Tietokoneesi käyttämä muisti voi olla suuri osa tietokoneen toiminnasta ja kuinka nopeasti se toimii. Jos kuitenkin rakennat tietokonetta, voi olla vaikea tietää mitä valita tai miksi. Siksi olemme laatineet tämän oppaan.
Muistia on useita eri tekniikoita. Tässä on yleiskuva näistä tekniikoista ja niiden merkityksistä tietokoneellesi.
Toimittajan huomautus: Tämä artikkeli, joka alun perin julkaistiin vuonna 2007, päivitettiin marraskuussa 2016, ja siinä oli ajankohtaisempia tietoja uusimmista muistitekniikoista.
ROM
ROM on periaatteessa vain luku -muisti tai muisti, jota voidaan lukea, mutta jota ei voi kirjoittaa. ROM-levyä käytetään tilanteissa, joissa tallennettavia tietoja on pidettävä pysyvästi. Tämä johtuu siitä, että se on haihtumaton muisti - toisin sanoen tiedot on “kovajohdotettu” siruun. Voit tallentaa sirun ikuisesti, ja tiedot ovat aina siellä, mikä tekee niistä erittäin turvallisia. BIOS tallennetaan ROM-levylle, koska käyttäjä ei voi häiritä tietoja.
ROM-tyyppejä on myös useita:
EEPROM
Ohjelmoitava ROM (PROM):
Tämä on periaatteessa tyhjä ROM-siru, johon voi kirjoittaa, mutta vain kerran. Se on paljon kuin CD-R-asema, joka polttaa tiedot CD-levylle. Jotkut yritykset käyttävät erikoiskoneita PROM-tiedostojen kirjoittamiseen erityistarkoituksiin. PROM keksittiin ensimmäisen kerran takaisin vuonna 1956.
Poistettava ohjelmoitava ROM (EPROM):
Tämä on aivan kuten PROM, paitsi että voit poistaa ROM: n loistamalla erityinen ultraviolettivalo anturiin, joka on ROM-sirun yläpuolella tietyn ajan. Näin pyyhitään tiedot pois, jolloin ne voidaan kirjoittaa uudelleen. EPROM keksittiin ensimmäisen kerran vuonna 1971.
Sähköisesti pyyhittävä ohjelmoitava ROM (EEPROM):
Kutsutaan myös flash-BIOSiksi. Tämä ROM voidaan kirjoittaa uudelleen käyttämällä erityistä ohjelmistoa. Flash-BIOS toimii tällä tavalla, jolloin käyttäjät voivat päivittää BIOS-ohjelmiston. EEPROM keksittiin ensimmäisen kerran vuonna 1977.
ROM on hitaampi kuin RAM, minkä vuoksi jotkut yrittävät varjottaa sitä nopeuden lisäämiseksi.
RAM
Random Access Memory (RAM) on mitä useimmat meistä ajattelevat, kun kuulemme tietokoneisiin liittyvän sanan ”muisti”. Se on haihtuvaa muistia, mikä tarkoittaa, että kaikki tiedot menetetään, kun virta katkaistaan. RAM-muistia käytetään ohjelmatietojen väliaikaiseen tallentamiseen, mikä mahdollistaa suorituskyvyn optimoinnin.
Kuten ROM, on erityyppistä RAM-muistia. Tässä ovat yleisimmät erityypit.
Staattinen RAM (SRAM)
Tämä RAM ylläpitää tietojaan niin kauan kuin muistisiruille annetaan virtaa. Sitä ei tarvitse kirjoittaa määräajoin. Itse asiassa ainoa kerta, kun muistin tiedot päivitetään tai muuttuvat, on varsinaisen kirjoituskomennon suorittaminen. SRAM on erittäin nopea, mutta on paljon kalliimpaa kuin DRAM. SRAM: ää käytetään usein välimuistina nopeudensa vuoksi.
SRAM-tyyppejä on muutamia:
Staattinen RAM-siru
Async SRAM:
Vanhempi SRAM-tyyppi, jota käytetään monissa tietokoneissa L2-välimuistissa. Se on asynkroninen, mikä tarkoittaa, että se toimii riippumatta järjestelmän kellosta. Tämä tarkoittaa, että CPU löysi itsensä odottamaan tietoja L2-välimuistista. Async SRAM alkoi käyttää paljon 1990-luvulla.
Synkronoi SRAM:
Tämäntyyppinen SRAM on synkroninen, eli se on synkronoitu järjestelmän kellon kanssa. Vaikka tämä nopeuttaa sitä, se tekee siitä melko kallista samanaikaisesti. Sync SRAM tuli suosituksi 1990-luvun lopulla.
