Các loại RAM phổ biến hiện nay, nên chọn loại nào?

Hầu hết các loại thiết bị điện tử (máy tính bộ, laptop,…) mà có chức năng tính toán đều cần RAM. Hãy cùng Thcslytutrongst.edu.vn tìm hiểu xem các loại RAM phổ biến ngày nay như thế nào, và nên chọn loại nào để thích hợp cho thiết bị của bạn.

Những thiết bị điện tử: máy tính bàn, máy tính bảng, hệ thống chơi game cầm tay, điện thoại thông minh, laptop,… hầu như đều sử dụng RAM. Các loại RAM được sử dụng phổ biến hiện nay là:

RAM tĩnh (Static RAM, viết tắt SRAM)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: Thập niên 1990 cho đến nay.
• SRAM sử dụng phổ biến trên máy ảnh kỹ thuật số, máy in, màn hình LCD, bộ định tuyến.

SRAM – RAM tĩnh là một trong hai loại bộ nhớ cơ bản (gồm có DRAM và SRAM), trong đó SRAM cần được cung cấp nguồn điện cố định để hoạt động, và thông tin dữ liệu trên ram tĩnh cũng sẽ mất đi khi nguồn điện bị mất đi.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của SRAM

Chứa các mạch có khả năng lưu trữ thông tin khi được cung cấp dòng điện ổn định chạy qua. Trong hình, bạn sẽ thấy một chốt được hình thành bởi hai bộ biến tần đang được kết nối.

Để kết nối chốt với hai dòng bit, sử dụng hai bóng bán dẫn T1 và T2 hoạt động như công tắc – mở hoặc đóng khi có dòng điện chạy qua và được điều khiển bởi bộ giải mã địa chỉ.

Khi không có dòng điện, các bóng bán dẫn bị tắt và chốt vẫn lưu trữ thông tin của nó. Ví dụ, trong ô chứa ở trạng thái 1 nếu giá trị logic tại điểm A là 1, thì tại điểm B là 0. Trạng thái này vẫn được duy trì nếu không có dòng điện chạy qua.

Đối với truy xuất dữ liệu trên RAM để tiến hành đọc, khi có dòng điện chạy vào đầu địa chỉ đến bộ giải mã địa chỉ, thì dòng điện sẽ kích hoạt việc đóng cả hai bóng bán dẫn (công tắc) T1 và T2. Sau đó, các giá trị bit tại các điểm A và B có thể truyền đến các dòng bit tương ứng của chúng. Mạch cảm biến/ghi ở cuối các dòng bit sẽ gửi đầu ra đến bộ xử lý.

Đối với truy xuất dữ liệu trên RAM để tiến hành ghi, địa chỉ được gửi đến bộ giải mã rồi sẽ được kích hoạt dòng từ để đóng cả hai công tắc. Sau đó, giá trị bit được ghi vào ô được cung cấp thông qua mạch cảm giác/ghi và các tín hiệu trong các dòng bit sau đó được lưu trữ trong ô.

• Ưu – nhược điểm SRAM

SRAM tiêu thụ điện năng thấp và cho tốc độ truy cập nhanh hơn DRAM. Tuy nhiên, dung lượng bộ nhớ của SRAM thấp và có chi phí sản xuất cao. Vì thế, SRAM thường được sử dụng trong: bộ đệm CPU (ví dụ: L1, L2, L3), bộ đệm/bộ nhớ ổ cứng, và bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự (DAC) trên thẻ video.

RAM động (Dynamic RAM, viết tắt DRAM)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: từ năm 1970 đến giữa năm 1990.
• DRAM thường sử dụng trên máy chơi game video, phần cứng mạng.

Cũng thuộc loại bộ nhớ cơ bản như SRAM, DRAM (Ram động) cần một nguồn năng lượng “sạc theo định kì” để hoạt động. RAM động lưu mỗi bit dữ liệu trong một tụ điện riêng biệt trên một mạch tích hợp. Vì thông tin được lưu trữ trên các tụ điện có xu hướng mất trong một khoảng thời gian, nên các tụ điện phải được sạc lại định kỳ để duy trì việc sử dụng dữ liệu.

Ngoài ra, RAM động cũng là một loại bộ nhớ được truy cập ngẫu nhiên, và dữ liệu sẽ mất đị khi nguồn điện bị mất.  

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của DRAM

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DRAM đơn giản hơn so với SRAM, vì chỉ sử dụng một bóng bán dẫn và một tụ điện trong mỗi tế bào như trong hình dưới đây:

Trong đó, tụ điện kí hiệu là C, và bóng bán dẫn là T. Thông tin được lưu trữ trong một tế bào DRAM dưới dạng điện tích trên tụ điện và điện tích này cần phải được sạc lại định kỳ.

