Ram máy tính RAM máy tính (Random Access Memory) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được sử dụng trong toàn bộ các hệ thống máy tính cá nhân hoặc các hệ thống máy tính nói chung. RAM có chức năng ghi lại dữ liệu nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn tính bằng miligiây (ms). RAM thường mất hết dữ liệu lưu chứa khi ngừng cung cấp điện năng cho chúng. RAM là một thành phần rất quan trọng quyết định đến sự làm việc của một chiếc máy tính. Có lẽ rằng đa số những người sử dụng máy tính đều nhắc tới RAM và tính năng của chúng trong việc làm tăng hiệu suất làm việc, nhưng hiểu sâu về chúng thì con số đó lại không nhiều. RAM là một đề tài đã được nói đến rất nhiều trong các entry, các mục từ trong từ điển hay như các các topic của diễn đài, thiết tưởng không còn gì cần phải nói thêm về nó, nhưng có lẽ rằng với tham vọng viết về các bộ phận của một chiếc máy tính thì tôi cũng cố viết entry này theo cách riêng của mình. Xin lưu ý rằng tôi coi như bạn sẽ đọc các phần tài liệu tham khảo (dạng liên kết có thể truy cập bằng Internet được) nên có thể bỏ qua nhiều phần đã có ở các tài liệu hoặc chú thích được dẫn trong entry này. Cũng như các entry khác thì entry này không được sao chép nguyên văn bất kỳ đoạn nào ở đâu đó trên Internet (^_^). Tại sao lại gọi là "Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên" ? Bạn có thể thấy phần định nghĩa ở trên nói rằng RAM là viết tắt của cụm từ tiếng Anh mà nội dung của nó là "Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên", vậy thì tại sao lại phải là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên? Thế thì có cái gì là không truy cập ngẫu nhiên được không? Bộ nhớ là đã nói đến một cái gì đó để có thể lưu trữ lại những thông tin đã xảy ra. Chúng ta gặp nhiều về chúng: Những chiếc đĩa hát cổ điển, những băng cát xét có độ dài 60 phút hoặc 90 phút rất thông dụng trong một thập kỷ trước, những chiếc đĩa compact (CD, DVD .) ngày nay. Trong máy tính thì bạn còn gặp một dạng bộ nhớ thông dụng nữa là cái ổ cứng. Trong nhóm những thiết bị (hoặc những thứ) nói ở trên cũng được phân thành hai loại: Truy cập tuần tự và truy cập ngẫu nhiên. Sự truy cập tuần tự có nghĩa là muốn lấy một dữ liệu nào đó thì bạn phải lấy dữ liệu trước đó, xong mới đến dữ liệu tiếp theo mà không thể nào lấy đúng dữ liệu mình mong muốn một cách ngay lập tức được. Tiêu biểu cho dạng này là các đĩa nhựa cổ điển ghi âm thanh và băng từ. Lấy ví dụ ở băng từ cát xét thì bạn muốn nghe một bài hát nào đó đã được ghi lại thì chỉ có cách: Hoặc nghe lần lượt đến bài yêu thích, hoặc là "tua" đi đến một đoạn nào đó mà bạn nghĩ rằng nó sẽ chứa bài hát yêu thích của bạn. Đây chính là cách tuần tự. Còn truy cập ngẫu nhiên là sao? Đó là bạn có thể truy cập ngay lập tức vào dữ liệu muốn lấy. Ví dụ đơn giản cho điều này là bạn đọc một cuốn sách nào đó, mà cuốn sách này thì có mục lục trình bày rất rõ ràng, vậy thì việc bạn muốn đọc một phần nào đó thì chỉ cần xem mục lục rồi giở ra đúng trang mình cần để đọc nội dung. Đĩa cứng, đĩa quang .cũng có các cách như vậy để có thể truy xuất dữ liệu một cách ngẫu nhiên, làm giảm thời gian làm việc Các loại RAM