miniatura|Memorie RAM DDR3 de 8 GB cu radiator alb HyperX.
Memoria cu acces aleator sau memoria RAM (engleză: random-access memory, abreviat RAM) este o formă de memorie electronică de calculator care poate fi citită și modificată în orice ordine. Aceasta este folosită de obicei pentru denumirea generică pentru a stoca date sau cod mașină.
Termenul de RAM se poate referi și la orice tip de memorie de calculator care: poate fi accesată aleator, oferind acces direct la orice amplasament sau adresă a ei, în orice ordine, chiar și la întâmplare, se implementează de obicei pe cipuri (circuite integrate) electronice rapide și fără părți în mișcare (și nu pe dispozitive magnetice sau optice precum discurile dure sau CD-urile). Memoria RAM se mai numește și memorie vie. Memoria RAM de obicei mai poate fi exprimată ca o memorie principală a unui sistem informatic sau alte dispozitive și poate influența performanța unui sistem de calcul crescându-i-se viteza și performanțele sale în timp real. Timpul de acces la datele din astfel de memorii este de obicei întotdeauna același, nedepinzând de poziția adresei de memorie accesate (deci nu ca la benzile sau discurile magnetice, care necesită un timp variabil). Fiecare locație de memorare dintr-o memorie cu acces aleator are un mecanism separat de adresare și poate fi accesată independent de celelalte locații. Deci, fiecare locație poate fi selectată aleator și accesată direct. Memoriile principale semiconductoare sunt în general de acest tip.
Memoria RAM este, de obicei, o memorie volatilă de calculatorul pentru că datele stocate sunt pierdute în momentul opririi calculatorului. Datele sunt scrise, șterse și scrise din nou, rezultând un ciclu de scriere-ștergere determinat de necesitățile programelor care rulează într-un anumit moment. Au fost dezvoltate și memorii RAM nevolatile.
A fost dezvoltată și memoria RAM nevolatilă. Avantajul memoriei RAM față de alte medii de stocare a datelor constă în viteza de acces extrem de mare, fiind de mii de ori mai mare decât de exemplu cea a unui un disc dur. Dar și prețul pe gigabyte este de circa 200 ori mai mare.
Istoric Prima formă practică de memorie cu acces aleator a fost un brevet al lui Frederic Calland Williams pentru un dispozitiv de stocare cu tub catodic la 11 decembrie 1946. Dispozitivul a devenit ulterior cunoscut drept tubul Williams. Tubul a stocat doar 128 cuvinte de 40 de biți.
Anul următor, Frederick Viehe depune o serie de brevete referitoare la memorie cu ferite. Aceasta funcționează prin utilizarea inelelor și a firelor metalice minuscule care se conectează la fiecare inel. Un bit de date putea fi stocat pe inel și accesat în orice moment. Au mai contribuit la dezvoltarea memoriei cu ferite An Wang, Ken Olsen și Jay Forrester.
O memorie statică bipolară cu acces aleatoriu (SRAM) integrat a fost inventată de Robert H. Norman la Fairchild Semiconductor în 1963. A fost urmată de dezvoltarea memoriei semiconductoare MOS SRAM de John Schmidt la Fairchild în 1964. Utilizarea comercială a SRAM a început în 1965, când IBM a introdus cipul de memorie de 16-bit SP95 pentru System/360 Model 95.
O dată cu invenția lui Robert Dennard a primei celule DRAM cu un tranzistor în 1968, DRAM va deveni cipul de memorie standard pentru computerele personale care înlocuiește memoria cu ferite.
