Véletlen hozzáférésű memória

Random-Access Memory (der vagy das; angolul random [-] hozzáférésű memória , a német "memória random / közvetlen hozzáférést " = random access memory ), rövidítve RAM , egy adatmemória használt a fő memória a számítógépek , többnyire több memóriakomponens formájában egy memóriamodulon . A leggyakoribb formák a félvezető memóriákhoz tartoznak . A RAM-ot főként szilíciumban használják integrált áramkörként-Az összes típusú elektronikus eszközben megvalósított és alkalmazott technológia.

U61000D DRAM chip 1  MiBittel .

Jellegzetes

A memória cellák alapvető elrendezése sorokban és oszlopokban (mátrix) egy RAM-ban

A memóriatípus „opcionálisként” való megjelölése ebben az összefüggésben azt jelenti, hogy minden memóriacellát közvetlenül a memóriacímén keresztül lehet megszólítani. A memóriát nem kell egymás után vagy tömbben felolvasni. Nagy memóriamodulok esetén azonban a címzés nem az egyes cellákon keresztül történik, hanem egy olyan szóval , amelynek szélessége a memória architektúrájától függ. Ez megkülönbözteti a RAM-ot a tömbökbe írható memóriáktól, az úgynevezett flash memóriáktól .

A véletlen hozzáférésű memória kifejezést manapság mindig használják az „ írás-olvasás RAM” ( read-write RAM -  RWRAM) értelmében. Vannak más típusú véletlen hozzáférésű memóriák, különösen az írásvédett memória modulok ( csak olvasható memória , ROM). Mivel a RAM kifejezés félrevezető, időnként megpróbálták létrehozni az „ olvasási-írási memória ” (RWM, read-write memory) elnevezést, ami azonban nem járt sikerrel.

történelem

A kifejezés eredete a modern számítógépek korai idejére nyúlik vissza, amelyek során minden adatot szekvenciálisan olvasott memóriaformátumokban, például lyukkártyákon vagy mágnesszalagokon tároltak , amelyeket feldolgozás céljából gyors számítási regiszterekbe töltöttek be . Az időközi eredmények gyors tartása érdekében ideiglenesen késleltető vonalakat ( angol késleltetési vonalat használtak) alkalmaztak a közbenső értékekhez, addig a ferritmagot vezették be. Ezeknek az írható memóriáknak ugyanolyan mátrix hozzáférésük volt, mint a mai RAM-oknak. Abban az időben a gyors memória típusai mind írhatók voltak, és a fő újítás a mágneses mag memória és a később félvezető memóriákba helyezett RAM modulok véletlenszerű hozzáférése volt.

A RAM chipek vezérlése

Különböző DDR RAM memóriamodulok

A RAM modul típusától függően a vezérlés szinkronban történik egy órajelpel vagy aszinkron óra nélkül. A fő különbség az, hogy az aszinkron változattal az adatok csak egy bizonyos, blokkfüggő futásidő után állnak rendelkezésre vagy íródnak. Ezek, többek között, anyagfüggő, időbeli paraméterek mintadarabokkal rendelkeznek, és különféle hatásoktól függenek, ezért a maximális átviteli sebesség korlátozottabb az aszinkron memóriáknál, mint a szinkron memória vezérlésnél. Szinkron memóriák esetén a vezérlőjelek időzítését egy órajel határozza meg, ami lényegesen nagyobb átviteli sebességet eredményez.

A szinkron RAM-ok lehetnek statikusak , valamint dinamikus RAM-ok (lásd alább). A szinkron SRAM-ok például a burst SRAM-ok vagy a ZBTRAM- ok . Az aszinkron SRAM-ok többnyire lassabb alacsony fogyasztású SRAM-ok , amelyeket például kisebb mikrovezérlőkben használnak külső adattároló eszközként. A dinamikus RAM -ok esetében az 1990-es évek vége óta használt szinkron SDR-SDRAM-ok és utódaik, a DDR-SDRAM-ok példák, míg az előtte elterjedt DRAM -ok , például az EDO-DRAM-ok aszinkronok voltak DRAM alkatrészek.