động (cổ điển); [Nguồn ảnh] với các dữ liệu của nó. Và như vậy thì RAM máy tính cũng thuộc một dạng bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Đây là những khái niệm mở đầu mà thôi, ở phần sau có lẽ rằng bạn sẽ thấy sự truy cập ngẫu nhiên là như thế nào trong cách làm việc của RAM. CPU liên quan thế nào với RAM? RAM rất quan trọng trong sự hoạt động của CPU bởi tốc độ của nó. Để biết được điều này xin xem lưu đồ mà CPU đã muốn lấy dữ liệu như thế nào trong quá trình xử lý của mình • CPU thì chỉ xử lý trên các dữ liệu. Nó không tự sinh ra dữ liệu để phục vụ cho mình nên nó luôn cần đến dữ liệu nhị phân ở đâu đó cung cấp cho nó. • CPU đòi hỏi RAM ở cache của nó theo thứ tự cache L1 gần nhân CPU nhất, cache L2. • Nếu cache không thấy, nó đòi hỏi ở RAM chính của hệ thống - tức là các modul RAM mà được nói đến như mục đích chính của entry này. • Nếu dữ liệu đó ở RAM không sẵn có, nó đòi hỏi ở các dạng lưu trữ khác xa hơn: Ổ cứng, Ổ quang, các loại thiết bị nhớ USB flash . Do đòi hỏi của CPU nên RAM là bộ nhớ được coi là chính trong hệ thống. Với mỗi sự phát triển của công nghệ CPU thì càng ngày càng cần sự vận chuyển dữ liệu giữa CPU và RAM nhanh hơn, do đó quá trình phát triển của RAM cũng rất sôi động không kém gì đối với sự phát triển của công nghệ CPU. SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA RAM RAM thì về cơ bản chúng được phân thành hai loại dựa trên nguyên lý chứa dữ liệu của nó, đó là RAM tĩnh và RAM động. RAM động RAM động (Dynamic RAM) hoặc viết tắt là DRAM là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên mà trong quá trình hoạt động của nó thì dữ liệu chứa trên các đơn vị nhớ bị biến mất dần theo thời gian. Khái niệm này thì trái với RAM tĩnh mà ở phần dưới sẽ nói. Để nói về RAM động thì cũng phải nói một chút về cơ chế của RAM hoạt động như thế nào. Bạn có thể nhìn thấy hình ảnh đầu tiên của entry này, chúng là các IC (integrated circuit) được gắn trên các thanh có nhiều tiếp điểm dành cho việc cắm vào bo mạch chủ. Như vậy thì RAM cũng không có hình dáng gì khác so với nhiều linh kiện điện tử mà bạn thường gặp, có nghĩa là chúng có các IC. Bên trong các IC đó thì chứa rất nhiều transistor và các tụ điện. Để lưu trữ bộ nhớ thì nhất định chúng phải chứa các tín hiệu có và không hoặc nói cách khác là 0 và 1 (mà tôi đã có lần giải thích về trạng thái có và không trong entry này). RAM động thì dùng các trasistor và các tụ điện để chứa trạng thái nhớ của nó (tức là nhớ đến trạng thái 0 hoặc trạng thái 1): Khi tụ được nạp điện thì nó ở trạng thái 1, khi tụ bị rò rỉ Sơ đồ mạch RAM động (cổ điển) hoặc phóng điện làm cho mất hết điện tích chứa trên nó thì coi như nó sẽ lưu trạng thái 0. Như vậy là với mỗi một transistor và một tụ điện sẽ ghi nhớ một bit dữ liệu. Transistor trong mạch điện (như hình) có nhiệm vụ nạp đầy điện cho tụ điện để lưu trữ một giá trị 1 (còn không nạp thì nó là giá trị 0 của bit). Nhưng không giống như các tụ điện có điện dung lớn khác mà bạn có thể đã biết thì tụ điện trong IC nhớ này chỉ có một dung lượng khá nhỏ, và chúng bị rò rỉ điện giữa hai bản cực sang nhau sau một khoảng thời gian nhỏ (cỡ vài ms). Sau một thời gian ngắn