Was ist RAM-Speicher und wie funktioniert es?

Wenn unser Computer langsam ist, ist eines der ersten Dinge, die wir uns ansehen, ob wir über genügend RAM-Speicher verfügen. Eine der Anforderungen, die alle Programme, Spiele und Betriebssysteme normalerweise haben, ist ein Minimum an RAM. Was ist RAM wirklich und wofür ist es? All dies und mehr werden wir heute in diesem Artikel sehen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist RAM?

RAM (Random Access Memory) ist eine physische Komponente unseres Computers, die normalerweise auf demselben Motherboard installiert ist. Der RAM ist entfernbar und kann durch Module unterschiedlicher Kapazität erweitert werden.

Die Funktion des RAM-Speichers besteht darin, alle Anweisungen zu laden, die im Prozessor ausgeführt werden. Diese Anweisungen stammen vom Betriebssystem, den Eingabe- und Ausgabegeräten, den Festplatten und allem, was auf dem Computer installiert ist.

Im RAM-Speicher werden alle Daten und Anweisungen der laufenden Programme gespeichert, die vor ihrer Ausführung von den Speichereinheiten gesendet werden. Auf diese Weise können wir alle Programme zur Verfügung haben, die wir ausführen, wenn Sie kaum warten.

Wenn kein RAM vorhanden ist, sollten die Anweisungen direkt von den Festplatten übernommen werden. Diese sind viel langsamer als dieser Direktzugriffsspeicher, was ihn zu einer kritischen Komponente für die Leistung eines Computers macht.

Es wird als Direktzugriffsspeicher bezeichnet, da es an jedem seiner Speicherorte gelesen und geschrieben werden kann, ohne dass eine sequentielle Reihenfolge für den Zugriff eingehalten werden muss. Dies ermöglicht praktisch keine Wartezeiten für den Zugriff auf Informationen.

Physikalische Komponenten des RAM

Bei den physischen Komponenten eines RAM-Speichermoduls können folgende Teile unterschieden werden:

Komponentenplatte

Es ist die Struktur, die die anderen Komponenten und die elektrischen Spuren unterstützt, die jeden der Teile davon kommunizieren.

Jede dieser Karten bildet ein RAM-Speichermodul. Jedes dieser Module verfügt über eine bestimmte Speicherkapazität, die den auf dem Markt vorhandenen entspricht.

Speicherbänke

Sie sind die physischen Komponenten, die für die Speicherung der Aufzeichnungen verantwortlich sind. Diese Speicherbänke werden durch integrierte Schaltkreischips gebildet, die aus Transistoren und Kondensatoren bestehen, die Speicherzellen bilden. Mit diesen Elementen können Informationsbits in ihnen gespeichert werden.

Damit die Informationen in den Transistoren verbleiben, ist eine periodische Stromversorgung erforderlich. Aus diesem Grund ist dieser Speicher beim Ausschalten unseres Computers vollständig leer.

Dies ist der große Unterschied zwischen beispielsweise RAM- und SSD-Speichereinheiten.

Um mehr über SSD-Laufwerke zu erfahren, besuchen Sie unseren Artikel, in dem die besten Modelle und ihre Eigenschaften ausführlich erläutert werden:

Jedes RAM-Modul verfügt über mehrere dieser Speicherbänke, die physisch durch Chips getrennt sind. Auf diese Weise ist es möglich, auf die Informationen eines von ihnen zuzugreifen, während ein anderer geladen oder entladen wird.

Uhr

Synchrone RAM-Speicher haben einen Takt, der für die Synchronisation der Lese- und Schreibvorgänge dieser Elemente zuständig ist. Asynchrone Speicher haben diese Art von integriertem Element nicht.

