RAM là gì? Cấu tạo, ý nghĩa và nguyên lý hoạt động của RAM

RAM là gì?

RAM (Random Access Memory) – một linh kiện hết sức quan trọng bên cạnh vi xử lý. RAM là bộ nhớ tạm thời của máy giúp lưu trữ thông tin hiện hành để CPU có thể truy xuất và xử lý.

Không giống như ổ cứng, khi mất nguồn điện cung cấp, RAM không thể lưu trữ được dữ liệu. Hay nói một cách đơn giản, khi bạn tắt hoặc khởi động lại máy, bộ nhớ RAM sẽ được giải phóng.

Bạn có thể tìm thấy RAM ở bất kỳ đâu trong các thiết bị điện tử như máy chủ, PC, máy tính bảng, điện thoại thông minh hay máy in.

Cơ chế hoạt động của RAM

Khi mở một ứng dụng trên điện thoại thông minh hay máy tính, dữ liệu của phần mềm sẽ được truyền từ ổ cứng và lưu trữ tại RAM. Lúc này CPU sẽ truy xuất và lấy dữ liệu từ RAM để xử lý và phản hồi lại thao tác của người dùng, sau đó lưu ngược lại vào ổ cứng vì RAM có tốc độ rất nhanh hơn rất nhiều lần so với ổ cứng.

Cấu tạo của RAM

RAM gồm 5 bộ phận chính là: Bo mạch, vi xử lý, ngân hàng bộ nhớ, chip SPD và bộ đếm.

Bo mạch

Đây là bảng mạch bao gồm tất cả các thành phần của RAM, chúng kết nối giữa các thành phần bộ nhớ và máy tính thông qua một mạch bán dẫn silicon.

Vi xử lý

Không giống như DRAM thông thường (không đồng bộ), các hoạt động bộ nhớ của SDRAM được đồng bộ hóa với vi xử lí nhằm đơn giản hóa giao diện điều khiển và loại bỏ việc tạo tín hiệu không cần thiết.

Ngân hàng bộ nhớ

Ngân hàng bộ nhớ gồm thành phần các mô-đun lưu trữ dữ liệu. Trong SDRAM, luôn có hai hoặc nhiều ngân hàng bộ nhớ, cho phép một trong số đó có truy cập vào những ngân hàng khác.

Chip SPD

SDRAM có chip SPD (Serial Presence Detect) trên bo mạch chứa thông tin về loại bộ nhớ, kích thước, tốc độ và thời gian truy cập. Chip SPD cho phép máy tính truy cập thông tin này khi khởi động.

Bộ đếm

Bộ đếm trên chip theo dõi các địa chỉ cột để cho phép truy cập cụm tốc độ cao. Nó sử dụng hai loại cụm tuần tự và xen kẽ.

RAM có ý nghĩa như thế nào trên các thiết bị di động

Bộ nhớ RAM là thiết bị trung gian giữa các tệp tin hệ thống bao gồm ROM và vi xử lý với nhiệm vụ là cung cấp các thông tin, tác vụ và các dòng lệnh càng nhanh càng tốt.

Những thông tin mà vi xử lý cần sẽ được lưu trữ trên RAM để chờ được truy nhập, có thể là tệp tin của hệ điều hành, dữ liệu của ứng dụng, đồ họa của game, các tác vụ thường hay bất cứ thứ gì cần được truy xuất ngay lập tức.

Mỗi ô nhớ của RAM đều có một địa chỉ. Nếu không có RAM thì thiết bị di động, máy tính thậm chí không thể thực hiện những tác vụ cơ bản bởi việc truy cập các tệp dữ liệu sẽ cực kì chậm. Vì thế RAM hết sức quan trọng đối với chúng.

Trường hợp hệ thống không đủ dung lượng RAM cần đáp ứng, hệ điều hành sẽ chuyển sang sử dụng bộ nhớ ảo (virtual memory), là một phần của ổ cứng làm nơi trao đổi dữ liệu.

