סוגי זיכרון מחשב וכיצד הם משפיעים על המחשב שלך

הזיכרון שהמחשב שלך משתמש בו יכול להיות חלק גדול מהאופן בו המחשב מתפקד וכמה מהר הוא יכול לבצע. עם זאת, אם אתה בונה מחשב, קשה לדעת מה לבחור ומדוע. לכן הרכבנו את המדריך הזה.

ישנן כמה טכנולוגיות שונות כשמדובר בזיכרון. להלן סקירה כללית של טכנולוגיות אלה ומה המשמעות שלהן למחשב שלך.

הערת עורכים: מאמר זה, שפורסם במקור בשנת 2007, עודכן בנובמבר 2016 עם מידע עדכני יותר על טכנולוגיות הזיכרון האחרונות.

ROM

ROM הוא בעצם זיכרון לקריאה בלבד, או זיכרון שניתן לקרוא אך לא לכתוב אליו. ROM משמש במצבים בהם יש לשמור את הנתונים המאוחסנים לצמיתות. הסיבה לכך היא שמדובר בזיכרון לא הפכפך - במילים אחרות הנתונים "קשים חוטים" לתוך השבב. אתה יכול לאחסן את השבב הזה לנצח והנתונים תמיד יהיו שם, מה שהופך את הנתונים לאבטחים מאוד. ה- BIOS מאוחסן ב- ROM מכיוון שהמשתמש לא יכול לשבש את המידע.

ישנם גם מספר סוגים שונים של ROM:

EEPROM

ROM לתכנות (PROM):
זה בעצם שבב ROM ריק שניתן לכתוב אליו, אך רק פעם אחת. זה דומה לכונן CD-R ששורף את הנתונים לתקליטור. יש חברות שמשתמשות במכונות מיוחדות בכדי לכתוב תוכנות ההפעלה למטרות מיוחדות. ה- PROM הומצא לראשונה עוד בשנת 1956.

ROM הניתן למחיקה (EPROM) ניתן למחיקה:
זה בדיוק כמו PROM, מלבד העובדה שאתה יכול למחוק את ה- ROM על ידי הזרקת אור אולטרה סגול מיוחד לחיישן על גבי שבב ה- ROM למשך זמן מסוים. פעולה זו מוחקת את הנתונים ומאפשרת לכתוב מחדש. EPROM הומצא לראשונה בשנת 1971.

ROM הניתן למחיקה חשמלי הניתן למחיקה (EEPROM):
נקרא גם Flash BIOS. ניתן לכתוב מחדש את ה- ROM הזה באמצעות תוכנה מיוחדת. Flash BIOS פועל בצורה זו ומאפשר למשתמשים לשדרג את ה- BIOS שלהם. EEPROM הומצא לראשונה בשנת 1977.

ROM הוא איטי יותר מ- RAM, וזו הסיבה שיש המנסים לצללו כדי להגביר את המהירות.

RAM

זיכרון גישה אקראית (RAM) הוא מה שרובנו חושבים עליו כשאנחנו שומעים את המילה "זיכרון" הקשורה למחשבים. זהו זיכרון נדיף, כלומר כל הנתונים הולכים לאיבוד כאשר הכיבוי אינו פעיל. זיכרון RAM משמש לאחסון זמני של נתוני התוכנית, ומאפשר לבצע אופטימיזציה של הביצועים.

כמו ROM, ישנם סוגים שונים של זיכרון RAM. להלן הסוגים השונים הנפוצים ביותר.

זיכרון RAM סטטי (SRAM)

זיכרון RAM זה ישמור על נתוניו כל עוד אספקת החשמל לשבבי הזיכרון. זה לא צריך להיות כתוב מחדש מדי פעם. למעשה, הפעם היחידה שבה הנתונים בזיכרון מתרעננים או משתנים היא כאשר מבוצעת פקודת כתיבה בפועל. SRAM מהיר מאוד, אך יקר בהרבה מ- DRAM. SRAM משמש לעתים קרובות כזיכרון מטמון בגלל המהירות שלו.

ישנם כמה סוגים של SRAM:

שבב RAM סטטי

Async SRAM:
סוג ישן של SRAM המשמש במחשבים רבים למחשב מטמון L2. זה אסינכרוני, כלומר הוא פועל ללא תלות בשעון המערכת. משמעות הדבר היא כי המעבד מצא את עצמו מחכה למידע מטמון L2. Async SRAM החל להשתמש רבות בשנות התשעים.

סנכרן SRAM:
סוג זה של SRAM הוא סינכרוני, כלומר הוא מסונכרן עם שעון המערכת. אמנם זה מזרז את זה, אבל זה הופך אותו ליקר למדי בו זמנית. Sync SRAM הפך פופולרי יותר בסוף שנות התשעים.