như vậy thì trasistor lại phải nạp lại điện cho tụ, và quá trình lưu trữ dữ liệu trên DRAM thì liên tục phải nạp điện - hay nói một cách khác là làm tươi dữ liệu của chúng - hoặc một cách khác là lại cấp điện vào tụ để duy trì giá trị được nhớ ở đó. Bạn hình dung sự hoạt động này giống như một chiếc thùng bị thủng lỗ: Khi muốn duy trì một mức nước nhất định thì cần duy trì việc xả nước vào thùng, sau khi ngừng xả thì nước lại bị rò hết, nếu vẫn muốn giữ mức nước của thùng lớn hơn một giá trị nào đó (để duy trì giá trị 1) thì lại phải đổ nước vào thùng quá trình này lặp lại liên tục. Trong DRAM thì quá trình nạp lại điện cho tụ như vậy xảy ra với một số lượng lớn lần trong một giây. Bạn nhìn hình minh hoạ sẽ thấy một cụm gồm 4 hàng và 4 cột các phần tử nhớ. Chúng được đánh dấu theo các hàng và các cột địa chỉ để xác định vị trí nhớ dữ liệu. Nếu muốn ghi dữ liệu vào một ô nào đó thì cần xác định địa chỉ theo hàng và cột để có thể nạp điện vào tụ của địa chỉ đó. Tương tự như vậy thì khi đọc dữ liệu ra thì một mạch thuật toán sẽ so sánh các mức năng lượng còn chứa trong tụ điện để xác định giá trị mà nó đang chứa. Vậy nếu bạn thắc mắc rằng mức năng lượng này đang bị mất đi bởi sự rò rỉ điện qua tụ thì sao? Không ngại điều này, bởi vì trong kỹ thuật số thì giá trị 1 được xác định nếu như chúng lớn hơn một thông số nào đó. Chẳng hạn như thế này: Tụ điện chứa các điện tích khiến cho hiệu điện thế của nó là (ví dụ thôi nhé) 10 Vôn, chúng cứ từ từ giảm dần điện tích do bị rò rỉ xuống các mức 9 V; 8 V cho đến 0 V. Khi này thì người ta sẽ lấy một mức giá trị nào đó để coi như trên nó tương đương với 1 - chẳng hạn cứ trên 6 V là giá trị có - tức là 1 - và dưới là giá trị không - tức là 0. Đó chính là điều mà dữ liệu được đọc ra đảm bảo không bị sai sót. Còn quá trình đọc dữ liệu sẽ luôn phải chú ý đến sự làm tươi điện tích chứa trên các tụ điện. Những điều này thì một mạch điện sẽ cần đảm bảo cho chúng làm việc đúng và tương thích. Trong chế độ làm việc của DRAM sẽ phải qua nhiều công đoạn cho việc đọc dữ liệu và ghi dữ liệu vào các ô nhớ. Tuy nhiên khoảng thời gian này thì không lớn, chúng chỉ tính bằng ns (nano giây, 1 ns bằng một phần một tỷ của 1 giây). Người ta đánh giá các DRAM hoạt Hình minh hoạ về sự làm tươi của RAM động. [Nguồn VOZforum, phần xem thêm] động thông qua khoảng thời gian bắt đầu tính từ thời điểm đọc dữ liệu của một ô nhớ cho đến khi nạp dữ liệu vào ô nhớ đó. Trong một ví dụ rằng một DRAM với thời gian 70 ns thì có nghĩa rằng đó là khoảng thời gian tiến trình đó hoạt động thành công (đọc dữ liệu ra và nạp dữ liệu vào). RAM tĩnh RAM tĩnh (Static RAM, viết tắt SRAM) thì không có cơ chế làm việc giống như RAM động (DRAM) ở trên. Việc ghi nhớ dữ liệu thì không sử dụng các tụ điện nữa mà chúng sử dụng một tổ hợp đến 6 transistor cho một ô (cell) nhớ. 4 transistor trong hình minh hoạ bên phải về SRAM làm nhiệm vụ lưu trữ trạng thái 0 hoặc 1 trong một mạch nghịch đảo. Hai transistor còn lại thì làm nhiệm vụ kiểm soát việc đọc và ghi dữ liệu vào mạch. Rõ ràng rằng trong sơ đồ này thì chúng ta không nhìn thấy sự hiện diện của các tụ điện - và do đó thì chúng không bị biến mất điện