Pamäte (RAM)

Moduly RAM

Tento modul sa skladá z čipov, ktoré sa delia na jednotlivé sekcie. Každá sekcia sa skladá z matice, kde stĺpce tvoria kondenzátory a riadky tranzistory. Kondenzátory sú články, ktoré uchovávajú elektrický náboj. Ak sú nabité, reprezentujú hodnotu 1, opak znamená 0. Háčik nastáva v tom, že kondenzátory nedokážu efektívne uchovávať náboj a postupne sa vybíjajú, preto sa musí náboj neustále obnovovať. Toto obnovovanie sa deje každých niekoľko desiatok milisekúnd a nazýva sa refresh pamäte.

Při čtení dat z RAM modulu sehrává velkou roli paměťový řadič. Díky němu dokáže RAM oproti diskům poskytnout několikanásobnou rychlost. Řadič využívá principu cache, kdy zapisuje na jednotlivých maticích adresy dat a je schopný aktivovat Wordline (řádkový řadič) a Bitline (sloupcový řadič). Při aktivaci Wordline se otvírají všechny tranzistory daného řádku. Díky tomu se kondenzátory, které jsou pod těmito otevřenými tranzistory, připojí k Bitlinu. Každý sloupcový řadič potom přečte napětí každého kondenzátoru z „otevřeného“ řádku a na základě toho rozhodne, zda kondenzátor představuje hodnotu 1 či 0. A jelikož každý sloupec přečte jednu hodnotu, vzniká jeden řádek binárního kódu, který se posílá z modulu pryč jako výstupní data. Tento proces vypotřebuje všechen náboj, a proto sloupce zesilují přečtený náboj a kondenzátory opětovně nabíjejí.

Zápis dat probíhá podobně jako při čtení. Znovu se otevřou tranzistory, a tím pádem se propojí kondenzátory s Bitlinem. Tentokrát neslouží Bitline sloupce jako pomyslná čtečka napětí, ale jako generátor. Takže u každého kondenzátoru, který má nést hodnotu 1, sloupec vygeneruje vysoké napětí, kterým kondenzátory nabije. Po dokončení zápisu umí paměť RAM nativně obnovovat náboj.

Rank

Rank si můžeme představit jako popis sběrnice, přes kterou komunikuje procesor s pamětí. Sběrnice má šířku 64 bitů. Těchto celkových 64 bitů pro komunikaci se rozděluje mezi jednotlivé čipy. Takže pokud vidíme hodnotu ranku 1Rx8, znamená to, že máme jednu sadu čipů, která dohromady má 64 bitů pro komunikaci (každý z osmi čipů má 8bitovou sběrnici pro komunikaci). Dnes se však podstatně častěji setkáváme s pojmem dual-rank. To znamená, že modul disponuje dvěma sadami čipů, které jednotlivě dokážou využít sběrnici 64 bitů (jednotlivé sady jsou typicky na opačných stranách modulu). Pokaždé, když komunikuje procesor s pamětí, potřebuje sada čas na obnovu náboje. Místo toho, aby procesor čekal na obnovu jedné sady, může rovnou komunikovat s druhou sadou a tím prakticky násobí rychlost toku dat. Při volbě vhodné operační paměti je pak nutné rank respektovat u všech modulů, které do své sestavy nakupujete. Kombinace různých ranků paměti může způsobit nestabilitu či úplnou nefunkčnost systému.

Frekvence

Frekvence udávaná v MHz značí, kolik operací paměťový modul za jednu sekundu vykoná. Zpravidla platí, že čím vyšší frekvence operační paměti, tím rychleji paměť instrukce zpracovává.

V případě pamětí DDR4 se běžně setkáme s frekvencemi 2 133 až 4 600 MHz, u nejnovější technologie DDR5 s 4 800 až 6 400 MHz. Populární jednotkou se v posledních letech stává MT/s. Ta označuje, kolik datových přenosů za sekundu modul zvládne.

Generace DDR

Paměti DDR (Double Data Rate) jsou multi-generační standard operačních pamětí. Jedná se o nejpopulárnější typ na trhu.

V dnešní době jsou i přes jejich nedostupnost a rostoucí ceny oblíbené jak starší DDR4 paměti, tak DDR5. V případě DDR5 pamětí se také setkáváme s novým standardem MRDIMM (Multiplexed Rank Dual In-Line Memory Module), ten nemá sloužit jako náhrada DDR5 pamětí, ale spíše jako "power-up" této technologie. Má totiž řešit jeden z hlavních bottlenecků současných serverů a to je propustnost paměti, která je s MRDIMM zhruba o 50 % vyšší.

Z logických důvodů nejsou DDR moduly zpětně kompatibilní a jakýkoliv upgrade musí být doprovázen zakoupením nové základní desky.

ECC

Jedná se o technologii Error-Correcting Code, která dovoluje RAM opravovat data. Při provozu je běžné, že v modulu dojde k bitové chybě a v těchto momentech je ECC schopna tyto chyby opravit a obnovit záznam. ECC paměť funguje tak, že ke všem zapsaným datům připíše několik kontrolních bitů na základě matematického procesu. Pokud dojde k jedno-bitové chybě, je operační paměť schopna zpětně vypočítat matematickou souvislost mezi datovými a ECC bity a zpětně chybu opravit. Pro více-bitové problémy tento způsob funguje jen u některých pamětí, nicméně i moduly, které nemají tuto technologii dokážou detekovat více-bitovou chybu a tím zabránit poškození dat.

Latence CAS

Latence CAS (Column Address Strobe Latency), také označovaná jako časování, určuje, kolik cyklů proběhne mezi příkazem čtení a prvními vrácenými daty. Tato latence je něco, co výrazně určuje rychlost paměti, a u typu DDR silně závisí na frekvenci, proto se určuje v počtu taktů, nikoliv v pevně daném čase. Moduly, které mají rozdílné časování, nejsou kompatibilní v jednom systému.