RAM ( eng. Random Access Memory, RAM - Random Access Memory , RAM - Random Access Memory ) - a legtöbb esetben a számítógépes memóriarendszer egy illékony része , amelyben a számítógép működése során a végrehajtható gépi kód ( programok ) tárolódik , valamint a bemeneti, kimeneti, ill. közbenső adatfeldolgozó . A véletlen elérésű memória ( RAM ) egy olyan technikai eszköz, amely a véletlen elérésű memória funkcióit valósítja meg. A RAM különálló külső modulként gyártható, vagy a processzorral ugyanazon a chipen helyezhető el, például egylapkás számítógépekben vagy egylapkás mikrokontrollerekben .
A processzor és a RAM közötti adatcsere közvetlenül és ultragyors nulla szintű memórián keresztül, vagy ha a processzor hardveres gyorsítótárral rendelkezik , a gyorsítótáron keresztül történik.
A félvezető véletlen hozzáférésű memóriában lévő adatok csak akkor érhetők el és tárolódnak, ha feszültséget kapnak a memóriamodulok. A RAM áramellátásának akár rövid időre történő kikapcsolása a tárolt információk elvesztéséhez vezet.
A számítógép alaplapjának energiatakarékos üzemmódjai lehetővé teszik alvó üzemmódba helyezését, ami jelentősen csökkenti a számítógép energiafogyasztását. Hibernált módban a RAM ki van kapcsolva. Ebben az esetben a RAM tartalmának megőrzése érdekében az operációs rendszer a RAM tartalmát egy állandó tárolóeszközre ( merevlemezre vagy szilárdtestalapú meghajtóra ) írja, mielőtt kikapcsolja. Például a Windows XP rendszerben a memória tartalma fájlba hiberfil.sys, a Unix család rendszereiben pedig egy speciális swap partícióra kerül mentésre .
A RAM általában az operációs rendszer programjait és adatait, valamint a felhasználó futó alkalmazási programjait és ezen programok adatait tartalmazza, így a RAM mennyisége attól függ, hogy egy operációs rendszert futtató számítógép hány feladatot tud egyidejűleg elvégezni.
1833-ban Charles Babbage megkezdte az analitikai motor fejlesztését ; egyik részét "raktárnak" ( store ) nevezte, ez a rész a számítások közbenső eredményeinek tárolására szolgált. A "raktárban" lévő információkat tisztán mechanikus eszközben tárolták tengelyek és fogaskerekek forgásának formájában.
Az első generációs számítógépek sokféle tárolóeszközt és kialakítást használtak különféle fizikai elvek alapján:
A mágneses dobokat RAM-ként is használták , ami meglehetősen rövid hozzáférési időt biztosított a korai számítógépek számára; fő memóriaként is szolgáltak programok és adatok tárolására.
A második generáció technológiailag fejlettebb, olcsóbb és gyorsabb RAM-ot igényelt. A RAM legelterjedtebb típusa akkoriban a mágneses magokon lévő ferritmemória volt .
A harmadik generációtól kezdve a számítógépek legtöbb elektronikus alkatrészét mikroáramkörökön kezdték végrehajtani , beleértve a RAM-ot is. A leggyakoribb a kétféle RAM:
Az SRAM egy kis adatot flip-flop állapotként tárol. Az ilyen típusú memóriák 1 bites tárolása drágább, de általában rövidebb hozzáférési idővel rendelkezik, ugyanakkor nagyobb az energiafogyasztása, mint a DRAM . A modern számítógépekben az SRAM-ot gyakran használják processzor gyorsítótárként.
A DRAM egy kis adatot töltésként tárol egy kondenzátoron. Egy bites memóriacella egy kondenzátort és egy tranzisztort tartalmaz. A kondenzátort magas vagy alacsony feszültségre töltik (logikai 1 vagy 0). A tranzisztor kapcsolóként működik, amely összeköti a kondenzátort az ugyanazon a chipen található vezérlőáramkörrel. A vezérlőáramkör lehetővé teszi a kondenzátor töltöttségi állapotának leolvasását vagy megváltoztatását. Mivel az ilyen típusú memóriában 1 bitnyi információ tárolása olcsóbb, a harmadik generációs számítógépekben a DRAM érvényesül.
A statikus és dinamikus RAM ingadozó, mivel a bennük lévő információk elvesznek, amikor kikapcsolják. A nem felejtő eszközök (csak olvasható memória, ROM ) az áramellátástól függetlenül tárolják az információkat. Ide tartoznak a flash meghajtók, a fényképezőgépek és hordozható eszközök memóriakártyái stb. A 2010-es évek második felében a nem felejtő memóriamodulok széles körben elterjedtek , tulajdonságaikban hasonlóak a DRAM-hoz.
Az illékony memória (SRAM vagy DRAM) felügyeleti eszközök gyakran tartalmaznak speciális áramköröket a hibák észlelésére és kijavítására. Ezt úgy érik el, hogy redundáns biteket visznek be az ellenőrzésre vagy hibajavításra használt tárolt gépszavakba (például paritásbitek ) .