SPD-Chip

Der SPD-Chip (Serial Presence Detect) ist für die Speicherung von Daten verantwortlich, die sich auf das RAM-Speichermodul beziehen. Diese Daten sind Speichergröße, Zugriffszeit, Geschwindigkeit und Speichertyp. Auf diese Weise erkennt der Computer, welcher RAM-Speicher im Inneren installiert ist, indem er dies beim Einschalten überprüft.

Verbindungsbus

Dieser aus elektrischen Kontakten bestehende Bus ist für die Kommunikation zwischen dem Speichermodul und der Hauptplatine zuständig. Dank dieses Elements werden Speichermodule vom Motherboard getrennt sein, wodurch die Speicherkapazität durch neue Module erweitert werden kann.

Arten von RAM-Speichermodulen

Sobald wir die verschiedenen physischen Komponenten der RAM-Speicher gesehen haben, müssen wir auch die Art der Kapselung oder die Module kennen, die sie montieren. Diese Module bestehen im Wesentlichen aus der Komponentenplatine und dem Anschlussbus zusammen mit ihren Kontaktstiften. Dies sind unter anderem die zuvor und jetzt am häufigsten verwendeten Module:

• RIMM: Diese Module montierten RDRAM- oder Rambus-DRAM-Speicher. Dann werden wir sie sehen. Diese Module haben 184 Verbindungsstifte und einen 16-Bit-Bus. SIMM: Dieses Format wurde von älteren Computern verwendet. Wir werden 30 und 60 Kontaktmodule und einen 16- und 32-Bit-Datenbus haben. DIMM: Dies ist das Format, das derzeit für DDR-Speicher in den Versionen 1, 2, 3 und 4 verwendet wird. Der Datenbus ist 64 Bit groß und kann Folgendes haben: 168 Pins für SDR-RAM, 184 für DDR, 240 für DDR2 und DDR3 und 288 für DDR4. SO-DIMM: Dies ist das spezifische DIMM-Format für tragbare Computer. FB-DIMM: DIMM-Format für Server.

Arten von RAM-Technologien

Im Allgemeinen existieren oder existieren zwei Arten von RAM. Der asynchrone Typ, der keine Uhr zum Synchronisieren mit dem Prozessor hat. Und solche vom Typ Synchron, die in der Lage sind, die Synchronisation mit dem Prozessor aufrechtzuerhalten, um Effizienz und Effektivität beim Zugriff auf und Speichern von Informationen in ihnen zu erzielen. Mal sehen, welche von jedem Typ existieren.

Asynchrone Speicher oder DRAM

Die ersten DRAM- (Dinamic RAM) oder dynamischen RAM-Speicher waren vom asynchronen Typ. Es wird DRAM genannt, weil es die Eigenschaft hat, Informationen zufällig und dynamisch zu speichern. Aufgrund seiner Struktur aus Transistor und Kondensator muss der Kondensator periodisch mit Strom versorgt werden, damit Daten in einer Speicherzelle gespeichert werden können.

Diese dynamischen Speicher waren vom asynchronen Typ, so dass es kein Element gab, das die Frequenz des Prozessors mit der Frequenz des Speichers selbst synchronisieren konnte. Dies führte dazu, dass die Kommunikation zwischen diesen beiden Elementen weniger effizient war. Einige asynchrone Speicher sind wie folgt:

• FPM-RAM (Fast Page Mode RAM): Diese Speicher wurden für den ersten Intel Pentium verwendet. Das Design bestand darin, eine einzige Adresse senden und im Gegenzug mehrere dieser aufeinander folgenden Adressen empfangen zu können. Dies ermöglicht eine bessere Reaktion und Effizienz, da Sie nicht ständig einzelne Adressen senden und empfangen müssen. EDO-RAM (Extended Data Output RAM): Dieses Design ist die Verbesserung des vorherigen. Zusätzlich zum gleichzeitigen Empfang zusammenhängender Adressen wird die vorherige Adressenspalte gelesen, sodass beim Senden nicht auf Adressen gewartet werden muss. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): Verbesserung des EDO-RAM. Dieser Speicher konnte auf verschiedene Speicherstellen zugreifen, um Datenbursts (Burt) in jedem Taktzyklus an den Prozessor zu senden. Diese Erinnerung wurde nie kommerzialisiert.

