RAM – co to jest i do czego służy? Wyjaśnienia DRAM DDR GDDR

przez
RAM DDR GDDR wszystko na temat

RAM – (Random-Access Memory) pamięć operacyjna swobodnego dostępu. Umożliwia bezpośrednią modyfikację każdej komórki pamięci (lub odpowiednika) w odróżnieniu od pamięci Flash, w której nie jest to możliwe. Jest szeroko stosowana we wszelkich urządzeniach elektronicznych zdolnych do obliczeń. Występują dwa rodzaje pamięci: D-RAM oraz S-RAM. RAM służy procesorowi, stanowiąc pamięć szybkiego dostępu, w której przechowywane są aktualnie uruchomione programy. Pamięć

Czas dostępu do danych pamięci RAM określa się w nanosekundach (ns) – 1 ns to 1 / 1 000 000 000 sekundy! Czas dostępu do danych pamięci DDR wynosi (w zależności) od 4 ns do 15ns.

Spis treści:

DRAM DDR GDDR wyjaśnienia pojęć

S-RAM co to jest?

S RAM – (Static Random Access Memory) rodzaj pamięci RAM, która służy do buforowania danych przesyłanych pomiędzy procesorem a pamięcią operacyjną. Dane w niej zawarte przepadają po odcięciu zasilania, nie wymaga odświeżania w przeciwieństwie do DRAM. Jest nawet 7 razy szybsza od pamięci DRAM (w zależności od rodzaju zapisu). Koszty jej wyprodukowania są niepodważalnie większe dlatego stosuje się ją tylko jako integralną część procesora – pamięć podręczna Cache CPU – gdyż nie wymaga ona wielkich pojemności.

Cache CPU – co to?

Cache CPU – czyli pamięć podręczna procesora stanowiąca jego zintegrowaną część. Znacząco przyśpiesza działanie procesora, ponieważ nie musi on aż tak często odwoływać się do pamięci RAM komputera (odwołanie do niej wymaga większego czasu). Jest tworzona z pamięci rodzaju S-RAM.

Pamięć podręczną procesora dzieli się na poziomy:

  • L1 cache – pierwszego poziomu, najmniejsza pojemnościowo, a zarazem najszybsza. Przyśpiesza dostęp do pamięci wyższych poziomów.
  • L2 cache – drugiego poziomu, służy jako bufor danych. Nowoczesne procesory są wyposażone w układy przewidywania, które dane będą im potrzebne w niedalekiej przyszłości – są one gromadzone bezpośrednio w pamięci tego poziomu.
  • L3 cache – trzeciego poziomu, używana gdy pojemność L2 staje się niewystarczająca. Jest współdzielona przez wszystkie rdzenie procesora – oznacza to, że każdy rdzeń korzysta z tej samej pamięci.
  • L4 cache – opcjonalna, czwartego poziomu, znacznie większa od poprzedników, wielozadaniowa, dzielona poprzez zarówno wbudowany układ graficzny procesora jak i sam procesor. Dostępna w procesorach Intela o architekturze Haswell, Skylake,  Kaby Lake. Tylko w modelach z wbudowanymi układami graficznymi Iris Pro. W przeciwieństwie do innych poziomów ten pamięci eDRAM.
Pamięć CPU cache RAM co to
Pamięć Cache sprawdzisz w menadżerze zadań systemu windows – zakładka wydajność > CPU

DRAM – Co to jest?

DRAM – (Dynamic Random-Access Memory) rodzaj pamięci RAM, która przechowuje bity w mikroskopijnych kondensatorach. Jest pamięcią ulotną, gdyż kondensatory się rozładowują, aby uniknąć utraty danych pamięć jest stale odświeżana.

SDRAM – co to jest?

SDRAM – (Synchronous Dynamic Random-Access Memory) rodzaj pamięci DRAM, która pracuje synchronicznie z magistralami komunikacyjnymi. Oznacza to, że pamięci tego typu mogą współpracować z magistralami typu PCI-E oraz innymi służącymi do podłączania dodatkowych kart rozszerzeń np. GPU. Powszechnie stosowany w pamięciach RAM komputera jest SDRAM.

Do pamięci tego typu zaliczamy SDR, DDR, istnieją również pamięci GDDR przeznaczone dla układów graficznych.

DDR – co to jest?

DDR SDRAM – (double data rate) rodzaj pamięci SDRAM przesyłający dane 2 razy częściej (skrót oznacza: Double Data Rate) od pamięci SDR. Aktualnie w komputerach PC stosuje się pamięci operacyjne tylko tego typu.

Istnieje 5 generacji DDR różniących się budową oraz specyfikacją.

