięć RAM jest rodzajem pamięć ulotna Traci swoją zawartość, jeśli zostanie odłączony zasilacz. Posiadanie tylko tego typu pamięci byłoby niepraktyczne, ponieważ za każdym razem, gdy sprzęt jest wyłączany, wszystko byłoby stracone. Dlatego nadal tak potrzebne są wspomnienia wtórne. Są to trwałe wspomnienia, które nie muszą mieć stałego zasilania do przechowywania wartości.

Jeśli lubisz historię, plik Oś czasu RAM podsumowane jest:

• Jedną z pierwszych pamięci RAM była pamięć Rdzeń magnetyczny z 1949 roku. Każdy bit był przechowywany w toroidzie z materiału ferromagnetycznego. Każdy kawałek miał kilka milimetrów średnicy, przez co zajmował dużo miejsca i ograniczał pojemność. Ale był zdecydowanie lepszy niż przekaźniki i linie opóźniające dla tego typu pamięci o dostępie swobodnym.
• W 1969 roku pojawiły się pierwsze pamięci RAM stworzone z półprzewodników Intela. Z chipami takimi jak 3101 64-bit. W następnym roku przedstawił Pamięć DRAM 1 KB (chip 1103), kładąc podwaliny pod obecne pamięci o dostępie swobodnym. W rzeczywistości DRAM stałby się standardem, więc wynalazek IBM podbił branżę.
• Wiele lat później miały być nadal miniaturyzowane, z chipami o coraz większej pojemności i wydajności, aż SIPP i DIP zaczęły być odrzucane, aby zacząć używać obecnych. Moduły SIMM (Single In-line Memory Module), czyli moduły ze wszystkimi stykami po jednej stronie. Ułatwiło to zmianę pamięci RAM i dodanie ich tak, jakby były kartami rozszerzeń.
• Pod koniec lat 80. technologia procesorowa sprawiła, że ​​procesory były znacznie szybsze niż pamięci RAM, co doprowadziło do znacznego wąskie gardła. Konieczne było zwiększenie przepustowości i szybkości dostępu do opóźniających się układów pamięci.
• Liczne technologie zaczęto pojawiać się, aby zminimalizować to wąskie gardło, takie jak technologia FPM RAM (Fast Page Mode RAM), zainspirowana trybem Burst z procesora Intel 80486. Tryb adresowania, który poprawił dostęp, z czasem dostępu 70 lub 60 ns.
• Pamięć RAM EDO, o Rozszerzone dane wyjściowe pojawią się w 1994 r. z czasami dostępu 40 lub 30 ns. Udoskonaleniem na tej podstawie był BEDO, Burst EDO, osiągający 50% poprawę w stosunku do EDO.
• Te szybsze wspomnienia były to mikroprocesory, takie jak rejestry komórkowe SRAM (statyczna pamięć RAM). Ale są niezwykle drogie, aby osiągnąć z nimi wielkie możliwości, więc nie były praktyczne pomimo ogromnej wydajności, jaką mają. Dlatego zostały zdegradowane do małych buforów lub bardzo małych rejestrów procesora. Z tego powodu EDO, BEDO, FPM nadal były typu DRAM.
• W 1992 roku Samsung stworzył pierwszy komercyjny chip SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), aktualny standard.
• Odtąd wszystkie pamięci RAM były oparte na komórkach pamięci SDRAM. Jednym z pierwszych, który się pojawił, był Rambus od Intela, który przeszedł bez bólu i chwały przed tańszą pamięcią SDR RAM (Single Data Rate RAM).
• Aby poprawić osiągi poprzednich i nie podnosić ceny jak w przypadku Rambusa, NRD nadejdzie (Podwójna szybkość transmisji danych). DDR umożliwia przesyłanie danych na dwóch kanałach w tym samym czasie w każdym cyklu zegara, podwajając wydajność SDR.
• A z NRD wiesz, jak historia potoczyła się wraz z pojawieniem się DDR2, DDR3, DDR4, DDR5, ...

... ale to nie wystarczyło

Obliczenia wymagają coraz większej wydajności. Plik Dyski twarde ewoluowały w kierunku dysków SSD o wiele szybciej. I mikroprocesory zaczęły dołączać własne szybkie pamięci między jednostkami funkcjonalnymi a pamięcią RAM. W ten sposób mogą załadować je danymi i instrukcjami, aby uzyskać znacznie szybszy dostęp, zamiast konieczności przechodzenia bezpośrednio do pamięci RAM za każdym razem, gdy czegoś potrzebują.