Synchrone oder SDRAM-Speicher

Im Gegensatz zu den vorherigen verfügt dieser dynamische RAM über eine interne Uhr, die ihn mit dem Prozessor synchronisieren kann. Auf diese Weise werden die Zugriffszeiten und die Kommunikationseffizienz zwischen den beiden Elementen erheblich verbessert. Derzeit arbeiten alle unsere Computer mit dieser Art von Speicher. Schauen wir uns die verschiedenen Arten von synchronen Speichern an.

Rambus DRAM (RDRAM)

Diese Speicher sind die vollständige Überarbeitung von asynchronen DRAMs. Dies wurde sowohl in der Bandbreite als auch in der Übertragungsfrequenz verbessert. Sie wurden für die Nintendo 64-Konsole verwendet. Diese Speicher wurden in ein Modul namens RIMM eingebunden und erreichten Frequenzen von 1200 MHz und eine Wortbreite von 64 Bit. Sind derzeit veraltet

SDR SDRAM

Sie waren nur die Vorgänger des aktuellen DDR-SDRAM. Diese wurden in DIMM-Modulen dargestellt. Diese haben die Möglichkeit, eine Verbindung zu den Steckplätzen des Motherboards herzustellen und bestehen aus 168 Kontakten. Dieser Speichertyp unterstützt eine maximale Größe von 515 MB. Sie wurden in AMD Athlon-Prozessoren und Pentium 2 und 3 verwendet

DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

Dies sind die RAM-Speicher, die derzeit auf unseren Computern mit unterschiedlichen Updates verwendet werden. DDR-Speicher ermöglichen die gleichzeitige Übertragung von Informationen über zwei verschiedene Kanäle im selben Taktzyklus (Double Data).

Die Kapselung bestand aus einem 184-poligen DIMM und einer maximalen Kapazität von 1 GB. DDR-Speicher wurden von AMD Athlon und später von Pentium 4 verwendet. Die maximale Taktfrequenz betrug 500 MHz

DDR2 SDRAM

Durch diese Entwicklung des DDR-RAM wurden die in jedem Taktzyklus übertragenen Bits auf 4 (vier Übertragungen) verdoppelt, zwei vorwärts und zwei rückwärts.

Die Kapselung ist ein 240-poliger DIMM-Typ. Die maximale Taktfrequenz beträgt 1200 MHz. Die Latenz (Informationszugriff und Antwortzeit) für DDR2-Chips steigt im Vergleich zu DDR, sodass die Leistung in dieser Hinsicht verringert wird. DDR2-Speicher sind bei der Installation nicht mit DDRs kompatibel, da sie mit einer anderen Spannung arbeiten.

DDR3 SDRAM

Noch eine Weiterentwicklung des DDR-Standards. In diesem Fall wird die Energieeffizienz verbessert, indem bei einer niedrigeren Spannung gearbeitet wird. Die Kapselung ist immer noch ein 240-poliger DIMM-Typ und die Taktfrequenz beträgt bis zu 2666 MHz. Die Kapazität pro Speichermodul beträgt bis zu 16 GB.

Wie beim Technologiesprung sind diese DDR3 Speicher mit einer höheren Latenz als frühere und bei der Installation mit früheren Versionen nicht kompatibel.

DDR4 SDRAM

Wie in den vorherigen Fällen hat sich die Taktfrequenz erheblich verbessert und kann bis zu 4266 MHz erreicht werden. Wie beim Technologiesprung sind diese DDR4 Speicher mit einer höheren Latenz als die vorherigen und mit diesen nicht kompatibel Erweiterungssteckplätze für ältere Technologien.

DDR4-Speicher montieren 288-polige Module.

