RAM (меморија)

Из Википедије, слободне енциклопедије
Пример РАМ модула.

Меморија са случајним приступом (енгл. Random-access memory, RAM) или оперативна меморија, означава врсту меморије која је директно адресибилна и њеном садржају се може приступити по произвољној локацији, а не само редом (секвенцијално, као код трака). . РАМ дозвољава да се подаци узимају директно у насумичном редоследу. Други медијуми попут тврдих дискова, ЦД-ова, ДВД-ова и магнетних трака, као и примитивних типова меморија попут добош меморије, подаци се записују у предодређеном реду, узастопно, због ограничења механичког дизајна. Због тога, време присутпања датој локацији варира зависно од физичке локације.

Најчешће се користи у рачунарима као примарна или главна меморија, мада то није неопходно.

Данас је РАМ у облику интегрисаних кола. Стриктно говорећи, модерни типови ДРАМ-а немају насумичан приступ, пошто се подаци читају у рафалима, иако је име ДРАМ остало. Ипак многи типови СРАМ-а, РОМ-а, ОТП-а и НОР флеша и даље имају случајан приступ и у стриктном смислу. РАМ се повезује са непостојаним типом меморије (као што су ДРАМ меморијски модули), где се информације губе ако нестане струје. Многи други типови постојане меморије су РАМ такође, укључујући већину РОМ и један тип Флеш меморије зван НОР-Флеш. Први РАМ модули на тржишту су направљени 1951. и продавани су до краја 1960их.

Под термином „РАМ“ се често сматрају меморије које губе садржај по престанку напајања (нпр. насупрот РОМ меморијама), али то није неопходно јер скраћеница „РАМ“ једино означава слободу у редоследу приступа.

Историја[уреди]

Мегабајтни чип

Рани рачунари су користили релеје за главне функције меморије. Ултразвучне линије на кашњење су могли да испоруче податке само онако како су написани. Добош меморија је могла јефтино да се прошири али враћање несеквенцијалне меморије је захтевало познавање добош меморије. Резе направљене од триода из вакумских цеви и дискретних транзистора су коришћене за мање и брже меморије као што су регистри са насумичним приступом. Такви регистри су били велики, неефикасни и скупи за чување великих података. Генерално се могло користити само стотину или хиљаду бајтова.

Прва практична РАМ меморија је била Вилијамсова туба, направљена 1947. Чувала је податке као електрично набијене тачке на екрану ЦРТ. Пошто је електронски зрак могао да пише и чита тачке на туби у било ком редоследу, ово је била РАМ. Капацитет је порастао са неколико стотина на хиљаду битова, али је била много мања, ефикаснија и бржа. Развијена је н Универзитету Манчестер у Енглеској.

Меморија са магнетним језгром је направљена 1947. и развијана је до 1970их. Постала је широко коришћена врста РАМ-а. Мењањем магнетизације сваког прстена, подаци би могли бити чувани са једним битом по прстену. Пошто је сваки прстен имао комбинацију адресних жица за бирање и читање или писање, приступ било којој меморијској локацији је био могућ.

Меморија са магнетним језгром је била стандардна меморија док је није заменила меморија чврстог стања, са почетком 1970их. Роберт Денард је изумео ДРАМ 1968. Ово је омогућило експериментисање са 4 или 6 транисторним колом са резом од једног транзистора за сваки меморијски бит, што је значајно повећало густину меморије. Оидацу сз постављани у мали капацитет у сваком транзистору и морао је бити периодично освежен сваких пар милисекунди пре него што меморија исцури. Пре развоја интегрисаних РОМ кола, трајни РАМ је често прављен користећи матрице диода које су покретали декодери адреса.

Типови РАМ-а[уреди]

Три главна типа модерног РАМ-а су статички РАМ (СРАМ), динамички РАМ (ДРАМ) и меморија са променом фазе (ПРАМ). У СРАМ-у, део података је чуван коришћењем стања флип флопова. Ова врста РАМ-а је скупља за производњу, али је бржа и захтева мање струје од ДРАМ-а и у модернум рачунарима се чешће користи као кеш меморија за ЦПЈ.

ДРАМ чува део података коришћењем транзистора и кондензатора, који заједно чине меморијску ћелију. Кондензатор држи високо или ниско стање (1 или 0), а транзистор се понаша као прекидач који допушта контроли на чипу да чита стање кондензатора и да га мења. Пошто је овај тип меморије јефтинији од СРАМ-а, доминантан је у рачунарској меморији у данашњим рачунарима.

И статички и динамички РАМ су непостојани, јер се њихово стање губи ако нестане струје. РАМ који не губи садржај по нестанку напајања (NVRAM - Non-Volatile RAM). РОМ са друге стране заувек чува податке тако што трајно укључује или искључује изабране транзисторе тако да меморија не може да се мења. Варијанте РОМ-а на које може да се пише као што су ЕЕПРОМ и Флеш меморија деле особине и са РОМ-ом и са РАМ-ом, што омогућава подацима да истрају без струје и да се ажурирају без посеебне опреме. Ове истрајне форме полупроводничког РОМ-а корсите УСБ флешеви, меморијске картице и тако даље. ЕЦЦ меморија има специјална кола за детектовање и поправљање сличајних (меморијских) грешака у сачуваним подацима.