Các loại RAM phổ biến hiện nay

RAM được chia làm 2 loại: SRAM và DRAM.

SRAM hay còn gọi là RAM tĩnh (Static RAM). Đây là loại RAM không bị mất nội dung sau khi nạp trừ khi khởi động máy tính, nó được ứng dụng vào lưu trữ dữ liệu khởi động.

DRAM – RAM động (Dynamic RAM) được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời khi chạy ứng dụng và có thể bị trả lại vùng nhớ khi đóng ứng dụng hoặc tắt thiết bị.

Các loại RAM động

SDRAM (viết tắt của Synchronous Dynamic RAM): Hay còn gọi là RAM động đồng bộ.

DDR (Double Data Rate SDRAM): Là phiên bản cải tiến của SDR có 184 chân, hiện rất ít máy tính còn sử dụng.

DDR2: Là phiên bản nâng cấp của DDR, DDR2 có 240 chân cho tốc độ tăng đáng kể, hiện này được sử dụng trong các máy tính đời cũ.

DDR3: Là dòng RAM đang được sử dụng rộng rãi, tốc độ cao.

DDR4: Ra đời năm 2014, thay thế cho DDR3, nâng cấp về tốc độ truyền tải đạt từ 2133-4266 MHz, dùng điện áp thấp hơn chỉ 1.2V. Thêm nữa RAM DDR4 cũng có giá đắt hơn DDR3.

DDR5:  Đây là thế hệ tiếp theo của 2 chuẩn RAM trước đó là DDR3 và DDR4. Sự nâng cấp đáng kể nhất trên DDR5 đó là dung lượng RAM tối đa 1 thanh. Con số này lên đến 128GB/thanh RAM, vượt trội so với 32GB của DDR4 và 8GB DDR3. Điều này mở ra khả năng nâng cấp hệ thống lên một tầm cao với dung lượng RAM cực khủng.

RDRAM (Rambus Dynamic RAM): thường được gọi là Ram bus, được chế tạo theo kỹ thuật hoàn toàn mới so với các thế hệ trước.

Các loại module RAM

Có 2 loại module RAM đó là: DIMM và SIMM.

Mô-đun bộ nhớ trong dòng đơn (SIMM – Single In-line Memory Module): Với mô-đun bộ nhớ dòng đơn SIMM, các đầu nối chỉ có ở một mặt ở mô-đun và được gắn với nhau. SIMM luôn được sử dụng theo các cặp đối sánh. Bộ nhớ dữ liệu tối đa mà SIMM có thể cung cấp là 32 bit/chu kỳ và mức tiêu thụ điện áp là 5 volt.

Mô-đun bộ nhớ trong dòng kép (DIMM – Dual In-line Memory Module):

Khi công nghệ phát triển, SIMM dần trở nên lỗi thời và được thay thế bằng DIMM. DIMM có hai hàng đầu nối cả hai bên (mặt trước và mặt sau) mô-đun, các đầu nối đều hoạt động độc lập. Nhờ đó DIMM tăng gấp đôi dung lượng nên có thể hỗ trợ bộ vi xử lý 64-bit.

DIMM cho tốc độ vượt trội hơn SIMM cả về độ trễ và mức tiêu thụ điện năng. DIMM thường có sẵn số chân là 168, 184, 214 hoặc 244.

Các thông số trên RAM

Để có thể chọn mua được một sản phẩm ưng ý, ngoài việc nắm được định nghĩa RAM là gì và ý nghĩa của nó, bạn cần hiểu được một vài thông số dưới đây.

Capacity (Dung lượng): Là lượng thông tin mà một RAM có thể lưu trữ được. Tùy theo từng RAM mà có các loại dung lượng khác nhau như: 2GB, 4GB, 8GB, 16GB, 32GB…

ECC (Error Checking and Correction – kiểm tra và sửa lỗi): Đây là thành phần căn bản trong hệ thống máy chủ hiện nay. Có hai loại bộ nhớ ECC là unbuffered ECC và registered ECC.

