RAM

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Tento článek pojednává o druhu počítačových pamětí. Další významy jsou uvedeny v článku Ram.

RAM je v informatice označení používané pro polovodičové paměti s přímým přístupem umožňující čtení i zápis.[1][Pozn 1] V technické praxi si pod pojem RAM představíme paměť s následujícími vlastnostmi:

  • elektronická polovodičová paměť
  • "téměř okamžitý" zápis i čtení jakékoli jednotlivé paměťové buňky
  • počet zápisů a čtení není omezený
  • volatilita - tzn. po vypnutí napájení paměť "zapomene" data

Paměť RAM si lze představit jako řadu očíslovaných (číslo je adresa buňky) buněk, z nichž každá obsahuje nějakou hodnotu (při velikosti buňky 1 byte hodnotu 0-255).

Velikost paměti (tj. počet paměťových míst nebo buněk) se nejčastěji udává v bytech. Paměti současných počítačů, tabletů a inteligentních telefonů mají velikost řádu gigabytů.

Paměť RAM se používá hlavně jako operační paměť počítačů, tj. paměť, v níž jsou uloženy běžící programy (včetně operačního systému) a jejich data. Obsah v současnosti používaných polovodičových RAM se po odpojení napájení vymaže (volatilita); proto data, která mají být zachována, je nutné ukládat na disk nebo do flash paměti, která volatilní není. Díky nižší ceně a vyšší kapacitě se používají paměti dynamické, u kterých je informace uchována v podobě elektrického náboje v kondenzátoru, a které je nutné periodicky občerstvovat. Aby nedošlo ke smazání paměti uspaného přenosného počítače, musí být paměť nejen napájena, ale musí být v činnosti obvod, který ji pravidelně občerstvuje.

Terminologie[editovat | editovat zdroj]

Protože původní význam zkratky RAM (anglicky Random Access Memory) popisuje pouze jednu z důležitých vlastností těchto pamětí – přístup v libovoném pořadí[2]. – je možné se v zvláště ve starší české technické literatuře setkat s pojmem RWM-RAM, podle anglického Read-Write Memory, Random Access Memory[3], RW-RAM nebo RWM[4].

Firma Intel používá označení RAM ve smyslu uvedeném v úvodu od prvních pamětí vyrobených v 70. letech 20. století.[5][6]

Ve starší české literatuře[7][8] se v souladu s původní názvoslovnou normu ČSN 36 9001 používalo pro zde popisované paměti označení RWM-RAM, kde RWM (z anglického Read-Write Memory) znamená, že paměť umožňuje čtení i zápis, RAM, že se jedná o paměť s přímým přístupem neboli libovolným či adresním výběrem (podle anglického random-access memory). Tomuto přístupu nelze upřít systematičnost; opakem RWM bylo ROM – paměť jen pro čtení; alternativou k RAM bylo SAM – paměť se sekvenčním přístupem nebo CAMobsahem adresovatelná paměť neboli asociativní paměť.

Norma ISO/IEC 2382-12:1988, která byla v roce 1993 přijata jako ČSN a nahradila původní normu ČSN 36 9001[9], definuje RAM jako zařízení pro čtení a zápis. Termín RAM se nepoužívá ve smyslu původní zkratky (tedy „paměť s náhodným přístupem“), ale ve smyslu „paměť s přímým přístupem“.[10] - a to i v angličtině. Označení „paměť s náhodným přístupem“ není v češtině vhodné, protože vracená data nejsou náhodná, ale odpovídají obsahu požadované adresy (tj. slovní spojení by mělo vyjádřit, že je možné požadovat data z libovolné adresy bez výrazného vlivu na rychlost, které je problémem sekvenčního přístupu).

Rozdělení RAM[editovat | editovat zdroj]

Podle toho, zda paměť uchovává informace i po vypnutí napájení, dělíme paměti na:

  • volatilní – při vypnutí napájení se informace smaže; takto se chovají polovodičové paměti RWM-RAM
  • nevolatilní – informace vydrží vypnutí napájení; tuto vlastnost mají magnetické paměti (magnetické disky, paměti na tenkých vrstvách a v minulosti používané feritové paměti a bubnové paměti)

Polovodičové paměti RAM jsou rychlejší, ale jsou volatilní a jsou dražší než diskové paměti při přepočtu ceny za jeden bit. Používají se především jako operační paměti počítačů. Slouží tedy k uchování údajů, které počítač potřebuje pro zpracovávání právě prováděné úlohy.