Te wspomnienia, o których mówię, są pamięć podręczna, bufor działający jako bufor między procesorem a pamięcią RAM. Trzeba powiedzieć, że w przeszłości można było kupić moduły pamięci podręcznej, takie jak pamięć RAM, i że można było je dodać, jeśli chciało się do swojego zespołu. Coś jak stare koprocesory lub FPU, które nie były zintegrowane z samym chipem procesora. Ale z biegiem czasu zostały one zintegrowane z samym pakietem procesora (patrz na przykład Intel Pentium Pro) i ostatecznie stały się częścią tego samego układu scalonego, co w obecnych mikroprocesorach.

Te pamięci podręczne rosły w poziomach, takie jak obecna L1 (ujednolicona lub oddzielna dla instrukcji / danych), ujednolicona L2, L3 itp. I nie dość, że poza mikroprocesorem trwają też prace nad jakoś przyspieszeniem dostępu do danych i instrukcji, takich jak moduły Intel Octant i inne rodzaje buforów, ale to już inna historia ...

DDR SDRAM

Umieszczając Cię w tle, znasz już ścieżkę obraną do przybycia aktualny DDR SDRAM. Teraz zobaczymy istniejące typy i ich cechy. Trzeba powiedzieć, że w porównaniu z Intel Pentium 4, który korzystał głównie ze swojego RAMBUSa, AMD Athlon jako pierwsze wspierało tańszą pamięć DDR. W obliczu sprzedaży i wydajności komputerów z procesorami AMD Intel również został zmuszony do przyjęcia pamięci DDR ...

Rodzaje

Zgodnie z wersją DDR

Te Wersje DDR zezwalaj na różne zwroty:

• DDR: PC-xxxx wskazuje przepustowość modułu, jeśli na przykład jest to PC-1600, wynika to z pomnożenia 100.000.000 100 2 Hz (magistrala 8 Mhz) x 1600 (czyli Dual Data Rate) x 1.6 bajtów = XNUMX MB / s lub XNUMX GB / s transfer.
  • DDR-200 (PC-1600): z magistralą 100 MHz i we / wy 200 MHz. Jego nazwa pochodzi od transferu 1600 MB / s lub 1.6 GB / s.
  • DDR-266 (PC-2100): z magistralą 133 MHz i we / wy 266 MHz. Z przepustowością 2.1 GB / s.
  • DDR-333 (PC-2700): z magistralą 166 MHz i we / wy 333 MHz. Z przepustowością transferu 2.7 GB / s.
  • DDR-400 (PC-3200): z magistralą 200 MHz i we / wy 400 MHz. Z łącznym maksymalnym transferem 3.2 GB / s.
• DDR2: działa z 4 bitami na cykl, to znaczy 2 w ruchu i 2 w tył. To zwiększa potencjał poprzedniej wersji DDR1.
  • Od DDR2-333 (PC2-2600): działa z magistralą bazową 100 MHz, z 166 MHz I / O, co daje przepustowość 2.6 GB / s. Czas dostępu 10 ns.
  • Do DDR2-1200 (PC2-9600): magistrala działa do 300 MHz, 600 MHz dla I / O i transferu 9.6 GB / s. Czas dostępu 3,3ns.
• DDR3: umożliwia wyższą prędkość transferu i prędkość pracy w porównaniu z DDR2, chociaż opóźnienie jest większe.
  • Od DDR3-1066 (PC3-8500): magistrala 133 MHz, 533 MHz we / wy, transfery 8.5 GB / s. Czas dostępu 7.5 ns.
  • Do DDR3-2200 (PC3-18000): magistrala 350 MHz, 1100 MHz we / wy i transfery 18 GB / s. Czas dostępu 3.3 ns.
• DDR4: niższe napięcie zasilania i wyższa szybkość transferu w porównaniu z poprzednimi. Niestety ma większe opóźnienie, co zmniejsza jego wydajność, gdy wszystkie inne rzeczy są równe.
  • Od DDR4-1600 (PC4-12800): z magistralą podstawową 200 MHz, 1600 MHz we / wy i transferami 12.8 GB / s.
  • Do DDR4-2666 (PC4-21300): z magistralą bazową 333 MHz, 2666 MHz we / wy i transferem 21.3 GB / s.
• DDR5, DDR6, DDR7 ...: bliska przyszłość.

