แรม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

ไปที่: ป้ายบอกทาง, ค้นหา

แรม ในความหมายอื่นอาจหมายถึงข้างแรมทางจันทรคติ

แรมแบบ DDRAM

แรม หรือ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม ^[1] (อังกฤษ: random access memory: RAM) เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน หน่วยความจำชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตำแหน่งต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็วพอสมควร ซึ่งต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจำกัดในการอ่านและเขียนข้อมูล ที่ต้องทำตามลำดับก่อนหลังตามที่จัดเก็บไว้ในสื่อ หรือมีข้อกำจัดแบบรอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว
ข้อมูลในแรม อาจเป็นโปรแกรมที่กำลังทำงาน หรือข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล ของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่ ข้อมูลในแรมจะหายไปทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจำชนิดนี้ จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น

เนื้อหา [ซ่อน] 1 ประวัติ 2 ประเภทของแรม 3 รูปแบบของโมดูลแรม 4 ดูเพิ่ม 5 อ้างอิง

ประวัติ

แรมขนาด 4 เมกะบิตของเครื่อง VAX 8600 ประมาณปี 2529

เครื่องคอมพิวเตอร์ใช้แรมในการเก็บโปรแกรมและข้อมูลระหว่างการประมวลผล คุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งของแรมคือความเร็วที่ใช้เข้าหนึ่งตำแหน่งต่างๆ ในหน่วยความจำมีค่าเท่าๆ กัน ซึ่งต่างจากเทคโนโลยีอื่นบางอย่างซึ่งต้องใช้เวลารอกว่าที่บิตหรือไบต์จะมาถึง
ระบบแรกๆ ที่ใช้หลอดสุญญากาศทำงานคล้ายกับแรมในสมัยปัจจุบันถึงแม้ว่าอุปกรณ์จะเสียบ่อยกว่ามาก หน่วยความจำแบบแกนเฟอร์ไรต์ (core memory) ก็มีคุณสมบัติในการเข้าถึงข้อมูลแบบเดียวกัน แนวความคิดของหน่วยความจำที่ทำจากหลอดและแกนเฟอร์ไรต์ก็ยังใช้ในแรมสมัยใหม่ที่ทำจากวงจรรวม
หน่วยความจำหลักแบบอื่นมักเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่มีเวลาเข้าถึงข้อมูลไม่เท่ากัน เช่น หน่วยความจำแบบดีเลย์ไลน์ (delay line memory) ที่ใช้คลื่นเสียงในท่อบรรจุปรอทในการเก็บข้อมูลบิต หน่วยความจำแบบดรัม ซึ่งทำงานใกล้เคียงฮาร์ดดิสก์ในปัจจุบัน เป็นข้อมูลในรูปของแม่เหล็กในแถบแม่เหล็กรูปวงกลม
แรมหลายชนิดมีคุณสมบัติ volatile หมายถึงข้อมูลที่เก็บจะสูญหายไปถ้าปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ แรมสมัยใหม่มักเก็บข้อมูลบิตในรูปของประจุไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ ดังเช่นกรณี ไดนามิคแรม หรือในรูปสถานะของฟลิปฟล็อป ดังเช่นของ สแตติกแรม
ปัจจุบันมีการพัฒนาแรมแบบ non-volatile ซึ่งยังเก็บรักษาข้อมูลถึงแม้ว่าไม่มีไฟเลี้ยงก็ตาม เทคโนโลยีที่ใช้ ก็เช่น เทคโนโลยีนาโนทิวจากคาร์บอน (carbon nanotube) และ ปรากฏการณ์ magnetic tunnel
ในฤดูร้อนปี พ.ศ. 2546 มีการเปิดตัวแรมแบบแม่เหล็ก (Magnetic RAM, MRAM) ขนาด 128 Kib ซึ่งผลิตด้วยเทคโนโลยีระดับ 0.18 ไมครอน หัวใจของแรมแบบนี้มาจากปรากฏการณ์ magnetic tunnel ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2547 บริษัท อินฟินิออน (Infineon) เปิดตัวต้นแบบขนาด 16 Mib อาศัยเทคโนโลยี 0.18 ไมครอนเช่นเดียวกัน
สำหรับหน่วยความจำจากคอร์บอนนาโนทิว บริษัท แนนเทโร (Nantero) ได้สร้างต้นแบบขนาน 10 GiB ในปี พ.ศ. 2547
ในเครื่องคอมพิวเตอร์ สามารถจองแรมบางส่วนเป็นพาร์ติชัน ทำให้ทำงานได้เหมือนฮาร์ดดิสก์แต่เร็วกว่ามาก มักเรียกว่า แรมดิสค์ (ramdisk)     



ประเภทของแรม

• SRAM (Static RAM)
• NV-RAM (Non-volatile RAM)
• DRAM (Dynamic RAM)
• Dual-ported RAM
• Video RAM
• WRAM
• FeRAM
• MRAM

รูปแบบของโมดูลแรม

โมดูลแรมแบบต่างๆ จากบนลงล่าง: DIP, SIPP, SIMM 30 พิน, SIMM 72 พิน, DIMM และ DDR DIMM

แรมสารกิ่งตัวนำมักผลิตในรูปของวงจรรวมหรือไอซี ไอซีมักจะนำมาประกอบในรูปของโมดูลสำหรับเสียบ มาตรฐานโมดูลแบบต่างๆ ได้แก่

• Single in-line Pin Package (SIPP)
• Dual in-line Package (DIP)
• Single in-line memory module (SIMM)
• Dual in-line memory module (DIMM)
• โมดูลแรมของบริษัท แรมบัส (Rambus) จริงๆ แล้วคือ DIMM แต่มักเรียกว่า RIMM เนื่องจากสล็อตที่เสียบแตกต่างจากแบบอื่น
• Small outline DIMM (SO-DIMM) เป็น DIMM ที่มีขนาดเล็ก ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์แล็บท็อป มีรุ่นขนาด 72 (32 บิต), 144 (64 บิต), 200 (72 บิต) พิน
• Small outline RIMM (SO-RIMM)

แรม (Ram)

