Cât de multe știti despre tehnologia RAM?

Indiferent daca utilizati un PC modern sau unul care poate fi expus intr-un muzeu, un telefon mobil smart/tableta sau un laptop, toate utilizeaza memorie RAM.

Cu un ritm considerabil mai redus decat cel al placilor video sau al procesoarelor, dar mai eficient, memoriile RAM au evoluat fara a se grabi. Primul model de memorie RAM sau Random Access Memory a aparut in 1957 si a fost produsa intr-un laborator. In 1964 avea loc prima productie in masa de catre Fairchild Semiconductor.  In anii 80, cand Intel a lansat procesorul i486/80486, memoria RAM – mai specific FPM DRAM (Fast Memory Page) – a prins avant si a inceput sa fie utilizata la scara mai larga pe masura ce s-a inregistrat o cerere mai mare de calculatoare.

In perioada anilor 1990 a aparut memoria SDRAM care aducea anumite avantaje: viteze mai mari de transfer al datelor, consum mai mic sau latime de banda mai mare. Aceasta se sincroniza cu frecventa procesorului printr-un singur transfer.

Anii 2000 au introdus memoria DDR (Double Data Rate) care exact cum ii spune numele a dublat rata de transfer a datelor prin tranferarea lor pe ambele „fronturi” ale semnalului de ceas: crescator si descrescator. 20 de ani mai tarziu, memoria DDR a ajuns la cea de a 5-a versiune si este cea pe care se bazeaza toate PC-urile moderne la ora actuala. Comparativ cu memoria DDR4 care a devenit foarte raspandita, lansata in 2014 cu productia planificata sa fie oprita anul acesta, memoria DDR5 aduce consum mai mic iar numarul de comenzi sau transferuri pe care le poate gestiona pe secunda a crescut considerabil. In timp ce DDR4 avea frecvente intre 1866 si 3200Mhz, DDR 5 poate ajunge pana la 8800Mhz.

Pe langa viteza/frecventa, latenta memoriilor joaca de asmenea un rol important in masurarea importantei memoriei fiind doua atribute cheie al standardului industriei memoriilor (JEDEC). Combinatia dintre viteza, maurata in megatransferuri pe secunda (MT/s) sau in Mhz, si latenta reprezzinta cel mai precis mod de masurare al performantei memoriei.

Latenca CAS (Column Address Strobe or Signal) a unui modul DRAM reprezinta numarul de „cicluri de ceas”necesare pentru ca modului sa acceseze un aumit set de date in-tuna dintre coloanele sale pentru a-l pune la dispozitie la iesire. Este numarul de cicluri de ceas necesare pentru ca memoria sa produca datele solicitate de CPU. O memorie DDR4 la 3200Mhz are latenta CAS 16 are nevoie de 16 cicluri de ceas pentru a trimite datele. Cu cat latenta este mai mica, cu atat mai repede va fi realizata sarcina. Insa impreuna cu aceasta trebuie luata in considerare si durata fiecarei ciclu.

Memoria DDR5 tinde sa aibe latenta CAS mai mare comparativ cu DDR4, in timp ce viteza de transfer este mult mai mare, ceea ce o face mai rapida in toate situatiile. In plus, viteza de transfer mare o face mai eficienta pentru aplicatii intense cum sunt cele cu inteligenta artificiala.

Calculatoarele de „acasa” sau ale consumatorilor prefera simplitate si viteza. Serverele si statiile de lucru profesionale au nevoie de stabilitate si flexibiliate. Aplicatiile specializate precum cele care au nevoie de acceleratoare grafice AI folosesc memorie ultra-perfromanta HBM.

Astfel, pe langa memoriile RAM cunoscute in randul consumatorilor, standardul industrial JEDEC nu defineste doar specificatiile pentru memoria DRAM ci determina si form-factorul memoriei pentru a se potrivi pe diferite platforme si medii de calcul.

• UDIMMs  (unbuffered DIMMs) si SODIMMs (unbuffered Small Outline DIMMs) sunt cele mai cunoscute tipuri de module folosite in desktop-uri si laptopuri.
• pentru workstation-uri din categoria mainstream avem ECC (Error Correction Code) UDIMMs si ECC SODIMMs care asigura integritatea datelor pentru aplicatiile intensive de memorie
• serverele cu unul sau mai multe procesoare folosesc module RDIMMs (ECC Registered DIMMs) care dispun de un registru per modul, care e folosit drept tampon pentru datele tintre DRAM si controlerul de memorie. Aceste module sunt critice in mediile unde e necesara o cantitate imensa de memorie si fiabilitatea este esentiala
• LPDDR (Low Power DDR) a aparut in 2006 si o gasim in telefoanele mobile, dar incepand cu LPDDR5 aceasta poate fi folosita si in PC-uri si laptopuri de mici dimensiuni
• LRDIMMs (Load Reduced DIMMs) dispune de buffere de date pentru a reduce incarcarea asupra controlerului de memorie care ar impacta viteza. LRDIMM permite module de capacitate mare fara a sacrifica performanta si a fost introdusa prima oara pentru memoria DDR3 si apoi imbunatatita pentru DDR4.

Tehnologia HBM – dezvoltata de AMD in 2008 drept raspuns pentru cererea tot mai mare de memorie de inalta performanta si de capacitate mare alaturi de un consum mai redus. Aceasta foloseste o interfata de viteza mare pentru a gestiona o stiva 3D de straturi SDRAM intr-un singur pachet.

La fel ca in cazul procesoarelor, productia memoriei DRAM nu este lipsita de provocari. Fiecare modul DRAM proiectat are caracteristici unice indiferent de model sau modul. Este nevoie de inginerie avansata si precisa pentru a asigura fiabilitatea si performanta. Pentru a rezolva acest lucru este folosit un software specializat si protocoale riguroase de testare pentru ca fiecare tip de memorie sa functioneze fara erori.

Cipurile DRAM sunt produse pe procese de scara nanometrica unde chiar si variatii minime pot produce defecte afectand randamentul si performanta. Pentru a evita orice defect sunt alesi producatori de semiconductori care pot garanta niveluri ridicate de performanta si fiabilitate si care utilizeaza tehnici litografice de ultima ora alaturi de camere curate. Odata produse, toate memoriile DRAM trebuie sa treaca de controlul calitatii cu brio si sunt testate in conditii precare pentru a ajuta la identificarea si eliminarea unitatilor defecte, asigurand ca piata e populata doar cu memorii fiabile.

Cu tehnologiile AI in crestere si cu o nevoie de performanta si viteza, memoriile DDR vor continua sa evolueze pentru a face fata provocarilor. Standardul DDR6 este planificat pentru 2027, alaturi de tehnologii pentru mobile si sisteme small form factor – CAMM2 sau Clocked Unbufferred DIMMs (CUDIMMs) care urmareste o stabilitate crescuta si fiabilitate.

Uitandu-ma in portofoliu personal: primul PC l-am avut in 2001 si a fost echipat cu 128MB SDRAM din care 8MB alocati placii video. PC-ul respectiv mai primise inca o placuta de 128 si mai apoi inca una de 512 – ajunsese la „end of life” cu 768MB RAM. In 2005 am facut primul PC nou cu 512MB DDR RAM 400Mhz si la „end of life” ajunsese cu 2x 1GB Kingmax. Peste DDR2 am sarit avand laptop in perioada facultatii, iar in 2012 trecusem pe 16GB RAM DDR3 (4×4) 1600Mhz de la Kingston odata cu al treilea sistem. Aveam de gand sa achizitionez 8GB dar prinsesem o oferta si diferenta a fost foarte mica. In 2020 am trecut pe DDR4 cu un kit Kingston HyperX Predator Black 16GB DDR4 3200MHz CL16 Dual Channel, care a primit ulterior inca un kit Kingston FURY Beast 16GB DDR4 3200MHz CL16 luat la pret foarte bun de la resigilate, ajungand la 32GB RAM. O parte a sistemului a devenit „donator de organe” pentru PC-ul fratelui meu, iar in prezent utilizez un kit Kingston Fury Beast DDR5 4x16GB RAM la 6000Mhz cu latenta CL30.

Voi ce tip, capacitate si ce producator de memorie RAM folositi? Cate generatii de memorii RAM ati prins/utilizat?