ทำความเข้าใจประเภทของหน่วยความจำแรมและวิธีการใช้

RAM หรือ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม เป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ทุกเครื่อง CPU (หน่วยประมวลผลกลาง) ของคอมพิวเตอร์ต้องการข้อมูลและคำแนะนำในการทำงาน ข้อมูลนั้นจะต้องเก็บไว้ที่ไหนสักแห่ง "ที่ไหนสักแห่ง" เรียกว่าหน่วยความจำคอมพิวเตอร์

หน่วยความจำ RAM มีหลายประเภท แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง ซีพียูมีหน่วยความจำในตัวน้อยมาก เรียกว่า "แคช" ของ CPU หน่วยความจำนี้รวดเร็วอย่างเหลือเชื่อและเป็นส่วนหนึ่งของ CPU อย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม มันมีราคาแพงมากและไม่สามารถใช้เป็นหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์ได้

นั่นคือสิ่งที่ RAM เข้ามาเล่น RAM มาในรูปของชิปคอมพิวเตอร์ซิลิกอนที่ติดมากับบัสหน่วยความจำ หน่วยความจำแคชบน CPU นั้นแท้จริงแล้วเป็นรูปแบบหนึ่งของ RAM แต่เมื่อมีการใช้คำนี้โดยทั่วไป หมายถึงชิปหน่วยความจำเหล่านี้ที่อยู่นอก CPU

บัสหน่วยความจำเป็นเพียงชุดของวงจรเฉพาะที่ย้ายข้อมูลระหว่าง CPU และ RAM เอง ระบบปฏิบัติการจะย้ายข้อมูลจากฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกหรือโซลิดสเตตที่ช้ากว่ามากของระบบ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับความต้องการของ CPU ตัวอย่างเช่น เมื่อวิดีโอเกม "กำลังโหลด" ข้อมูลจะถูกย้ายจากฮาร์ดไดรฟ์ไปยัง RAM

เปรียบเสมือนว่า RAM คือส่วนบนของโต๊ะทำงาน และลิ้นชักคือฮาร์ดไดรฟ์ โดยที่คุณทำหน้าที่เป็น CPU การทำงานกับสิ่งของที่วางอยู่บนโต๊ะทำได้ง่ายและรวดเร็ว แต่มีพื้นที่เหลือเพียงเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าคุณจำเป็นต้องเคลื่อนย้ายสิ่งของระหว่างพื้นผิวโต๊ะและลิ้นชักตามที่คุณต้องการ

คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน เกมคอนโซล และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ประเภทอื่นๆ ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมี RAM บางประเภท เราจะอธิบายแต่ละข้อโดยอธิบายว่ามันทำงานอย่างไรและใช้ทำอะไร เราจะกล่าวถึง RAM ประเภทต่อไปนี้โดยเฉพาะ:

• SRAM
• DRAM
• SDRAM
• SDR RAM
• DDR SDRAM
• GDDR
• HMB

ไม่ต้องกังวลหากฟังดูเหมือนพูดพล่อยๆ ที่น่ากลัว ทุกอย่างจะชัดเจนในไม่ช้า

SRAM – หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบคงที่

หนึ่งในสองประเภทของ RAM หลัก SRAM เป็นแบบพิเศษเพราะไม่จำเป็นต้อง "รีเฟรช" เพื่อเก็บข้อมูลที่กำลังจัดเก็บอยู่ ตราบใดที่มีกระแสไฟไหลผ่านวงจร ข้อมูลก็จะยังคงอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง

SRAM สร้างขึ้นจากทรานซิสเตอร์จำนวนมาก (4-6) และมีความรวดเร็วอย่างเหลือเชื่อด้วยธรรมชาติของมัน อย่างไรก็ตาม มันค่อนข้างซับซ้อนและมีราคาแพง ซึ่งเป็นสาเหตุที่คุณจะพบมันใน CPU ที่นำไปใช้เป็นหน่วยความจำแคชที่เร็วเกินจริง