התפרצות צינור SRAM:
נפוץ. בקשות SRAM מועברות בצנרת, כלומר חבילות גדולות יותר של נתונים שנשלחו לזיכרון בבת אחת, ופעלו במהירות רבה. זן זה של SRAM יכול לפעול במהירות אוטובוס גבוהה מ- 66 מגהרץ, ולכן נעשה שימוש לרוב. חברת PIPeline Burst SRAM יושמה לראשונה בשנת 1996 על ידי אינטל.

זיכרון RAM דינמי (DRAM)

DRAM, בניגוד ל- SRAM, צריך להיכתב מחדש כל העת על מנת לשמור על הנתונים שלו. זה נעשה על ידי הצבת הזיכרון על מעגל רענון שכותב מחדש את הנתונים כמה מאות זמן בשנייה. DRAM משמש לרוב זיכרון המערכת מכיוון שהוא זול וקטן.

ישנם כמה סוגים של DRAM, המסבכים את זירת הזיכרון ביתר שאת:

DRAM מצב מהיר (FPM DRAM):
FPM DRAM מהיר רק מעט יותר מ- DRAM רגיל. לפני שהיה EDO RAM, FPM RAM היה הסוג העיקרי בשימוש במחשבים אישיים. זה דברים איטיים למדי, עם זמן גישה של 120 שניות. בסופו של דבר הוא הוזז ל -60 ns, אך FPM עדיין היה איטי מכדי לעבוד על אוטובוס המערכת 66MHz. מסיבה זו, RAM FPM הוחלף על ידי EDO RAM. זיכרון ה- FPM אינו משמש כיום רבות בגלל המהירות האטית שלו, אך הוא נתמך כמעט אוניברסלית.

הרחבת נתונים מורחבים DRAM (EDO DRAM):
זיכרון ה- EDO משלב שיפור נוסף בשיטת הגישה. זה מאפשר גישה אחת להתחיל בזמן שנשלם אחר. למרות שזה עשוי להישמע גאוני, עליית הביצועים לעומת FPM DRAM היא רק בסביבות 30%. EDO DRAM חייב להיות נתמך כראוי על ידי ערכת השבבים. EDO RAM מגיע על גבי SIMM. EDO RAM אינו יכול לפעול במהירות אוטובוס מהירה יותר מ- 66 מגה הרץ, ולכן, עם השימוש הגובר במהירויות אוטובוס גבוהות יותר, EDO RAM עשה את מסלול ה- FPM RAM.

DRO DRAM DRAM (DRED DRAM):
זיכרון RAM מקורי של EDO היה איטי מכדי שהמערכות החדשות יותר יצאו באותה תקופה. לכן, היה צורך לפתח שיטה חדשה של גישה לזיכרון כדי להאיץ את הזיכרון. התפרצות הייתה השיטה שנועדה. המשמעות היא שבלוקי נתונים גדולים יותר נשלחו לזיכרון בכל פעם, וכל "חסימת" נתונים לא רק נשאה את כתובת הזיכרון של העמוד המיידי, אלא מידע על מספר העמודים הבאים. לכן הגישות הבאות לא יחוו עיכובים עקב בקשות הזיכרון הקודמות. טכנולוגיה זו מגדילה את מהירות ה- RAM של EDO לסביבות 10 נ ', אך היא לא נתנה לה את היכולת לפעול יציבה במהירויות האוטובוס מעל 66 מגה הרץ. BEDO RAM היה מאמץ לגרום ל- EDO RAM להתמודד עם SDRAM.

DRAM סינכרוני (SDRAM):

מאת רויאן - הקובץ נגזר מ: SDR SDRAM.jpg, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12309701

SDRAM הפך לתקן החדש לאחר ש EDO נשך את האבק. מהירותו סינכרונית, כלומר היא תלויה ישירות במהירות השעון של המערכת כולה. SDRAM רגיל יכול להתמודד עם מהירויות אוטובוס גבוהות יותר. להלכה, היא יכולה לפעול במהירות של עד 100 מגהרץ, אם כי נמצא כי גורמים רבים ומשתנים אחרים נכנסו לשאלה האם היא יכולה לעשות זאת בצורה יציבה או לא. קיבולת המהירות בפועל של המודול הייתה תלויה בשבבי הזיכרון בפועל כמו גם בגורמי העיצוב במחשב הזיכרון עצמו.

