Pamięć operacyjna RAM - co warto wiedzieć?

Pamięć RAM (Random Access Memory) to podstawowy element architektury komputera. Jest to pamięć o dostępie swobodnym (do zapisu i odczytu), wykorzystywana do przechowywania wykonywanych w danej chwili programów i danych będących ich wynikami.

W przeciwieństwie do pamięci ROM (Read Only Memory), którą można jedynie odczytywać (choć nie do końca, np. EEPROM można z powodzeniem zapisywać, lecz jest to proces o wiele wolniejszy i różniący się od odczytu), pamięć RAM z równą łatwością daje dostęp do każdej swojej komórki w trybie odczytu i zapisu.

Zaletą pamięci RAM jest jej ogromna szybkość. W porównaniu z innymi dostępnymi pamięciami, ustępuje prędkością tylko pamięci cache, stanowiącej część struktury rdzenia procesora i bezpośrednio z nim połączoną. Z każdą generacją pamięć RAM zwiększa swoją wydajność, maksymalny rozmiar. Zmniejsza się z kolei cena za megabajt, napięcie zasilania i pobór energii.

Pamięci we współczesnych komputerach są relatywnie tanie, bardzo szybkie, niezawodne. Ich pojemność pozwoliła w ostatnich latach na wyeliminowanie konieczności wykorzystania zapisanego na dysku twardym pliku wymiany, co znacząco wpłynęło na zwiększenie wydajności i komfortu pracy (brak odwołań do danych na dysku nie powoduje spotykanego dawniej spowalniania pracy i utraty responsywności, szczególnie przy obróbce większych plików).

Skupiając się na pamięciach laptopowych, warto wpierw rozszyfrować często spotykany przy okazji pamięci RAM dedykowanych do notebooków skrót SODIMM. Rozwija się on na Small Outline Dual In-line Memory Module, czyli w wolnym tłumaczeniu małogabarytowy moduł pamięci ze złączem dwurzędowym. Ta nazwa odnosi się do budowy płytki kości pamięci – jest ona wyraźnie mniejsza od odpowiedników "stacjonarnych", a kontakty, poprzez które łączy się ze slotem (złączem) umieszczone po obu stronach jednej z krawędzi PCB.

 

DDR SDRAM

Pierwsze pamięci DDR (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) pojawiły się w 1999 roku. Od wcześniej stosowanych SDRAM-ów różniły się zawartym w samym ich oznaczeniu, trybie pracy Double Data Rate, oznaczającym pracę zarówno na rosnącym, jak i opadającym zboczu zegara taktującego. Napięcie zasilania dla modułu DDR SO-DIMM wynosi 2,5V. Złącze krawędziowe posiada 200 pinów.

Przykładowe oznaczenia i teoretyczne przepustowości:

DDR-200 (PC-1600) – (64 bity * 2 * 100 MHz)/8 = 1,6 GB/s
DDR-266 (PC-2100) – (64 bity * 2 * 133 MHz)/8 = 2,1 GB/s
DDR-333 (PC-2700) – (64 bity * 2 * 166 MHz)/8 = 2,7 GB/s
DDR-400 (PC-3200) – (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3,2 GB/s
DDR-433 (PC-3500) – (64 bity * 2 * 216 MHz)/8 = 3,5 GB/s

 

DDR2 SDRAM

Rozwinięcie pamięci DDR SDRAM, o większej częstotliwości taktowania. Wykorzystuje chipy pamięci umieszczone w obudowach BGA (lutowane na kulkach, podobnie jak układy graficzne, chipsety).

