La memoria ad accesso casuale

RAM
La memoria ad accesso casuale (abbreviazione diffusa nel linguaggio comune: "RAM")[1][2] è una
tipologia di memoria informatica caratterizzata dal permettere l'accesso diretto a qualunque
indirizzo di memoria con lo stesso tempo di accesso.
La memoria ad accesso casuale si contrappone alla memoria ad accesso sequenziale e alla
memoria ad accesso diretto rispetto alle quali presenta tempi di accesso sensibilmente inferiori
motivo per cui è utilizzata come memoria primaria.
La tipologia di memoria ad accesso casuale più comune attualmente è a stato solido, a letturascrittura e volatile, ma rientrano nella tipologia di memoria ad accesso casuale la maggior parte
delle tipologie di ROM (inteso nell'accezione più comune e non come memoria a sola lettura),
la NOR Flash (una tipologia di memoria flash), oltre a varie tipologie di memorie informatiche
utilizzate ai primordi dell'informatica e oggi non più utilizzate come ad esempio la memoria a nucleo
magnetico.
Esclusivamente l'acronimo RAM (non il termine "memoria ad accesso casuale") ha
anche una seconda accezione più ristretta ma attualmente più diffusa secondo cui
la RAM è una memoria ad accesso casuale della tipologia più comune cioè a stato
solido, a lettura-scrittura e volatile.
SRAM
Nelle SRAM, acronimo di Static Random Access Memory, ovvero RAM statica ogni cella è
costituita da un latch realizzato da due porte logiche. 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, sono molto veloci, consumano
poco e quindi dissipano poco 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 Mb).
DRAM
La DRAM, acronimo di Dynamic Random Access Memory, ovvero RAM dinamica, è costituita, a
livello
concettuale,
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 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.
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.
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.
SDRAM
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, questa tipologia
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
SODIMM: da notare che il package SODIMM non necessariamente contiene memoria SDRAM.
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
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.
RAM disk
Un RAM disk non è altro che una porzione di RAM utilizzata come se fosse un disco rigido, col
vantaggio di avere prestazioni in lettura e scrittura enormemente più elevate, con tempi di
accesso significativamente migliori. Un altro relativo vantaggio è la volatilità di questo disco
virtuale, che rende necessario salvare i dati sui quali si è lavorato su una memoria permanente
per evitare la perdita di questi ultimi allo spegnimento della macchina.
Frequenze RAM
PC1600
200 MHz
PC2100
266 MHz
PC2700
333 MHz
PC3000
366 MHz
PC3200
400 MHz
PC3500
433 MHz
PC4300
533 MHz
PC5300
667 MHz
PC6400
800 MHz
PC8500
1066 MHz
PC10600
1333 MHz
PC12800
1600 MHz
PC14400
1800 MHz
PC16000
2000 MHz
PC17066
2133 MHz
PC17600
2200 MHz
PC19200
2400 Mhz
PC20800
2600 Mhz
RDRAM PC800 800 MHz
RDRAM PC1066 1066 MHz
RDRAM PC1200 1200 MHz