כדי לעקוף את השונות, אינטל יצרה את תקן PC100. תקן PC100 מבטיח תאימות של מערכות משנה של SDRAM עם מעבדי FSB של אינטל 100 מגה הרץ. הדרישות העיצוביות, הייצור והבדיקות החדשות יצרו אתגרים עבור חברות מוליכים למחצה וספקי מודולי זיכרון. כל מודול PC100 SDRAM נדרש לתכונות מפתח כדי להבטיח תאימות מלאה, כגון שימוש ברכיבי DRAM של 8ns (שבבים) המסוגלים לפעול במהירות 125 מגהרץ. זה סיפק מרווח ביטחון להבטיח שמודול הזיכרון יוכל לפעול במהירויות PC100. בנוסף, יש להשתמש בשבבי SDRAM בשילוב עם EEPROM מתוכנת כהלכה על לוח מעגלים מודפס מעוצב כהלכה. ככל שהמרחק האות צריך לנסוע קצר יותר, הוא רץ מהר יותר. מסיבה זו, היו שכבות נוספות של מעגלים פנימיים במודולי PC100.

ככל שגדלו מהירות המחשבים נקלעה לאותה בעיה עבור האוטובוס 133 מגה הרץ, כך שפותח תקן PC133. SDRAM הופיע לראשונה בתחילת שנות ה -70 והיה בשימוש עד אמצע שנות ה -90.

RAMBus DRAM (RDRAM):
פותח על ידי Rambus, Inc. ואושר על ידי אינטל כיורש הנבחר של SDRAM. RDRAM מצמצם את אוטובוס הזיכרון ל -16 סיביות ורץ במהירות של עד 800 מגה הרץ. מכיוון שאוטובוס צר זה תופס פחות מקום בלוח, מערכות יכולות להשיג יותר מהירות על ידי הפעלת מספר ערוצים במקביל. למרות המהירות, RDRAM התקשה להמריא בשוק בגלל בעיות תאימות ותזמון. חום הוא גם נושא, אך ל- RDRAM יש צינורות קירור להפצתו. עלות היא סוגיה עיקרית של RDRAM, כאשר יצרנים צריכים לבצע שינויים גדולים במתקן כדי להפוך אותה ועלות המוצר לצרכנים תהיה גבוהה מכדי שאנשים יבלעו. לוחות האם הראשונים עם תמיכה ב- RDRAM יצאו בשנת 1999.

DDR-SDRAM (DDR):
סוג זיכרון זה הוא ההתפתחות הטבעית של SDRAM ורוב היצרנים מעדיפים זאת על פני רמבוס מכיוון שלא צריך לשנות הרבה כדי לעשות זאת. כמו כן, יצרני הזיכרון חופשיים לייצר אותו מכיוון שזהו תקן פתוח, בעוד שהם יצטרכו לשלם דמי רישיון לרמבוס, Inc. על מנת להפוך את RDRAM. DDR מייצג קצב נתונים כפול. DDR מדשדשת נתונים על האוטובוס הן מעל עלייה וירידה של מחזור השעון, ובכך למעשה מכפילה את המהירות ביחס לזו של SDRAM סטנדרטית.

בשל יתרונותיה על פני RDRAM, תמיכת DDR-SDRAM יושמה על ידי כמעט כל יצרני ערכות השבבים הגדולות, והפכה במהרה לתקן הזיכרון החדש עבור רוב מחשבי המחשב. המהירות נעה בין 100 מגה-הרץ DDR (עם מהירות הפעלה של 200 מגה-הרץ), או pc1600 DDR-SDRAM, כל הדרך עד לקצב הנוכחי של 200 מגה-הרץ DDR (עם מהירות הפעלה של 400 מגה-הרץ), או pc3200 DDR-SDRAM. מייצרי זיכרון מסוימים מייצרים מודולי זיכרון DDR-SDRAM מהירים עוד יותר, הפונים בקלות לקהל האוברקלוקרים. DDR פותח בין 1996 ל 2000.

DDR-SDRAM 2 (DDR2):

מאת Victorrocha בוויקיפדיה האנגלית, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29911920

DDR2 מציג מספר יתרונות על פני DDR-SDRAM קונבנציונאלי (DDR), כאשר העיקרי שבהם הוא שבכל מחזור זיכרון DDR2 מעביר כעת עבור 4 סיביות מידע מזיכרון לוגי (פנימי) למאגר הקלט / פלט. DDR-SDRAM רגיל משדר רק 2 פיסות מידע בכל מחזור זיכרון. מסיבה זו, DDR-SDRAM רגיל דורש את הזיכרון הפנימי ואת מאגרי הקלט / פלט לשניהם לפעול במהירות 200 מגה הרץ כדי להגיע למהירות הפעלה חיצונית כוללת של 400 מגה הרץ.

