本文概述
- RAM的历史
- RAM类型
- DRAM类型
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RAM是易失性存储器, 这意味着它不会永久存储数据或指令。当你打开计算机电源时, 硬盘中的数据和指令会存储在RAM中, 例如, 计算机重新启动时以及打开程序时, 操作系统(OS)和程序均会加载到RAM中, 通常来自HDD或SSD。 CPU利用此数据执行所需的任务。一旦关闭计算机, RAM就会丢失数据。因此, 只要计算机处于打开状态, 数据就会保留在RAM中, 而计算机关闭时数据将丢失。将数据加载到RAM的好处是, 从RAM读取数据比从硬盘驱动器读取数据快得多。
简单来说, 我们可以说RAM就像一个人的短期记忆, 而硬盘驱动器就像一个人的长期记忆。短期记忆可在短时间内记忆事物, 而长期记忆则可长时间记忆事物。可以使用存储在大脑长期记忆中的信息来刷新短期记忆。一台计算机也可以这样工作。当RAM填满时, 处理器将转到硬盘, 以用新数据覆盖Ram中的旧数据。就像可重复使用的草稿纸, 你可以在上面用铅笔写便笺, 数字等。如果纸张空间不足, 则可能会擦除不再需要的纸张。 RAM的行为也是如此, RAM上的不必要数据在填满后会被删除, 并用当前操作所需的硬盘上的新数据替换。
RAM以单独安装在主板上的芯片的形式出现, 或者以与主板相连的小板上的几个芯片的形式出现。它是计算机的主存储器。与其他存储器(例如硬盘驱动器(HDD), 固态驱动器(SSD), 光盘驱动器等)相比, 写入和读取速度更快。
计算机的性能主要取决于RAM的大小或存储容量。如果它没有足够的RAM(随机存取存储器)来运行OS和软件程序, 则会导致性能降低。因此, 计算机拥有的RAM越多, 其运行速度就越快。 RAM中存储的信息是随机访问的, 而不是按CD或硬盘驱动器上的顺序访问。因此, 其访问时间要快得多。
RAM的历史
- 第一种RAM是在1947年与Williams管一起推出的。它被用于CRT(阴极射线管)中, 并且数据以带电斑点的形式存储在脸上。
- 第二种类型的RAM是1947年发明的磁芯存储器。它由微小的金属环和连接到每个环的导线制成。环存储一位数据, 并且可以随时对其进行访问。
- 我们今天所知的RAM, 即固态存储器, 是Robert Dennard于1968年在IBM Thomas J Watson研究中心发明的。它特别被称为动态随机存取存储器(DRAM), 并具有用于存储数据位的晶体管。需要恒定的电源来维持每个晶体管的状态。
- 1969年10月, 英特尔推出了其首款DRAM, 即Intel1103。这是其首款商用DRAM。
- 1993年, 三星推出了KM48SL2000同步DRAM(SDRAM)。
- DDR SDRAM于1996年商用。
- 在1999年, RDRAM可用于计算机。
- DDR2 SDRAM在2003年开始销售。
- 2007年6月, DDR3 SDRAM开始销售。
- 2014年9月, DDR4进入市场。
- 静态RAM(SRAM):
- 动态RAM(DRAM):
1)静态RAM:
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静态RAM(SRAM)是一种随机存取存储器, 只要获得电源, 它就保留其数据位状态或保存数据。它由存储单元组成, 称为静态RAM, 因为它不需要定期刷新, 因为与动态RAM不同, 它不需要电源来防止泄漏。因此, 它比DRAM快。
【什么是RAM()】它具有特殊的晶体管排列方式, 使得触发器成为一种存储单元。一个存储单元存储一位数据。大多数现代SRAM存储器单元由六个CMOS晶体管制成, 但缺少电容器。 SRAM芯片中的访问时间可以低至10纳秒。而DRAM中的访问时间通常保持在50纳秒以上。
此外, 它的周期时间比DRAM的周期时间短得多, 因为它在两次访问之间不会暂停。由于使用SRAM具有这些优点, 因此它主要用于系统高速缓存, 高速寄存器以及小型存储体, 例如图形卡上的帧缓冲器。
静态RAM的速度很快, 因为其电路的六晶体管配置可维持一个方向或另一个方向(0或1)的电流。可以立即写入和读取0或1状态, 而无需等待电容器充满或耗尽。早期的异步静态RAM芯片顺序执行读取和写入操作, 但是现代同步静态RAM芯片与读取和写入操作重叠。
静态RAM的缺点是, 在相同数量的存储空间(内存)中, 其内存单元比DRAM内存单元占用更多的芯片空间, 因为它比DRAM具有更多的部件。因此, 它为每个芯片提供更少的内存。
2)动态RAM:
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动态内存(DRAM)也由存储单元组成。它是由数百万个尺寸非常小的晶体管和电容器组成的集成电路(IC), 每个晶体管都与一个电容器对齐以形成非常紧凑的存储单元, 因此数百万个晶体管可以安装在单个存储芯片上。因此, DRAM的存储单元具有一个晶体管和一个电容器, 并且每个单元在集成电路内的电容器中表示或存储单个数据位。
电容器将信息或数据的该位保持为0或1。该单元中也存在的晶体管用作开关, 该开关允许存储芯片上的电路读取电容器并更改其状态。
定期间隔后需要刷新电容器以保持电容器中的电荷。这就是它被称为动态RAM的原因, 因为它需要不断刷新以保持其数据, 否则它会忘记它所保存的内容。这是通过将内存放在刷新电路上实现的, 每秒刷新数据数百次。 DRAM中的访问时间约为60纳秒。
