RAM

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Memorie RAM. Dall'alto: DIP, SIPP, SIMM (30 pin), SIMM (72 pin), DIMM (168 pin), DDR DIMM (184 pin)
Cinque banchi di RAM risalenti al 1996

In elettronica e informatica, la memoria ad accesso casuale, meglio nota come RAM (in inglese random access memory), è un tipo di memoria volatile caratterizzata dal permettere l'accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con gli stessi tempi.[1]

La RAM si contrappone alla memoria ad accesso sequenziale, in cui i dati sono disposti in modo sequenziale e per accedervi è necessario scorrere su tutti i dati precedenti.[1]

Funzionamento

Nella memoria RAM vengono copiati (caricati) i programmi che la CPU deve eseguire. Una volta chiuso il programma, le modifiche effettuate, se non opportunamente salvate sul disco rigido o su altra memoria non volatile, verranno perse.

Per le sue caratteristiche, la RAM viene utilizzata come memoria primaria nei computer più comuni. Inoltre, si può utilizzare una porzione di RAM come RAM disk, ovvero trattarla come se fosse memoria secondaria, col vantaggio di avere prestazioni in lettura e scrittura enormemente più elevate, con tempi di accesso significativamente migliori.

Il tipo di memoria ad accesso diretto più comune attualmente è a stato solido, a lettura-scrittura e volatile, ma rientrano nel tipo di memoria ad accesso casuale la maggior parte dei tipi di ROM (memoria a sola lettura), la NOR Flash (un tipo di memoria flash), oltre a vari tipi di memorie informatiche utilizzate ai primordi dell'informatica e oggi non più utilizzate come ad esempio la memoria a nucleo magnetico.

L'acronimo RAM (non il termine "memoria ad accesso diretto") ha anche una seconda accezione più ristretta, ma attualmente più diffusa, che identifica le schede fisiche che vengono installate negli odierni computer (vedi moduli DIMM, SIMM, SO-DIMM).

Per testare i moduli di memoria si può utilizzare il software Memtest86.[2]

Tipologia

SRAM

Lo stesso argomento in dettaglio: SRAM.
Vecchia RAM a nuclei magnetici da 1,5 Megabit

Nelle SRAM, acronimo di Static Random Access Memory, ovvero RAM statica ogni cella è costituita da un Flip-Flop di tipo D. Le celle sono disposte a matrice e l'accesso avviene specificando la riga e la colonna.

Consentono di mantenere le informazioni per un tempo infinito ma, perdono le informazioni in esse contenute se non alimentate da corrente, sono molto veloci, consumano poca energia e calore. La necessità di usare molti componenti, però, le rende molto costose, difficili da impacchettare e con una scarsa capienza.

Proprio per la loro bassa capienza, sono solitamente usate per le memorie cache, dove sono necessarie elevate velocità in abbinamento a ridotti consumi e capienze non troppo elevate (dell'ordine di pochi Megabit).

DRAM

Lo stesso argomento in dettaglio: DRAM.
Memoria DIMM DDR

La DRAM, acronimo di Dynamic Random Access Memory, ovvero ram dinamica, a livello concettuale è costituita da un transistor che separa un condensatore, il quale mantiene l'informazione, dai fili di dati. A livello pratico non viene usato un vero condensatore ma si sfruttano le proprietà elettrico/capacitive dei semiconduttori. È così possibile usare un solo componente per ogni cella di memoria, con costi molto ridotti e la possibilità di aumentare notevolmente la densità di memoria.

A causa del non perfetto isolamento, il condensatore si scarica, quindi dopo un breve lasso di tempo il suo contenuto diventa completamente inaffidabile. Si rende necessario perciò ricaricarlo, l'operazione è detta di "refreshing", provvedendo ad eseguire un'operazione di lettura fittizia e riscrittura entro il tempo massimo in cui il contenuto può essere considerato ancora valido. Queste operazioni sono eseguite da un circuito interno alle memorie stesse. Oltre a comportare un certo dispendio di energia rendono più lenta la memoria in quanto, mentre si sta eseguendo il refreshing, non è possibile accedervi. Le memorie DRAM si possono considerare abbastanza affidabili anche perché molto spesso ad ogni riga della memoria è associato un bit di parità, che consente di individuare eventuali errori singoli all'interno della riga, oppure una serie di bit (login), che opportunamente impostati nel momento di ogni scrittura, generano il codice di Hamming corrispondente, che consente di individuare e correggere errori singoli e individuare errori doppi.