A "RAM" kifejezés csak az SRAM vagy DRAM szilárdtestalapú memóriaeszközökre vonatkozik, amelyek a legtöbb modern számítógép fő memóriája. Az optikai lemezek esetében a „DVD-RAM” kifejezés nem teljesen helytálló, mivel az olyan lemezekkel ellentétben, mint a CD-RW vagy DVD-RW, a régi adatokat nem kell törölni az új adatok írása előtt. A DVD-RAM azonban információs szempontból jobban hasonlít a merevlemezhez, bár hozzáférési ideje sokkal hosszabb.
A legtöbb modern számítógép RAM-ja olyan dinamikus memóriamodulok , amelyek félvezető integrált áramköröket tartalmaznak, véletlen hozzáférésű eszközökként szervezve . A dinamikus típusú memória olcsóbb, mint a statikus memória, és nagyobb a sűrűsége, ami lehetővé teszi több memóriacella elhelyezését a szilíciumkristály azonos területén, de teljesítménye alacsonyabb. A statikus memória viszont gyorsabb, de drágább is. Ebben a tekintetben a fő RAM dinamikus memóriamodulokra épül, a statikus típusú memóriát pedig a mikroprocesszoron belüli gyorsítótár építésére használják .
Gazdaságos típusú memória. A kisülés ( bit vagy trit ) tárolására egy kondenzátorból és egy tranzisztorból (egyes változatokban két kondenzátorból ) álló áramkört használnak. Ez a fajta memória egyrészt olcsóbb (1 bitenként egy kondenzátor és egy tranzisztor olcsóbb, mint a flip-flopban lévő több tranzisztor), másrészt kevesebb területet foglal el a chipen, ahol egy flip-flop tárolásra kerül. 1 bit az SRAM-ban található, több kondenzátort és tranzisztort helyezhet el több bit tárolására.
A DRAM-nak vannak bizonyos hátrányai. Először is lassabban működik, mert ha az SRAM-ban a trigger bemeneten a vezérlőfeszültség változása azonnal nagyon gyorsan megváltoztatja az állapotát, akkor a kondenzátor állapotának megváltoztatásához fel kell tölteni vagy kisütni. A kondenzátor újratöltése sokkal hosszabb ideig tart (10 vagy több alkalommal), mint a trigger kapcsolása, még akkor is, ha a kondenzátor kapacitása nagyon kicsi. A második jelentős hátrány, hogy a kondenzátorok idővel kisülnek. Sőt, minél gyorsabban, minél kisebb az elektromos kapacitásuk , és minél nagyobb a szivárgási áram, ez elsősorban a kulcson keresztüli szivárgás.
Tekintettel arra, hogy a kondenzátor töltése idővel fokozatosan csökken, a kondenzátorokon lévő memória DRAM - dinamikus memória - nevet kapta. Ezért annak érdekében, hogy ne veszítse el a memória tartalmát, a kondenzátorok töltési értéke egy bizonyos idő elteltével időszakosan helyreáll („regenerálódik”), amelyet regenerációs ciklusnak neveznek, a modern memóriachipeknél ez az idő nem haladhatja meg a 2 ms-t. . A modern mikroáramkörök regenerációjához elegendő egy olvasási sorozatot végrehajtani a tárolómátrix összes sorában. A regenerálási eljárást a processzor vagy a memóriavezérlő hajtja végre . Mivel a memória-hozzáférés időnként felfüggesztésre kerül a memória-regenerálás miatt, ez csökkenti az átlagos cserearányt az ilyen típusú RAM-ok esetében.
A nem újragenerálandó RAM-ot, amelyet általában flip- flopok tömbjeként valósítanak meg az áramkörben, statikus véletlen hozzáférésű memóriának vagy egyszerűen statikus memóriának nevezik . Az ilyen típusú memória előnye a sebesség. Mivel a flip-flopok több logikai kapu kombinációja , és a kapunkénti késleltetési idő nagyon kicsi, a triggerállapot váltása nagyon gyors. Ez a fajta memória nem mentes a hátrányoktól. Először is, a flip-flopot alkotó tranzisztorok egy csoportja drágább, mint egy dinamikus memóriacella, még akkor is, ha több millióan gyártják őket egyetlen szilíciumhordozón . Ezenkívül a statikus flip-flopban lévő tranzisztorok egy csoportja sokkal nagyobb területet foglal el a chipen, mint egy dinamikus memóriacella, mivel a flip-flop legalább 2 kapuból áll, mindegyik kapu legalább egy tranzisztort tartalmaz, és a dinamikus A memóriacella csak egy tranzisztorból és egy kondenzátorból áll. A statikus típusú memóriát az ultra-nagy sebességű RAM szervezésére használják , amellyel az információcsere kritikus a rendszer teljesítménye szempontjából.
Valós módban a memória a következő részekre oszlik: