什么是RAM?

RAM代表随机存取存储器，是通常位于计算机主板上的硬件设备，并充当CPU的内部存储器。当您打开计算机时，它允许CPU存储数据，程序和程序结果。它是计算机的读写存储器，这意味着信息既可以写入计算机也可以从计算机读取。

RAM是易失性存储器，这意味着它不会永久存储数据或指令。当您打开计算机电源时，硬盘中的数据和指令将存储在RAM中，例如，计算机重新启动时以及打开程序时，操作系统(OS)和程序均被加载到RAM中，通常来自HDD或SSD。 CPU利用这些数据来执行所需的任务。一旦关闭计算机，RAM就会丢失数据。因此，只要打开计算机，数据就一直保留在RAM中，而当计算机关闭时，数据将丢失。将数据加载到RAM的好处是，从RAM读取数据比从硬盘驱动器读取数据快得多。

简单来说，我们可以说RAM就像一个人的短期记忆，而硬盘驱动器就像一个人的长期记忆。短期记忆可在短时间内记忆事物，而长期记忆则可长时间记忆事物。短期记忆可以用存储在大脑长期记忆中的信息来刷新。一台计算机也可以这样工作。当RAM填满时，处理器将转到硬盘，以用新数据覆盖Ram中的旧数据。就像可重复使用的草稿纸，您可以在上面用铅笔写便笺，数字等。如果纸张空间不足，则可能会擦除不再需要的纸张。 RAM的行为也是如此，RAM上的不必要数据在填满后将被删除，并用当前操作所需的硬盘上的新数据替换。

RAM以单独安装在主板上的芯片的形式出现，或者以与主板相连的小板上的几个芯片的形式出现。它是计算机的主存储器。与其他存储器(例如硬盘驱动器(HDD)，固态驱动器(SSD)，光盘驱动器等)相比，写入和读取速度更快。

计算机的性能主要取决于RAM的大小或存储容量。如果没有足够的RAM(随机存取存储器)来运行OS和软件程序，则会导致性能降低。因此，计算机拥有的RAM越多，其运行速度就越快。 RAM中存储的信息是随机访问的，而不是按CD或硬盘驱动器上的顺序访问。因此，其访问时间要快得多。

RAM的历史：

• 第一种RAM是在1947年与Williams管一起推出的。它被用于CRT(阴极射线管)中，并且数据以带电斑点的形式存储在脸上。
• 第二种类型的RAM是1947年发明的磁芯存储器。它由微小的金属环和连接到每个环的导线制成。环存储一位数据，并且可以随时对其进行访问。
• 我们今天所知道的RAM，即固态存储器，是Robert Dennard于1968年在IBM Thomas J Watson研究中心发明的。它特别被称为动态随机存取存储器(DRAM)，并具有用于存储数据位的晶体管。需要恒定的电源来维持每个晶体管的状态。
• 1969年10月，英特尔推出了其首款DRAM，即Intel1103。这是其首款商用DRAM。
• 1993年，三星推出了KM48SL2000同步DRAM(SDRAM)。
• DDR SDRAM于1996年商用。
• 在1999年，RDRAM可用于计算机。
• DDR2 SDRAM在2003年开始销售。
• DDR3 SDRAM在2007年6月开始销售。
• 2014年9月，DDR4进入市场。

RAM类型：

集成的RAM芯片可以有两种类型：

• 静态RAM(SRAM)：
• 动态RAM(DRAM)：

两种类型的RAM都是易失性的，因为在关闭电源时它们都会丢失其内容。

1)静态RAM：

静态RAM(SRAM)是一种随机存取存储器，只要获得电源，它就会保留其数据位状态或保存数据。它由存储单元组成，被称为静态RAM，因为它不需要定期刷新，因为与动态RAM不同，它不需要电源来防止泄漏。因此，它比DRAM快。

它具有特殊的晶体管排列方式，可以构成触发器，这是一种存储单元。一个存储单元存储一位数据。大多数现代SRAM存储单元由六个CMOS晶体管制成，但缺少电容器。 SRAM芯片中的访问时间可以低至10纳秒。而DRAM中的访问时间通常保持在50纳秒以上。

此外，它的周期时间比DRAM的周期时间短得多，因为它不会在两次访问之间暂停。由于使用SRAM具有这些优点，因此它主要用于系统缓存，高速寄存器和小型存储体(例如图形卡上的帧缓冲器)。

静态RAM的速度很快，因为其电路的六晶体管配置可保持一个方向或另一个方向(0或1)的电流流动。可以立即写入和读取0或1状态，而无需等待电容器充满或耗尽。早期的异步静态RAM芯片顺序执行读取和写入操作，但是现代同步静态RAM芯片与读取和写入操作重叠。