RAM ย่อมาจาก (Random Access Memory) เป็นหน่วยความจำหลักที่จำเป็น หน่วยความจำ ชนิดนี้จะสามารถเก็บข้อมูลได้ เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้นเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีกระแสไฟฟ้า มาเลี้ยง ข้อมูลที่อยู่ภายในหน่วยความจำชนิดจะหายไปทันที หน่วยความจำแรม ทำหน้าที่เก็บชุดคำสั่งและข้อมูลที่ระบบคอมพิวเตอร์กำลังทำงานอยู่ด้วย ไม่ว่าจะเป็นการนำเข้าข้อมูล (Input) หรือ การนำออกข้อมูล (Output) โดยที่เนื้อที่ของหน่วยความจำหลักแบบแรมนี้ถูกแบ่งออกเป็น 4 ส่วน คือ 1. Input Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลนำเข้าที่ได้รับมาจากหน่วยรับข้อมูลเข้าโดย ข้อมูลนี้จะถูกนำไปใช้ในการประมวลผลต่อไป 2. Working Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผล 3. Output Storage Area เป็นส่วนที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล ตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อรอที่จะถูกส่งไปแสดงออก ยังหน่วยแสดงผลอื่นที่ผู้ใช้ต้องการ 4. Program Storage Area เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามา เพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่ง ชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วน นี้ไปที่ละคำสั่งเพื่อทำการแปลความหมาย ว่าคำสั่งนั้นสั่งให้ทำอะไร จากนั้นหน่วยควบคุม จะไปควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ต้องการทำงานดังกล่าวให้ทำงานตามคำสั่งนั้นๆ Module ของ RAM RAM ที่เรานำมาใช้งานนั้นจะเป็น chip เป็น ic ตัวเล็กๆ ซึ่งส่วนที่เรานำมาใช้เป็นหน่วยความจำหลัก จะถูกบัดกรีติดอยู่บนแผงวงจร หรือ Printed Circuit Board เป็น Module ซึ่งมีหลัก ๆ อยู่ 2 Module คือ SIMM กับ DIMM SIMM หรือ Single In-line Memory Module โดยที่ Module ชนิดนี้ จะรองรับ data path 32 bit โดยทั้งสองด้านของ circuit board จะให้สัญญาณ เดียวกัน DIMM หรือ Dual In-line Memory Module โดย Module นี้เพิ่งจะกำเนิดมาไม่นานนัก มี data path ถึง 64 บิต โดยทั้งสองด้านของ circuited board จะให้สัญญาณที่ต่างกัน ตั้งแต่ CPU ตระกูล Pentium เป็นต้นมา ได้มีการออกแบบให้ใช้งานกับ data path ที่มากว่า 32 bit เพราะฉะนั้น เราจึงพบว่าเวลาจะใส่ SIMM RAM บน slot RAM จะต้องใส่เป็นคู่ ใส่โดด ๆ แผง เดียวไม่ได้ Memory Module ปัจจุบันมีอยู่ 3 รูปแบบคือ 30-pin, 72-pin, 168-pin ที่นิยมใช้ในเวลานี้คือ 168-pin ชนิดและความแตกต่างของ RAM Dynamic Random Access Memory (DRAM) DRAM จะทำการเก็บข้อมูลในตัวเก็บประจุ (Capacitor) ซึ่งจำเป็นต้องมีการ refresh เพื่อ เก็บข้อมูล ให้คงอยู่โดยการ refresh นี้ทำให้เกิดการหน่วงเวลาขึ้นในการเข้าถึงข้อมูล และก็เนื่องจากที่มันต้อง refresh ตัวเองอยู่ตลอดเวลานี้เองจึงเป็นเหตุให้ได้ชื่อว่า Dynamic RAM Static Random Access Memory (SRAM) จะต่างจาก DRAM ตรงที่ว่า DRAM ต้องทำการ refresh ข้อมูลอยู่ตลอดเวลา แต่ในขณะที่ SRAM จะเก็บข้อมูล นั้น ๆ ไว้ และจำไม่ทำการ refresh โดยอัตโนมัติ ซึ่งมันจะทำการ refresh ก็ต่อเมื่อ สั่งให้มัน refresh เท่านั้น ซึ่งข้อดีของมันก็คือความเร็ว ซึ่งเร็วกว่า DRAM ปกติมาก แต่ก็ด้วยราคาที่สูงว่ามาก จึงเป็นข้อด้อยของมัน DRAM คือ เมโมรี่แบบธรรมดาที่สุด ซึ่งความเร็วขึ้นอยู่กับค่า Access Time หรือเวลาที่ใช้ในการเอาข้อมูลในตำแหน่งที่เราต้องการออกมาให้ มีค่าอยู่ในระดับนาโนวินาที (ns) ยิ่งน้อยยิ่งดี เช่น ชนิด 60 นาโนวินาที เร็วกว่าชนิด 70 นาโนวินาที เป็นต้น รูปร่างของ DRAM เป็น SIMM 8 บิต (Single-in-line Memory Modules) มี 30 ขา DRAM ย่อมาจาก Dynamic Random Access Memory Fast Page DRAM ปกติแล้วข้อมูลใน DRAM จึงถูกเก็บเป็นชุด ๆ แต่ละชุดเรียกว่า Page ถ้าเป็น Fast Page DRAM จะเข้าถึงข้อมูลได้เร็วกว่าปกติสองเท่าถ้าข้อมูลที่เข้าถึงครั้งที่แล้ว เป็นข้อมูลที่อยู่ใน Page เดียวกัน Fast Page DRAM เป็นเมโมรี่ SIMM 32 บิตมี 72ขา (Pentium มีดาต้าบัสกว้าง 64 บิตดังนั้นจึงต้องใส่ SIMM ทีละสองแถวเสมอ) EDO RAM EDO Ram นำข้อมูลขึ้นมาเก็บไว้ใน Buffer ด้วย เพื่อว่า ถ้าการขอข้อมูลครั้งต่อไป เป็นข้อมูลในไบต์ถัดไป จะให้เราได้ทันที EDO RAM จึงเร็วกว่า Fast Page DRAM ประมาณ 10 % ทั้งที่มี Access Time เท่ากัน เพราะโอกาสที่เราจะเอาข้อมูลติด ๆกัน มีค่อนข้างสูง EDO มีทั้งแบบ SIMM 32 บิตมี 72 ขา และ DIMM 64 บิตมี 144 ขา คำว่า EDO ย่อมาจาก Extended Data Out SDRAM เป็นเมโมรี่แบบใหม่ที่เร็วกว่า EDO ประมาณ 25 % เพราะสามารถเรียกข้อมูลที่ต้องการขึ้นมาได้ทันที โดยที่ไม่ต้องรอให้เวลาผ่านไปเท่ากับ Access Time ก่อน หรือเรียกได้ว่า ไม่มี Wait State นั่นเอง ความเร็วของ SDRAM จึงไม่ดูที่ Access Time อีกต่อไป แต่ดูจากสัญญาณนาฬิกาที่ โปรเซสเซอร์ติดต่อกับ Ram เช่น 66, 100 หรือ 133 MHz เป็นต้น SDRAM เป็นแบบ DIMM 64 บิต มี 168 ขา เวลาซึ้อต้องดูด้วยว่า MHz ตรงกับเครื่องที่เราใช้หรือไม่ SDRAM ย่อมาจาก Sychronous DRAM เพราะทำงาน "sync" กับสัญญาณนาฬิกาบนเมนบอร์ด SDRAM II (DDR) DDR (Double Data Rate) SDRAM มีขา 184 ขา มีอัตราการส่งข้อมูลเป็น 2 เท่าของความเร็ว FSB ของตัว RAM คือ มี 2 ทิศทางในการรับส่งข้อมูล และมีความเร็วมากกว่า SDRAM เช่น ความเร็ว 133 MHz คูณ 2 Pipline เท่ากับ 266 MHz RDRAM RDRAM หรือที่นิยมเรียกว่า RAMBUS มีขา 184 ขา ทำมาเพื่อให้ใช้กับ Pentium4 โดยเฉพาะ(เคยใช้กับ PentiumIII และ Chipset i820 ของ Intel แต่ไม่ประสบผลสำเร็จเนื่องจากมีปัญหาเรื่องระบบไฟจึงยกเลิกไป) มีอัตราการส่งข้อมูลเป็น 4 เท่าของความเร็ว FSB ของตัว RAM คือ มี 4 ทิศทางในการรับส่งข้อมูล เช่น RAM มีความเร็ว BUS = 100 MHz คูณกับ 4 pipline จะเท่ากับ 400 MHz เป็นเมโมรี่แบบใหม่ที่มีความเร็วสูงมาก คิดค้นโดยบริษัท Rambus, Inc. จึงเรียกว่า Rambus DRAM หรือ RDRAM อาศัยช่องทางที่แคบ แต่มีแบนด์วิทด์สูงในการส่งข้อมูลไปยังโปรเซสเซอร์ ทำให้ความเร็วในการทำงานสูงกว่า SDRAM เป็นสิบเท่า RDRAM เป็นทางเลือกทางเดียวสำหรับเมนบอร์ดที่เร็วระดับหลายร้อยเมกกะเฮิร์ดซ์ มีแรมอีกชนิดหนึ่งที่ออกมาแข่งกับ RDRAM มีชื่อว่า Synclink DRAM ที่เพิ่มความเร็วของ SDRAM ด้วยการเพิ่มจำนวน bank เป็น 16 banks แทนที่จะเป็นแค่ 4 banks