Pamięci DDR2 nie są kompatybilne z DDR1. Choć na pierwszy rzut oka wyglądają bardzo podobnie, a ilość pinów zgadza się, różnią się napięciem zasilania (1,8v zamiast 2,5V), a także miejscem wycięcia na klucz slotu (przesunięty o 1mm)

Typowe parametry pamięci DDR2 SO-DIMM:

DDR2-400 (PC2-3200) – (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3,2 GB/s
DDR2-533 (PC2-4200 [4300]) – (64 bity * 2 * 266 MHz)/8 = 4,26 GB/s
DDR2-667 (PC2-5300 [5400]) – (64 bity * 2 * 333 MHz)/8 = 5,33 GB/s
DDR2-800 (PC2-6400) – (64 bity * 2 * 400 MHz)/8 = 6,4 GB/s
DDR2-1066 (PC2-8500 [8600]) – (64 bity * 2 * 533 MHz)/8 = 8,53 GB/s

W nawiasach kwadratowych znajdują się wartości podawane przez część producentów.

 

DDR3 SDRAM

Kolejna, trzecia generacja pamięci dynamicznych pracujących na obu zboczach zegara. Tym razem wyraźnie widoczna jest różnica w umiejscowieniu klucza w złączu – przeniesiono je bliżej środka (2,48cm zamiast 1,5-16cm w poprzednich generacjach). Liczba pinów wzrosła do 204. Napięcie zasilania zostało obniżone do 1,5V.

Typowe parametry pamięci RAM DDR 3-ciej generacji:

DDR3-800 (PC3-6400) – (64 bity * 2 * 400 MHz)/8 = 6,4 GB/s
DDR3-1066 (PC3-8500) – (64 bity * 2 * 533 MHz)/8 = 8,5 GB/s
DDR3-1333 (PC3-10600) – (64 bity * 2 * 667 MHz)/8 = 10,6 GB/s
DDR3-1600 (PC3-12800) – (64 bity * 2 * 800 MHz)/8 = 12,8 GB/s
DDR3-1866 (PC3-15000) – (64 bity * 2 * 933 MHz)/8 = 15 GB/s
DDR3-2000 (PC3-16000) – (64 bity * 2 * 1000 MHz)/8 = 16 GB/s
DDR3-2133 (PC3-17000) – (64 bity * 2 * 1066 MHz)/8 = 17 GB/s
DDR3-2400 (PC3-19200) – (64 bity * 2 * 1200 MHz)/8 = 19,2 GB/s

Zaletami w stosunku do poprzedniej generacji jest większa wydajność przy niższym napięciu zasilania, mniejsza o około 40% energożerność i niższy o ponad połowę koszt dla tej samej pojemności.

W 2010 roku organizacja standaryzująca JEDEC wprowadziła do standardu pamięci DDR3 wersję niskonapięciową DDR3L. Moduły Low Voltage są zgodne z wersją wcześniejszą, różnią się nominalnym napięciem pracy – zamiast 1,5V mogą pracować przy 1,35V, co oznacza zmniejszenie zapotrzebowania na energię o 15%.

 

DDR4 SDRAM

W chwili pisania niniejszego artykułu, najnowsza generacja dostępnych modułów pamięci RAM. Praca w trybie DDR, napięcie zasilania 1,2V, chipy pamięci tak jak w poprzedniej generacji w obudowie BGA. Nie są kompatybilne z poprzednimi generacjami DDR. Wycięcie w złączu krawędziowym przesunięte jeszcze bardziej ku środkowi (43mm od brzegu), minimalnie szersze (69,6mm zamiast 67,6mm). Liczba pinów wzrosła do 244, w związku z czym raster zmienił się na drobniejszy.

Pobór mocy został zmniejszony w stosunku do DDR3 o około 20% i po raz kolejny oferowana jest wyższa przepustowość przy niższym napięciu zasilania.
Pamięci czwartej generacji coraz częściej pojawiają się w nowych notebookach i z pewnością w niedługim czasie wyprą starsze wersje z rynku, a ich cena sukcesywnie będzie maleć. Przy obecnych pojemnościach sięgających 16GB (a spodziewane są do 128GB), zastosowanie nawet jednego slotu pamięci pozwala na wyposażenie w laptopa w ilość RAM wystarczającą do wszelkich zastosowań.