静态RAM的缺点在于，对于相同数量的存储空间(内存)，其内存单元比DRAM内存单元占用更多的芯片空间，因为它比DRAM具有更多的部件。因此，它为每个芯片提供更少的内存。

2)动态RAM：

动态内存(DRAM)也由存储单元组成。它是由数百万个尺寸非常小的晶体管和电容器组成的集成电路(IC)，每个晶体管都与一个电容器对齐以形成一个非常紧凑的存储单元，因此数百万个晶体管可以安装在单个存储芯片上。因此，DRAM的存储单元具有一个晶体管和一个电容器，并且每个单元在集成电路内的电容器中表示或存储单个数据位。

电容器将信息或数据的该位保持为0或1。该单元中也存在的晶体管用作开关，该开关允许存储芯片上的电路读取电容器并更改其状态。

定期间隔后需要刷新电容器以保持电容器中的电荷。这就是它被称为动态RAM的原因，因为它需要不断刷新以保持其数据，否则它会忘记它所保存的内容。这是通过将内存放在刷新电路上实现的，每秒刷新数据数百次。 DRAM中的访问时间约为60纳秒。

可以说，电容器就像一个储存电子的盒子。要存储“ 1”?在存储单元中，盒子充满了电子。而要存储一个“ 0”，则将其清空。缺点是盒子有泄漏。在短短的几毫秒内，整个方框就会变空。因此，要使动态内存正常工作，CPU或内存控制器必须在所有电容器放电之前对其充电。为此，内存控制器先读取内存，然后再将其写回。这称为刷新内存，并且此过程每秒自动继续数千次。因此，这种类型的RAM需要一直动态刷新。

DRAM类型：

i)异步DRAM：

此类DRAM与CPU时钟不同步。因此，此RAM的缺点是CPU无法从输入输出总线上的RAM知道数据可用的确切时序。下一代RAM(称为同步DRAM)克服了这一限制。

ii)同步DRAM：

SDRAM(同步DRAM)于1996年末开始出现。在SDRAM中，RAM与CPU时钟同步。它允许CPU或精确的内存控制器知道确切的时钟周期或时序或周期数，之后数据将在总线上可用。因此，CPU不需要进行存储器访问，因此可以提高存储器的读写速度。由于仅在时钟周期的每个上升沿传输数据，因此SDRAM也称为单数据速率SDRAM(SDR SDRAM)。请参阅以下说明中的图像。

iii)DDR SDRAM：

下一代同步DRAM被称为DDR RAM。它是为克服SDRAM的局限性而开发的，于2000年初用于PC存储器。在DDR SDRAM(DDR RAM)中，每个时钟周期数据传输两次。在周期的上升沿(上升沿)和下降沿(下降沿)期间。因此，它被称为双倍数据速率SDRAM。

DDR SDRAM有不同的一代，包括DDR1，DDR2，DDR3和DDR4。今天，我们在台式机，笔记本电脑，移动设备等内部使用的内存主要是DDR3或DDR4 RAM。 DDR SDRAM的类型：

a)DDR1 SDRAM：

DDR1 SDRAM是SDRAM的第一个高级版本。在此RAM中，电压从3.3 V降低到2.5V。在时钟周期的上升沿和下降沿都传输数据。因此，在每个时钟周期中，将预取2位而不是1位，这通常称为2位预取。它主要工作在133 MHz至200 MHz的范围内。

此外，输入输出总线上的数据速率是时钟频率的两倍，因为在上升沿和下降沿期间都将传输数据。因此，如果DDR1 RAM以133 MHz运行，则数据速率将是每秒266 Mega传输的两倍。

ii)DDR2 SDRAM：

它是DDR1的高级版本。它的工作电压为1.8 V，而不是2.5V。由于每个周期中预取的位数增加，其数据速率是上一代数据速率的两倍。预取4位而不是2位。该RAM的内部总线宽度已加倍。例如，如果输入输出总线为64位宽，则其内部总线宽度将等于128位。因此，一个周期可以处理两倍的数据量。

iii)DDR3 SDRAM：

在该版本中，电压进一步从1.8 V降低到1.5V。由于预取的位数已从4位增加到8位，因此数据速率已比上一代RAM翻了一番。可以说，RAM的内部数据总线宽度比上一代增加了2倍。

iv)DDR4 SDRAM：

在该版本中，工作电压从1.5 V进一步降低到1.2 V，但是可以预取的位数与上一代相同；每个周期8位。 RAM的内部时钟频率是先前版本的两倍。如果您以400 MHz的频率运行，那么输入输出总线的时钟频率将是1600 MHz的四倍，并且传输速率将等于每秒3200 Mega传输。

静态RAM和动态RAM之间的区别：