RAM

RAM หรือ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (อังกฤษ: random access memory: RAM) เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน หน่วยความจำชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตำแหน่งต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็วพอสมควร โดยคำว่าเข้าถึงโดยสุ่มหมายความว่าสามารถเข้าถึงข้อมูลแต่ละตำแหน่งได้เร็วเท่าๆ กัน ซึ่งต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจำกัดของความเร็วในการอ่านและเขียนข้อมูลและความเร็วในการเข้าถึงข้อมูล ที่ต้องทำตามลำดับก่อนหลังตามที่จัดเก็บไว้ในสื่อ หรือมีข้อกำจัดแบบรอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว

ข้อมูลในแรม อาจเป็นโปรแกรมที่กำลังทำงาน หรือข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล ของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่ ข้อมูลในแรมจะหายไปทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจำชนิดนี้ จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น (หน่วยความจำชั่วคราว)

หลักการทำงานของแรม

    หน่วยความจำ(แรม) ทำหน้าที่เก็บชุดคำสั่งและข้อมูลคอมพิวเตอร์กำลังทำงานอยู่ ไม่ว่าจะเป็นการนำเข้าข้อมูล (Input) หรือ การนำออกข้อมูล (Output)โดยเนื้อที่ของหน่วยความจำหลักแบบแรมนี้ได้ถูกแบ่งออกเป็น 4 ส่วน คือ

         1.Input Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลนำเข้าที่ได้รับมาจากหน่วยรับข้อมูลเข้า เช่น ข้อมูลที่ได้มา\จากคีย์บอร์ด เป็นต้น โดยข้อมูลนี้จะถูกนำไปใช้ในการประมวลผลต่อไป         2. Working Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผล         3. Output Storage Area  เป็นส่วนที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผลตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อรอที่จะถูกส่งไปแสดงออกยังหน่วยแสดงผลอื่นที่ผู้ใช้ต้องการเช่น จอภาพ เป็นต้น         4. Progrem Storage Area เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามา เพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่ง ชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วนนี้ทีละคำสั่งเพื่อทำการแปลความหมาย ว่าคำสั่งนั้นสั่งให้ทำอะไร จากนั้นหน่วยควบคุม จะไปควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ต้องการทำงานดังกล่าวให้ทำงานตามคำสั่งนั้น ๆหน่วยความจำจะจัดอยู่ในลักษณะแถวแนวตั้ง (CAS : Column Addaess Strobe) และแถวแนวนอน(RAS : Row Address Strobe) เป็นโครงสร้างแบบเมทริกซ์ (Matrix) โดยจะมีวงจรควบคุมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรในชิปเซต (Chipset) ควบคุมอยู่ โดยวงจรเหล่านี้จะส่งสัญญาณกำหนดแถวแนวตั้ง และสัญญาณแถวแนวนอนไปยังหน่วยความจำ เพื่อกำหนดตำแหน่งของข้อมูลในหน่วยความจำที่จะใช้งาน    ในการเข้าถึงข้อมูลในหน่วยความจำของซีพียู สิ่งแรกที่ซีพียูได้รับในการเข้าถึงข้อมูล ก็คือ ซีพียูจะได้รับสัญญาณ RAS แล้วหลังจากนั้นซีพียูจะต้องใช้เวลาสักครู่เพื่อรอรับสัญญาณ CAS ซึ่งช่วงนี้ได้ถูกเรียกว่าRas to CAS Deley จะใช้เวลาประมาณ2-3 สัญญาณนาฬิกาและในไบออส (BIOS) จะเปิดโอกาสให้ผู้ใช้สามารถปรับค่านี้ได้ เช่น ปรับจาก 3 สัญญาณนาฬิกาให้เหลือ 2 สัญญาณนาฬิกาซึ่งจะทำให้การเข้าถึงข้อมูลใน หน่วยความจำเร็วขึ้นแต่มีโอกาสเกิดความผิดพลาดได้สูง โดยสัญญาณทั้ง 2 แบบนี้จะเป็นเหมือนที่อยู่หรือตำแหน่งเก็บข้อมูลที่ทำให้ซีพียูสามารถค้นหาข้อมูลในหน่วยความจำได้อย่างถูกต้อง ในการคิดความเร็วของแรมที่ตัว Memorychip จะมีเลขรหัส เช่นHM411000-70 ตัวเลขหลัง (-) คือ ตัวเลขที่บอกความเร็วของ Ram ตัวเลขนี้ เรียกว่าAccesstime คือ เวลาที่เสียไป ในการที่จะเข้าถึงข้อมูล หรือ เวลาที่แสดงว่าข้อมูลจะถูกส่งออกไปทาง Data bus ได้เร็วแค่ไหนยิ่งAccess Time น้อยๆ แสดงว่า RAM ตัวนั้นเร็วมาก

