RAM ( eng. Random Access Memory, RAM - random access memory ) - i de fleste tilfælde en flygtig del af computerens hukommelsessystem , hvori den eksekverbare maskinkode ( programmer ) er lagret under computerdrift , samt input, output og mellemliggende databehandlet processor . Random access memory ( RAM ) er en teknisk enhed, der implementerer funktionerne i random access memory. RAM kan fremstilles som et separat eksternt modul eller placeres på samme chip med processoren, for eksempel i single-chip computere eller single-chip mikrocontrollere .
Dataudveksling mellem processor og RAM udføres både direkte og gennem ultrahurtig nul-niveau hukommelse eller, hvis processoren har en hardware cache , gennem cachen.
De data, der er indeholdt i semiconductor random access memory, er kun tilgængelige og gemt, når der påføres spænding til hukommelsesmodulerne. Slukning af strømmen til RAM, selv i kort tid, fører til tab af lagret information.
Strømbesparende driftstilstande for computerens bundkort giver dig mulighed for at sætte det i dvaletilstand, hvilket reducerer computerens strømforbrug betydeligt. I dvaletilstand er RAM-strømmen slukket. I dette tilfælde, for at bevare indholdet af RAM , skriver operativsystemet indholdet af RAM til en permanent lagerenhed ( harddisk eller solid state-drev ), før strømmen slukkes. For eksempel, i Windows XP , gemmes indholdet af hukommelsen til en fil hiberfil.sys, i Unix -familiens systemer , til en speciel swap-partition .
Generelt indeholder RAM programmer og data fra operativsystemet og brugerens kørende applikationsprogrammer og dataene fra disse programmer, så mængden af RAM afhænger af antallet af opgaver, som en computer, der kører operativsystemet, kan udføre samtidigt.
I 1833 begyndte Charles Babbage at udvikle den analytiske motor ; han kaldte en af dens dele "lager" ( butik ), denne del var beregnet til lagring af mellemresultater af beregninger. Oplysningerne på "lageret" blev opbevaret i et rent mekanisk apparat i form af rotationer af aksler og tandhjul.
Den første generation af computere brugte mange varianter og design af lagerenheder baseret på forskellige fysiske principper:
Magnetiske trommer blev også brugt som RAM , hvilket gav en ret kort adgangstid for tidlige computere; de blev også brugt som hovedhukommelse til lagring af programmer og data.
Anden generation krævede mere teknologisk avanceret, billigere og hurtigere RAM. Den mest almindelige type RAM på det tidspunkt var ferrithukommelse på magnetiske kerner .
Fra tredje generation begyndte de fleste elektroniske komponenter i computere at blive udført på mikrokredsløb , inklusive RAM. De mest almindelige er to typer RAM:
SRAM gemmer en smule data som en flip-flop-tilstand. Denne type hukommelse er dyrere at gemme 1 bit, men har som regel en kortere adgangstid, men også mere strømforbrug end DRAM . I moderne computere bruges SRAM ofte som processor-cache-hukommelse.
DRAM gemmer en smule data som en ladning på en kondensator. En enkelt bit hukommelsescelle indeholder en kondensator og en transistor. Kondensatoren oplades til høj eller lav spænding (logik 1 eller 0). Transistoren fungerer som en omskifter, der forbinder kondensatoren med styrekredsløbet placeret på den samme chip. Styrekredsløbet giver dig mulighed for at læse kondensatorens ladningstilstand eller ændre den. Da det er billigere at gemme 1 bit information i denne type hukommelse, er DRAM fremherskende i tredje generations computere.
Statisk og dynamisk RAM er flygtige, da information i dem går tabt, når strømmen slukkes. Ikke-flygtige enheder (skrivebeskyttet hukommelse, ROM ) gemmer information uanset tilstedeværelsen af strøm. Disse omfatter flashdrev, hukommelseskort til kameraer og bærbare enheder og så videre. I anden halvdel af 2010'erne blev ikke-flygtige hukommelsesmoduler udbredt , der i egenskaber ligner DRAM.
Styringsenheder til flygtig hukommelse (SRAM eller DRAM) inkluderer ofte specielle kredsløb til at opdage og rette fejl. Dette opnås ved at indføre redundante bits i de lagrede maskinord, der bruges til kontrol (for eksempel paritetsbit ) eller fejlkorrektion .