DDR – specyfikacja, przepustowość, taktowanie:

Standardy/generacje SDRAM:Ilość pinów:Napięcie:Przepustowość:Taktowanie efektywne:
DDR1882.5/2.6v1600 – 3200 MB/s200 – 400 MHz
DDR22401.8v3200 – 6400 MB/s400 – 800 MHz
DDR32401.35/1.5v6400 – 19200 MB/s1066 – 2133 MHz
DDR42881.2v12800 – 25600 MB/s2133 – 4266 MHz
DDR5 (zapowiedziane)2881.1v25600 – 38400 MB/s3200 – 8400 MHz

Warto zwrócić uwagę: pamięci ram mimo tej samej generacji różnią się specyfikacją. Tak oto jedna pamięć od producenta „A” dedykowana mianem DDR4 może działać z częstotliwością 2133MHz a druga też DDR4, ale od producenta „B” zadziała z częstotliwością aż 4266MHz. Różnica wynika z jakości zastosowanych podzespołów. Droższe pamięci charakteryzują się większą częstotliwością.

Pamięci RAM nie zawsze zadziałają z maksymalną prędkością – zależy to od procesora oraz płyty głównej. Jeżeli dany procesor nie obsługuje takich prędkości, jakie potrafią obsłużyć zastosowane pamięci, wówczas ich zegar zostanie zredukowany do prędkości obsługiwanej przez procesor.

Pamięci DDR różnią się umiejscowieniem specjalnego wcięcia oraz ilością pinów. Przykładowo – DDR3 nie pasuje do portu pamięci DDR4 i na odwrót.

VRAM – co to jest?

VRAM – (Video RAM) Określenie pamięci RAM stosowanej w kartach graficznych. Różni się ona konstrukcją od pamięci RAM komputera (jest zoptymalizowana pod względem operacji graficznych).

GDDR – co to jest?

GDDR – (Graphics DDR SDRAM) Rodzaj pamięci RAM dedykowany dla układów graficznych. Jest zoptymalizowany pod kątem operacji graficznych. Stosowany jako zintegrowana część karty graficznej. Pamięci GDDR różnią się od DDR ilością danych wysyłanych jednocześnie (od GDDR3 w górę) – 4 bity zamiast 2 bitów (DDR) oraz opóźnieniami na poziomie tylko 0,4ns, dla porównania – najszybsze DDR to 4ns.

Postało wiele generacji pamięci graficznej: GDDR / DDR SGRAM, GDDR2 GDDR3 GDDR4 GDDR5 GDDR5X GDDR6 GDDR6X (najnowsza).

Generacja Graphics DDR:Szybkość transmisji:
GDDR216.0 GB/s
GDDR319.9 GB/s
GDDR417.6 GB/s
GDDR540–64 GB/s
GDDR5X80–112 GB/s
GDDR6112–128 GB/s
GDDR co to jest
Pamięci GDDR wlutowane w płytę PCB karty graficznej

Czym się różni RAM od pamięci dysku?

RAM w odróżnieniu od pamięci dysków jest znacznie szybszy. Pamięć RAM w przeciwieństwie do dysków po odcięciu zasilania traci swoją zawartość, co czyni ją ulotną. Wyniki pracy programów muszą zostać zapisane na dysku komputera, gdyż w przeciwnym wypadku zostaną utracone po odcięciu zasilania (pamięć jest ulotna).

Choć komputer może się posiłkować dyskiem jako dodatkową przestrzenią pamięci operacyjnej – nie zastąpi on RAMu, gdyż nawet najszybsze dyski są wolniejsze od pamięci RAM.

Co się dzieje gdy brakuje pamięci RAM w komputerze?

Jeżeli programy są dobrze napisane – przestaną płynnie działać a komputer zacznie używać dysku twardego (zdecydowanie wolniejszego od RAM) jako nośnika pamięci podręcznej. Oczywiście widocznie wpłynie to na wydajność komputera, gdyż nawet najszybsze dyski są wolniejsze od pamięci RAM.

Źle napisane programy – czyli takie, których kod nie przewiduje sytuacji tego typu – doprowadzą do wyłączenia się programu z powodu błędu krytycznego.

Warto wiedzieć: System ma zawsze pierwszeństwo w dyspozycyjności pamięci RAM. Ustala on ile % jest w stanie oddać programom a jaką część pamięci przydzieli sam sobie.

Taktowanie rzeczywiste a efektywne pamięci RAM

Należy rozróżnić coś takiego jak rodzaj taktowania. Istnieją dwa rodzaje taktowania: efektywne oraz rzeczywiste. Producenci dzisiaj zalewają nas ofertami RAMu o taktowaniu nawet 4266 Mhz lub 9500 MHz w przypadku kart graficznych! To nie do końca jest oszustwo, bo RAM jest faktycznie tak samo wydajny jak podają, ale nie ma takich zegarów. Podawane przez producentów to taktowanie efektywne, a nie rzeczywiste. Czym różnią się od siebie oba? Już wyjaśniam:

Wszystko rozchodzi się tutaj o sposób przesyłania danych. Pamięci DDR przesyłają jednocześnie 2 bity danych w trakcie jednego taktu zegara. Oznacza to, że rzeczywiście przykładowy RAM nie działa z prędkością 4266 MHz a działa z prędkością o połowę mniejszą – 2133 Mhz, ale wysyła naraz 2x więcej danych.