W zależności od typu modułu

L Moduły SIMM ewoluowały do ​​obecnych modułów DIMM, które dzielą się na:

• DIMM (podwójny moduł pamięci w linii): moduł pamięci ze stykami po obu stronach, umożliwiający większą liczbę kontaktów. To te używane przez komputery stacjonarne.
• SO-DIMM (małe moduły DIMM typu Outline)- To jest pomniejszona wersja zwykłych modułów DIMM, czyli krótszych modułów dla mniejszych komputerów. Stosowane są w notebookach, płytach głównych do miniPC o niewielkich rozmiarach, takich jak mini-ITX itp.

Niezależnie od tego, czy są to moduły DIMM, czy SO-DIMM, mogą mieć różne pojemności, właściwości i typy przedstawione powyżej. To niczego nie zmienia.

Według kanałów

Moduły pamięci RAM można grupować z jednym lub kilkoma autobusami:

• Pojedynczy kanał pamięci: wszystkie moduły pamięci są zgrupowane w jednym banku gniazd, korzystających z tej samej magistrali.
• Podwójny kanał pamięci- Masz dwa oddzielne banki gniazd pamięci na płycie głównej. Moduły można wstawiać w te dwa kanały za pomocą dwóch oddzielnych szyn, co zapewnia większą przepustowość, a tym samym wydajność. Na przykład, jeśli masz APU lub Intel ze zintegrowanym GPU, może to przynieść ogromne korzyści, umożliwiając procesorowi MMU dostęp do jednej magistrali, podczas gdy kontroler pamięci GPU uzyskuje dostęp do drugiej bez ingerencji między dwoma ...
• Poczwórny kanał pamięciGdy wymagania dotyczące dostępu są znacznie wyższe, można znaleźć płyty główne z czterema kanałami, chociaż posiadanie czterech kanałów nie zawsze zapewnia oczekiwaną wydajność, jeśli ta pojemność nie jest naprawdę wykorzystywana.

Czas oczekiwania

Wreszcie, jeśli chcesz rozszerzyć pamięć RAM, istnieje szereg funkcji, poza tym, co już zostało zauważone, które mogą zmylić Cię przy zakupie właściwej. mam na myśli opóźnienia, że CAS, RAS itp. Jeśli chodzi o napięcia i typ modułu, prawda jest taka, że ​​będzie to zależeć od kompatybilności Twojej płyty głównej i wybranego typu pamięci. Powinieneś przeczytać instrukcje obsługi swojej płyty głównej, aby dowiedzieć się, jaką pamięć obsługuje Twój chipset i jaki typ modułu posiadasz.

Możesz również przyjrzeć się modułowi lub modułom pamięci, które już zainstalowałeś, aby dowiedzieć się, jak zdobyć podobny moduł, aby go rozszerzyć, i że ma te same cechy i jest kompatybilny.

Szybkość pamięci RAM jest zawsze związana z dwoma czynnikami, jednym z nich jest częstotliwość zegara, a druga to opóźnienie. Opóźnienie to czas potrzebny do uzyskania dostępu (zapisu lub odczytu). I może istnieć ten sam typ modułu z różnymi opóźnieniami i to jest sytuacja, w której użytkownicy są zdezorientowani, wierząc, że jeśli zainstalują moduł z innym opóźnieniem, nie będzie on kompatybilny, lub jeśli wpłynie to lub nie ... To jest co spróbuję wyjaśnić tutaj.

Najpierw musisz wyjaśnij, jak działa pamięć RAMKiedy wymagany jest dostęp do określonego bloku pamięci, to znaczy do części pamięci, w której przechowywane są dane, pamięć jest rozdzielana w wierszach i kolumnach. Aktywując odpowiednie linie wyboru wierszy i kolumn, możesz pisać lub czytać, co chcesz. Jednak aby te operacje dostępu wystąpiły, muszą przejść przez kilka cykli, aby wykonać działania opóźniające operację. To jest opóźnienie.

