Памяць з адвольным доступам

Памяць з адвольным доступам, апэратыўная памяць (па-ангельску: random-access memory, RAM) — адзін зь відаў кампутарнае памяці. На сёняшні дзень уяўляе сабой набор інтэгральных схемаў, якія дазваляюць доступ на запіс і чытаньне да любой (адвольнай) ячэйкі захаванае інфармацыі. Слова адвольны ў гэтым выпадку падкрэсьлівае тое, што пэўная адзінка інфармацыі можа быць атрымана за пэўны прамежак часу незалежна ад яе фізычнага месцазнаходжаньня й залежнасьці ад папярэдняе адзінкі інфармацыі. Гэтым апэратыўная памяць адрозьніваецца ад такіх носьбітаў інфармацыі, як цьвёрды дыск, CD- і DVD-дыск, або магнітная стужка: пасьлядоўнае счытваньне зьвестак і іх захаваньне ў перадвызначаным парадку — наступства канструкцыйных абмежаваньняў.

Прыклад энэргазалежнае памяці з адвольным доступам: SDRAM — звычайна выкарыстоўваецца ў якасьці асноўнае памяці ў пэрсанальных кампутарах і сэрвэрах.

Абрэвіятура RAM звычайна асацыюецца з энэргазалежнай памяцьцю, кшталту DRAM, якая губляе ўсю зьмешчаную ў сабе інфармацыю пасьля губленьня электрычнае напругі.

Першыя модулі RAM на аснове магнітных асяродкаў, прыдатныя для масавага выкарыстаньня, зьявіліся на рынку ў 1951 годзе і сышлі зь яго на мяжы 1960—1970-х гадоў, калі наступіла эра паўправадніковай памяці.

Гісторыя

1-мэгабайтны чып — адна з апошніх мадэляў Carl Zeiss AG, распрацаваная у 1989 годзе.

Першыя кампутары ў якасьці асноўнай прылады для захаваньня зьвестак выкарыстоўвалі рэле і лініі затрымкі. Ультрагукавыя лініі затрымкі маглі ўзнавіць зьвесткі толькі ў тым выглядзе, у якім яны былі запісаныя. Магнітныя барабаны мелі нізкі кошт маштабаваньня, але атрыманьне непасьлядоўных кавалкаў інфармацыі было праблематычным бязь ведаў пра будову і працу прыбора. Трыгеры на трыёдах, а потым на дыскрэтных транзыстарах, выкарыстоўваліся ў меншых і хутчэйшых тыпах памяці, такіх як банкі рэгістраў з адвольным доступам. Тамтэйшыя рэгістры былі адносна вялікія, але акрамя памераў яны спажывалі шмат энэргіі і каштавалі зашмат для выкарыстаньня разам зь вялікімі аб’ёмамі зьвестак. Часьцей за ўсё пабудаваныя такім чынам элемэнты памяці маглі ўтрымліваць колькі соцень або тысяч бітаў памяці.

Першай сапраўднай памяцьцю з адвольным доступам лічыцца трубка Ўільямза, створаная ў 1947 годзе. У якасьці носьбіту зьвестак у электронна-прамянёвай трубцы выступаў экран, пэўныя вобласьці якога зараджаліся для захаваньня інфармацыі. Адвольнасьць доступу дасягалася за конт таго, што электронны прамень трубкі мог счытваць і запісваць вобласьці экрану ў адвольным парадку. Аб’ём зьвестак у трубцы Ўільямза не перавышаў тысячу біт, але новая прылада была хутчэйшай, меншай у памерах і энэргаашчаджальнай, у адрозьненьне ад электравакуўмных трыгераў.

У 1947 годзе быў таксама вынайдзены іншы тып памяці з адвольным доступам — памяць на магнітных асяродках. Гэтая памяць паўсюдна выкарыстоўвалася да сярэдзіны 1970-х гадоў. Гэтая памяць уяўляла сабою шэраг намагнічаных фэрытавых кольцаў. Кожнае кольца адказвала за адзін біт інфармацыі, а яго стан — 0 або 1 — адпавядаў вызначанаму кірунку намагнічанасьці. Адзін блёк памяці ўяўляў сабою матрыцу з кольцаў, да кожнага зь якіх падводзіліся правады для чытаньня і запісу зьвестак. Такім чынам забясьпечваўся адвольны доступ да інфармацыі.

Памяць на магнітных асяродках заставалася стандартам кампутарнай памяці да сярэдзіны 1970-х гадоў, калі ён на зьмену прыйшла цьвердацельная памяць на інтэгральных схемах. У 1968 годзе Робэрт Дэнард(en) вынайшаў DRAM — дынамічную памяць з адвольным доступам. Дэнард прапанаваў замяніць 4- або 6-транзыстарны трыгер адным транзыстарам, які б адказваў за адзін біт. Гэта дазваляла значна ўшчыльніць памяць, але за кошт зьяўленьня энэргазалежнасьці: зьвесткі захоўваліся за кошт уласнай электрычнай ёмістасьці транзыстараў і патрабавалі сталага абнаўленьня за некалькі мілісэкундаў да таго, як электрычны зарад зьнікне.

Віды памяці

Зьверху ўніз, зьлева направа:
DDR2 з радыятарам, DDR2 без радыятара, DDR2 для ноўтбукаў, DDR і DDR для ноўтбукаў

Сучасная памяць з адвольным доступам бывае двух відаў: статычная (SRAM) і дынамічная (DRAM). Кожны біт памяці ў SRAM захоўваецца ў асобным трыгеры, стан якога адпавядае значэньню біта. Статычная памяць даражэйшая ў вытворчасьці, але працуе хутчэй і спажывае менш электраэнэргіі за DRAM, таму часта выкарыстоўваецца для кэш-памяці ў працэсарах. DRAM жа адзін біт трымае ў асобнай ячэйцы памяці — пары транзыстар-кандэнсатар: кандэнсатар утрымлівае вялікі або малы зарад (1 ці 0 адпаведна), а транзыстар грае ролю пераключальніка, які дазваляе счытваць значэньне або зьмяняць яго, зьмяніўшы зарад у кандэнсатары. З-за таго, што падобная схема зьяўляецца таньнейшай, яна атрымала шырэйшае распаўсюджаньне ў сучасных кампутарах.

Абодва віды памяці зьяўляюцца энэргазалежнымі — са стратай электрычнасьці зьнікаюць і зьвесткі. У процівагу, памяць толькі для чытаньня (ROM) можа захоўвацца і пасьля сканчэньня падачы электрычнасьці шляхам уключэньня ці выключэньня патрэбных транзыстараў, але зьвесткі ня могуць быць зьмененыя. Але ж існуць віды ROM-памяці (напрыклад, EEPROM ці флэш-памяць), якія спалучаюць уласьцівасьці ROM- і RAM-памяці, такім чынам дазваляючы захоўваць зьвесткі без падачы току і зьмяняць іх без адмысловых прыладаў. Прыкладамі падобнай памяці зьяўляюцца USB-флэш-дыскі, карты памяці для тэлефонаў і фотаапаратаў і гэтак далей.

ECC-памяць (якая можа быць як статычнай, гэтак і дынамічнай) зьмяшчае адмысловыя мікрасхемы для выяўленьня і/або выпраўленьня збояў (памылак памяці) ва ўтрыманых зьвестак з дапамогай бітаў цотнасьці і тэхналёгіяў для карэкцыі памылак.