Pipeline Burst SRAM:
Yleisesti käytetty. SRAM-pyynnöt ovat putkilinjaisia, mikä tarkoittaa, että suuret datapaketit lähetetään uudelleen muistiin kerralla, ja ne toimivat erittäin nopeasti. Tämän tyyppinen SRAM pystyy toimimaan yli 66MHz väylänopeudella, joten sitä käytetään usein. Intel toteutti Pipeline Burst SRAM -sovelluksen ensimmäisen kerran vuonna 1996.
Dynaaminen RAM (DRAM)
DRAM, toisin kuin SRAM, on kirjoitettava jatkuvasti uudelleen, jotta se voi ylläpitää tietojaan. Tämä tehdään asettamalla muisti virkistyspiirille, joka kirjoittaa tietoja uudelleen useita satoja kertoja sekunnissa. DRAMia käytetään suurimpaan osaan järjestelmän muistia, koska se on halpa ja pieni.
DRAM-laitteita on useita tyyppejä, jotka vaikeuttavat muistipaikkaa entisestään:
Nopea sivutila-DRAM (FPM DRAM):
FPM DRAM on vain hiukan nopeampi kuin tavallinen DRAM. Ennen EDO-RAM-muistia, FPM-RAM oli päätyyppi, jota tietokoneissa käytettiin. Se on melko hidasta kamaa, käyttöaika 120 ns. Se lopulta mukautettiin 60 ns: ksi, mutta FPM oli silti liian hidas toimimaan 66MHz järjestelmäväylällä. Tästä syystä FPM-muistia korvattiin EDO-RAMilla. FPM-RAM-muistia ei käytetä nykyään paljon sen hitauden vuoksi, mutta sitä tuetaan melkein yleisesti.
Laajennettu tiedonsiirron DRAM (EDO DRAM):
EDO-muisti sisältää jälleen yhden mukautuksen käyttömenetelmässä. Se antaa yhden käyttöoikeuden alkaa, kun toinen on valmis. Vaikka tämä saattaa kuulostaa nerokkaalta, suorituskyvyn kasvu FPM DRAMiin nähden on vain noin 30%. Piirisarja tukee EDO DRAM -sovellusta oikein. EDO RAM tulee SIMM: ään. EDO-RAM-muisti ei voi toimia yli 66MHz: n väylänopeudella, joten yhä suurempien väylänopeuksien käytön myötä EDO-RAM on kulkenut FPM-muistin polulle.
Burst EDO DRAM (BEDO DRAM):
Alkuperäinen EDO-RAM-muisti oli liian hidas tuolloin tulevien uusien järjestelmien käyttöön. Sen vuoksi muistin nopeuttamiseksi oli kehitettävä uusi tapa käyttää muistia. Purskaaminen oli suunniteltu menetelmä. Tämä tarkoittaa, että suurempia datalohkoja lähetettiin muistiin kerrallaan, ja jokaisella dataloholla ei ollut vain välittömän sivun muistiosoite, vaan myös seuraavien useiden sivujen tiedot. Siksi seuraavilla muutamilla käyttökerroilla ei olisi viiveitä edellisten muistipyyntöjen vuoksi. Tämä tekniikka lisää EDO-RAM-nopeutta noin 10 ns: iin, mutta se ei antanut sille kykyä toimia vakaasti yli 66MHz: n väylänopeudella. BEDO RAM oli pyrkimys saada EDO RAM kilpailemaan SDRAM: n kanssa.
Synkroninen DRAM (SDRAM):
Royan - Tämä tiedosto on johdettu seuraavista tiedostoista: SDR SDRAM.jpg, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12309701
SDRAMista tuli uusi standardi sen jälkeen kun EDO oli purettu pölyä. Sen nopeus on synkroninen, mikä tarkoittaa, että se on suoraan riippuvainen koko järjestelmän kellonopeudesta. Tavallinen SDRAM pystyy käsittelemään suurempaa väylänopeutta. Teoriassa se voisi toimia jopa 100 MHz: n taajuudella, vaikka todettiin, että monet muut muuttuvat tekijät menivät siihen, voisiko se vakauttaa vai ei. Moduulin todellinen nopeuskapasiteetti riippui todellisista muistisiruista sekä suunnittelutekijöistä itse muistikortissa.