นอกจากนี้ยังมีแคช SRAM จำนวนเล็กน้อยในทุกที่ที่ต้องย้ายข้อมูลอย่างรวดเร็ว แต่อาจมีคอขวด บัฟเฟอร์ของฮาร์ดไดรฟ์เป็นตัวอย่างที่ดีของกรณีการใช้งานนี้ ทุกที่ที่อุปกรณ์ต้องมีข้อมูลเพิ่มเติม มีโอกาสจะมี SRAM ที่ช่วยให้การถ่ายโอนข้อมูลราบรื่น

DRAM – หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบไดนามิก

DRAM คือ อื่นๆ การออกแบบ RAM ทั่วไป หน่วยความจำ DRAM สร้างขึ้นโดยใช้ทรานซิสเตอร์และตัวเก็บประจุ เว้นแต่คุณจะรีเฟรชเซลล์หน่วยความจำแต่ละเซลล์ เนื้อหาในเซลล์จะสูญหาย ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า "ไดนามิก" มากกว่า "คงที่"

DRAM นั้นช้ากว่า SRAM มาก แต่ก็ยังเร็วกว่าอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสำรองเช่นฮาร์ดไดรฟ์มาก นอกจากนี้ยังมีราคาถูกกว่า SRAM และเป็นเรื่องปกติที่คอมพิวเตอร์จะมี DRAM ออนบอร์ดหลายกิกะไบต์เป็นโซลูชัน RAM หลัก

SDRAM – หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบไดนามิกซิงโครนัส

บางคนดูเหมือนจะคิดว่า SDRAM เป็นการผสมผสานระหว่าง SRAM และ DRAM แต่ไม่ใช่! นี่คือ DRAM ที่ซิงค์กับนาฬิกา CPU

โมดูล DRAM จะรอ CPU ก่อนที่จะตอบสนองต่อคำขอป้อนข้อมูล ด้วยลักษณะการทำงานแบบซิงโครนัสและการกำหนดค่าหน่วยความจำ SDRAM ในธนาคาร ซีพียูสามารถดำเนินการคำสั่งหลายคำสั่งพร้อมกันได้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมได้อย่างมาก

SDRAM เป็นรูปแบบพื้นฐานของประเภท RAM หลักที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน เรียกอีกอย่างว่า SDR SDRAM หรือ Single Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory . แม้ว่าโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นหน่วยความจำประเภทเดียวกับที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน แต่รูปแบบ vanilla SDR ของหน่วยความจำดังกล่าวค่อนข้างล้าสมัย แทนที่ด้วย RAM ประเภทถัดไปในรายการของเรา

หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบไดนามิกซิงโครนัสอัตราข้อมูลสองเท่า

สิ่งแรกที่คุณควรทราบคือมีหน่วยความจำ DDR หลายรุ่น รุ่นแรกซึ่งเราเรียกว่า DDR 1 ย้อนหลังได้เพิ่มความเร็วของ SDRAM เป็นสองเท่าโดยปล่อยให้การดำเนินการอ่านและเขียนเกิดขึ้นที่จุดสูงสุดและต่ำสุดของรอบสัญญาณนาฬิกา

DDR2, DDR3 และ DDR4 ในปัจจุบันได้รับการปรับปรุงอย่างทวีคูณบน DDR เจนเนอเรชั่นแรกนั้น ประสิทธิภาพของโมดูลหน่วยความจำเหล่านี้วัดเป็น Mega Transfers ต่อวินาที หรือ “MT/S” การถ่ายโอนเมกะหนึ่งเมกะนั้นเทียบเท่ากับหนึ่งล้านรอบนาฬิกา ชิป DDR รุ่นแรกที่เร็วที่สุดสามารถทำงานได้ 400 MT/s DDR4 นั้นเร็วถึง 3200MT/s!