Nomenklatur verwendet

Wir müssen besonders auf die Nomenklatur achten, die zur Benennung der aktuellen DDR-RAMs verwendet wird. Auf diese Weise können wir feststellen, welchen Speicher wir kaufen und wie oft er vorhanden ist.

Wir werden zuerst die verfügbare Speicherkapazität haben, gefolgt von "DDR (x) - (Frequenz) PC (x) - (Datenübertragungsrate). Zum Beispiel:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: Es handelt sich um ein 2 GB DDR2-RAM-Modul, das mit einer Frequenz von 1066 MHz und einer Übertragungsrate von 8500 MB / s arbeitet

RAM-Speicherbetrieb

Um zu wissen, wie ein RAM-Speicher funktioniert, müssen wir zunächst sehen, wie er physisch mit dem Prozessor kommuniziert. Wenn wir die hierarchische Reihenfolge des RAM-Speichers berücksichtigen, befindet sich diese genau auf der nächsten Ebene des Prozessor-Cache.

Es gibt drei Arten von Signalen, die der RAM-Controller verarbeiten muss: Datensignale, Adressierungssignale und Steuersignale. Diese Signale zirkulieren hauptsächlich auf Daten- und Adressbussen und anderen Steuerleitungen. Schauen wir uns jeden an.

Datenbus

Diese Leitung ist dafür verantwortlich, die Informationen vom Speichercontroller zum Prozessor und zu den anderen Chips zu übertragen, die sie benötigen.

Diese Daten sind in 32- oder 64-Bit-Elemente gruppiert. Abhängig von der Bitbreite des Prozessors werden die Daten in 64-Bit-Blöcke gruppiert, wenn der Prozessor 64 ist.

Adressbus

Diese Zeile ist für den Transport der Speicheradressen verantwortlich, die die Daten enthalten. Dieser Bus ist unabhängig vom Systemadressbus. Die Busbreite dieser Leitung entspricht der Breite des RAM und des Prozessors, derzeit 64 Bit. Der Adressbus ist physisch mit dem Prozessor und dem RAM verbunden.

Steuerbus

Steuersignale wie Vdd-Leistungssignale, Lese- (RD) oder Schreibsignale (RW), Taktsignal (Takt) und Rücksetzsignal (Reset) werden auf diesem Bus übertragen.

Zweikanalbetrieb

Die Zweikanaltechnologie ermöglicht eine Leistungssteigerung der Geräte, da gleichzeitig auf zwei verschiedene Speichermodule zugegriffen werden kann. Wenn die Zweikanal-Konfiguration aktiv ist, kann auf Blöcke mit einer 128-Bit-Erweiterung anstelle der typischen 64 zugegriffen werden. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn im Motherboard integrierte Grafikkarten verwendet werden, da in diesem Fall ein Teil des Arbeitsspeichers für die Verwendung mit dieser Grafikkarte gemeinsam genutzt wird.

Zur Implementierung dieser Technologie ist ein zusätzlicher Speichercontroller erforderlich, der sich im Chipsatz der Nordbrücke des Motherboards befindet. Damit ein Zweikanal effektiv ist, müssen die Speichermodule vom gleichen Typ sein, die gleiche Kapazität und Geschwindigkeit haben. Und es muss in den auf der Hauptplatine angegebenen Steckplätzen installiert werden (normalerweise Paare 1-3 und 2-4). Machen Sie sich zwar keine Sorgen, denn selbst wenn es sich um unterschiedliche Speicher handelt, können sie auch auf Dual Channel arbeiten

Derzeit können wir diese Technologie auch mit Dreifach- oder sogar Vierfachkanälen mit den neuen DDR4-Speichern finden.