ประเภทของแรม (RAM)

โดยทั่วไปสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ Static RAM (SRAM) โดยมีรายระเอียดดังนี้

• Static RAM (SRAM) นิยมนำไปใช้เป็นหน่วยแครช (Cache) ภายในตัวซีพียู เพราะมีีความเร็วในการทำงานสูงกว่าDRAM มาก แต่ไม่สามารถทำให้มีขนาดความจุสูงๆได้ เนื่องจากกินกระแสไฟมากจนทำให้เกิดความร้อนสูง
• Dynamic RAM(DRAM) นิยม นำไปใช้ทำเป็นหน่วยความจำหลักของระบบในรูปแบบของชิปไอซี (Integrated Circuit) บนแผงโมดุลของหน่วยความจำ RAM หลากหลายชนิด เช่น SDRAM,DDR SDRAM,DDR-IIและ RDRAM เป็นต้น โดยออกแบบให้มีขนาดความจุสูงๆได้ กินไฟน้อย และไม่เกิดความร้อนสูง

ชนิดของแรมหรือแรม DRAM (ในปัจจุบัน)
DRAM ที่นำมาใช้ทำเป็ฯแผงหน่อยความจำหลักของระบบชนิดต่างๆในปัจจุบันดังนี้

SDRAM (Synchronous DRAM) 

ตัวชืปจะใช้บรรจุภัณฑ์ (Package) แบบ TSOP (Thin Smail Outine Package) ติดตั้งอยู่บน แผงโมดูล แบบ DIMM (Dual Inline Memory Module) ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาน 2 ร่อง และมีจำนวนขาทั้งสิ้น 168 ขา ใช้แรงดันไฟ 3.3 โวลด์ ความเร็วบัสมีให้เลือกใช้ทั้งรุ่น PC-66 (66 MHz), PC-100 (100 MHz), PC-133 (133 MHz) และ PC-150 (150MHz) ปัจจุบันหมดความเป็นที่นิยมไปแล้ว จะพบได้ก็แต่เพียงในคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าๆทั้งนั้น

DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM)

ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ TSOP เช่นเดียวกับ SDRAM และมีขนาด ความยาวของแผงโมดูลเท่ากัน คือ 5.25 นิ้ว ติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ DIMM ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 1 ร่อง และมีจำนวนขาทั้งสิ้น 184 ขาใช้แรงดันไฟ 2.5 โวลด์ รองรับความจุสูงสุดได้ 1 GB/แผง ความเร็วบัสในปัจจุบันมีใหเเลือกใช้ตั่งแต่ 133 MHz (DDR-266) ไปจนถึง 350 MHz (DDR-700) สำหรับ DRAM ชนิดนี้ปัจจุบันกำลังจะตกรุ่น
การจำแนกรุ่นของ DDR SDRAM นอกจากจะจำแนกออกตามความเร็วบัสที่ใช้งาน เช่น DDR-400 (400 MHz effective) ซึ่งคิดจาก 200 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา๗ x 2 (จำนวนครั้งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบของสัญญาณนาฬิกา) แล้ว ยังถูกจำแนกออกตามค่าอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล (Bandwidth) ที่มีหน่วยความจำเป็นเมกะไบต์ต่อวินาที (MB/s) ด้วยเช่น PC3200 ซึ่งคิดจาก 8 (ความกว้างของบัสขนาด 8 ไบต์ หรือ 64 บิต) x 200 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 (จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา)เท่ากับอัตตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่ 3,200 MB/s โดยประมาณนั่นเอง นอกจากนี้ยังมีรุ่นอื่นๆอีก เช่น PC2100 (DDR-266), PC2700(DDR-33), PC3600 (DDR-450), PC4000(DDR-500),PC4200(DDR-533), และ PC5600 (DDR-700) เป็นต้น