Để lưu trữ thông tin trong ô này, bóng bán dẫn T được bật và có điện áp thích hợp được đặt vào đường bit. Kết quả là tạo ra một lượng điện tích được lưu trữ trong tụ điện. Sau khi tắt bóng bán dẫn, do thuộc tính của tụ điện, nó bắt đầu phóng điện. Vì thế, việc đọc thông tin – được lưu trữ trong ô, chỉ chính xác trong trường hợp nó cần được đọc trước khi điện tích trên các tụ bị giảm dần tới một số giá trị ngưỡng.

• Ưu – nhược điểm DRAM

DRAM có chi phí sản xuất thấp và dung lượng bộ nhớ lớn hơn SRAM. Tuy nhiên, RAM động lại bị hạn chế về tốc độ truy cập chậm hơn và tiêu thụ điện năng cao hơn so với RAM tĩnh, nên thường được sử dụng trong bộ nhớ hệ thống, bộ nhớ đồ họa video.

RAM động đồng bộ (viết tắt SDRAM)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: từ năm 1993 đến nay.
• SDRAM được sử dụng trên bộ nhớ máy tính và máy chơi game video.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) là loại Ram được phát triển từ RAM động (DRAM), để hoạt động đồng bộ với đồng hồ CPU. Nó chờ tín hiệu đồng hồ trước khi phản hồi đầu vào dữ liệu (như giao diện người dùng chẳng hạn). Tương tự, với chức năng không đồng bộ, nó sẽ đáp ứng ngay lập tức với dữ liệu đầu vào.

Đặc điểm của SDRAM chính là hoạt động đồng bộ với CPU để xử lý song song các lệnh chồng chéo, nghĩa là khả năng nhận (đọc) một lệnh mới trước khi lệnh trước đó được giải quyết hoàn toàn ( chức năng ghi thông tin). Việc xử lý một lệnh đọc và một lệnh ghi trên mỗi chu kỳ xung nhịp, làm cho tốc độ truyền và hiệu năng CPU tổng thể được cao hơn.

SDRAM mang lại tốc độ xung nhịp của vị xử lý cao hơn nên được dùng rộng rãi hơn so với DRAM cơ bản.

RAM động đồng bộ tốc độ dữ liệu đơn (SDR SDRAM)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: từnăm 1993 đến nay.
• SDR SDRAM được sử dụng phổ biến trên bộ nhớ máy tính và máy chơi game video.

SDR SDRAM, viết tắt của Single Data Rate Synchronous Dynamic RAM, là một thuật ngữ mở rộng cho loại ram SDRAM, đôi lúc cũng được chung với tên SDRAM.

Cụm từ “tốc độ dữ liệu đơn” nói lên chức năng của loại ram này, chính là cách mà Bộ nhớ xử lý “một” lệnh đọc và “một” lệnh ghi trên mỗi chu kỳ xung nhịp. Điểm này giúp bạn phân biệt giữa SDR SDRAM và DDR SDRAM.

RAM động đồng bộ tốc độ dữ liệu kép (DDR SDRAM, DDR2, DDR3, DDR4)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: từ năm 2000 đến nay
• DDR SDRAM sử dụng phổ biến trên bộ nhớ máy tính

DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM), cơ bản hoạt động giống như SDR SDRAM nhưng có tốc độ nhanh gấp đôi.

Nghĩa là DDR SDRAM có khả năng xử lý “hai” hướng dẫn đọc và “hai” lần ghi trên mỗi chu kỳ xung nhịp. Dù chức năng giống nhau nhưng loại ram DDR SDRAM vẫn có điểm khác biệt về cấu tạo vật lý (184 chân và một rãnh trên đầu nối), trong khi SDR SDRAM có 168 chân và hai rãnh trên đầu nối.

DDR2 SDRAM

Là loại ram được nâng cấp bởi DDR SDRAM, mang dữ liệu tăng gấp đôi (nghĩa là xử lý hai hướng dẫn đọc và hai ghi trên mỗi chu kỳ xung nhịp). Đồng thời, tốc độ cũng nhanh hơn vì nó có thể chạy ở tốc độ xung nhịp cao hơn.  

Mô – đun của bộ nhớ DDR2 ở mức 533 MHz và chạy ở điện áp thấp hơn (1,8 V) với 240 chân, đồng thời ngăn cản khả năng tương thích ngược.

