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各种RAM介绍

2021-04-19
David


参考:

RAM简介

单论速度:

VRAM > SRAM > DRAM

各種不同的RAM

  • RAM(隨機存取記憶體)

  這個字眼是所有可進行非線性模式讀寫動作的記憶體名詞總匯。不過,它通常指的特別是那些以晶片為主的記憶體,因為所有晶片型記憶體都可以作隨機存取。它和ROM並不是天平的兩端,電腦照樣可以從ROM讀取資料,但電腦可以對RAM作讀取和寫入的動作。

  • SIMM(Single In-line Memory Module,單線記憶模組)、DIMM(Dual In-line Memory Module,雙線記憶模組)

  SIMM和DIMM指得並不是記憶體的型式,而是RAM包裝的模組(電路板再加上晶片)。SIMM是這兩者中較老的一種,提供的是32位元資料通路,因為Pentium的設計可以處理更寬的資料流量,所以在Pentium的主機板上,SIMM必須成對出現(如果是在486或較慢的主機板上,就可以單獨存在)。DIMM出現的比較晚,採用64位元通路,所以更適合用在Pentium或更新的處理器。以買方的眼光來看,好消息是一片DIMM就可以處理兩片SIMM的工作,當然在Pentium主機板上就可以單獨存在。以長遠來看,DIMM是比較合乎經濟效益的,因為你隨時可以再加一條上去。

  • DRAM(Dynamic RAM,動態隨機存取記憶體)

  DRAM是今日電腦標準的系統主記憶體,當你告訴別人,自己的電腦是32MB RAM時,指的就是它。在DRAM裏,資訊是存放在電容器裏的一系列電荷。在幾微秒內,它就可以充電完畢,但是電容器會漏電,所以需要不斷地充電以維持電位。就是因為要不斷充電,所以它才叫作「動態」。

  • FPM RAM(Fast Page-Mode,快速頁模式RAM)

  在EDO RAM出現之前,所有在PC裏的主記憶體都是快速頁模式的變型。為何取這個名字已不可考,反正也就只有這麼一種類型。隨著技術日漸成熟,FPM RAM的讀取時間從120奈秒掉到目前最常見的60奈秒。只不過Pentium處理器所允許的匯流排速度是66 MHz,FPM RAM還是追不上這樣的速度,60-ns的RAM模組是以低於30MHz的速度進行隨機頁讀取(所謂的「頁」指的是某一區的位址空間),這比匯流排的速度要慢,所以DRAM製造商便出現了所謂「RAM Cache」的概念。

  • EDO RAM(Extended-data-out RAM,延伸資料輸出RAM)

  不必理會那些誇大的宣傳,其實EDORAM也不過是另一種形式的FPM RAM,簡要地說,在CPU在讀取某一位址的資料時,有相當大的機會在下一次動作時,會動用附近位址的資料。因此EDORAM利用這種特性,每次的記憶體讀取,它並不會強迫都來次重新充電,EDO RAM會記著前一次讀取動作的位址,取用附近位址資料時便可以加速進行。EDO RAM可加速記憶讀取周期,在記憶體效能改進可達百分之四十。但是EDO RAM最多只能跟上66MHz的效率,很快地,最新一代的CPU,如AMD、Cyrix和Intel的處理器,就把它給拋在後面了。

  • BEDO RAM(Burst EDO RAM,連發式EDO RAM)

  由於讀取DRAM的速度要求愈來愈快,自然也就有相應的技術不斷開發出來。這類技術中有一種叫做連發(Bursting),這種作法就像是射擊裏的連發一樣,大區塊的資料以連續的分式,分成一小段一小段地送到CPU作處理。這代表DRAM裏面,連續發射出來的不只是第一頁裏的詳細位址,還包括後面幾頁的。BEDO RAM在一陣連發中最多可處理四個資料片段,這樣一來,後面三段資料就可以避開如第一段資料送出前的延遲,因為它們早就在那兒待命了。DRAM在收到第一個位址後,其它三個可以用10奈秒的間隔處理,只不過,BEDO RAM實際上雖有速度的增進,但那 66MHz的障礙依舊是難以跨越的鴻溝。BEDO RAM之所以能存活,完全拜 SDRAM製造商並不打算把價錢降到可和 EDO RAM競爭的價位,結果投入改進 EDO技術的資源不斷湧進,於是才出現這個「連發」的技術,以便和 SDRAM在速度上一拼高下,這就是BEDO RAM的由來。