Wysyłanie dwóch bitów równocześnie jest tak samo efektywne co pamięci o teoretycznie 2x szybszym zegarze, ale wysyłające tylko 1 bit informacji naraz. Stąd producenci podają coś takiego jak taktowanie efektywne, ponieważ kości pamięci wysyłając 2 bity naraz stają się znacznie efektywniejsze – toteż producenci chcą to zaznaczyć.

Natomiast pamięci GDDR wysyłają już aż 4 bity równocześnie. Dlatego w ich przypadku efektywne taktowanie (to, które podaje producent) należy podzielić przez 4, aby otrzymać rzeczywiste taktowanie. Przykładowo 9500/4 daje 2 375 i to jest rzeczywiste taktowanie pamięci.

Jak sprawdzić szybkość pamięci RAM zamontowanej w komputerze?

Do tego służy komenda do wiersza polecenia (CMD). W celu sprawdzenia taktowania zainstalowanej lub zintegrowanej pamięci RAM:

  1. Kliknij klawisze Windows + R,
  2. W polu uruchamiania wpisz „CMD” i zatwierdź enterem
  3. W polu wiersza poleceń wpisz komendę: 
wmic memorychip get speed

i uruchom Enterem.

CMD wyświetli szybkość pamięci RAM wyrażoną w Mhz.

Co oznacza CL ? – opóźnienie pamięci RAM.

CL – (CAS Latency) czyli wskaźnik cykli opóźnienia. Na jego podstawie można wyliczyć czas który obejmuje realizację odczytania pamięci aż do momentu udostępnienia danych. Wskaźnik CL nie podaje czasu opóźnienia w nanosekundach – ten trzeba wyliczyć na podstawie jego wartości.

CL określa liczbę cykli zegara, jaką przyjdzie czekać kontrolerowi pamięci na otrzymanie 1 bajta danych. Przykładowo dla CL 10 będzie to 10 cykli opóźnienia. Czas w nanosekundach trzeba będzie wyliczyć. Nie zawsze mniejsza ilość CL oznacza krótszy czas reakcji pamięci RAM.

Jak wyliczyć czas opóźnienia pamięci RAM? Musimy do tego znać rzeczywiste taktowanie pamięci RAM oraz wskaźnik CL.

Liczenie czasu opóźnienia pamięci ram dla pamięci o taktowaniu 3200 MHz oraz opóźnieniu CL16

  • Liczenie taktowania rzeczywistego (podzielić przez 2):

3200 / 2 = 1600 MHz

1600MHz = 1,6 miliarda cykli na sekundę.

  • Następnie należy podzielić CL przez ilość cykli na sekundę (w tym przypadku 1,6 miliarda):

16 (CL) / 1 600 000 000 = 0,00000001

  • Teraz wystarczy ten wynik pomnożyć przez 1 miliard (bo 1ns to 1 miliardowa sekundy):

1 000 000 000 x 0,00000001 = 10 ns

  • Gotowe – mamy wyliczone opóźnienie w postaci 10 ns dla pamięci o taktowaniu efektywnym 3200MHz oraz 16CL.

Dlaczego dwie kości RAM są szybsze od jednej? Dual Channel

Dwie przykładowe kości ram o łącznej pojemności 8GB będą działać szybciej niż jedna o tej samej pojemności. Dzieje się tak za sprawą fizyki – gdy już przesyłamy jednym slotem dane to nie jest w stanie on już przesyłać 2x więcej danych. Natomiast gdy użyjemy 2 slotów zamiast jednego – mogą one przesyłać już 2x więcej danych, bo pracują równocześnie. Oczywiście tutaj dochodzi coś takiego jak ograniczenia ze strony procesora i płyty głównej, ale dwa sloty mogą przesyłać więcej danych naraz. Tak oto przykładowe dwie kości znacząco poprawią wydajność w trakcie gdy jedna będzie działała wolniej.

Należy tutaj zwrócić uwagę na to, że płyta główna musi obsługiwać Dual Channel. Znaczenie ma również, do których slotów są podpięte kości RAMu – gdyż nie można ich wsadzić do dowolnych – płyty główne mają to zaznaczone.

Mogłoby się wydawać, że czym więcej slotów zapełnimy, tym szybciej zadziałają pamięci, ale tak nie jest. Płyty główne przeznaczone do domowego użytku obsługują jedynie Dual channel, czyli przyśpieszone działanie maksymalnie dwóch modułów pamięci RAM, reszta slotów zadziała z klasyczną prędkością.

Kompozycja pamięci RAM

Aktualnie używana pamięć ram dzieli się na stany:

  • W użyciu – pamięć wykorzystywana przez procesy, sterowniki, programy oraz system operacyjny.
  • Zmodyfikowana – pamięć programów, która uległa modyfikacji w wyniku działania programów i jej dane muszą zostać zapisane na dysku.
  • Wstrzymana – zawiera dane programów, które nie są już używane i może się już nie przydać, ale zostają one w pogotowiu.
  • Wolna – część pamięci, która nie jest w użyciu i to ona zostanie przydzielona jako pierwsza w przypadku potrzeby zaopatrzenia pamięci RAM w dane.

Dziękuję za uwagę!

Produkcja SmartMob.pl

Źródła: wiedza własna oraz zewnętrzne.

Źródło zdjęć