Bus: Gồm nhiều dây dẫn điện nhỏ gộp lại, là hệ thống hành lang để dẫn dữ liệu từ các bộ phận trong máy tính (CPU, memory, IO devices). BUS có chức năng như hệ thống ống dẫn nước.

CAS (Column Address Strobe) hay còn gọi là Độ trễ (Latency): Là thời gian được tính từ khi dòng lệnh được chuyển xuống thanh RAM và phản hồi lại CPU.

Refresh Rate (Tần số làm tươi): RAM máy chủ được tạo nên bởi hàng trăm tế bào điện tử, mỗi tế bào này phải được nạp lại điện hàng nghìn lần mỗi giây vì nếu không dữ liệu chứa trong chúng sẽ bị mất. Chính vì vậy các bộ nhớ động cần phải có quá trình nạp lại, quá trình này vẫn thường được chúng ta gọi là “làm tươi”.

SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory – Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ): Bộ nhớ RAM loại này ngày nay không còn được sử dụng rộng rãi nữa bởi công nghệ DDR RAM phát triển mạnh mẽ đẩy tốc độ truy xuất lên rất nhiều so với SDRAM.

DDRRAM (Double Data Rate Random Access Memory – Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động tốc độ dữ liệu kép): Bộ nhớ RAM loại này có thể truyền được 2 đường dữ liệu trong cùng xung nhịp.

DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory – Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ tốc độ dữ liệu đơn): Cụm từ “tốc độ dữ liệu đơn” nói lên chức năng của loại RAM này, chính là cách mà bộ nhớ xử lý “một” lệnh đọc và “một” lệnh ghi trên mỗi chu kỳ xung nhịp. Điểm này giúp bạn phân biệt giữa SDR SDRAM và DDR SDRAM.

RAM máy tính khác gì RAM điện thoại

Chức năng của chúng là hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên do tính chất thiết bị nên 2 loại RAM này sẽ có một số khác biệt.

Đầu tiên, RAM điện thoại được thiết kế có kích thước nhỏ và cho mức tiêu thụ điện năng thấp để phù hợp với tính chất di động và sử dụng PIN trên smartphone.

Thứ hai, RAM trên điện thoại được gắn trực tiếp lên con chip xử lý. Vì thế rất khó để bạn có thể tự nâng cấp hoặc thay thế như trên máy tính để bàn và laptop.

Cuối cùng là RAM điện thoại sẽ được dùng chung cho cả vi xử lý và bộ xử lý đồ hoạ mà không có bộ nhớ RAM dành riêng cho việc xử lý đồ hoạ.

RAM dung lượng bao nhiêu là đủ?

Máy tính

Ngày nay laptop thường được trang bị RAM tối thiểu là 2GB, một số dòng máy khác RAM có thể lên đến 8GB, một số dòng laptop cao cấp thì có thể được trang bị RAM từ 12GB đến 16GB.

Mức RAM tối thiểu (2GB) chỉ phù hợp cho các công việc như duyệt web, email, xem video hay chơi một số game nhẹ. RAM 4GB là mức RAM mà một chiếc laptop Windows có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng của phần lớn người dùng hiện nay.

Mức dung lượng 8GB RAM sẽ đáp ứng được hầu hết nhu cầu của người dùng và nếu dung lượng RAM lớn hơn các con số này thường là để đáp ứng một số đam mê của người dùng như chơi game 3D hay làm đồ họa, kế toán với các bảng tính có số liệu lớn,…

Điện thoại

Đối với các nhu cầu chỉ cần đáp ứng các tác vụ thông thường như lướt web, xem phim hay thậm chí chơi một số loại game nhẹ thì RAM 2GB đến 3GB là quá đủ.

Còn với nhóm khách hàng đòi hỏi yêu cầu cao hơn như thao tác các ứng dụng nặng hay chơi game có mức đồ hoạ trung bình trở lên thì RAM ít nhất từ 4GB trở lên sẽ là hợp lý hơn.