RAM-Speicherbefehlszyklus

Das Betriebsschema wird mit zwei Zweikanalspeichern dargestellt. Dazu haben wir einen 128-Bit-Datenbus, 64 Bit für jede in jedem der beiden Module enthaltene Daten. Zusätzlich haben wir eine CPU mit zwei Speichercontrollern CM1 und CM2

Ein 64-Bit-Datenbus wird mit CM1 und ein anderer mit CM2 verbunden. Damit die 64-Bit-CPU mit zwei Datenblöcken arbeiten kann, werden diese auf zwei Taktzyklen verteilt.

Der Adressbus enthält die Speicheradresse der Daten, die der Prozessor zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt. Diese Adresse stammt sowohl aus den Zellen von Modul 1 als auch von Modul 2.

Die CPU möchte Daten aus Speicherplatz 2 lesen

Die CPU möchte die Daten von Speicherplatz 2 lesen. Diese Adresse entspricht zwei Zellen, die sich in zwei Zweikanal-RAM-Speichermodulen befinden.

Da wir die Daten aus dem Speicher lesen möchten, aktiviert der Steuerbus das Lesekabel (RD), damit der Speicher weiß, dass die CPU diese Daten lesen möchte.

Gleichzeitig sendet der Speicherbus diese Speicheradresse an den RAM, die alle durch die Uhr (CLK) synchronisiert sind.

Der Speicher hat die Anforderung bereits vom Prozessor empfangen und bereitet nun einige Zyklen später die Daten beider Module vor, um sie über den Datenbus zu senden. Wir sagen ein paar Zyklen später, weil die Latenz des RAM den Prozess nicht sofort macht.

Die 128 Datenbits aus dem RAM werden über den Datenbus gesendet, ein 64-Bit-Block für einen Teil des Busses und ein 64-Bit-Block für den anderen Teil.

Jeder dieser Blöcke erreicht nun die Speichercontroller CM1 und CM2, und in zwei Taktzyklen verarbeitet die CPU sie.

Der Lesezyklus ist beendet. Um die Schreibaktion auszuführen, ist es genau das Gleiche, aber das RW-Kabel des Steuerbusses wird aktiviert

Wie man erkennt, ob ein RAM gut ist

Um zu wissen, ob ein RAM eine gute oder eine schlechte Leistung aufweist, müssen wir bestimmte Aspekte untersuchen.

• Fertigungstechnologie: Die Hauptsache wird sein zu wissen, welche Technologie den RAM-Speicher implementiert. Darüber hinaus muss dies das gleiche sein, das das Motherboard unterstützt. Zum Beispiel, wenn es DDR4 oder DDR3 usw. ist. Größe: Ein weiterer Hauptaspekt ist die Speicherkapazität. Je mehr desto besser, insbesondere wenn wir unsere Ausrüstung für Spiele oder sehr schwere Programme verwenden, benötigen wir RAM mit großer Kapazität, 8, 16, 32 GB usw. Kartenkapazität für welchen Kanal: Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist, ob die Karte zwei Kanäle zulässt. Wenn dies der Fall ist und wir beispielsweise 16 GB RAM installieren möchten, kaufen Sie am besten zwei Module mit jeweils 8 GB und installieren Sie sie auf zwei Kanälen, bevor Sie nur eines von 16 GB installieren. Latenz: Die Latenz ist die Zeit, die der Speicher benötigt, um den Datensuch- und Schreibprozess durchzuführen. Je kürzer diese Zeit ist, desto besser, obwohl sie auch mit anderen Aspekten wie Übertragungskapazität und Frequenz abgewogen werden muss. DDR 4-Speicher haben beispielsweise eine hohe Latenz, werden jedoch durch Hochfrequenz- und Datenübertragung ausgeglichen. Frequenz: ist die Geschwindigkeit, mit der der Speicher arbeitet. Je mehr desto besser.

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Damit ist unser Artikel darüber beendet, was ein RAM ist und wie es funktioniert. Wir hoffen, es hat Ihnen gefallen. Wenn Sie Fragen haben oder etwas klären möchten, lassen Sie es einfach in den Kommentaren.