可以说, 电容器就像一个储存电子的盒子。要存储“ 1”?在存储单元中, 盒子充满了电子。而要存储一个“ 0”, 则将其清空。缺点是盒子有泄漏。在短短的几毫秒内, 整个方框就会变空。因此, 要使动态内存正常工作, CPU或内存控制器必须在所有电容器放电之前对其充电。为此, 内存控制器先读取内存, 然后再将其写回。这称为刷新内存, 此过程每秒自动继续数千次。因此, 这种类型的RAM需要一直动态刷新。
DRAM类型 i)异步DRAM:
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这种DRAM与CPU时钟不同步。因此, 此RAM的缺点是CPU无法从输入输出总线上的RAM知道数据可用的确切时序。下一代RAM(称为同步DRAM)克服了这一限制。
ii)同步DRAM:
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SDRAM(同步DRAM)于1996年末开始出现。在SDRAM中, RAM与CPU时钟同步。它允许CPU或精确的内存控制器知道确切的时钟周期或时序或周期数, 之后数据将在总线上可用。因此, CPU不需要进行存储器访问, 因此可以提高存储器的读写速度。由于仅在时钟周期的每个上升沿传输数据, 因此SDRAM也称为单数据速率SDRAM(SDR SDRAM)。请参阅以下说明中的图像。
iii)DDR SDRAM:
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下一代同步DRAM被称为DDR RAM。它是为克服SDRAM的局限性而开发的, 并于2000年初用于PC存储器。在DDR SDRAM(DDR RAM)中, 每个时钟周期数据传输两次。在周期的上升沿(上升沿)和下降沿(下降沿)期间。因此, 它被称为双倍数据速率SDRAM。
DDR SDRAM有不同的一代, 包括DDR1, DDR2, DDR3和DDR4。今天, 我们在台式机, 笔记本电脑, 移动设备等内部使用的内存主要是DDR3或DDR4 RAM。 DDR SDRAM的类型:
a)DDR1 SDRAM:
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DDR1 SDRAM是SDRAM的第一个高级版本。在此RAM中, 电压从3.3 V降低至2.5V。在时钟周期的上升沿和下降沿都传输数据。因此, 在每个时钟周期中, 将预取2位而不是1位, 这通常称为2位预取。它主要工作在133 MHz至200 MHz的范围内。
此外, 输入输出总线上的数据速率是时钟频率的两倍, 这是因为在上升沿和下降沿都传送数据。因此, 如果DDR1 RAM工作在133 MHz, 则数据速率将是每秒266 Mega传输的两倍。
ii)DDR2 SDRAM:
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它是DDR1的高级版本。它的工作电压为1.8 V, 而不是2.5V。由于每个周期中预取的位数增加, 其数据速率是上一代数据速率的两倍。预取4位而不是2位。该RAM的内部总线宽度已加倍。例如, 如果输入输出总线为64位宽, 则其内部总线宽度将等于128位。因此, 一个周期可以处理两倍的数据量。
iii)DDR3 SDRAM:
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在此版本中, 电压进一步从1.8 V降至1.5V。由于预取的位数已从4位增加到8位, 因此数据速率已比上一代RAM翻了一番。可以说, RAM的内部数据总线宽度比上一代增加了2倍。
iv)DDR4 SDRAM:
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在该版本中, 工作电压从1.5 V进一步降低至1.2 V, 但可预取的位数与上一代相同;每个周期8位。 RAM的内部时钟频率是先前版本的两倍。如果你以400 MHz的频率运行, 则输入输出总线的时钟频率将是1600 MHz的四倍, 并且传输速率将等于每秒3200 Mega传输。
静态RAM和动态RAM之间的区别:
SRAM | DRAM |
---|---|
它是静态存储器, 因为不需要重复刷新。 | 这是一个动态内存, 因为它需要不断刷新, 否则会丢失数据。 |
它的存储单元由6个晶体管组成。因此, 与相同物理尺寸的DRAM相比, 其单元占用芯片上更多的空间, 并提供更少的存储容量(内存)。 | 它的存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。因此, 与相同物理尺寸的SRM相比, 其单元占用的芯片空间更少, 并提供更多的内存。 |
它比DRAM贵, 位于处理器上或处理器与主存储器之间。 | 它比SRAM便宜, 并且大部分位于主板上。 |
它具有较短的访问时间, 例如10纳秒。因此, 它比DRAM快。 | 它具有较高的访问时间, 例如超过50纳秒。因此, 它比SRAM慢。 |
它将信息存储在双稳态锁存电路中。它需要常规电源, 因此会消耗更多功率。 | 信息或数据的每一位都存储在集成电路中的单独电容器中, 因此消耗的功率更少。 |
它比DRAM快, 因为它的存储单元不需要刷新并且始终可用。因此, 它主要用于CPU的寄存器和各种设备的缓存中。 | 它不像SRAM一样快, 因为其存储单元不断刷新。但是, 它仍可用于母板, 因为它制造成本较低且所需空间较小。 |
由于不需要在访问和刷新之间将其暂停, 因此其循环时间较短。 | 其循环时间大于SRAM的循环时间。 |
示例:CPU中的L2和LE缓存。 | 例如:手机, 计算机等中的DDR3, DDR4。 |
大小范围从1 MB到16MB。 | 智能手机的大小范围从1 GB到3 GB, 笔记本电脑的大小范围从4GB到16GB。 |