Muuttuvuuden kiertämiseksi Intel loi PC100-standardin. PC100 -standardi varmistaa SDRAM-alijärjestelmien yhteensopivuuden Intelin 100MHz FSB-prosessorien kanssa. Uusi suunnittelu-, tuotanto- ja testausvaatimus loi haasteita puolijohdeyrityksille ja muistimoduulien toimittajille. Jokainen PC100 SDRAM -moduuli vaatii avaintoiminnot täydellisen vaatimustenmukaisuuden takaamiseksi, kuten esimerkiksi 8ns DRAM-komponenttien (sirujen) käyttämisen, jotka pystyvät toimimaan 125MHz: llä. Tämä tarjosi turvallisuusmarginaalin sen varmistamisessa, että muistimoduuli pystyi toimimaan PC100-nopeuksilla. Lisäksi SDRAM-siruja on käytettävä yhdessä oikein ohjelmoidun EEPROM-laitteen kanssa oikein suunnitellulle piirilevylle. Mitä lyhyempi etäisyys signaalin on kuljettava, sitä nopeammin se kulkee. Tästä syystä PC100-moduuleissa oli lisäkerroksia sisäisiä piirejä.
Kun PC-nopeudet lisääntyivät, sama ongelma kohtasi 133 MHz-väylää, joten PC133-standardi kehitettiin. SDRAM ilmestyi ensimmäisen kerran 1970-luvun alkupuolella ja sitä käytettiin 1990-luvun puoliväliin asti.
RAMBus DRAM (RDRAM):
Kehittäjä Rambus, Inc. ja Intel on tukenut sen SDRAM: n valituksi seuraajaksi. RDRAM rajaa muistiväylän 16-bittiseksi ja toimii 800 MHz: n taajuudella. Koska tämä kapea väylä vie vähemmän tilaa aluksella, järjestelmät voivat saada enemmän nopeutta ajamalla useita kanavia samanaikaisesti. Nopeudesta huolimatta RDRAM: lla on ollut vaikeuksia lähteä markkinoille yhteensopivuus- ja ajoitusongelmien takia. Lämpö on myös ongelma, mutta RDRAM: lla on jäähdytyselementit tämän hajottamiseksi. Kustannukset ovat tärkeä kysymys RDRAM: n kanssa, kun valmistajien on tehtävä suuria muutoksia laitoksen tekemiseen ja tuotteen kustannukset kuluttajille ovat liian korkeat, jotta ihmiset voivat niellä niitä. Ensimmäiset RDRAM-tuella olevat emolevyt ilmestyivät vuonna 1999.
DDR-SDRAM (DDR):
Tämäntyyppinen muisti on luonnollinen kehitys SDRAM: sta, ja suurin osa valmistajista suosii tätä enemmän kuin Rambus, koska sen tekemiseen ei tarvitse tehdä paljon muutoksia. Muistinvalmistajat voivat myös vapaasti valmistaa sitä, koska se on avoin standardi, kun taas heidän olisi maksettava lisenssimaksuja Rambus, Inc. -yritykselle RDRAM: n luomiseksi. DDR tarkoittaa Double Data Rate. DDR sekoittaa dataa väylän yli sekä kellosyklin nousun että laskun aikana, kaksinkertaistaen nopeuden normaaliin SDRAM: iin verrattuna.
RDRAM: iin verrattuna olevien etujensa ansiosta lähes kaikki suuret piirisarjavalmistajat ottivat käyttöön DDR-SDRAM-tuen, ja siitä tuli nopeasti uusi muististandardi suurimmalle osalle tietokoneita. Nopeudet vaihtelivat 100MHz DDR: stä (käyttönopeudella 200MHz) tai pc1600 DDR-SDRAM: iin asti, nykyisiin nopeuksiin 200 MHz DDR (käyttönopeudella 400MHz) tai pc3200 DDR-SDRAM. Jotkut muistinvalmistajat tuottavat vielä nopeampia DDR-SDRAM-muistimoduuleja, jotka vetoavat helposti ylikellottimien joukkoon. DDR kehitettiin vuosina 1996-2000.
DDR-SDRAM 2 (DDR2):
Tekijä Victorrocha englannin Wikipediassa, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29911920
DDR2: lla on useita etuja verrattuna tavanomaiseen DDR-SDRAM (DDR), joista tärkein on, että jokaisessa muistijaksossa DDR2 lähettää nyt 4 bittiä tietoa loogisesta (sisäisestä) muistista I / O-puskureihin. standardi DDR-SDRAM lähettää vain 2 bittiä informaatiota kussakin muistijaksossa. Tämän takia normaali DDR-SDRAM vaatii sisäisen muistin ja I / O-puskurit toimivat molemmilla 200MHz saavuttaakseen ulkoisen kokonaisnopeuden 400MHz.