ลำดับขั้นการพัฒนาSDR SDRAM -> DDR SDRAM -> DDR2 SDRAM -> DDR3 SDRAM -> DDR4 SDRAM

ตามทฤษฎีแล้ว DDR4 สามารถรับส่งข้อมูลได้ที่สัญญาณนาฬิกา (Clock) ที่ 1600-3200 MHz เมื่อเทียบกับ DDR3 (800-1600 MHz), DDR2 (400–800 MHz) และ DDR (200–400 MHz)

ตารางเปรียบเทียบรายละเอียดของ DDR, DDR2 และ DDR3 ครับ ส่วน DDR4 ยังไม่มีข้อมุลมาเปรียบเทียบ


รูปแสดงการทำงานพื้นฐานของ DDR2 และ DDR3 คงเดาได้ไม่ยากว่า DDR4 จะพัฒนาไปในรูปแบบใด


ตารางคาดการออกสู่ตลาดของ RAM DDR3


ดูจากตาราง เราก็คาดเดาได้ว่า RAM DDR4 น่าจะเปิดตัวหลังปี 2010 แน่ๆ ครับ

อันนี้กราฟการพยากรณ์อนาคตการแทนที่ของ RAM ชนิดต่างๆ ที่ผ่านมา


ตามข้อมุลที่ได้รับมา DDR4 ยังไม่มีแผนการออกสู่ท้องตลาดจนกว่าจะถึงปี 2011 อันนี้ไม่นับรวม GDDR4 นะครับ แต่ GDDR5 จะเข้ามาช่วงครึ่งหลังของปี 2008 นี้ครับ เหอๆ เตรียมตังค์ไว้ดีๆ


ถึงแม้จะมีข้อมุลไม่มากนัก เราก็สามารถคาดเดาได้ว่า RAM DDR4 มีแนวโน้วจะพัฒนาออกมาในรูปแบบใด แต่โดยส่วนตัวผมคิดว่า เทคโนโลยีที่คาดการณ์ไว้ไกลๆ อาจมีการเปลี่ยนแปลงได้ง่าย และอาจไม่ดีอย่างที่หวังไว้เสมอไปครับ แต่ก็รอๆ ดูอีกทีดีกว่า อิอิ

ผมเรียบเรียงเองครับ เลยไม่ได้ให้เครดิตใคร

ข้อมูลจาก :
www.xbitlabs.com
www.answers.com
www.interfacebus.com

ถ้าต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โหลดไฟล์ DRAM Roadmap ไปดูนะครับ ถึงปี 2013 เลยครับ อิอิ