Vezérlő vonalak
Egy vezérlősor megmondja a chipnek, hogy olvasni vagy írni akar-e. A legtöbb mondják a csap R / W . Gyakran vannak olyan chip válasszuk csapok CS és / vagy kimenet engedélyezése csapok OE . Ha ezek közül a csapok közül az egyik inaktívvá teszi a chipet, akkor különösen az adatsorokat (lásd alább) nagy ellenállásra ( háromállapotúra ) kapcsolják , hogy ne zavarjanak a többi, most aktív chip buszjelein. Ami a DRAM-okat illeti, külön PIN van megkülönböztetve a RAS és a CAS címrész között (lásd alább). Ezt általában RAS / CAS- nak hívják .
megszólítás
Ma a RAM chipek általában kevesebb adat tűvel rendelkeznek, mint a processzor vagy memóriavezérlője által megkövetelt szóhossz . Megfelelő számú RAM chipet egyesítünk tehát egy "bank" -ba, amelyet aztán egy közös chip-választó jelen keresztül címezünk meg. Az adatsorok együttesen lefedik a teljes szóhosszat. Annak érdekében, hogy címbitek egy bank, a memória vezérlő elküldi a címadatok a megfelelő bank keresztül megfelelő címet buszjáratok . DRAM-ok esetében a címsínt általában multiplexeli, és két csapon át, azonos csapok segítségével továbbítja az alkatrészbe, egyszer RAS- ként ( angol sorcím strobe ), egyszer pedig CAS- ként ( angol oszlopcím-strobe ). Ezzel szemben a nagyobb sebesség érdekében az SRAM-oknál a teljes cím buszt általában csapokhoz vezetik, így a hozzáférés egyetlen művelettel történhet.
Adatsorok
A RAM-chipnek legalább egy kétirányú (nevezetesen az R / W csap által vezérelt) adatvonal van. Gyakran 4, 8 vagy 16 adatcsap is van, a kiviteltől függően. Ezután egy chip kapacitása bitekben az adóbusz szélességének a lehetséges címértékek számának (2 címbusz szélesség ) és a DRAM (2 2 × címbusz szélesség ) szorzatának eredménye .

Tápfeszültség

Az illékony RAM típusok energiaigénye nagymértékben függ az üzemi feszültségtől , általában a feszültség négyzetével növekszik . A memória méretétől függően több watt is lehet , ami észrevehetően befolyásolja az akkumulátor élettartamát , különösen a mobil eszközök esetében . Ezért a gyártók folyamatosan próbálják csökkenteni az energiafogyasztást és lehetővé teszik az alacsonyabb tápfeszültséget.

A ( JEDEC- kompatibilis) SDRAM tápfeszültségét a következő táblázat mutatja:

típus feszültség
SDRAM 3,3 0V
DDR SDRAM 2,5 0V
DDR2 SDRAM 1,8 0V
DDR3 SDRAM 1,5 0V
DDR3 SDRAM LP 1,25 V
DDR4 SDRAM 1,2 0V
DDR4 SDRAM LV 1,05V
DDR5 SDRAM 1,1 0V

RAM típusok

A RAM-ok különböző technikai megvalósításai léteznek. A legelterjedtebbek napjainkban főleg a számítógépek, és "ingatagak" (még: ingatagok), ami azt jelenti, hogy a tárolt adatok elvesznek az áramellátás kikapcsolásakor. Vannak azonban olyan RAM típusok, amelyek tápegység nélkül is megkapják az információt (nem felejtő). Ezeket NVRAM- nak hívják. A következő felsorolás az alapvető funkcionális elv szerint történik:

Statikus RAM (SRAM)

A statikus RAM (SRAM) általában kisebb elektronikus memóriamodulokra utal, legfeljebb néhány MiBit tartományban . Különlegességként megőrzik memóriájukat, amelyet bistabil multivibrátorokban tárolnak , frissítési ciklusok futtatása nélkül - csak tápfeszültségre van szükség. A név is ebből a körülményből származik; Történelmileg is vonatkozik mag memória , ami nélkül is feszültség nem változik az állapota évek óta.