בשל יכולתו של DDR2 להעביר פי שניים סיביות בכל מחזור מזיכרון לוגי (פנימי) למאגר הקלט / פלט (טכנולוגיה זו ידועה רשמית בשם 4 ביט מראש), מהירות הזיכרון הפנימית יכולה למעשה לפעול במהירות 100 מגה הרץ במקום 200 מגה הרץ, מהירות ההפעלה החיצונית הכוללת עדיין תהיה 400 מגהרץ. בעיקר כל מה שמגיע לכך הוא ש- DDR-SDRAM 2 יוכל לפעול בתדרי הפעלה הכוללים הגבוהים יותר בזכות טכנולוגיית ה- prefetch הקודמת שלה (למשל מהירות זיכרון פנימית של 200 מגה-הרץ תניב מהירות הפעלה חיצונית כוללת של 800 מגה-הרץ!) מאשר DDR -סדרם.

DDR2 יושם לראשונה בשנת 2003.

DDR-SDRAM 3 (DDR3):
אחד היתרונות העיקריים של DDR3 לעומת דמויות DDR2 ו- DDR הוא ההתמקדות בצריכת חשמל נמוכה. במילים אחרות, אותה כמות זיכרון RAM צורכת הרבה פחות כוח, כך שתוכלו להגדיל את כמות ה- RAM בו אתם משתמשים עבור אותה כמות כוח. כמה זה מפחית את צריכת החשמל? בשיעור של 40 אחוז, יושב על 1.5 וולט לעומת 1.8DR של DDR2. לא רק זה, אלא שקצב ההעברה של ה- RAM הוא לא מעט מהיר יותר, ויושב בין 800 - 1600 מגהרץ.

גם קצב המאגר גבוה משמעותית - קצב המאגר המועדף על DDR3 הוא 8 ביט, ואילו DDR2 הוא 4 ביט. זה בעצם אומר שה- RAM יכול להעביר פי שניים סיביות בכל מחזור כמו DDR2, והוא משדר 8 פיסות נתונים מהזיכרון למאגר הקלט / פלט. DDR3 אינו סוג ה- RAM העדכני ביותר, אך הוא משמש במחשבים רבים. DDR3 הושק בשנת 2007.

DDR-SDRAM 4 (DDR4):

מאת Dsimic - עבודה משלו, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36779600

הבא הוא DDR4, שלוקח את חסכון בחשמל לשלב הבא - מתח ההפעלה של זיכרון RAM של DDR4 הוא 1.2 וולט. לא רק זה, אלא שגם RAM של DDR4 מציע קצב העברה גבוה יותר, יושב במהירות של עד 3200 מגה הרץ. נוסף על כך, DDR4 מוסיף ארבע קבוצות בנק, שכל אחת מהן יכולה לבצע פעולת כף יד, כלומר, ה- RAM יכול להתמודד עם ארבע קבוצות נתונים בכל מחזור. זה הופך אותו ליעיל בהרבה מ- DDR3.

DDR4 לוקח דברים צעד נוסף קדימה, מביא DBI, או Inversion Data Bus. מה זה אומר? אם DBI מופעל, הוא בעצם סופר את מספר הסיביות "0" בנתיב יחיד. אם יש 4 ומעלה, בתים אם נתונים הפוכים ומתווספים סיבית תשיעית עד הסוף, מה שמבטיח שחמישה ביטים או יותר הם "1." מה שכן, זה מצמצם את השהיית העברת הנתונים, מבטיח שמעט כוח כמו אפשרי משמש. זיכרון ה- RAM של DDR5 הוא כיום התקן ברוב המחשבים, אולם DDR5 מוגדר להסתיים כסטנדרט בסוף 2016. DDR4 הושק בשנת 2014.

זיכרון RAM לא נדיף (NVRAM):
זיכרון RAM שאינו נדיף הוא סוג של זיכרון שבניגוד לסוגי זיכרון אחרים, אינו מאבד את הנתונים שלו כאשר הוא מאבד כוח. הצורה הידועה ביותר של NVRAM היא למעשה אחסון פלאש, המשמש בכונני מצב מוצק ובכונני USB. עם זאת, זה לא בא בלי חסרונותיו - למשל, יש לו מספר סופי של מחזורי כתיבה, ואחרי מספר זה הזיכרון יתחיל להתדרדר. לא רק זה, אלא שיש לו כמה מגבלות ביצועים המונעות ממנו אפשרות לגשת לנתונים באותה מהירות כמו סוגים אחרים של זיכרון RAM.

סגירה

די לומר שיש הרבה סוגים שונים של זיכרון. בעזרת מדריך זה, אנו מקווים שהבהרנו מהם סוגי ה- RAM השונים, מה הם עושים ואיך הם משפיעים על המחשב שלכם.

יש לך שאלות? הקפד להשאיר לנו תגובה למטה או להצטרף אלינו לפורומי PCMech!