Arten von RAM-Speicher verstehen und wie er verwendet wird

RAM oder Random Access Memory ist ein unglaublich wichtiger Teil eines jeden modernen Computers. Die CPU (Central Processing Unit) eines Computers benötigt Daten und Anweisungen, um Arbeit zu verrichten. Diese Informationen müssen irgendwo gespeichert werden. Das „Irgendwo“ wird als Computerspeicher bezeichnet. 

Es gibt verschiedene Arten von RAM- Speicher, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. CPUs haben eine sehr kleine Speichermenge eingebaut, die als CPU- Cache bekannt ist. Dieser Speicher ist unglaublich schnell und im Wesentlichen Teil der CPU selbst. Es ist jedoch sehr teuer und kann daher nicht als primärer Speicher des Computers verwendet werden.

Da kommt RAM ins Spiel. RAM liegt in Form von Silizium-Computerchips vor, die an einen Speicherbus angeschlossen sind. Der Cache-Speicher auf der CPU selbst ist eigentlich auch eine Form von RAM , aber wenn der Begriff allgemein verwendet wird, bezieht er sich auf diese Speicherchips, die außerhalb der CPU sitzen .  

Ein Speicherbus ist einfach ein dedizierter Satz von Schaltkreisen, die Informationen zwischen der CPU und dem RAM selbst übertragen. Das Betriebssystem verschiebt Informationen von der viel langsameren mechanischen oder Solid-State-Festplatte(solid-state hard drive) des Systems in Vorbereitung auf die Anforderungen der CPU. Wenn beispielsweise ein Videospiel „geladen“ wird, werden Daten von der Festplatte in den Arbeitsspeicher(RAM) verschoben .

Stellen Sie sich als Analogie RAM als Oberseite eines Schreibtischs und die Schubladen als Festplatte vor, wobei Sie selbst als CPU fungieren . Es ist schnell und einfach, mit Gegenständen zu arbeiten, die auf dem Schreibtisch liegen, aber es gibt nur begrenzt Platz. Das bedeutet, dass Sie Dinge zwischen der Schreibtischoberfläche und den Schubladen verschieben müssen, wenn Sie sie brauchen.

Computer, Smartphones, Spielekonsolen und jede andere Art von Computergeräten, die heute verwendet werden, verfügen über eine Art RAM(some type of RAM) . Wir werden jedes einzelne durchgehen und erklären, wie es funktioniert und wofür es verwendet wird. Insbesondere(Specifically) werden wir die folgenden RAM-Typen behandeln:

  • SRAM
  • DRAM
  • SDRAM
  • SDR-RAM
  • DDR-SDRAM
  • DDR
  • HMB

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn das nach einschüchterndem Kauderwelsch klingt. Es wird alles in Kürze sehr klar werden.

SRAM – Statischer Direktzugriffsspeicher(SRAM – Static Random Access Memory)

SRAM ist einer der beiden primären RAM -Typen und deshalb besonders, weil es nicht „aufgefrischt“ werden muss, um die aktuell gespeicherten Informationen beizubehalten. Solange Strom durch die Schaltkreise fließt, bleiben die Informationen dort, wo sie sind. 

SRAM besteht aus einer Reihe von Transistoren (4-6) und ist dank seiner Beschaffenheit unglaublich schnell. Allerdings ist er relativ aufwendig und teuer, weshalb man ihn in CPUs findet , die als hyperschneller Cache-Speicher in Dienst gestellt werden. 

Es gibt auch kleine Mengen an SRAM -Cache, wenn Daten schnell verschoben werden müssen, aber möglicherweise Engpässe aufweisen. Festplattenpuffer(Hard) sind ein gutes Beispiel für diesen Anwendungsfall. Überall dort, wo ein Gerät mehr Daten hat, ist es wahrscheinlich, dass etwas SRAM dabei hilft, diese Übertragung zu glätten.

DRAM – Dynamischer Direktzugriffsspeicher(DRAM – Dynamic Random Access Memory)

DRAM ist die andere(other ) übliche Art von RAM -Design. DRAM -Speicher werden unter Verwendung von Transistoren und Kondensatoren aufgebaut. Wenn Sie nicht jede Speicherzelle auffrischen, verliert sie ihren Inhalt. Deshalb heißt es „dynamisch“ und nicht „statisch“. 

DRAM ist viel langsamer als SRAM , aber immer noch viel schneller als sekundäre Speichergeräte wie Festplatten. Es ist auch viel billiger als SRAM und es ist typisch für Computer, mehrere Gigabyte DRAM als Haupt- RAM - Lösung an Bord zu haben. 

SDRAM – Synchroner dynamischer Direktzugriffsspeicher(SDRAM – Synchronous Dynamic Random Access Memory) 

Einige Leute scheinen zu denken, dass SDRAM eine Mischung aus SRAM und DRAM ist, aber das ist es nicht! Dies ist DRAM , das mit der CPU- Uhr synchronisiert wurde. 

Das DRAM -Modul wartet auf die CPU , bevor es auf Dateneingabeanforderungen antwortet. Dank seiner synchronen Natur und der Konfiguration des SDRAM- Speichers in Bänken kann die CPU mehrere Anweisungen gleichzeitig ausführen, wodurch ihre Gesamtleistung erheblich gesteigert wird. 