  • SDRAM(Synchronous Dynamic RAM,同步動態隨機存取記憶體)

  目前已有大量的資源轉投入SDRAM 的發展,並且已經出現在PC的廣告宣傳上,而它之所以會備受矚目,有兩個因素:第一、SDRAM可以處理高達100MHz的匯流排速度,而很快我們就會看到這樣的機器出現。第二、SDRAM是和系統時脈同步,這種精巧的技術即便是現在,也仍舊讓工程師十分困惑。SDRAM的技術可以讓兩頁的記憶體同時開啟,而目前SDRAM還發展出一種新的標準,這是Santa Clara大學(位在加州)的SCSzzLAssociation和許多工業領先廠商一起發展出來的,稱作SLDRAM。這種技術使用較高的匯流排速度,在處理送給DRAM的指令、位址請求和時序時,則採用封包(Packets,一小塊資料)技術。結果是它不需靠DRAM晶片設計技術改善來增進效率,更棒的是它乃是成本低但效能高的記憶體,請密切注意未來SLDRAM的出現。

  • SRAM(Static RAM,靜態隨機記憶體)

  SRAM和DRAM的差異在於,DRAM得隨時充電,而SRAM儲存記憶不必作自動充電的動作,會出現充電動作的唯一時刻是有寫入動作時。如果沒有寫入的指令,在SRAM裏不會有任何東西被更動,這也是它為什麼被稱為靜態的原因。SRAM的優點是它比DRAM快得多,和BFDO的50ns相較,它甚至可以達到12ns。缺點則是它比DRAM貴許多,在PC裏最常用到SRAM的地方就是第二層快取(L2 Cache)。

  • L2 Cache

  預測那些資料是下次動作所需,並且將其準備好,好加速執行的速度,這可算是一種快取的藝術。當CPU作出資料請求,資料可在下列四個地方之一找到:L1 Cache(第一層快取)、L2Cache、主記憶體和實體儲存系統(像硬碟)。L1快取位在CPU內,比起其他三者要小得多,L2快取則是另一個獨立的記憶區,採用SRAM。主記憶體大得多,並且由DRAM組成,至於實體儲存系統就更大了,但是速度自然要慢得很多。資料搜尋會先從L1快取開始,然後再到L2快取、DRAM,最後才是實體儲存系統。每下一層,速度就慢了一些,L2快取的功能處在DRAM和CPU之間,讀取速度比DRAM來得快,但得靠複雜的預測技術才能發揮功效。一般所稱的「快取命中」(Cache Hit)指的是,在L2裏找到資料,而非L1。快取系統的目的,就在於把記憶體讀取的速度,盡可能提昇到CPU的水準。

  • Async SRAM(Asynchronous SRAM,非同步SRAM)

  從386時代起,Async SRAM就已經和我們共存了,時到今日,仍有很多PC裏的L2快取可以看見它們的身影。被稱為非同步,是因為它並不是和系統時脈同步,然後CPU就得等著L2快取回應資料請求。和DRAM比,這種等待並不算長,但還是得等。

Sync SRAM(Syncronous Burst SRAM,同步連發SRAM),Sync SRAM會和系統時脈同步,所以比起廣泛使用在L2快取上的非同步SRAM要快,速度大約是8.5ns。不幸的是,Sync SRAM的生產量並沒有大到足以降低成本的地步,因此它似乎註定是個短命的傢伙,尤其匯流排速度高於66MHz時,它就沒辦法維持同步的能力,所以在新一代的機器裏,就有待另一種記憶體來填補空隙。

  • PB SRAM(Pipeline Burst SRAM,管線化連發SRAM)

  利用連發技術,SRAM的記憶體請求可以加以「管線化」,或者用「收集」的,因此在某一連發裏的請求,可以在一瞬間就被執行完畢。由於PBSRAM使用了管線化技術,所以儘管稍微落後在系統的同步速度,效能還是比Sync SRAM來得高些,主因在於它設計的運作速度,可以配合75MHz或更高的匯流排速度。可預見PB SRAM將會在Pentium II以後的系統裏,扮演重要的角色。

  • VRAM(Video RAM,視訊RAM)

  VRAM的目標正是瞄準了視訊的效能,主要是在影像加速卡或整合顯示技術的主機板裏,才可以看到它的出現。VRAM用來儲存圖形顯示裏的像素值,板上的控制器會持續地從這記憶體裏讀取資料來更新顯示資料。它設計的目的除了提供比標準影像卡更快的視訊效能,還得降低對CPU的需求,VRAM是雙埠的記憶體,也就是單位記憶區會有兩個存取埠,一個是用來不斷地更新顯示內容,另一個則是用來改變將會顯示的資料。雙埠也意味著頻寬加倍,和較快的視訊效能,像DRAM和SRAM都只有單埠存取。

  • WRAM(Windows RAM,視窗RAM)

  和VRAM一樣,WRAM也是雙埠的RAM,而且專門用在提升圖形顯示效能。在操作上,WRAM和VRAM類似,不過整個使用頻寬還要更高(大約高出百分之二十五),除了好幾個應用程式發展人員可資利用的好幾種圖形顯示功能,這裏面包括了比VRAM緩衝區快上好幾倍的雙緩衝區資料系統,於是在螢幕更新速率便有相當高的表現。

  • SGRAM(Synchronous Graphic RAM,同步圖形RAM)

  SGRAM不同於VRAM和WRAM,但卻都是用於影像加速卡。SGRAM是單埠型的RAM,它的加速是採用了雙欄位功能,也就兩頁記憶體區可以同時開啟,因此和雙埠的作法有些類似。在3D影像技術上,SG-RAM証實是個頗有分量的競賽者,因為區塊寫入功能可以加速螢幕填入速度,同時記憶清除速度也會加快。三度空間的影像需要快速的記憶體清除,每秒大約要有30到40次。

結論

  所有的RAM技術,都在強調速度,並且試圖不增加成本而能達成此一目標。不過CPU的技術跑得越來越快,記憶體技術必須加速趕上才行,這也是為何有各種RAM推陳出新,它可能讓人迷惑,但可以確定的,它們一定會合乎我們的口味!

update: VRAM vs SRAM VRAM (Video Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory) are two different types of computer memory with distinct purposes and characteristics:

  1. VRAM (Video Random Access Memory):
  • Purpose: VRAM is primarily used in graphics cards and other hardware that handle video and graphics rendering. It stores the graphical data necessary for displaying images and video on a monitor.

  • Type: VRAM is a type of dynamic RAM (DRAM) designed specifically for video-related tasks. It’s optimized for high-speed data transfer and parallel processing required in graphics rendering.

  • Access Speed: VRAM is typically faster than system RAM (main memory) to ensure smooth and quick rendering of images and videos.

  • Capacity: VRAM is usually smaller in capacity compared to system RAM because it stores only the data needed for the current frame.

  1. SRAM (Static Random Access Memory):
  • Purpose: SRAM is a type of computer memory used for various purposes, such as cache memory in CPUs, memory buffers in networking devices, and as a part of embedded systems.

  • Type: SRAM is a type of static RAM that uses flip-flops to store data, making it faster and more power-efficient than DRAM.

  • Access Speed: SRAM is very fast and provides low-latency access to data, making it suitable for tasks that require rapid retrieval of information.

  • Capacity: SRAM is typically smaller in capacity compared to system RAM (DRAM) but larger than VRAM.

In summary, VRAM is specialized memory designed for graphics processing, while SRAM is a versatile type of memory used in various computing applications. They differ in terms of purpose, access speed, and capacity, with VRAM optimized for graphics tasks and SRAM used more broadly in computing systems.


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