Údaje, které je potřeba uchovat i po vypnutí počítače, musí být uloženy do nevolatilní paměti – obvykle na pevný disk. Jeho nižší rychlost je kompenzována vyšší kapacitou a nezávislostí na napájení.

Statická a dynamická RAM[editovat | editovat zdroj]

Polovodičové paměti RAM rozdělujeme podle technologie uchovávání informace na statické (SRAM, anglicky static RAM) a dynamické (DRAM, anglicky dynamic RAM).

Zapojení paměťové buňky pro 1 bit v paměti SRAM vyrobené technologií CMOS.

U statické RAM (SRAM) je paměťová buňka realizována jako bistabilní klopný obvod. Při použití technologie CMOS má téměř ideální vlastnosti – minimální příkon, velkou šumovou odolnost a krátkou přístupovou dobu. Paměťová buňka se však v provedení CMOS obvykle skládá ze šesti tranzistorů (klopný obvod ze dvou invertorů po dvou tranzistorech a dva další tranzistory pro přístup), což způsobuje mnohem vyšší cenu na bit než u dynamické RAM. Proto se statické RAM používají pouze v nasazeních, kdy je požadována maximální rychlost a vyšší cena není kritická; příkladem je cache mezi procesorem a dynamickou pamětí RAM (označovaná L1, L2, L3), nebo operační paměť výkonných počítačů, kde není cena rozhodující.

Zapojení paměťové buňky pro 1 bit v paměti DRAM.

Dynamická RAM (DRAM) je levnější a výrobně mnohem jednodušší, než SRAM, protože buňky jsou realizovány pomocí parazitních kapacit (jeden tranzistor). Nevýhodou je, že se obsah každé paměťové buňky musí pravidelně obnovovat (anglicky refresh). Obnova, kterou zajišťuje speciální obvod (aby nebyl zbytečně zatěžován procesor), probíhá hromadně po celých řádcích, takže pokles výkonu paměti není dramatický (při obnově není paměť dostupná). Při čtení dochází k vymazání obsahu buňky, obnova proto musí probíhat také po každém čtení (proto je čtení 1,5× delší než zápis). Uchování informace je založeno na fyzikálním principu nabíjení kondenzátoru, konkrétně na parazitní (Müllerově) kapacitě řídícího tranzistoru. Takto vzniklý potenciál, který je ekvivalentní napětí, odpovídá logické 0 nebo 1. Jelikož vlivem svodů (podle svodového odporu) je tento potenciál vybíjen, je nutno obnovování informace v paměťové buňce často opakovat (několik set krát za sekundu). Obnova probíhá tak, že jsou paralelně sejmuty obsahy paměťových buněk na řádku, v budiči zesíleny a opět zapsány na původní místo.

V osobních počítačích se jako vnitřní paměť používají téměř výhradně paměti DRAM.

Dělení DRAM modulů do počítače[editovat | editovat zdroj]

Různé typy pamětí RAM. Odshora: DIP 16-pin, SIPP, SIMM 30-pin, SIMM 72-pin, DIMM, DDR DIMM.

Jaké paměti použijeme se vždy řídí použitou čipovou sadou na základní desce a základní deskou samotnou.