Неке РАМ меморије имају више приступних магистрала, за више независних корисника. По томе се деле на:

  • Двопортни РАМ - РАМ са два комплетна независна порта, приступна пута.
  • Видео РАМ - двопортни РАМ у које је једна магистрала нуди само секвенцијални приступ.

Генерално термин РАМ се односи на уређаје са меморијом чврстог стања и специфично главну меморију у већини рачунара. У оптичким медијумима, термин ДВД-РАМ је погрешан јер не мора да се брише пре поновног коришћења. Он се понаша као тврди диск или спорије.

Савремени оперативни системи омогућавају симулацију РАМ меморије на тврдим дисковима у виду виртуелне меморије.

Хијерархија меморије[уреди]

Многи рачунарски системи имају ову хијерархију која се састоји од ЦПЈ регистара, СРАМ кеша на чипу, екстерни кеш, ДРАМ и виртуелну меморију на тврдом диску. Сву ову меморију произвиђачи зову РАМ чак иако разни подсистеми могу имати различита времена приступа. Чак у хијерархији са нивоима попут ДРАМ-а, специфични ред, колона, ранг, канал компоненти чине да ово време варира. Свеобухватни циљ меморијске хијерархије је имати најбоље могуће перформансе и смањење цене целог меморијског система (меморијска хијерархија прати приступна времена са брзим ЦПЈ регистрима на врху и спорим тврдим диском на дну).

У већини модерних рачунара, РАМ долази у облику меморијских модула или ДРАМ модула. Ови модули се могу брзо заменизи ако се покваре или када затреба већи капацитет. Као што је речено, мале количине рама (углавном СРАМ) је интегрисано на ЦПЈ и на друга места на матичној плочи, као и на тврдим дисковима, ЦД-овима, и осталим деловима рачунарског система.

Друге употребе РАМ-а[уреди]

Рам се, поред коришћења за радну меморију за ОС и апликације, користи и за много других ствари.

Виртуелна меморија[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Виртуелна меморија

Већина модерних ОС имају метод за ширење капацитета РАМ-а, позназије као виртуелна меморија. Део тврдог диска се остави за paging file или scratch partition, и комбинација физичког рама и фајла чине целу меморију система. Када систему остане мало физичке меморије, може да замени делове рама у фајл и да направи простора за нове податке, као и да врати претходно замењене инфорамције назад у РАМ. Прекомерно коришћење овога се зове трешинг и генерално умањује системске перформансе, пошто је тврди диск много спорији од РАМ-а.

РАМ диск[уреди]

Софтвер може да партиционише део рачунарског РАМ-а, што му омогућава да ради као много брже тврди диск који се зове РАМ диск. Рам диск губи постављене податке када је рачунар угашен, осим ако је укључен стендбај режим.

Сенка РАМ[уреди]

Некад, садржаји релативно спорог РОМ чипа се копирају на читај/пиши меморију да омогући бржи приступ. РОМ се тада гаси, док се иницијализована меморија пали на истом блоку адреса (често заштићена од писања). Овај процес се понекад зове сенчење, и чест је у рачунарима и уграђеним системима.

Као заједнички пример, БИОС у типичном рачунару има опцију “корсити сенка БИОС“ или слично. Када се укључи функције се ослањају на податке из БИОС-овог РОМ-а ће уместо тога користи ДРАМ локације. Зависно од система, ово не мора да побољша перформансе, али може да направи некомпатибилност. На пример неком хардверу ОС не може да приступи ако ова опција није укључена. На неким системима добици су хипотетички јер се БИОС не користи након бутовања у корист директног хардвеског приступа. Слободна меморија је смањена за величину РОМ-а у сенци.

Скорашњи развоји[уреди]

Неколико нових постојаних РАМ-ова се развијају, који ће чувати податке након гашења. Технологије које се користе укључују угљеничне наноцеви и ефекат магнетног тунела. Међу првом генерацијом МРАМ-а 128 кибибајта (128 × 210 бајта) магнетног РАМ-а на чипу је направљен са 0.18 µm технологијом у лето 2003. Јуна 2004, Инфинион Текнолоџис је открио прототип од 16 мебибајта базиран на истој технологији. Постоје две технике друге генерације у развоју: термално асистирано прекидање (ТАС) кога развија Крокас Текнолоџи, и трансфер обртног момента спина (СТТ) на којем раде Крокас, Хајникс, ИБМ и неколико осталих компанија. Нантеро је направио функционални прототип базиран на угљеничној наноцеви од 10 гибибајта. Видеће се да ли ће нека од ових технологија еветнуално узети део колача ДРАМ-у, СРАМ-у и флеш технологији.

Меморијски зид[уреди]

Меморијски зид је растући диспаритет у брзини ЦПЈ и меморији ван ЦПЈ. Битан разлог за ово је ограничени бендвит између граница чипа. Од 1986. до 2000, ЦПЈ брзине су расле на годишњем нивоу од 55% док су меморијске брзине расле за 10%. Због ових трендова, очекује се да латенција меморије постане уско грло рачунарских перформанси.

Побољшања брзина централне процесорске јединице је углавном због физичких баријера и због тога што је садашњи дизајн већ ударио у меморијски зид у одређеном смислу.

Види још[уреди]

Спољашње везе[уреди]