È importante sottolineare come l'operazione di lettura sia distruttiva, in quanto nel momento in cui un dato viene letto viene anche perso; risulta quindi necessaria la sua riscrittura immediata e questa porta a uno spreco di tempo.

Le DRAM sono asincrone, ovvero l'accesso in scrittura ed in lettura è comandato direttamente dai segnali in ingresso, al contrario delle memorie sincrone in cui il passaggio da uno stato all'altro è sincronizzato ad un segnale di clock.

Per ogni cella sono presenti un numero basso di componenti che permettono di ottenere un'alta capacità complessiva del dispositivo, un basso assorbimento di potenza e costi ridotti, sono dunque utilizzate generalmente per la memoria principale del sistema.

SDRAM

Lo stesso argomento in dettaglio: SDRAM.
Memoria SODIMM DDR, utilizzata per i personal computer portatili.

La SDRAM, acronimo di Synchronous Dynamic Random Access Memory, ovvero DRAM sincrone, si differenzia dalla DRAM normale per il fatto che l'accesso è sincrono, ovvero governato dal clock. Tale segnale di clock temporizza e sincronizza le operazioni di scambio di dati con il processore, raggiungendo una velocità almeno tre volte maggiore delle SIMM con EDO RAM.

Tipicamente saldata in un modulo di tipo DIMM, è normalmente impiegata come memoria principale dei Personal Computer di tipo Pentium e successivi.

Alcuni esempi sono classificati come:

  • SDR SDRAM: indica le originarie memorie SDRAM. Con l'evoluzione tecnica, questo tipo ha preso il suffisso SDR ossia Single Data Rate, per differenziarle dalle successive SDRAM con controller DDR. Il single data rate indicava l'accettazione di un comando e il trasferimento di 1 word di dati per ciclo di clock (tipicamente 100 e 133 MHz). Il data bus era diversificato ma tipicamente erano impiegate su moduli DIMM da 168 pin e potevano operare su 64 bit (non-ECC) o 72 bit (ECC) alla volta.
  • DDR SDRAM
  • DDR2
  • DDR3
  • DDR4
  • DDR5
  • SODIMM: da notare che il package SODIMM non necessariamente contiene memoria SDRAM.

FeRAM

Lo stesso argomento in dettaglio: FeRAM.

La FeRAM, acronimo di Ferroelectric Dynamic Random Access Memory, ha la peculiarità di mantenere i dati senza l'ausilio del refresh di sistema. Utilizzano un materiale denominato ferroelettrico che ha la capacità di mantenere la propria polarizzazione anche dopo esser scollegato dalla fonte energetica.

Memoria a cambiamento di fase

Lo stesso argomento in dettaglio: Memoria a cambiamento di fase.

Le memorie a cambiamento di fase sono delle memorie ad accesso casuale che utilizzano il cambiamento di fase di un materiale per memorizzare le informazioni. Questo permette alla memoria di mantenere le informazioni anche senza alimentazione, come le memorie flash ma rispetto a queste hanno alcuni vantaggi. Il principale è la velocità di scrittura che può arrivare ad essere più rapida di 30 volte, come ciclo di vita 10 volte maggiore e, nota non trascurabile, un costo minore dato dalla lavorazione più veloce.

Frequenze a confronto

La memoria scambia dati con gli altri componenti attraverso il Bus, che ha una sua frequenza operativa di base, a multipli di 33 MHz, così come la memoria e il processore. I tre componenti vanno sincronizzati su un multiplo della frequenza di base del bus. La frequenza di clock interna della memoria differisce dalla frequenza del bus di I/O del modulo, che è quella con la quale il modulo stesso si interfaccia col bus della piastra madre.