tích được nạp ở các tụ điện. Đây là lý giải mà người ta đặt tên loại RAM này là RAM tĩnh. Một mặt khác thì do không sử dụng tụ điện nên RAM không cần phải có sự nạp điện nhằm tránh sự rò rỉ điện tích giữa các bản cực, vậy nên bỏ qua yếu tố này thì tốc độ của RAM tĩnh tăng lên đáng kể. Nhưng chúng thì nhiều linh kiện hơn nên trong một đơn vị diện tích (so với RAM động) sẽ chứa được ít bộ nhớ hơn và do đó thì tổng thành sản xuất sẽ cao hơn RAM động (DRAM). RAM tĩnh vs RAM động? Một ô nhớ của SRAM chứa 6 transistor [nguồn ảnh] RAM tĩnh chỉ được sử dụng cho những vị trí cần làm việc với tốc độ cao, một ví dụ là chúng là bộ nhớ cache nằm bên trong các CPU. Trái ngược lại với RAM tĩnh thì RAM động được sử dụng trong các loại bộ nhớ chính của máy tính thông thường. Phần nhiều là chúng ta biết đến RAM động như hình minh hoạ đầu tiên của entry này. Tại sao lại không sử dụng RAM tĩnh thay cho RAM động để làm các modul cho máy tính ngày nay? Có vẻ như chúng đắt quá chăng? Điều này thì không hợp lý, bởi vì giá thành của RAM tĩnh có cao đến mấy thì chúng vẫn có thể được một số người sử dụng cao cấp chấp nhận, và dần dần thì việc bán được nhiều sản phẩm sẽ hạ giá thành sản xuất. Có lý do khác hơn: đó là dện tích mà RAM tĩnh chiếm dụng bởi 6 transistor so với một cặp một transistor và một tụ điện. So sánh điều này có nghĩa là RAM tĩnh có mật độ linh kiện cao hơn nhiều so với RAM động. Thật vậy, với cùng một diện tích thì RAM động có thể chứa một dung lượng 64 MB nhưng với RAM tĩnh thì chỉ là 2 MB. Điều này khiến cho bạn giải toả được thắc mắc rằng tại sao lại không làm cách cache của CPU có dung lượng cao lên. Qua các hình ảnh về cache của CPU thì dễ thấy rằng chúng chiếm đến 1/3 diện tích của toàn bộ lõi CPU. PHÂN BIỆT MỘT SỐ TÊN CỦA RAM Thế nhưng các loại RAM không chỉ có hai loại RAM tĩnh và RAM động được nêu ở trên, chúng đã được phát triển thành rất nhiều loại khác nhau cho đến ngày nay khiến cho bạn bối rối về chúng. Do vấn đề chi phí sản xuất và sự chiếm dụng các khoảng không gian nên RAM tĩnh không được phát triển thành các modul RAM để ta có thể thay thế, nâng cấp với ưu thế về tốc độ, chỉ còn sự biến đổi công nghệ của RAM động - tức là các loại DRAM cho đến ngày nay. Cache L2 (loại SRAM) chiếm 1/3 diện tích một CPU Pentium !!! (đời cũ). Các CPU mới có thể chiếm diện tích nhiều hơn. Nhìn vào biểu đồ về thời điểm bắt đầu sử dụng của một số loại RAM như hình bên trái, bạn sẽ nhận thấy có nhiều loại. Biểu đồ đó không được vẽ cho đến thời điểm hiện tại - tức là thời điểm đã xuất hiện DDR3 SDRAM, vậy thì làm cách nào bạn phân biệt được chúng để có thể biết được chiếc máy tính của mình đang dùng loại RAM nào, khi nâng cấp thay thế thì loại RAM đó đã còn được bán trên thị trường hay không hay như một chút xíu cơ bản về chúng như thế nào mà lại có sự khác nhau cần phân biệt. Phần dưới đây xin trình bày một chút hiểu biết của tôi để phân biệt tên gọi của một số loại RAM thông dụng đã từng được sử dụng gần đây mà có thể bạn đã biết đến tên của chúng hoặc đã sử dụng nó trong chiếc máy tính của mình. SDRAM Bạn có thắc mắc rằng tại sao lại có thêm một chữ S vào phía trước của DRAM hay không? Đó chính