DDR3 SDRAM

Là loại ram được cải thiện hơn so với DDR2 SDRAM thông qua xử lý tín hiệu tiên tiến, mang dung lượng bộ nhớ lớn hơn, mức tiêu thụ điện năng thấp hơn (khoảng 1,5 V) và tốc độ xung nhịp tiêu chuẩn cao hơn (lên đến 800 Mhz).

DDR3 SDRAM cũng sở hữu 240 chân, mô – đun của bộ nhớ ở mức 533 MHz, chạy ở điện áp thấp (1,8 V), và đều có khả năng ngăn cản tương thích ngược.

DDR4 SDRAM

Đây cũng là loại ram được cải thiện hiệu suất hơn so với DDR3 SDRAM thông qua xử lý tín hiệu tiên tiến hơn. Nó sở hữu dung lượng bộ nhớ lớn hơn, mức tiêu thụ điện năng thấp hơn (1,2 V) và tốc độ xung nhịp tiêu chuẩn cao hơn (lên tới 1600 Mhz).

DDR4 SDRAM có cấu hình 288 chân và cũng cho khả năng ngăn cản tương thích ngược.

RAM đồ họa đồng bộ tốc độ dữ liệu kép (GDDR SDRAM, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: từ năm 2003 đến nay
• GDDR SDRAM được sử dụng phổ biến trên thẻ đồ họa video và một số máy tính bảng

GDDR SDRAM (Graphics Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM), đây vốn là một loại ram được phát triển từ DDR SDRAM với kiểu thiết kế đặc biệt – phục vụ cho mục đích đồ họa video, và thường kết hợp bộ xử lý đồ họa (GPU) chuyên dụng trên thẻ video.

Dự kiến GDDR SDRAM sẽ xử lý được lượng dữ liệu khổng lồ (gọi là băng thông), mà không nhất thiết phải cần tốc độ nhanh nhất (gọi là độ trễ).

Loại ram này cũng có những dòng phát triển thêm là GDDR2 SDRAM, GDDR3 SDRAM, GDDR4 SDRAM và GDDR5 SDRAM. Mỗi loại ram ngày càng được cải thiện về hiệu suất và giảm mức tiêu thụ điện năng để đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng.

Bộ nhớ flash (Flash Memory)

• Thời gian xuất hiện trên thị trường: từ năm 1984 đến nay
• Bộ nhớ flash được dùng trên một số sản phẩm: máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại thông minh / máy tính bảng và hệ thống chơi game cầm tay.

Bộ nhớ flash (Flash Memory) thuộc dữ liệu không biến mất, nó có thể giữ lại tất cả dữ liệu sau khi tắt nguồn điện.

Có 2 kiểu bộ nhớ flash chính là NAND và NOR được cấu thành từ các cổng logic.

• Bộ nhớ flash kiểu cổng NAND: có thể ghi – đọc theo từng khối (block) hoặc trang (page) nhớ của máy.
• Bộ nhớ flash kiểu cổng NOR: có thể được đọc – ghi độc lập theo từng từ (word) hoặc byte nhớ của máy.

Cấu tạo bộ nhớ Flash

Bộ nhớ flash được cấu thành từ các phần tử (cell) riêng rẽ với các đặc tính bên trong, giống như các cổng logic tương ứng đã tạo ra nó. Vì thế, bạn có thể thực hiện thao tác đọc – ghi, và lưu trữ dữ liệu theo từng phần tử (cell) nhớ một.

Bộ nhớ flash được sử dụng phổ biến nhất trong: ổ đĩa flash USB, máy in, máy nghe nhạc cầm tay, thẻ nhớ, đồ điện tử/đồ chơi nhỏ và PDA.

Nói tóm lại, trên thị trường có 2 loại RAM cơ bản là SRAM và DRAM, và mỗi loại ram này phát triển thêm nhiều dòng RAM khác với hiệu năng và tốc độ xử lý cao hơn, nhằm đáp ứng cho mỗi nhu cầu sử dụng. Đồng thời, bộ nhớ Flash cũng được sử dụng phổ biến không thua gì các dòng sản phẩm từ 2 loại RAM cơ bản kia, với khả năng giữ lại dữ liệu sau khi nguồn điện bị tắt.

Đừng quên trước khi quyết định nên chọn loại RAM nào, thì bạn cần tham khảo 3 thông số cơ bản nhất liên quan về các loại ram như dung lượng, chủng loại (còn gọi là chuẩn của RAM  như DDR 2, DDR 3….) và tốc độ BUS của RAM.