Jak poznać opóźnienie modułu? Cóż, być może zauważyłeś, że moduły mają oznaczenie typu 16-18-18-35 lub podobne, to są opóźnienia w nanosekundach. Każda liczba ma swoje znaczenie w zależności od zajmowanej pozycji:

• 16: Pierwsza wartość może również pojawić się jako opóźnienie CL lub CAS, z grubsza wskazuje czas, który upływa między żądaniem danych z pamięci RAM przez procesor a lokalizacją i wysyłaniem.
• 18: Drugą liczbę można znaleźć jako TRCD lub RAS do CAS Latency, ta liczba reprezentuje czas między lokalizacją a aktywacją linii pamięci (RAS) i kolumny (CAS), pamiętaj, że pamięć jest zorganizowana tak, jakby była szachownica.
• 18: Trzecia liczba może być znaleziona jako TRP lub RAS Precharge i odnosi się do czasu potrzebnego do wykonania podziału linii, to znaczy dezaktywacji aktualnie używanej linii danych i aktywacji nowej linii.
• 35: Wreszcie czwarta wartość wskazuje, co może wyglądać jako TRAS, Active lub Active do wstępnego ładowania. Przedstawia czas oczekiwania, zanim pamięć będzie mogła ponownie uzyskać dostęp do danych.

Kiedy im niższe liczby, tym lepiejtak szybko, jak to będzie. Jeśli masz moduł DDR4 z modułem CL11 i CL9, ten drugi bez wątpienia będzie znacznie szybszy.

Czy możesz mieszać moduły z różnymi opóźnieniami?

Stąd to pochodzi kwestia wiekui dezorientacja wielu użytkowników. Odpowiedź brzmi tak. Jeśli masz moduł DDR4, z tą samą częstotliwością zegara, ale z konkretnym CL zainstalowanym w twoim komputerze i kupujesz inny o tej samej charakterystyce, ale z innym CL, to nie ma znaczenia. Zadziała, nie będą niekompatybilne, Twój zespół tego nie odrzuci. Opóźnienie jest jak pojemność lub marka, może być różne między modułami i nic się nie dzieje.

Wtedy? Jedyne, że może nie uzyskasz optymalnej wydajności, a może trochę się obniży w zależności od Twojego wyboru. Wyjaśnię ci to na przykładzie. Wyobraź sobie praktyczną walizkę, że masz moduł Kingston DDR4 o pojemności 8 GB przy 2400 MHz i CL14 zainstalowany w komputerze. Ale chcesz rozszerzyć pamięć RAM i kupić Corsair DDR4 8 GB przy 2800 MHz i CL16. Miałbyś dwa moduły, które są w pełni kompatybilne, Twój zespół będzie to tolerował, nie przestanie działać. Miałbyś 16 GB działającej pamięci RAM. Ale ... może się zdarzyć kilka rzeczy:

1. Oba moduły RAM obniżają częstotliwość do domyślnych profili standardu JEDEC, takich jak 2133 MHz. Oznacza to, że twoja pamięć spowolniłaby się nieco, zmniejszając częstotliwość zegara, a tym samym szybkość transferu.
   
2. Inną opcją jest dopasowanie modułu do istniejącego modułu pod względem opóźnienia i częstotliwości. W tym przypadku zamiast 2800 Mhz oba działałyby przy 2400 Mhz i przy najwyższym CL.

Kiedy miałbyś problemy? W przypadku korzystania z trybu dwukanałowego lub czterokanałowego. W takich przypadkach lepiej jest kupować identyczne moduły pod względem właściwości (pojemność i marka producenta mogą się różnić).

Ile pamięci RAM potrzebuję?

Podsumowując to zależy od potrzeb każdego użytkownika. Na przykład, jeśli zamierzasz korzystać z oprogramowania biurowego, przeglądać itp., Może wystarczy 4-8 GB. Ale jeśli chcesz grać, może potrzebujesz 8-16 GB. Jeśli zamierzasz wdrożyć kilka maszyn wirtualnych, możesz potrzebować 32 GB lub więcej… to coś bardzo osobistego. Nie ma magicznego przepisu na to, ile potrzebujesz.

Bardzo ważne jest, aby zobaczyć zalecane wymagania oprogramowania, którego będziesz regularnie używać, aby dobrze wybrać sprzęt ...

Istnieje formuła, która pomaga wybrać minimalną pamięć podstawową, aby nie instalować mniej niż powinieneś. I przechodzi pomnóż 2 GB na każdy rdzeń lub rdzeń, który ma twój procesor. Dlatego jeśli masz czterordzeniowy, powinieneś mieć co najmniej 8 GB.