Az SRAM-nak lényegesen több alkatrészre (és chipterületre) van szüksége, mint a DRAM-hoz (lásd alább) - konkrétan memóriabitenként négy-hat tranzisztort kell összehasonlítani a DRAM-cellában lévő egyhez (plusz egy tárolókondenzátorhoz) -, és ezért túl sok a memória számára. Ugyanakkor nagyon rövid hozzáférési időt kínál, és nem igényel frissítési ciklust, mint a DRAM esetében.

Az alkalmazások például a számítógépekben, mint a gyorsítótárban, és a mikrovezérlőkben, mint a fő memóriában. Tartalma ingatag (illékony; angolul ingadozó ), vagyis az áramellátás megszüntetésekor a tárolt információk elvesznek. Tartalék akkumulátorral kombinálva a nem felejtő memória NVRAM egy speciális formája valósítható meg a statikus RAM-ból , mivel a hozzáférési ciklus nélküli SRAM celláknak csak nagyon alacsony az energiaigényük, és a tartalék akkumulátor az SRAM adattartalmát képes tárolni pár év.

Dinamikus RAM (DRAM)

A DRAM-cella alapstruktúrája

Dinamikus RAM (DRAM) egy elektronikus memória modul, amely főleg a fő memória a számítógép . Tartalma ingatag, vagyis a tárolt információ elvész a működési feszültség kikapcsolásakor. A DRAM használatával azonban az információ gyorsan elvész, még akkor is, ha az üzemi feszültség fennmarad (!). Ezért rendszeresen frissíteni kell - ezért a „dinamikus” elnevezés.

Az információkat egy kondenzátor töltöttségi állapotában tárolják - például „töltött” = „1”, „lemerült” = „0”. Nagyon egyszerű felépítése miatt a memóriacella nagyon kicsi (6–10  F² ), de az alacsony kapacitású kondenzátor a keletkező szivárgási áramok miatt gyorsan kisül, és az információtartalom elvész. Ezért a memória cellákat rendszeresen frissíteni kell. A frissítéshez beépített vezérlő áramkörökkel rendelkező DRAM modulok úgy viselkedhetnek, mint az SRAM a külvilág felé. Ez pszeudosztatikus RAM néven ismert .

Az SRAM-hez képest a DRAM sokkal olcsóbb bitenként , ezért főleg ott használják, ahol nagy mennyiségű RAM szükséges, például a számítógép fő memóriájához.

Fázisváltó RAM (PCRAM, PRAM)

PRAM cella felépítése

A fázisváltó RAM (PRAM) egyebek mellett található. még fejlesztés alatt álla Samsungnál . Ennek az S és a DRAM helyettesítésére kell szolgálnia, és előnyökkel kell rendelkeznie a NOR flash memóriával szemben, például az íráshoz való hozzáférésnek lényegesen gyorsabbnak kell lennie, és az írási / olvasási ciklusok számának sokszorosának kell lennie, mint a NOR flash memóriájának. Kevesebb helyet foglal és könnyebben előállítható.

Ellenálló RAM (RRAM, ReRAM)

A rezisztív RAM (RRAM vagy ReRAM) egy nem felejtő típusú elektronikus RAM memória, amely információt tárol egy gyengén vezető dielektrikum elektromos ellenállásának megváltoztatásával.

irodalom

  • RW Mann, WW Abadeer, MJ Breitwisch, O. Bula, JS Brown, BC Colwill, PE Cottrell, WG Crocco, SS Furkay, MJ Hauser: Ultralow-power SRAM technológia . In: IBM Journal of Research and Development . szalag 47 , no. 2003., 5. o. 553-566 , doi : 10.1147 / 475.0553 körül .

web Linkek

Commons : RAM  - képek, videók és hangfájlok gyűjteménye

Hivatkozások és lábjegyzetek

  1. ↑ RAM. In: duden.de. Letöltve: 2019. szeptember 23 .