Hukommelse, minne, RAM, — kjært barn har mange navn.
RAM er en forkortelse for Random Access Memory og beskriver en hurtig minnetype som både kan leses fra og skrives til uavhengig av hvor i minnet det skjer.
Det å lese ut eller skrive inn informasjon berører ikke informasjonen før eller etter i minnet. En harddisk er også en slags RAM, men er svært mye tregere enn den varianten som finnes i brikkeform.
Når en PC starter opp lastes operativsystemet inn i DRAM hvor det er tilgjengelig for prosessoren når den skal utføre instruksjoner. Programmene lastes også inn i DRAM når du starter dem. Hvis det blir knapt med DRAM tar operativsystemet i bruk deler av harddisken som mellomlager.
Råkjøring
Hastigheten til de ulike minnetypene er et problem i moderne datamaskiner. Det meste av informasjonen i form av programinstruksjoner og data ligger lagret på harddisken.
Hvis prosessoren var avhengig av å hente det den trengte herfra ville datamaskinen bli forferdelig treg. Det aller meste av tiden ville bli somlet bort på venting. Derfor trenger prosessoren noe som kan svare raskere og DRAM er raskere, mye raskere.
Det er to hovedtyper RAM i en PC; SRAM – Statisk RAM og DRAM – Dynamisk RAM, men når man snakker om hvor mye RAM, osv, så mener man DRAM. Det kan høres ut som det er den dynamiske varianten som er raceren her, men slik er det ikke. Det er den statiske som er superrask.
Begge typene RAM er såkalt volatile, eller flyktige. Det betyr bokstavlig talt at de mister hukommelsen når du skrur av strømmen.
DRAM
Den billigste RAM-varianten er DRAM. Og den er blitt svært billige med årene. I midten av 80-tallet kostet det 80 000 kroner eller mer å utstyre en minimaskin med en ekstra megabyte. I dag får du 1000 ganger så mye til under tusenlappen.
I DRAM lagres informasjonen som en elektrisk ladning i en kondensator som er koblet til en transistor. Transistoren brukes som en elektrisk bryter som lar kontrollkretsen lese kapasitorens tilstand, eller endre den. Fordi kondensatoren er så utrolig liten tar det ikke lang til før ladningen forsvinner, derfor må den friskes opp hele tiden og det er her D-en i DRAM kommer inn.
Dynamisk, ser D-en betyr innebærer at kondensatorene må friskes opp med få millisekunders mellomrom. Det er altså en ganske hektisk aktivitet i DRAM selv om prosessoren ikke trenger noe informasjon. Arbeidet med denne oppfriskningen betyr dessverre at mye av den tiden som kunne vært tilgjengelig for effektivt bruk i stedet må brukes til vedlikehold av kapasitorenes tilstand. Kapasitorene er organisert i matriser i form av rekker og kolonner.
Når det skal skrives inn informasjon sendes strøm ned en kolonne av gangen. I krysningspunktet mellom kolonnen og rekkene sitter transistorene. De sjekker spenningstilstanden i de kryssende rekkene og avhengig av denne åpner eller lukker de for å lade kapasitoren med strømmen i kolonnen.
Når informasjonen skal leses ut sjekkes ladetilstanden til kapasitoren. Hvis den er mer enn halvt ladet betyr det 1 og er den mindre betyr det 0.
Dette går fort og det tar ikke mange nanosekunder å lese og gjenoppfriske hver kapasitor. Dette kan høres enkelt ut, men det kreves masse støttekretser for å få alt dette til å virke og til å gjenoppfriske ladningen i kapasitorene. Minnekontrolleren som sitter mellom prosessoren og minnet i en PC spiller en viktig rolle her.
Samsung er den største produsenten av DRAM og de har allerede vist prototyper av minnebrikker på opptil 2 Gbit. (Det er 256 MB og brikken får god plass på en fingernegl). De er produsert med en ny prosess som håndterer strukturer på bare 70 nanometer.
SRAM
Er den lynraske varianten. Her lagres ikke hver bit i en kapasitor, men i fire eller seks transistorer som er koblet sammen på en spesiell måte. For å lagre en MB trengs det altså fire eller seks millioner transistorer og det gjør denne minnetypen mer kostbar enn DRAM.
Hastigheten gjør at SRAM brukes som cache, eller bufferlager på norsk, mellom logikken i prosessoren og DRAM hovedminnet. Hvis prosessoren må helt til DRAM for å hente instruksjoner og data så tapes mange klokkesykler til venting og programmene går tregere. Moderne prosessorer har derfor cache på samme brikken som prosessoren. Og de har etter hvert fått flere cache-nivåer.
I dag er det ikke uvanlig med tre nivåer som blir større jo lenger ut fra prosessorlogikken de ligger. Ideen er å sørge for at den informasjonen prosessoren trenger neste gang kan hentes fra det superraske førstenivå bufferminnet.
Men siden det er lite, og siden det er vanskelig å fylle det effektivt, finnes det andrenivå som kan svare i neste omgang. Og hvis ikke det kan svare er det nå stadig mer vanlig i kostbare prosessorer å ha et stort tredjenivå.
Jo mer effektivt systemet som fyller bufferminnet er til å fylle de ulike nivåene jo raskere blir totalsystemet. Hvis noe må hentes fra DRAM tar det svært mye lengre tid, og hvis prosessoren må hente informasjon fra disken tar det en digital evighet.
Både DRAM og SRAM er avheng av strøm derfor forsvinner alt innholdet øyeblikkelig når du skrur av PC-en.
Moduler
Den enkelte minnebrikke måles i antall megabit; Mb (eller Gb), men for å få et tilsvarende antall megabyte; MB (GB) trengs det åtte slike brikker.
Det finnes ulike måter å sette dem sammen på, men de leveres vanligvis loddet i moduler på et kretskort. Etter hvert som fabrikantene klarer å presse stadig mer minne inn på den enkelte brikke blir modulene mer og mer tettpakket og i dag kan du få 4 GB på en minnemodul.
Det skjer også en rask utvikling på arkitekturen til minnebrikkene og minnemodulene for å øke kommunikasjonshastigheten. For noen år siden var SDRAM dominerende, men ble overtatt av den mye raskere DDR som kommuniserte i to kanaler i stedet for en. I dag er det DDR2 som gjelder og neste år kommer DDR3 som vil ha fire kanaler.
Da er hastigheten på over 20 GB i sekundet og det betyr at svært mye av innholdet i minnet kan leveres til prosessoren på brøkdelen av et sekund.
Det kan høres imponerende ut, men husk at et sekund er en evighet når prosessoren tikker av gårde med rundt 3 milliarder klokkesykler i sekundet og hver av dem kan sluke i seg mye informasjon.
Det er et beklagelig faktum at utestet minne selges billig og er ofte opphav til mange PC-problemer. Derfor kan det lønne seg å velge et merkenavn. PC-produsentene lager mange av sine egne, mens Kingston er den største uavhengige produsenten.
Mer enn PC
Tidligere var det først og fremt datamaskiner som brukte ulike former for RAM. Slike er det fortsatt, men det som har endret seg er at datamaskinbegrepet er så mye større. Det er prosessorer i bilen, i TV-dekodere, bokser, i TV-en, i PDA-er og utviklingen fortsetter.
Det betyr en kraftig økning i salget av slik hukommelse.