Nella tabella sottostante è possibile vedere le frequenze operative dei vari tipi di moduli di memoria; si fa riferimento agli standard utilizzati dai produttori e non solo a quelli standardizzati dal JEDEC:

SDR

Chip Modulo Frequenza Tensione
Single Channel Dual Channel
SDR-66 PC-66 66 MHz - 3.30 V
SDR-100 PC-100 100 MHz - 3.30 V
SDR-133 PC-133 133 MHz - 3.30 V

DDR (2002)

Chip Modulo Frequenza Tensione
Single Channel Dual Channel
DDR-200 PC-1600 100 MHz 200 MHz 2.50 V
DDR-266 PC-2100 133 MHz 266 MHz 2.50 V
DDR-333 PC-2700 166 MHz 333 MHz 2.50 V
DDR-400 PC-3200 200 MHz 400 MHz 2.50 V

DDR2 (2004)

Chip Modulo Frequenza Tensione
Single Channel Dual Channel
DDR2-400 PC2-3200 200 MHz 400 MHz 1.80 V
DDR2-533 PC2-4200 104 MHz 533 MHz 1.80 V
DDR2-667 PC2-5300 333 MHz 667 MHz 1.80 V
DDR2-800 PC2-6400 400 MHz 800 MHz 1.80 V
DDR2-1066 PC2-8500 533 MHz 1066 MHz 1.80 V

DDR3 (2007)

Chip Modulo Frequenza Tensione
Single Channel Dual Channel VDD Low
DDR3-800 PC3-6400 400 MHz 800 MHz 1.50 V 1.35 V
DDR3-1066 PC3-8500 533 MHz 1.066 MHz 1.50 V 1.35 V
DDR3-1333 PC3-10600 667 MHz 1.333 MHz 1.50 V 1.35 V
DDR3-1600 PC3-12800 800 MHz 1600 MHz 1.50 V 1.35 V
DDR3-1866 PC3-14900 933 MHz 1866 MHz 1.50 V 1.35 V
DDR3-2000 PC3-16000 1000 MHz 2000 MHz 1.50 V -
DDR3-2133 PC3-17000 1066 MHz 2133 MHz 1.50 V -
DDR3-2400 PC3-19200 1200 MHz 2400 MHz 1.50 V -
DDR3-2666 PC3-21300 1333 MHz 2666 MHz 1.50 V -

DDR4 (2012)

Chip Modulo Frequenza Tensione
Single Channel Dual Channel VDD Low
DDR4-1600 PC4-12800 800 MHz 1600 MHz 1.20 V 1.05 V
DDR4-1866 PC4-14900 933 MHz 1866 MHz 1.20 V 1.05 V
DDR4-2133 PC4-17000 1066 MHz 2133 MHz 1.20 V 1.05 V
DDR4-2400 PC4-19200 1200 MHz 2400 MHz 1.20 V 1.05 V
DDR4-2666 PC4-21300 1333 MHz 2666 MHz 1.20 V 1.05 V
DDR4-3000 PC4-24000 1500 MHz 3000 MHz 1.20 V -
DDR4-3200 PC4-25600 1600 MHz 3200 MHz 1.20 V -
DDR4-4266 PC4-34100 2133 MHz 4266 MHz 1.20 V -
DDR4-4800 PC4-38400 2400 MHz 4800 MHz 1.20 V -
DDR4-5332 PC4-42656 2666 MHz 5332 MHz 1.20 V -
DDR4-5600 PC4-44800 2800 MHz 5600 MHz 1.20 V -
DDR4-6000 PC4-48000 3000 MHz 6000 MHz 1.20 V -
DDR4-6400 PC4-51200 3200 MHz 6400 MHz 1.20 V -
DDR4-6932 PC4-55456 3466 MHz 6932 MHz 1.20 V -
DDR4-8266 PC4-66128 4133 MHz 8266 MHz 1.20 V -
DDR4-8532 PC4-68256 4266 MHz 8532 MHz 1.20 V -
DDR4-8666 PC4-69328 4333 MHz 8666 MHz 1.20 V -
DDR4-8800 PC4-70400 4400 MHz 8800 MHz 1.20 V -
DDR4-9000 PC4-72000 4500 MHz 9000 MHz 1.20 V -
DDR4-9200 PC4-73000 4600 MHz 9200 MHz 1.20 V -

DDR5 (2020)

Chip Modulo Frequenza Tensione
Single Channel Dual Channel VDD. Low
DDR5-3200 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-3600 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-4000 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-4400 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-4800 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-5200 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-5600 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-6000 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-6400 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-6000 PC5 - - 1.10 V -
DDR4-6400 PC5 - - 1.10 V -

Note

  1. ^ a b (EN) What is RAM? Definition, Types and Functions, su ruangandroid.co.id.
  2. ^ Procedura: Eseguire Memtest86 per verificare la presenza di errori RAM, su help.corsair.com.

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