Koska DDR2 kykenee lähettämään kaksi kertaa niin monta bittiä jaksoa kohti loogisesta (sisäisestä) muistista I / O-puskureihin (tätä tekniikkaa kutsutaan muodollisesti 4-bittiseksi esihakuksi), sisäisen muistin nopeus voi tosiasiassa toimia 100MHz: ssä 200MHz: n sijasta, ja ulkoinen kokonaisnopeus on silti 400MHz. Pääasiassa kaikki tämä johtaa siihen, että DDR-SDRAM 2 pystyy toimimaan korkeammilla kokonaistoimintataajuuksilla 4-bittisen esitäyttöteknologiansa ansiosta (esim. 200 MHz: n sisäisen muistin nopeus tuottaisi ulkoisen kokonaisnopeuden 800 mhz!) Kuin DDR -SDRAM.
DDR2 otettiin ensimmäisen kerran käyttöön vuonna 2003.
DDR-SDRAM 3 (DDR3):
Yksi DDR3: n tärkeimmistä eduista verrattuna DDR2: n ja DDR: n kaltaisiin on keskittyminen alhaiseen virrankulutukseen. Toisin sanoen sama määrä RAM-muistia kuluttaa paljon vähemmän virtaa, joten voit lisätä RAM-määrää, jota käytät samalle virralle. Kuinka paljon se vähentää virrankulutusta? Hyvä 40 prosenttia, istuen 1, 5 V: n verrattuna DDR2: n 1, 8 V: iin. Ei vain, mutta RAM: n siirtonopeus on melko nopeampi, istuen välillä 800 - 1600 MHz.
Puskurinopeus on myös huomattavasti korkeampi - DDR3: n edullinen puskurinopeus on 8 bittiä, kun taas DDR2: n on 4 bittiä. Tämä tarkoittaa periaatteessa, että RAM voi lähettää kaksi kertaa niin monta bittiä jaksoa kohti kuin DDR2, ja se lähettää 8 bittiä dataa muistista I / O-puskureihin. DDR3 ei ole RAM-muistin viimeisin muoto, mutta sitä käytetään monissa tietokoneissa. DDR3 lanseerattiin vuonna 2007.
DDR-SDRAM 4 (DDR4):
Dsimic - Oma työ, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36779600
Seuraavaksi on DDR4, joka vie virransäästöä seuraavalle tasolle - DDR4 RAM: n käyttöjännite on 1, 2 V. Ei vain, mutta DDR4-RAM tarjoaa myös suuremman siirtonopeuden istuen jopa 3200 MHz: iin. Tämän lisäksi DDR4 lisää neljä pankkiryhmää, joista kukin voi yksinään suorittaa operaation, mikä tarkoittaa, että RAM pystyy käsittelemään neljää datajoukkoa jaksoa kohden. Se tekee siitä paljon tehokkaamman kuin DDR3.
DDR4 vie askeleen myös pidemmälle ja tuo DBI: n tai Data Bus Inversion. Mitä tuo tarkoittaa? Jos DBI on käytössä, se laskee periaatteessa “0” -bittien määrän yhdellä kaistalla. Jos niitä on 4 tai enemmän, tavu, jos data käännetään ylöspäin ja yhdeksäs bitti lisätään loppuun, varmistetaan, että viisi tai enemmän bittejä on ”1.” Mikä vähentää tiedonsiirron viivettä, varmistaa, että niin vähän virtaa kuin mahdollista käytetään. DDR5-RAM-muisti on nykyään standardi useimmissa tietokoneissa, mutta DDR5 on tarkoitus viimeistellä vakiona vuoden 2016 loppuun mennessä. DDR4 lanseerattiin vuonna 2014.
Haihtumaton RAM (NVRAM):
Haihtumaton RAM-muisti on muistityyppi, joka, toisin kuin muun tyyppiset muistit, ei menetä tietoja, kun se menettää virran. NVRAM: n tunnetuin muoto on itse asiassa flash-tallennustila, jota käytetään solid-state-asemissa ja USB-asemissa. Se ei kuitenkaan tule ilman haittoja - esimerkiksi sillä on rajallinen määrä kirjoitussyklejä, ja sen jälkeen muisti alkaa heikentyä. Ei vain, mutta siinä on joitain suoritusrajoituksia, jotka estävät sitä pääsemästä tietoihin yhtä nopeasti kuin jotkut muun tyyppiset RAM-muistit.
Sulkeminen
Riittää, kun sanotaan, että on paljon erilaisia muistityyppejä. Toivomme tämän oppaan avulla selventävän mitä erityyppiset RAM-muistit, mitä ne tekevät ja miten ne vaikuttavat tietokoneeseen.
Onko sinulla kysymyksiä? Muista jättää meille kommentti alla tai liittyä PCMech-foorumeihin!