  • DIPP, DILL, SIPP
  • SIMM – (72pin, 30pin) – (Single Inline Memory Module)
  • DIMM – 3,3 V a 5 V – (Dual Inline Memory Module) – Jedná se defakto o dva moduly SIMM integrované na jedné desce. Důvodem je obsazení celé šířky sběrnice.
    • SDR – (Single Data Rate), spíše označovány jako SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), starší typ pamětí typu DIMM (3,3, nebo 5 V), 168 pinů, kapacity od 16 MB do 512 MB, rychlost od 66 MHz do 133 MHz, dva zářezy jako pojistka. Označení paměti PC100 odpovídá skutečné fyzické frekvenci (100MHz)..
    • DDR – (Double Data Rate) novější typ pamětí typu SDR, 3,3 V, 184pinů (ale jiné umístění zářezů, místo dvou jen jeden), kapacity od 64 do 2048 MB. Vylepšení je v tom, že přenáší data na náběžné i koncové hraně taktovacího impulsu. Označení paměti DDR400 odpovídá dvojnásobku skutečné fyzické frekvence čipů (200MHz).
    • DDR2 – novější typ pamětí DDR, podobné jako DDR, mají vyšší frekvence, stále se používají ve starších strojích. Nevýhodou DDR2 jsou vyšší časy latence než u DDR. Označení paměti DDR2-800 odpovídá čtyřnásobku skutečné fyzické frekvence čipů (200MHz)
    • DDR3 – Maximální frekvence 3840MHz. Označení paměti DDR3-1600 odpovídá osminásobné skutečné fyzické paměti čipů (200MHz)
    • DDR4 - cena je vysoká a výkon je zatím srovnatelný s DDR3. Vyvinuty společností JEDEC. Prodej zahájen v roce 2014 a vytlačení DDR3 se očekává v roce 2016. Maximální takt je 4266MHz při 1,05V. Označení DDR4-3200 odpovídá šestnáctinásobku skutečné fyzické paměti čipů (200MHz)
  • SO-DIMM – DIMM paměti používané pro notebooky (zmenšená velikost), 72pin nebo 144 a 200 pin, další dělení stejně jako DIMM výše
  • RIMMRambus DRAM. Oproti DDR DIMMu má jen 16 bitů přenosové šířky, ale zato je výrazně rychleji taktován.

Dnešní rychlé paměti (DDRDDR4) pracují v jednotkách nanosekund, proto jejich čtení/zápis vyžaduje speciální časování.

Označení[editovat | editovat zdroj]

Když výrobci pamětí přestali s výrobou SDRAM označovaných jako PC100 a PC133, změnili současně i způsob označování rychlosti pamětí. SDRAM měly v označení typu i rychlost. Např. PC100 má 100 MHz vnitřní i vnější frekvenci. Paměti DDR jsou označovány odlišně, takže PC2100 má přenosovou rychlost 2100 MB/s na frekvenci 133 MHz, má ale „double data transfer rate“, což znamená, že se chová jako 266MHz. PC2700 má 166 MHz frekvenci (333 MHz Front Side Bus) a PC3200 má frekvenci 200 MHz (400 MHz FSB).

Jak bylo uvedeno výše, paměti se označuji marketingově líbivými vysokými hodnotami "frekvencí". Ve skutečnosti paměti SDR-DDR-DDR2-DDR3-DDR4 stále používají čipy pracující na frekvencích max. 266MHz (pro špičkové modelové řady). Marketingové označení prakticky vyjadřuje max. teoretickou propustnost pamětí. Nikoliv frekvenci fyzickou - „elektrickou“.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Poznámky[editovat | editovat zdroj]

  1. RAM (zkr. z angl. Random Access Memory), polovodičová paměť s náhodným výběrem, pro záznam a čtení.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Všeobecná encyklopedie Nové Universum. 1. vyd. Praha : Euromedia group k.s., 2003. ISBN 80-242-1069-X.  
  2. KRIŠTOUFEK, Karel. Výpočetní a řídicí technika. Praha : SNTL.  
  3. DĚDINA, Boris; VALÁŠEK, Pavel. Mikroprocesory a mikropočítače. Praha : SNTL, 1983.  
  4. PETERKA, Jiří. RAM nebo RWM? [online]. [cit. 2015-10-20]. Dostupné online.  
  5. MCS-4 Four-bit Parallel Microcomputer Set. Santa Clara, California : Intel Corporation, 1974. Dostupné online.  
  6. 8080 Microcomputer Systems User's Manual. Santa Clara, California : Intel Corporation, září 1975. Dostupné online.  
  7. DĚDINA, Boris; VALÁŠEK, Pavel. Mikroprocesory a mikropočítače. Praha : SNTL, 1983.  
  8. PETERKA, Jiří. RAM nebo RWM? [online]. [cit. 2015-10-20]. Dostupné online.  
  9. Počítače a systémy zpracování údajů. Názvosloví. Základní názvy
  10. MINIHOFER, Oldřich. ANGLICKO-ČESKÝ výkladový slovník výpočetní techniky. Praha : SNTL, 1990.  

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]