1969: Intel a lansat primul său produs, memoria bipolară 3101 Schottky TTL cu 64 de biți cu acces aleatoriu (SRAM). În același an, Intel a lansat memoria RAM bipolară 3301 Schipky de 1024 biți de citire (ROM). 1970: Intel produce Intel 1103, primul modul cip DRAM disponibil comercial, capabil să stocheze 1024 biți sau 1 kb memorie, folosind celule cu trei tranzistori. 1983: Laboratoarele Wang au creat modulul de memorie SIMM. 1984: Fujio Masuoka de la Toshiba a inventat memoria flash. 1993: Samsung a introdus KM48SL2000 SDRAM cu o capacitate de 16 Mb, care a devenit rapid un standard și produs în masă în 1993 1998: Primul cip comercial de memorie DDR SDRAM a fost produs de Samsung, DDR SDRAM de 64 Mb. În același an, GDDR (grafic DDR), a fost lansat pentru prima dată tot de Samsung ca un cip de memorie de 16 Mb. 2003: DDR2 SDRAM și XDR DRAM încep să fie comercializate. 2007: este produs DDR3 SDRAM 2014: apare DDR4 SDRAM 2018: SK Hynix a produs primele DDR5 SDRAM de 16 Gb ABOUT US - History skhynix.com. Samsung a anunțat disponibilitatea DDR5 LPDDR5 (pentru smartphone) până la sfârșitul anului 2019. Samsung Begins Mass Production of Industry’s First 12Gb LPDDR5 Mobile DRAM for Premium Smartphones news.samsung.com Computer memory history computerhope.com, 04/02/2019 Tip RAMAcronimAn de lansareViteză de transferVoltajNumăr de piniUtilizareStatic RAMSRAM1960s-1970sPână la 10 ns3.3V-5VVariazăBuffere cache CPU, registre interneDynamic RAMDRAM1970sPână la 120 ns5V30-72Memorie principală PC-uri timpuriiFast Page Mode DRAMFPM DRAM198750-70 ns5V30-72PC-uri din anii 1980-1990Extended Data Out DRAMEDO DRAM199450 ns5V72PC-uri din anii 1990Synchronous DRAMSDRAM199366 MHz - 133 MHz3.3V168PC-uri, servere (anii 1990-2000)Double Data Rate SDRAMDDR SDRAM2000200-400 MHz (DDR-200 până la DDR-400)2.5V184PC-uri, servere (anii 2000)DDR2 SDRAMDDR22003400-1066 MHz (DDR2-400 până la DDR2-1066)1.8V240PC-uri, servere (anii 2000)DDR3 SDRAMDDR32007800-2133 MHz (DDR3-800 până la DDR3-2133)1.5V240PC-uri, servere (anii 2010)DDR4 SDRAMDDR420141600-3200 MHz (DDR4-1600 până la DDR4-3200)1.2V288PC-uri, servere, stații de lucruDDR5 SDRAMDDR520203200-6400 MHz (DDR5-3200 până la DDR5-6400)1.1V288PC-uri, servere, stații de lucruGraphics DDRGDDR1998 (GDDR)1-20+ Gbps1.5V-1.35VVariazăPlăci video, console de jocuriLPDDR (Low Power DDR)LPDDR2009 (LPDDR2)Variază (LPDDR2 la LPDDR5)1.2V-1.05VVariazăDispozitive mobile, laptopuri
Caracteristici Memoriile RAM diferă între ele prin mai multe caracteristici:
Capacitatea - sunt produse într-o serie tipică de valori: 256 MB, 512 MB, 1 GB, 2 GB, 4 GB, 8GB, 16 GB, indiferent de tipul sau modelul constructiv. Numărul de pini - cele mai vechi module de memorie RAM, SRAM, aveau 168 pini, iar modelele DDR au: 184 pini (DDR1), 240 pini (DDR2, DDR3), 288 pini (DDR4, DDR5). Frecvența și tensiunea de alimentare - memoria RAM este măsurată în câte cicluri pe secundă poate efectua, fiecare citire și scriere se face pe un ciclu. Cu cât sunt mai multe cicluri pe secundă, cu atât mai multe date pot fi stocate și citite: DDR3 (800-2666,6 MHz și 1,5 V), DDR4 (1600-3200 MHz și 1,2 V), DDR5 (4800-6400 MHz și 1,1 V). Rata de transfer și lărgimea de bandă - rata de transfer este cantitatea maximă de informații care poate fi transferată în sau din memorie în unitatea de timp și este măsurata în biți pe secundă sau cuvinte pe secundă. Lărgimea de bandă este dată în megatransfer (MT/s) sau gigatransfer (GT/s). Latența - timpii de latență ("latency timings"), au un impact major asupra performanței. Se scriu ca o înșiruire de 4 valori (de ex. 3-4-4-8 , 4-4-4-12 , 5-5-5-15, etc.). Aceste valori semnifică în ordine : CAS Latency (Latență CAS) – este timpul scurs între momentul când controlerul memoriei solicită informațiile stocate pe o coloană a unui rând și momentul când acestea sunt disponibile la pinii modulului; cu cât această latență este mai mică, cu atât datele sunt disponibile mai repede. Ras-to-CAS Delay (întârzierea RAS la CAS) – timpul dintre activarea unui rând, cu ajutorul semnalului RAS (Row Address Strobe) și activarea coloanei, cu ajutorul semnalului CAS, la intersecția cărora se găsește informația solicitată. RAS Precharge (timpul de preîncărcare RAS) – timpul necesar pentru terminarea accesului la un rând și începerea accesării altui rând. Active to Precharge Delay (întârziere de la Activare la Preîncărcare) – reprezintă timpul minim cât rămâne activat semnalul RAS, adică timpul de la inițierea activării rândului și sfârșitul accesării rândului (RAS Precharge). Este valoarea cea mai mare, întrucât este mai mare decât suma timpului de accesare a rândului și a coloanei (RAS to CAS + CAS Latency).