SDRAM ist die Grundform des Haupt- RAM - Typs, der heute in den meisten Computern verwendet wird. Es ist auch als SDR SDRAM oder Single Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory bekannt . Obwohl es sich im Grunde um den gleichen Speichertyp handelt, der heute in Computern verwendet wird, ist die Vanilla- SDR - Form davon ziemlich veraltet und wird durch den nächsten RAM -Typ auf unserer Liste ersetzt.

Synchroner dynamischer Direktzugriffsspeicher mit doppelter Datenrate(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)

Das erste, was Sie wissen sollten, ist, dass es mehrere Generationen von DDR- Speicher gibt. Die erste Generation, die wir rückblickend als DDR 1 bezeichnen , verdoppelte die Geschwindigkeit von SDRAM , indem Lese- und Schreibvorgänge sowohl am Höhepunkt als auch am Tiefpunkt des Taktzyklus ausgeführt wurden.

DDR2 , DDR3 und heute DDR4 haben sich gegenüber dieser ersten (DDR4)DDR - Generation exponentiell verbessert . Die Leistung dieser Speichermodule wird in Mega Transfers per Second oder „MT/S“ gemessen. Eine Megaübertragung entspricht im Wesentlichen einer Million Taktzyklen. Die schnellsten DDR- Chips der ersten Generation konnten 400 MT/s ausführen . DDR4 kann bis zu 3200 MT/s schnell sein !

GDDR SDRAM – Grafikspeicher mit wahlfreiem Zugriff und doppelter Datenrate (GDDR SDRAM – Graphics Double Data Rate Random Access Memory )

GDDR befindet sich derzeit in der sechsten Generation und ist fast ausschließlich in Verbindung mit einer GPU (Graphics Processing Unit) auf einer Grafikkarte oder Spielekonsole zu finden . GDDR ist mit regulärem DDR verwandt , wurde jedoch für Grafikanwendungsfälle entwickelt. Betonung enormer Bandbreiten, während weniger auf niedrige Latenz geachtet wird. 

Mit anderen Worten, dieser Speicher reagiert nicht so schnell wie normales SDRAM , aber er kann mehr Informationen auf einmal verschieben, wenn er reagiert. Das ist perfekt für Grafikanwendungen, bei denen viele Gigabyte an Texturdaten gestreamt werden müssen, um eine Szene zu rendern, und die geringe Latenz keine wirkliche Auswirkung hat.

Trotz des Namens kann GDDR als normaler System- RAM verwendet werden . Zum Beispiel verfügt die PlayStation 4 über einen einzigen Pool von GDDR - Speicher, den Entwickler nach Belieben aufteilen können, indem sie Teile nach Bedarf der CPU und GPU zuweisen.(GPU)

HBM – Speicher mit hoher Bandbreite(HBM – High Bandwidth Memory)

GDDR hat einen Konkurrenten in Form von HBM-Speicher(HBM memory) , der auf einer begrenzten Anzahl von Grafikkarten von AMD enthalten war . Derzeit(Currently) ist die neueste Version HBM 2 , aber es ist ungewiss, ob sie GDDR ersetzen oder nicht mehr funktionieren wird.

Der wichtigste Teil der Speicherleistung ist die Gesamtmenge an Daten, die innerhalb einer bestimmten Zeit verschoben werden kann. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, Speicher zu erstellen, der sehr schnell ist. Die andere Möglichkeit, die Gesamtbandbreite zu verbessern, besteht darin, die „Pipe“-Daten, die durchgeschoben werden, breiter zu machen.

HBM - Speicher läuft mit niedrigeren Rohtaktfrequenzen als GDDR , verwendet jedoch ein einzigartiges 3D-gestapeltes Chipdesign, das einen sehr breiten physischen Weg für Daten sowie viel kürzere Entfernungen für die Übertragung von Signalen bietet. Das Endergebnis ist eine Speicherlösung, die im Vergleich zu GDDR eine ähnliche Gesamtbandbreite aufweist , jedoch mit geringerer Latenz.

Das Problem bei HBM ist, dass es kompliziert herzustellen ist und es aufgrund seines physikalischen Designs noch nicht möglich ist, die Art von Kapazitäten zu erreichen, die mit GDDR trivial sind . Wenn diese Probleme schließlich überwunden werden, könnte es GDDR(GDDR) ersetzen , aber es gibt keine Garantie dafür, dass dies geschieht. 

Thanks For The Memories!

Es sollte offensichtlich sein, dass RAM eine wesentliche Komponente eines jeden Computers ist, und wenn es schief geht, kann es schwierig sein, herauszufinden, was das eigentliche Problem ist.

Schließlich könnte ein bösartiges Bit hier oder da Ihr System subtil instabil machen oder hinter scheinbar zufälligen Abstürzen stecken. Aus diesem Grund sollten Sie immer auf fehlerhaften RAM-Speicher testen,(test for bad RAM memory) wenn Sie ein unerklärliches Stabilitätsproblem haben. 

Eines Tages werden wir vielleicht über RAM hinausgehen , aber auf absehbare Zeit wird es ein wesentlicher Bestandteil des Rechenleistungspuzzles sein, also sollten wir es genauso gut kennenlernen.



Friederich Brandt

About the author

Ich bin ein Computerprogrammierer, der sich auf die Entwicklung von MacOS-Software spezialisiert hat. Ich nutze meine Fähigkeiten, um professionelle Rezensionen zu schreiben und Tipps zu geben, wie Sie Ihre Programmierkenntnisse auf dem Mac verbessern können. Ich habe auch eine Website, die detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitungen für die Erstellung einer erfolgreichen Website bietet.


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