Takket være disse brikkene er maskinen din lynrask
RAM er en nødvendig komponent i enhver PC, men vet du egentlig hvorfor?
Alle former for datamaskiner, enten det er en smarttelefon, en bærbar maskin eller en heftig spillmaskin, krever flere hovedkomponenter for å fungere. En eller annen form for den sentrale trioen hovedkort, prosessor og minne ligger alltid i bunn, som en plattform for andre komponenter.
Prosessoren er, som du kanskje vet, enkelt fortalt hjernen i datamaskinen og tilbyr regnekraft og kontroll av operasjonsflyt. Hovedkortet er først og fremst et elektrisk bindeledd mellom de ulike komponentene, men har som regel haugevis av brikker med ulik funksjonalitet – lydprosessering, kommunikasjon med lagringsenheter og så videre.
Primærminnet, eller RAM, er den siste hovedbrikken i dette puslespillet, og tilbyr en midlertidig lagringsplass for informasjonen som prosessoren skal kverne gjennom. Det er helt nødvendig for at maskinen skal være rask og responsiv, fordi det ville tatt alt for lang til å hente mye av informasjonen fra sekundærlagringen din – kjent som harddisken eller SSD-en.
I denne guiden skal vi gi en grunnleggende introduksjon til oppgavene til minnet, hvordan det fungerer og hvordan det er bygget opp.
Oppgaven til et minne er i prinsippet enkelt: å kunne lagre digitale bits – nullere og enere. Avhengig av minnets konstruksjon, vil det ha en bestemt kapasitet og fart, det vil si hvor mange bits som kan lagres og hvor fort det er mulig å lagre eller lese bits.
For å få en pekepinn på hvordan RAM passer inn i datamaskinens konstruksjon, må vi få en oversikt over de mange andre minnene i datamaskinen.
Kostnad, fart og kapasitet
Da det er naturlig at en ønsker størst mulig fart og kapasitet for pengene, tar en datamaskin i bruk mange forskjellige minnetyper. Argumentasjonen går som følger: Jo oftere informasjonen tas i bruk, desto raskere bør minnet som lagrer denne informasjonen være. De fleste kan nok se logikken i dette med et praktisk eksempel: Det er ingen krise om feriebildene fra 2007 tar litt tid å laste, det har mer å si at programmer og systemfunksjoner som du bruker daglig er raskt tilgjengelig.
I en vanlig datamaskin vil harddisken eller SSD-en, det såkalte sekundærminnet, være nederst i lagringshierarkiet. En harddisk gir mye lagringsplass, men lav fart for pengene. En SSD vil gi litt mindre lagringsplass og litt mer fart, men vil fortsatt befinne seg nederst i pyramiden.
Begge disse lagringstypene byr også på en viktig egenskap som skiller seg fra resten av minnetypene i pyramiden: de beholder informasjonen når strømtilgangen forsvinner. Det gjør nemlig ikke RAM-et.
Helt i toppen av pyramiden finner vi registre og cache. Disse er fysisk plassert på prosessorbrikken, og du har gjerne sett at en prosessor spesifiseres med for eksempel «8 MB L3 cache». Størrelsen på registrene i en moderne Intel-prosessor ligger på mellom 64 og 256 bit, mens de forskjellige cachene Level 1, Level 2 og Level 3 ligger på henholdsvis 64 KB, 256 KB og 2 MB per kjerne, hvorav sistnevnte cache egentlig er sammenhengene og delt mellom kjernene.
Prosessorens strategi er grovt sagt å holde oversikten over hvilken informasjon som skal behandles og hvordan er lagret i registrene. Prosessoren ser deretter om informasjonen finnes i L1 cachen, og hvis den ikke er der leter den videre nedover listen – L2, L3, RAM og til slutt harddisk.
Cirka i midten av disse lagringstypene ligger dagens stjerne - primærminnet, altså RAM. Typisk størrelse på primærminnet er 8 GB, det vil si én hundrededel av en typisk harddisk og tusen ganger større enn typisk størrelse på L3 cache.
Det er også veldig kvikt. til sammenligning har DDR3 1600 MHz-minne en båndbredde på cirka 20 GB/s, mens en god SSD ligger på 500 MB/s. L3- og L1-cachen til en Intel Core i7 4770K-prosessor ligger på henholdsvis 200 og 1000 GB/s.
Størrelsen og farten til primærminnet gjør at det egner seg ypperlig til midlertidig lagringsplass for kritiske deler av operativsystemet, kjørende programmer og filer som er i bruk. Når du starter et operativsystem eller et program, blir hele eller deler av programmet lastet inn i primærminnet for kjapp tilgang. All informasjon som endres går via cachene til prosessoren, og informasjon som endres hyppig blir liggende der over tid. Når du lukker programmet eller slår av datamaskinen blir informasjonen skrevet tilbake til sekundærminnet, da all informasjon i primærminnet går tapt når strømmen forsvinner.
Modul, brikke, celle og bit
En vanlig datamaskin har som regel to minnemoduler, hver med seksten individuelle minnebrikker hvor dataene lagres – de sorte brikkene på bildet til høyre.
Minnebrikkene er avansert elektronikk, og består av en matrise med minneceller. Hver celle lagrer én bit, noe som betyr at du har hele 2 milliarder celler i hver eneste minnebrikke på en minnemodul med 4 GB kapasitet.
En minnecelle består videre veldig enkelt av en kondensator og en transistor, hvor kondensatorens spenning indikerer om bit-en er én eller null. En transistor er intet mer enn en svært kompakt strømbryter, som regulerer strømtilgangen til kondensatoren.
Få også med deg denne guiden:
Se hvordan transistoren som endret verden fungerer »
Adressen til en bit i minnet er gitt ved å spesifisere rad og kolonne. Selve navnet, RAM, står for Random Access Memory og er gitt fordi det er mulig å få direkte tilgang til hvilken som helst minnecelle i minnet. Dette står i motsetning til Serial Access Memory og kassetter, hvor man må lese alle foregående bits for å komme frem til den man egentlig vil ha.
For å få tilgang til en bit i minnet, settes det strøm på kolonnen til minneadressen. Dette aktiverer transistoren, som gjør det mulig å lese ut verdien på kondensatoren eller sette skrive ny verdi ved å sette rett spenning på rett rad.
Kondensatorene i minnecellene til DRAM, Dynamic RAM, mister sin ladning over tid, og må oppdateres for å holde på informasjonen. Derfor blir hver eneste celle lest og skrevet på nytt over en milliard ganger per sekund, slik at kondensatorene holder den ladningen de egentlig skal ha. Når datamaskinen slås av, mister kondensatorene strøm og informasjonen går tapt.
Til tross for primærminnets flyktighet, er prisen per GB så lav og hastigheten så høy at det gjerne kan være fristende å utvide bruksområde til ubrukt minnekapasitet. Mange sitter gjerne med 16 GB RAM i datamaskinen, og det du kanskje ikke vet er at deler av kapasiteten kan brukes som et midlertidig og lynraskt lagringsområde – som til og med får en rask SSD til å virke treg. Følg med i fremtiden, så kommer vi tilbake med en guide om hvordan du kan sette opp din egen RAM disk – og hva du kan bruke den til.
At denne operasjonen utføres er uhyre viktig:
Derfor vil dataene på SSD-en din forsvinne over tid » (Ekstra)
(Kilder: Wikipedia DRAM. Wikipedia Bit Rates. Tanenbaum, Austin: Structured Computer Organization, 6th Edition. Gajski: Principles of Digital Design.)