Typowe parametry pamięci RAM DDR4:

DDR4-2133 (PC4-17000) – (64 bity * 2 * 1066 MHz)/8 = 17 GB/s
DDR4-2400 (PC4-19200) – (64 bity * 2 * 1200 MHz)/8 = 19,2 GB/s
DDR4-2666 (PC4-21333) – (64 bity * 2 * 1333 MHz)/8 = 21,3 GB/s
DDR4-2800 (PC4-22400) – (64 bity * 2 * 1400 MHz)/8 = 22,4 GB/s
DDR4-3000 (PC4-24000) – (64 bity * 2 * 1500 MHz)/8 = 24 GB/s
DDR4-3200 (PC4-25600) – (64 bity * 2 * 1600 MHz)/8 = 25,6 GB/s

 

Pamięć RAM lutowana na płycie – częsta praktyka producentów

W dobie ciągłej miniaturyzacji sprzętu, także płyty główne stają się mniejsze. Przy jednoczesnym wzroście pojemności baterii dla zapewnienia jak największej mobilności, miejsca na dodatkowe podzespoły jest na tyle mało, że chipy pamięci zostają wlutowane bezpośrednio na laminat płyty głównej. W takim przypadku nie ma możliwości łatwej wymiany lub dołożenia modułu RAM. Decyzję o ilości potrzebnej pamięci trzeba podjąć świadomie podczas zakupu sprzętu.

Są także przypadki (np. w laptopach ASUS czy Samsung), że producent zintegrował pamięć na płycie, ale pozostawił możliwość rozbudowy, montując jednocześnie slot.

Jeśli chodzi o sloty pamięci, może być ich różna ilość z przedziału od 1 do 4. Z reguły są 2. Zależnie od ich fabrycznego obsadzenia, istnieją różne możliwości rozbudowy. Jeżeli wszystkie sloty są zajęte, należy usunąć jeden lub więcej modułów pamięci i zainstalować w ich miejsce nowe, większe. Z kolei przy wolnym slocie, można dołożyć kolejny moduł o dowolnej obsługiwanej pojemności.

Nie każda pamięć zadziała – nawet pomimo zgodności generacji. Wpływ na kompatybilność ma bardzo wiele czynników, począwszy od chipsetu / procesora, który odpowiada za obsługę pamięci, poprzez BIOS, który nie obsługuje danej prędkości lub pojemności pamięci, przez problemy z jednoczesną współpracą modułów różnych typów i producentów i wiele innych. Niekiedy konieczna jest aktualizacja BIOS. Kość pamięci jest identyfikowana poprzez dane zapisane w szeregowej pamięci SPD (Serial Presence Detect) umieszczonej na płytce modułu. Jeżeli dany rodzaj organizacji, timingi (opóźnienia), czy częstotliwość jest nieobsługiwana, komputer może się nie uruchomić.

Bluescreeny podczas uruchamiania systemu mogą być spowodowane wadliwą pracą pamięci RAM. Choć awarie pamięci RAM są rzadkimi przypadkami, zdarzają się. Nie są one łatwe do zdiagnozowania, gdyż dają symptomy podobne do wielu innych, niezwiązanych z RAM-em usterek. Wykorzystując naszą wiedzę i odpowiednie oprogramowanie, jesteśmy jednak w stanie trafnie określić uszkodzony moduł pamięci.

Doświadczenie pokazuje, że kości pamięci należy dobierać empirycznie. Niekiedy teoretycznie kompatybilna pamięć powoduje problemy z uruchomieniem lub stabilnością, natomiast opisana w instrukcji serwisowej jako nieobsługiwana – działa poprawnie. Jako serwis posiadamy kości różnych producentów, typów, prędkości na stanie magazynu i do zamówienia, co daje nam większy komfort w doborze pamięci dla danego komputera. W kwestiach związanych z rozbudową pamięci, a także błędami przez nie generowanymi, zapraszamy do odwiedzenia naszego Serwisu (ul. Grójecka 132/1A, 03-980 Warszawa) lub do kontaktu telefonicznego pod nr tel 507 255 608