Udtrykket "RAM" refererer kun til SRAM eller DRAM solid-state hukommelsesenheder, hovedhukommelsen på de fleste moderne computere. For optiske diske er udtrykket "DVD-RAM" ikke helt korrekt, for i modsætning til diske som CD-RW eller DVD-RW skal gamle data ikke slettes, før nye data skrives. Men informativt minder DVD-RAM mere om en harddisk, selvom dens adgangstid er meget længere.
RAM'en på de fleste moderne computere er dynamiske hukommelsesmoduler, der indeholder integrerede halvlederkredsløb , organiseret som random access-enheder . Dynamisk hukommelse er billigere end statisk hukommelse, og dens tæthed er højere, hvilket gør det muligt at placere flere hukommelsesceller på det samme område af siliciumkrystallen, men dens ydeevne er lavere. Statisk hukommelse er på den anden side hurtigere hukommelse, men den er også dyrere. I denne henseende er hoved-RAM bygget på dynamiske hukommelsesmoduler, og statisk hukommelse bruges til at bygge cachehukommelse inde i mikroprocessoren .
Økonomisk type hukommelse. For at lagre en udladning ( bit eller trit ) bruges et kredsløb bestående af en kondensator og en transistor (to kondensatorer i nogle varianter). Denne type hukommelse er for det første billigere (én kondensator og en transistor pr. 1 bit er billigere end flere transistorer inkluderet i flip-flop'en), og for det andet optager den mindre areal på chippen, hvor en flip-flop gemmer 1 bit er placeret i SRAM, du kan placere flere kondensatorer og transistorer for at gemme flere bits.
DRAM har visse ulemper. For det første virker det langsommere, for hvis en ændring i styrespændingen ved triggerindgangen i SRAM straks ændrer sin tilstand meget hurtigt, så skal den oplades eller aflades for at ændre kondensatorens tilstand. Genopladning af kondensatoren er meget længere (10 eller flere gange) end at skifte aftrækkeren, selvom kondensatorens kapacitans er meget lille. Den anden væsentlige ulempe er, at kondensatorer aflades over tid. Desuden aflades de jo hurtigere, jo lavere er deres elektriske kapacitet og jo større lækstrøm, primært er dette lækage gennem nøglen.
På grund af det faktum, at ladningen af kondensatoren gradvist aftager over tid, fik hukommelsen på kondensatorer sit navn DRAM - dynamisk hukommelse. Derfor, for ikke at miste indholdet af hukommelsen, genoprettes værdien af kondensatorernes ladning periodisk ("regenereret") efter en vis tid, kaldet regenereringscyklus, for moderne hukommelseschips bør denne tid ikke overstige 2 ms . Til regenerering i moderne mikrokredsløb er det tilstrækkeligt at udføre en læsesekvens på tværs af alle rækker af lagermatricen. Regenereringsproceduren udføres af processoren eller hukommelsescontrolleren . Da hukommelsesadgang periodisk suspenderes for hukommelsesregenerering, reducerer dette den gennemsnitlige vekselkurs med denne type RAM.
RAM, der ikke behøver at blive regenereret, normalt implementeret i kredsløb som et array af flipflops , kaldes statisk random access memory eller blot statisk hukommelse . Fordelen ved denne type hukommelse er hastigheden. Da flip-flops er en kombination af flere logiske porte , og forsinkelsestiden pr. port er meget lille, er skiftet af triggertilstanden meget hurtig. Denne type hukommelse er ikke uden ulemper. For det første er en gruppe transistorer , der udgør en flip-flop, dyrere end en dynamisk hukommelsescelle, selvom de masseproduceres i millioner på et enkelt siliciumsubstrat . Derudover optager en gruppe transistorer inkluderet i en statisk flip-flop meget mere areal på en chip end en dynamisk hukommelsescelle, da flip-flop'en består af mindst 2 gates, hver gate indeholder mindst en transistor, og den dynamiske hukommelsescellen består kun af en transistor og en kondensator. Statisk hukommelse bruges til at organisere ultra-højhastigheds-RAM , hvormed udvekslingen af information er afgørende for systemets ydeevne.
I ægte tilstand er hukommelsen opdelt i følgende sektioner: