ระบบคอมพิวเตอร์

แรม (RAM)

แรม หรือ RAM ย่อมาจาก Random Access Memory เป็นชุดของชิบหน่วยความจำ ที่เป็นหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์หรือ เป็นที่ที่เก็บข้อมูลชั่วคราวในระหว่างที่คอมพิวเตอร์กำลังปะมวลผลอยู่ ถ้าเนื้อที่ในการเก็บข้อมูลหรือความจุมีมากก็มีเนื้อที่ในการเก็บข้อมูลที่ใช้ประมวลผลมากทำให้การทำงานของคอมพิวเตอร์เร็วมาก ขึ้นเนื่องจากมีเนื้อที่พอสำหรับเก็บข้อมูลที่ใช้ในระหว่างการประมวลผลไม่จำเป็นต้องเอาไปเก็บไว้ในหน่วยความจำสำรองซึ่งการ
s ดึงข้อมูลจากหน่วยความจำสำรองมาใช้นั้นช้ากว่า ในการจัดสรรเนื้อที่ที่ใช้ในการประมวลผลมีหลายวิธี การจัดสรรเนื้อที่หน่วยความจำเป็นเรื่องหนึ่งในศาสตร์ที่น่าสนใจคือศาสตร์ทางด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นอย่างมาก

RAM (Random Access Memory) เป็นหน่วยความจำแบบ volatile ส่วน อุปกรณ์ที่เป็น nonvolatile ได้แก่ ฮาร์ดดิสก์, ROM (Read Only Memory)

การทำงานของหน่วยความจำแบบ volatile คล้ายกับแก้วน้ำที่รั่วต้องคอยเติมน้ำตลอดเวลาเพื่อรักษาสภาพไว้ได้นั่นเอง

การใส่หน่วยความจำลงในเนบอร์ด

คำว่า Random Access Memory แปลเป็นภาษาไทยก็คือ หน่วยความจำที่สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ทันที ในการเข้าถึงข้อมูลมีหลายชนิดด้วยกัน การเข้าถึงข้อมูลได้ทันทีนี้เป็นวิธีการเข้าถึงข้อมูลแต่ละไบต์ได้อย่างรวดเร็ว แต่ RAMชิบจำเป็นต้องมีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงอยู่ตลอดเวลาจึงจะสามารถเก็บข้อมูลให้คงอยู่ได้ ดังนั้นถ้าไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงไปที่RAM ชิบ หรือ คุณปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อมูลที่อยู่บน RAM จะหายไป นี้คือเหตุผลที่คุณจำเป็นจะต้องเก็บข้อมูลทุกครั้งก่อนที่คุณจะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์

ชนิดของ RAM มีอยู่ 2 ชนิด คือ
dynamic RAM (DRAM)
static RAM (SRAM) RAM
ทั้งสองชนิดนี้มีความแตกต่างกันในด้านการเก็บรักษาข้อมูล dynamic RAM จะมีการตรวจสอบข้อมูลใหม่นับพันครั้งต่อวินาทีมิเช่นนั้น ข้อมูลจะหายไป แต่ในกรณี static RAM จะไม่มีการตรวจสอบข้อมูลใหม่ซึ่งทำให้มันทำงานได้อย่างรวดเร็วกว่า แต่มีราคาแพงกว่าและใช้พลังงานมากกว่า RAM ทั้งสองชนิดนี้จัดเป็นหน่วยความจำแบบ volatile นั้นคือข้อมูลที่อยู่บนหน่วยความจำจะหายไปเมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยง

การทำงานของ RAM
RAM เป็นหน่วยความความจำที่สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ทันที ถ้าคุณรู้ตำแหน่งของแถวและคอลัมน์ของข้อมูล
หน่วยความจำอีกชนิดหนึ่งที่ตรงข้ามกับ RAM คือ SAM ย่อมาจาก Serial Access Memory SAM สามารถเก็บข้อมูลเป็นแบบชุดของหน่วยความจำซึ่งจะต้องเข้าถึงข้อมูลแบบเรียงตามลำดับ คล้ายการเข้าถึงข้อมูลบนเทป เมื่อต้องการข้อมูลใดๆ จะต้องหาเรียงตามลำดับไปเรื่อยๆจนกว่าจะเจอ
ชิบหน่วยความจำของ RAM เป็น IC integrated circuit ซึ่งทำมาจาก ทรานซิสเตอร์และตัวเก็บประจุนับล้านตัว สำหรับDRAM ทรานซิสเตอร์กับตัวเก็บประจุจะอยู่เป็นคู่ เรียกว่า เซลล์หน่วยความจำ ซึ่งใช้เก็บข้อมูล 1 บิตมีค่าเป็น 0 กับ 1 ซึ่งจะเก็บอยู่ในตัวเก็บประจุ และตัวทรานซิสเตอร์ ทำหน้าที่เป็นเหมือนสวิตซ์ที่คอยปล่ยให้ วงจรที่ควบคุม ชิบหน่วยความจำนั้นอ่านหรือแก้ไขสถานะของตัวเก็บประจุได้ ตัวเก็บประจะเปรียบเสมอนกล่องเล็กๆที่สามารถเก็บอิเล็กทรอนได้ การเก็บข้อมูลบิตที่มีค่าเป็น 1 กล่องตัวเก็บประจุนั้นจะมีอิเล็กทรอนอยู่ ถ้าเก็บข้อมูล 0 กล่องตัวเก็บประจุจะว่างเปล่า ปัญหาของตัวเก็บประจุคือประจุที่เก็บไว้จะค่อยๆลดลงเหมือนกล่องรั่ว ในเวลาประมาไม่กี่มิลลิวินาที กล่องเต็มๆจะกลายเป็นกล่องเปล่า ดังนั้นการทำงานจึงต้องเป็นแบบ dynamic คือต้องมีการจ่ายไฟให้เพื่อคงสภาพข้อมูลใหม่ตั้งแต่ตำแหน่งจนตำแหน่งสุดท้ายเพื่อให้ตัวเก็บประจุที่เก็บข้อมูล 1 อยู่นั้นไม่หายไป ขั้นตอนของการรักษาสภาพข้อมูลคือ ตัวควบคุมหน่วยความจำจะต้องอ่านข้อมูลทั้งหมดแล้วเขียนทับลงไปใหม่ ซึ่งกระบวนนี้เกิดขึ้นอย่างอัตโนมัตินับพันครั้งต่อวินาที และด้วยเหตุนี้เองทำให้มันได้ชื่อว่าเป็น Dynamic RAM หรือ DRAM นั่นเอง ข้อเสียของกระบวนการนี้ก็คือ ใช้เวลาทำให้หน่วยความจำทำงานช้าลง
เซลล์หน่วยความจำจะ อยู่บนขอบของแผ่นซิลิกอนบางๆเป็นแนวเรียงกัน 2 แนวที่ตั้งฉากกัน ได้แก่ คอลัมน์เรียกว่า บิตไลน์ และ แถว เรียกว่า เวิร์ดไลน์ จุดตัดของบิตไลน์กับเวิร์ดไลน์ ทำให้เกิดจุดตำแหน่งของเซลล์หน่วยความจำ
การทำงานของ DRAM คือ มันจะส่งกระแสไฟไปยังคอลัมน์ที่ต้องการเพื่อกระตุ้น ทรานซิสเตอร์ทุกตัวในคอลัมน์นั้น ถ้าต้องการเขียน ในแนวแถวจะเก็บสถานะของตัวเก็บประจุที่ควรจะเก็บไว้ ถ้าต้องการอ่านข้อมูลจะมีตัว sense-amplifier ที่คอยระบุระดับอิเล็กทรอนที่มีอยู่ในตัวเก็บประจุ ถ้ามีมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ จะอ่านค่าได้ เป็น 1 ต่ำกว่า 50 เปอร์เซนต์เป็น 0 ซึ่งจะมีตัวคอยนับว่าแถวไหนอ่านไปแล้วบ้างทุกครั้งที่มีการรีเฟรช ช่อวงเวลาในการทำงานทั้งหมดที่กล่าวมานี้ เป็นช่วงเวลาเพียงนาโนวินาทีเท่านั้น(1ในพันล้านวินาที)

เซลล์หน่วยความจำจะมีโครงสร้างที่ทำให้ระบบสามารถที่จะใส่-อ่านข้อมูลได้ ซึ่งวงจรดังกล่าวทำงานดังนี้
- ระบุ แต่ละแถวและคอลัมน์(RAS Row Address Select , Column Address Select)
- คอยติดตามการทำงานของรีเฟรช (Counter)
- อ่านและเก็บสัญญาณจากเซลล์หน่วยความจำ(Sense Amplifier)
- บอกว่าตัวเก็บประจุตัวใดควรเก็บประจุบ้าง (Write enable)

หน้าที่การทำงานอื่นๆของตัวควบคุมหน่วยความจำ ได้แก่ การระบุชนิด ความเร็วและความจุของหน่วยความจำและการตรวจสอบหาข้อผิดพลาด

การทำงานของ static RAM จะแตกต่างโดยสิ้นเชิง โดยจะมีการทำงานในรูปแบบของ flip-flop ในการเก็บข้อมูลแต่ละบิตของหน่วยความจำ flip-flop ของเซลล์หน่วยความจำใช้ทรานซิสเตอร์ 4-6 ตัวกับสายไฟพันกัน ไม่การรีเฟรช ซึ่งทำให้SRAM ทำงานได้เร็วกว่า DRAM อย่างไรก็ตามมันก็ใช้พลังงานมากกว่าและใช้เนื้อที่ในการแทนแต่ละเซลล์หน่วยความจำมากกว่า ดังนั้นในแต่ละชิบจะได้หน่วยความจำน้อยกว่า ทำให้SRAM มีราคาสูงขึ้น