DDR-II SDRAM

ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ FBGA (Fine-Pitch Ball Gril Array) ที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำก่าแบบ TSOP อีกทั่งยังสามารถออกแบบให้ตัวชิปมีขนาดเล็กแ
ะบางลงได้ ชิปดังกล่าวถูกติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ DIMM ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 1 ร่อง และมีจำนวนขาทั่งสิ้น 240 ขา ใช้แรงดันไฟเพียง1.8โวลต์ รองรับความจุได้สูงสุดถึง 4 GB ความเร็วบัสในบัจจุบันมีให้เลือกใช้ตั่งแต่ 200 MHz (DDR2-400) ไปจนถึง 450 MHz (DDR2-900) สำหรับ DRAM ชนิดนี้ปัจจุบันกำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก จนคาดว่าในอีกไม่ช่าจะเข้ามาแทนที่มาตรฐานเดิมคือ DDR SDRAM ในที่สุด
นอกจากรุ่นของ DDR-II นอกจากจำแนกออกตามความเร็วของบัสที่ใช้งาน เช่น DDR2-667 (667 MHz effective) ซึ่งคิดจาก 333 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบของสัญญาณนาฬิกา) แล้ว ยังถูกจำแนกออกตามค่าแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ด้วย เช่น PC2-5400 ซึ่งคิดจาก 8 (ความกว้างของบัสขนาด 8 ไบต์) x 333 MHz ( ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 (จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ระรอบของสัญญาณนาฬิกา๗ เท่าอัตตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่ 5,400 MB/s โดยประมั่นเอง นอกจากนี้ยังมีรุ่นอื่นๆอีกเช่น PC2-4300 (DDR-533),PC2-6400(DDR2-800) และ PC2-7200 (DDR2-900) เป็นต้น

RDAM (RAMBUS DRAN) 

ถูกพัฒนาขึ้นมาโดยบริษัท Rambus lnc โดยนำมาใช้งานครั้งแรกร่วมกับชิปเซ็ต i850 และซีพียู Pemtium 4 ของ Intel ในยุคเริ่มต้น ปัจจุบันไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าที่ควร โดยชิปเซ็ตและเมนบอร์ดของ Intel เพียงบางรุ่นเท่านั้นที่สนับสนุน ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ CSP (Chip-Scale Package) ติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ RIMM (Rambus Inline Memory Module) ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 2 ร่อง ใช้แรงดันไฟ 2.5 โวลต์ และรองรับความจุสูงสุดได้มากถึง 2 GB ปัจจุบัน RDRAM ที่มีวางขายในท้องตลาด สามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ 

• RDRAM (16บิต) เป็น RDRAM แบบ Single Channel ที่มีความกว้างบัส 1 แชนแนลขนาด 16 บิต (2ไบต์) มีจำนวลขาทั้งสิ้น 184 ขา การจำแนกรุ่นโดย มากจำแนกออกตามความเร็วบัสที่ใช้งาน เช่น PC-800 (800 MHz),PC-1066(1,066 MHZ) และ PC-1200 (1,200 MHz) เป็นต้น
• RDRAM(32บิต) เป็น RDRAM แบบ Dual Channel ที่มีความกว้างบัส 2 แชแนลขนาด 32 บิต (4ไบต์) มีจำนวนขาทั้งสิ้น 242 ขา การจำแนกรุ่นโดยมากจะจำแนกออกตามค่าแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ที่ได้รับ เช่น RIMM 3200(PC-800),RIMM 4200(PC-1066),RIMM 4800(PC-1200) และ RIMM 6400 (PC-1600) เป็นต้น

นอกจากนี้ในอนาคตยังอาจพัฒนาให้มีความกว้างบัสเพิ่มมากขึ้นถึง 4 แชนแนลขนาด 64 บิต(8 ไบต์) ที่ทำงานด้วยความเร็วบัสสูงถึง 1,333 และ 1,600 MHz effective ออกมาด้วย โดยจะให้แบนด์วิดธ์มากถึง 10.6 และ 12.8 GB/s ตามลำดับ