Cu cât valorile latențelor sunt mai mici, cu atât modulul de memorie este mai performant (de ex. un modul 3-4-4-8 este mai rapid decât unul 4-4-4-12).
La acești timpi de latență se mai adaugă uneori valoarea 1T sau 2T, numita "Command Rate" (Rată de Comandă) și măsurată în cicli de tact (1 sau 2 cicli). În mod similar un modul cu o valoare 1T este mai bun decât unul cu valoarea 2T.
Fiabilitatea - este măsurată prin timpul mediu între defecte (MTBF – Mean Time Between Failures). În general, memoriile fără părți în mișcare au o fiabilitate mult mai ridicată decât memoriile care implică o deplasare mecanică, precum discurile magnetice. Chiar și la memoriile fără părți în mișcare apar probleme de fiabilitate, în particular atunci când se utilizează densități de memorare sau rate de transfer foarte ridicate. Codurile detectoare și corectoare de erori pot crește fiabilitatea memoriei. Error correcting code (ECC) - această facilitate presupune circuite suplimentare implementate în modulul de memorie și permite detectarea și corectarea erorilor ce pot apărea pe parcursul utilizării. În general, atât timp cât memoria nu este supusă unor situații anormale de funcționare (frecvență, tensiune de alimentare sau temperatură în afara specificațiilor), ea oferă o stabilitate (siguranță) extrem de apropiată de perfecțiune, arhisuficientă pentru un calculator obișnuit. Registered (Buffered) - un buffer este o zonă de memorie intermediară (memorie tampon) suplimentară care depozitează informația înainte să fie transmisă controlerului, permițând verificarea riguroasă a acesteia. Memoriile de tip buffered sunt mai lente și extrem de scumpe, folosirea lor fiind justificată doar în cazurile speciale când corectitudinea informațiilor prelucrate și stabilitatea sistemului este esențială, de exemplu în cazul serverelor.Caracteristicile memoriei RAM pclaptop.roMemoria tet.pub.ro8. Unitatea de memorie users.utcluj.ro
Organizarea internă a memoriei RAM
Memoria RAM este constituită fizic din elemente care prezintă două stări stabile, reprezentate convențional prin simbolurile 0 și 1 denumite biți sau cifre binare. Aceste elemente sunt constituite din milioane de perechi de tranzistori și condensatori. Rolul condensatorilor este de a reține sarcina electrică, iar al tranzistorului acela de a încărca cu sarcină electrică condensatorul. Aceste perechi de condensatori și tranzistori sunt dispuse sub formă de coloane și rânduri formând o matrice. Prin construcție, accesul la memorie se realizează la nivelul unui grup de biți denumit celulă sau locație de memorie. Celulele de memorie sunt grupate în locații de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 de biți. Fiecărei locații de memorie îi este asociată o adresă, care identifică în mod unic aceea locație. La un moment dat o singură locație poate fi activă și conectată la magistrala de date și anume cea corespunzătoare adresei ce se află în acel moment pe magistrala de adrese. Numărul de biți care se poate memora într-o locație de memorie reprezintă lungimea cuvântului de memorie. Numărul total de locații de memorie reprezintă capacitatea memoriei și se exprimă în octeți.
Din punct de vedere logic, în memoria RAM există mai multe tipuri de zone de memorie:
Memoria convențională - este formată din primii 640 Kb ai memoriei calculatorului, fiind zona în care se execută toate programele care rulează sub sistemul de operare MS-DOS. Memoria superioară - este formată din următorii 384 Kb, rămași disponibili până la 1Mb. Această zonă de memorie este împărțită în felul următor: primii 128 Kb sunt rezervați pentru a fi utilizați de adaptoarele video pentru memorarea informației afișate pe ecran, următorii 128 Kb sunt pentru a fi folosiți de diferite adaptoare ce se pot conecta la sistem cum ar fi placa video, placa de rețea, etc, și ultimii 128 Kb sunt rezervați pentru a fi utilizați de componenta BIOS a sistemului.