Definicja

Pamięć RAM jest jedną z najważniejszych części komputera, bez której niemożliwe byłoby jego działanie. Nazwa tej pamięci jest skrótem od angielskiego Random Access Memory, czyli pamięć o dostępie swobodnym. W pamięci operacyjnej jest przechowywany program, który jest aktualnie wykonywany, wraz z wieloma komponentami systemu operacyjnego. Budowa pamięci operacyjnej jest prosta - stanowi ciąg komórek, z których każda ma swój numer. Z pamięci operacyjnej pobierane są dane i rozkazy do procesora, który pod innymi adresami zapisuje wyniki swoich działań, które potem mogą być dalej przetwarzane.

Podział pamięci RAM ze względu na ich budowę

Istnieje wiele podziałów pamięci operacyjnej. Pierwszym z nich jest podział ze względu na specyficzną, fizyczną budowę kości pamięci.

Pierwszym rodzajem, jednym z historycznie najstarszych, jest pamięć SRAM, czyli pamięć Static RAM - pamięć statyczna. Zaletą pamięci statycznych jest to, że nie jest to pamięć ulotna - to znaczy po wyłączeniu zasilania nadal przechowuje w sobie informacje tam zapisane. Poza tym jest to pamięć o bardzo niskim czasie dostępowym, przez co jest pamięcią dość drogą.

Przeciwieństwem pamięci statycznej jest DRAM, czyli pamięć dynamiczna (Dynamic RAM). Posiada ona wszystkie cechy przeciwne jak pamięć statyczna, a zatem jest pamięcią dość wolną, ulotną, a poza tym łatwo jest stracić zapisane w niej dane jeśli są nieużywane.

Jedną z popularniejszych pamięci operacyjnych jest pamięć SDRAM (Synchro Dynamic RAM), gdzie czas dostępu do pamięci jest związany z częstotliwością taktowania procesora. Podczas jednego impulsu zegarowego może być pobrana komórka pamięci. Nowszym rodzajem pamięci SDRAM jest pamięć DDR RAM (Double Data Rate RAM), gdzie podczas jednego cyklu zegara systemowego pobierana jest zawartość dwóch komórek pamięci, dzięki czemu, jak łatwo przewidzieć, pamięć ta działa dwa razy szybciej niż jej odpowiedniczka tworzona w technologii SDRAM.

Podział pamięci RAM ze względu na sposób dostępu

W pamięci RAM dane są organizowane w pewien sposób logiczny. Od tego, jaki to sposób, zależy do jakiej grupy opisanej poniżej zalicza się dana pamięć.

Pamięć operacyjna o modelu FPM (Fast Page Mode) posiada strukturę stron. Poszczególne części pamięci są nazywane stronami i przy dostępie do jednej ze stron niemal natychmiast można uzyskać dostęp do innych komórek w jej obrębie, natomiast nieco dłużej trwa przeładowanie strony.

Pamięć o modelu EDO (Extended Data Output) posiada tę zaletę, że zawsze łatwo jest odczytywać następną komórkę. Dzięki temu łatwiej jest przeglądać pamięć, w której rezyduje duży program, który procesor może przetworzyć.

Pamięć o modelu BEDO (Burst Extended Data Output) jest rozszerzeniem poprzednio omawianego modelu pamięci. Odznacza się ona tym, że za każdym razem pobiera się nie jeden, a cztery adresy, co oczywiście znacząco wpływa na wydajność pamięci operacyjnej.

Pamięć cache - czyli podręczna

Bardzo ważnym rodzajem pamięci operacyjnej, najczęściej charakteryzującym się niemal natychmiastowym dostępem, jest tak zwana pamięć cache. Jest ona najczęściej zintegrowana z procesorem lub płytą główną i w znaczący sposób przyspiesza jego pracę. W porównaniu ze zwykłą pamięcią RAM cache jest dużo szybsze, a więc możliwa jest szybsza praca procesora, który w pamięci podręcznej przechowuje zwykle częściowe wyniki swoich obliczeń, bez konieczności dostępu do pamięci operacyjnej. Pamięć cache dzieli się na trzy poziomy: są to pamięć poziomu pierwszego (L1), pamięć poziomu drugiego (L2) oraz pamięć poziomu trzeciego, zwykle umieszczoną poza procesorem na płycie głównej (L3). Pamięć cache pierwszego poziomu jest integralną częścią procesora - systemem logicznym wbudowanym w niego. Pamięć drugiego poziomu, mimo że umieszczona w jednej obudowie razem z procesorem, jest systemem oddzielnym.

Zasada działania pamięci podręcznej jest prosta. Kiedy procesor potrzebuje jakichś danych, sprawdza najpierw, czy są one dostępne w pamięci podręcznej poziomu pierwszego, która zwykle nie jest duża (512 kB - 2 MB), a następnie, jeśli nie odnajdzie potrzebnych informacji, przechodzi do szukania w pamięci drugiego i trzeciego poziomu. Kiedy jednak nie znajdzie nic w cache, musi odwołać się do pamięci operacyjnej, skąd pobiera potrzebne dane wraz z pewnym blokiem innych komórek pamięci, które są umieszczane w pamięci podręcznej. Dlatego na przykład, jeśli procesor rozpoczyna wykonywanie jakiegoś programu, od razu spora jego część jest przekazywana do pamięci podręcznej, a procesor może działać szybciej, bez konieczności poświęcania czasu na odczyt z pamięci głównej.