là điểm mà tôi trình bày ở phần dưới đây để tránh sự thắc mắc rằng loại RAM động đã được nói ở phía trên chính là các thanh RAM ngày nay mà chúng ta đang nhìn thấy. Qua cái SDRAM này thì lại còn vài sự lằng nhằng nữa cho đến các loại RAM mới nhất ngày nay. Chữ S này là viết tắt của Synchronous, có nghĩa là "đồng bộ". Vậy tổng thể của SDRAM là: Synchronous Dynamic Random Access Memory. Mặc dù DRAM thì xuất hiện vào những năm 1970 bởi IBM thì đến năm 1993 SDRAM mới được sử dụng trong các máy tính cá nhân. Sự mở đầu của loại RAM này được Samsung giới thiệu loại SDRAM KM48SL2000 của mình. Nhằm tránh sự phát triển các loại bộ nhớ theo các kiểu định dạng khác nhau tuỳ theo công nghệ của các hãng thì hiệp hội JEDEC đã thống nhất chung các công nghệ về SDRAM (cũng như các loại công nghệ khác) nhằm có sự tương thích tối đa giữa các hãng sản xuất phần cứng khác nhau. Về sau này thì các loại SDRAM được phát triển cho đến hiện nay (DDR3 SDRAM) cũng tuân Thời điểm mà các loại RAM được sử dụng, tính đến 2006 theo sự thống nhất chung theo nó. Tuy nhiên không phải hoàn toàn các hãng cũng đã tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn theo JEDEC, ví dụ loại DDR2 SDRAM theo quy định thì chỉ làm việc với bus lớn nhất ở 800 Mhz, nhưng một số hãng còn cho phép nó chạy với bus cao hơn - chẳng hạn ở 1066 Mhz để làm hài lòng các overcloker. Nếu như bạn đọc phần trên và nhận thấy rằng RAM động (DRAM) thì cố gắng thực hiện những sự đáp ứng nhanh nhất về tốc độ làm việc của chúng đối với hệ thống thì với SDRAM thì chúng lại không như thế, chúng chú trọng đến sự làm việc đồng thời so với các xung nhịp dữ liệu được vận chuyển của bus hệ thống. SDR SDRAM Bây giờ thì có vẻ lần này lại mọc thêm mấy chữ nữa vào RAM rồi nhỉ, và chúng có vẻ lặp lại và giống nhau khiến cho bạn có thể cảm thấy khó nhớ chúng. SDR lại là viết tắt của Single Data Rate. Điều này có vẻ như là phức tạp nếu giải thích đúng cho những phương thức hoạt động của nói đối với cả tôi và bạn. Có một hình ảnh minh hoạ bên mà bạn có thể dễ hiểu về sự khác nhau giữa chúng. Trong hình này thì phần đồ thị phía bên trên của hình là SDR, được giải thích rằng chỉ có một sự chuyển đổi dữ liệu trong một xung nhịp. Dữ liệu được nói đến ở đây được biểu thị theo chiều của mũi tên. Như vậy thì một chu kỳ SDR SDRAM sẽ chỉ vận chuyển một lần dữ liệu mà thôi. Tuy nhiên đây là cách giải thích mang tính thuận lợi cho sự hiểu biết, còn lại phương thức làm việc thì không phải rằng mỗi một xung nhịp đồng hồ của hệ thộ thống thì ở SDR sẽ mang một lần dữ liệu, còn DDR lại mang đến gấp đôi số lần dữ liệu, bởi vì cơ chế hoạt động của nó khá phức tạp mà có lẽ bạn sẽ hiểu dần ở các mục khác phía dưới. DDR SDRAM Cũng như phần trên, bây giờ chỉ cần thay một chữ S thành chữ D (so với trên) để chúng ta Chu kỳ dữ liệu ở SDR SDRAM và DDR SDRAM (ký hiệu mũi tên) . Ram máy tính RAM máy tính (Random Access Memory) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được sử dụng trong toàn bộ các hệ thống máy tính cá nhân hoặc. công (đọc dữ liệu ra và nạp dữ liệu vào). RAM tĩnh RAM tĩnh (Static RAM, viết tắt SRAM) thì không có cơ chế làm việc giống như RAM động (DRAM) ở trên.