Nguyền lý hoạt động của Ram máy tính

Được đăng ngày Thứ ba, 19 Tháng 1 2016 02:43

Viết bởi Quản trị viên

RAM (Random Access Memory), là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên. RAM là nơi lưu trữ các chỉ lệnh của CPU, những ứng dụng đang hoạt động hay những dữ liệu mà CPU cần. Gọi RAM là loại truy xuất ngẫu nhiên vì ta có thể truy xuất trực tiếp đến bất kỳ một tế bào nhớ nào nếu ta biết hàng và cột nào giao nhau tại tế bào đó

Đối lập với RAM là loại bộ nhớ truy xuất theo thứ tự SAM(Serial Accerss Memory). SAM lưu trữ dữ liệu trên một loạt các tế bào nhớ mà ta chỉ có thể truy xuất đến một cách tuần tự. Nếu dữ liệu không nằm ở vị trí hiện tại, mỗi tế bào nhớ sẽ được kiểm tra lần lượt cho đến khi tìm thấy. SAM thường làm việc tốt dưới dạng các buffer nhớ, nơi dữ liệu thường được lưu trữ và sử dụng theo thứ tự. Trong khi đó, dữ liệu trên RAM có thể được truy xuất theo thứ tự bất kỳ, bộ nhớ được tạo thành bằng cách sắp xếp các bit vào một lưới 2 chiều.
Cấu tạo và hoạt động của RAM:

Tương tự như bộ vi xử lí (BVXL), chip nhớ cũng lá một mạch tích hợp (IC) được làm từ hàng triệu bóng bán dẫn (transitor) và tụ điện. Đối với loại bộ nhớ thông dụng nhất trên máy vi tính, bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên động (DRAM), một bóng bán dẫn và một tụ điện đi đôi với nhau để tạo thành một tế bào nhớ. Tụ điện sẽ giữ bit thông tin 0 hoặc 1. Bóng bán dẫn hoạt động như một ngắt để mạch điều khiển trên chip nhớ đọc hoặc thay đổi trạng thái của tụ điện.

Cấu tạo của Ram

Một tụ điện giống như một thùng nước có thể chứa các điện tử. Để lưu 1 vào tế bào nhớ, thùng nước này sẽ được đổ đầy các điện tử. Để lưu 0, thùng nước sẽ được làm rỗng. Tuy nhiên, thùng nước có một khuyết điểm là nó có một lỗ thủng. Trong khoảng vài mili giây, một thùng nước đầy sẽ trở nên trống rỗng. Do đó, để bộ nhớ động làm việc, hoặc là CPU hoặc là bộ điều khiển bộ nhớ phải nhanh chóng nạp lại tất cả các tụ điện đang chứa 1 trước khi nó phóng điện. Để làm được việc này, bộ điều khiển sẽ đọc lại nội dung nhớ rồi ghi nó vào lại. Quá trình làm tươi này tự động diễn ra hàng ngàn lần trong một giây. Và chính quá trình này tạo nên phần "động" cho RAM. Ram động phải được làm tươi một cách liên tục nếu không nó sẽ "quên" mọi thứ nó đang giữ. Mặt hạn chế của quá trình làm tươi là nó sẽ mất một khoảng thời gian để thực hiện và điều này có thể làm giảm tốc độ của bộ nhớ. Dram hoạt động bằng cách gửi dòng nạp điện qua cột phù hợp (CAS) để kích hoạt bóng bán dẫn tại mỗi bit trong cột. Khi ghi, các hàng sẽ chứa trạng thái mà tụ điện đã mang. Khi đọc, một bộ khuyếch đại hướng sẽ xác định mức nạp điện trong tụ. Nếu hơn 50%, nó sẽ đọc là 1. Ngược lại, nó sẽ đọc là 0. Một bộ đếm sẽ theo dõi trình tự làm tươi dựa trên hàng nào được truy xuất theo thứ tự nào. Khoảng thời gian để làm tất cả việc này rất nhỏ, do đó nó được biểu hiện bằng đơn vị nano giây. Một chíp nhớ được đánh giá 70ns nghĩa là nó sẽ mất 70ns để hoàn tất quá trình đọc và nạp lại điện cho mỗi tế bào.
RAM tĩnh (SRAM) sử dụng công nghệ hoàn toàn khác. Các bit của bộ nhớ được giữ dưới dạng các con bật. Một con bật cho tế bào nhớ tốn từ 4 hoặc 6 bóng bán dẫn. Và chúng không cần được làm tươi . Nhờ vậy, tốc độ của RAM tĩnh nhanh hơn rất nhiều so với RAM động. Tuy nhiên , vì nó cần rất nhiều thành phần nên tế bào nhớ tĩnh chiếm nhiều không gian trên chíp hơn là tế bào bộ nhớ động.

Do đó, trên cùng một chip, chúng ta có ít bộ nhớ hơn. Dẫn đến việc chế tạo RAM tĩnh tốn nhiều chi phí hơn. Như vậy RAM tĩnh nhanh và đắt tiền hơn . RAM động rẻ hơn nhưng chậm hơn, nhưng như đã nói ở trên tế bào nhớ của Ram động không chiếm nhiều không gian nên có thể sản xuất được những Chip nhớ có dung lượng bộ nhớ cao mà lại có kích thước phù hợp hơn. Chính nhờ những ưu điểm đó RAM động ngày càng phát triển và được dùng làm không gian nhớ chính cho hệ thống. DDRAM đã có một quá trình phát triển liên tục từ DDR1 có bus thấp nhất là 266Mhz cho đến hiện nay là DDR3 có bus là 1066Mhz và 1333Mhz. Nói như vậy không có nghĩa là SDRAM sẽ không còn được sản xuất nữa, mà SDRAM nay vẫn còn được dùng để chế tạo các bộ đệm nhạy tốc độ cho CPU hoặc một số những loại máy khác.

Nguyễn Tiến Dân-Phòng KHCN&ĐN

• < Trang trước