GDDR SDRAM – หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มอัตราข้อมูลกราฟิกสองเท่า

ปัจจุบัน GDDR อยู่ในรุ่นที่ 6 และเกือบจะพบได้เฉพาะกับ GPU (หน่วยประมวลผลกราฟิก) บนการ์ดวิดีโอหรือคอนโซลเกม GDDR เกี่ยวข้องกับ DDR ปกติ แต่ออกแบบมาสำหรับกรณีการใช้งานกราฟิก เน้นแบนด์วิดธ์ปริมาณมหาศาล โดยไม่ต้องกังวลเรื่องเวลาแฝงต่ำ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง หน่วยความจำนี้ไม่ตอบสนองเร็วเท่ากับ SDRAM ปกติ แต่สามารถย้ายข้อมูลได้มากขึ้นในคราวเดียวเมื่อตอบสนอง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันกราฟิกที่ต้องการสตรีมข้อมูลพื้นผิวหลายกิกะไบต์เพื่อแสดงฉาก และเวลาแฝงเพียงเล็กน้อยก็ไม่มีผลที่ตามมาจริง

แม้จะมีชื่อ GDDR สามารถใช้เป็น RAM ของระบบปกติได้ ตัวอย่างเช่น PlayStation 4 มีหน่วยความจำ GDDR กลุ่มเดียวที่นักพัฒนาสามารถแยกส่วนได้ตามต้องการ โดยจัดสรรส่วนต่างๆ ให้กับ CPU และ GPU ตามต้องการ

HBM – หน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง

GDDR มีคู่แข่งในรูปแบบของหน่วยความจำ HBM ซึ่งนำเสนอในการ์ดกราฟิกจำนวนจำกัดที่ผลิตโดย AMD ปัจจุบันเวอร์ชันล่าสุดคือ HBM 2 แต่ไม่แน่ใจว่าจะแทนที่ GDDR หรือเลิกใช้แล้ว

ส่วนที่สำคัญที่สุดของประสิทธิภาพของหน่วยความจำคือจำนวนข้อมูลทั้งหมดที่สามารถเปลี่ยนได้ภายในระยะเวลาที่กำหนด วิธีหนึ่งที่ทำได้คือสร้างหน่วยความจำที่เร็วมาก อีกวิธีหนึ่งในการปรับปรุงแบนด์วิดท์ทั้งหมดคือการทำให้ข้อมูล "ไพพ์" ถูกผลักออกไปให้กว้างขึ้น

หน่วยความจำ HBM ทำงานที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาแบบ raw ที่ต่ำกว่า GDDR แต่ใช้การออกแบบชิปแบบสแต็ก 3D ที่ไม่เหมือนใครซึ่งให้เส้นทางทางกายภาพที่กว้างมากสำหรับข้อมูล รวมถึงระยะทางที่สั้นกว่ามากสำหรับสัญญาณที่จะเดินทาง ผลลัพธ์ที่ได้คือโซลูชันหน่วยความจำที่มีแบนด์วิดท์ทั้งหมดใกล้เคียงกันเมื่อเทียบกับ GDDR แต่มีความหน่วงน้อยกว่า

ปัญหาของ HBM คือมันซับซ้อนในการสร้าง และด้วยการออกแบบทางกายภาพของมัน มันยังเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุความสามารถประเภทที่ไม่สำคัญกับ GDDR หากปัญหาเหล่านั้นได้รับการแก้ไขในที่สุด ก็สามารถแทนที่ GDDR ได้ แต่ไม่มีการรับประกันว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้น

ขอบคุณสำหรับความทรงจำ!

เป็นที่ชัดเจนว่า RAM เป็นองค์ประกอบสำคัญของคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง และเมื่อเกิดข้อผิดพลาด ก็อาจเป็นเรื่องยากที่จะค้นหาว่าจริงๆ แล้วปัญหาคืออะไร

ท้ายที่สุด การหลอกลวงที่นี่หรือที่นั่นอาจทำให้ระบบของคุณไม่เสถียรอย่างละเอียดหรืออยู่หลังการล่มแบบสุ่มที่ดูเหมือน นี่คือเหตุผลที่คุณควรทดสอบหน่วยความจำ RAM ที่ไม่ดีทุกครั้งที่มีปัญหาด้านความเสถียรที่อธิบายไม่ได้

วันหนึ่งเราอาจก้าวไปไกลกว่า RAM แต่สำหรับอนาคตอันใกล้นี้ มันจะเป็นส่วนสำคัญของปริศนาประสิทธิภาพการประมวลผล ดังนั้นเราอาจจะได้รู้จักมันเช่นกัน