RAMメモリとは何ですか？

コンピューターが遅い場合、最初に確認することの1つは、十分なRAMメモリがあるかどうかです。 また、すべてのプログラム、ゲーム、オペレーティングシステムに通常必要な要件の1つは、最小RAMです。 RAMとは何で、何のためのものですか？ この記事では、これらすべて、さらに多くのことを今日見ていきます。

コンテンツインデックス

RAMとは

RAM（ランダムアクセスメモリ）は、コンピューターの物理的なコンポーネントであり、通常は同じマザーボードにインストールされます。 RAMは取り外し可能で、容量の異なるモジュールで拡張できます。

RAMメモリの機能は、プロセッサで実行されるすべての命令をロードすることです 。 これらの手順は、オペレーティングシステム、入出力デバイス、ハードドライブ、およびコンピューターにインストールされているすべてのものからのものです。

RAMメモリには、実行中のプログラムのすべてのデータと命令が格納され、これらは実行前にストレージユニットから送信されます。 このようにして、ほとんど待つ必要がなければ、実行するすべてのプログラムを利用できます。

RAMが存在しない場合は、ハードドライブから直接命令を取得する必要があり、RAMはこのランダムアクセスメモリよりもはるかに遅いため、コンピューターのパフォーマンスにとって重要なコンポーネントになります。

これは、ランダムアクセスメモリと呼ばれます。これは、アクセスの順番に関係なく、任意のメモリ位置に対して読み書きできるためです。 これにより、情報へのアクセスを待機する間隔が実質的になくなります。

RAMの物理コンポーネント

RAMメモリモジュールの物理コンポーネントについては、次の部分を区別できます。

コンポーネントプレート

他のコンポーネントをサポートする構造と、これらの各パーツを通信する電気トラックです。

これらの各ボードは、RAMメモリモジュールを形成します。 これらの各モジュールは、市場に存在するものに応じて特定のメモリ容量を備えています。

メモリバンク

これらは、レコードの保存を担当する物理コンポーネントです。 これらのメモリバンクは、ストレージセルを形成するトランジスタとコンデンサで構成される集積回路チップによって形成されます。 これらの要素を使用すると、情報のビットを要素内に格納できます。

情報がトランジスタ内部に残るためには、定期的なトランジスタへの電力供給が必要になります。 これが、コンピュータの電源を切ると、このメモリが完全に空になる理由です。

これは、たとえば、RAMとSSDストレージユニットの大きな違いです。

SSDドライブの詳細については、最良のモデルとその特性が詳細に説明されている記事をご覧ください。

各RAMモジュールには、物理​​的にチップで分離されたこれらのメモリバンクがいくつかあります。 このようにして、別のものがロードまたはアンロードされている間に、それらの1つの情報にアクセスすることができます。

時計

同期RAMメモリには、これらの要素の読み取り操作と書き込み操作の同期を担当するクロックがあります。 非同期メモリには、このタイプの統合要素はありません。

SPDチップ

SPD（Serial Presence Detect）チップは、RAMメモリモジュールに関連するデータの格納を担当します。 これらのデータは、メモリサイズ、アクセス時間、速度、メモリタイプです。 このようにして、コンピュータは電源投入時にこれをチェックすることで、内部にどのRAMメモリがインストールされているかを認識します。

接続バス

このバスは、電気接点で構成され、メモリモジュールとマザーボード間の通信を可能にします。 この要素のおかげで、マザーボードとは別のメモリモジュールがあり、新しいモジュールを使用してメモリ容量を拡張することができます。

RAMメモリモジュールのタイプ

RAMメモリのさまざまな物理コンポーネントを確認したら、それらがマウントするカプセル化またはモジュールのタイプも知る必要があります。 これらのモジュールは基本的に、コンポーネントボードと接続バス、およびそれらのコンタクトピンで構成されています。 とりわけ、これらは以前と現在で最も使用されているモジュールです。

• RIMM：これらのモジュールは、RDRAMまたはRambus DRAMメモリを搭載しています。 その後、それらを見ていきます。 これらのモジュールには、184個の接続ピンと16ビットバスがあります。 SIMM：この形式は古いコンピューターで使用されていました。 30と60のコンタクトモジュールと16と32ビットのデータバスがあります。 DIMM：これは、バージョン1、2、3、4のDDRメモリで現在使用されているフォーマットです。データバスは64ビットで、SDR RAM用に168ピン、DDR用に184ピン、 DDR2とDDR3、およびDDR4の場合は288。 SO-DIMM：ポータブルコンピュータに固有のDIMMフォーマットになります。 FB-DIMM：サーバーのDIMMフォーマット。

RAMテクノロジーのタイプ

一般に、2種類のRAMが存在します。 非同期タイプ。プロセッサと同期するためのクロックがありません。 また、プロセッサとの同期を維持して、情報へのアクセスと情報の格納の効率と効果を得ることができる同期タイプのもの。 それぞれのタイプのどれが存在するか見てみましょう。

非同期メモリまたはDRAM

最初のDRAM（ダイナミックRAM）またはダイナミックRAMメモリは非同期タイプでした。 ランダムで動的な方法で情報を格納するという特徴から、DRAMと呼ばれています。 トランジスタとコンデンサの構造は、データをメモリセル内に格納するために、定期的にコンデンサに電力を供給する必要があることを意味します。

これらの動的メモリは非同期型であるため、プロセッサの周波数とメモリ自体の周波数を同期させる要素はありませんでした 。 これにより、これら2つの要素間の通信効率が低下しました。 一部の非同期メモリは次のとおりです。

• FPM-RAM（高速ページモードRAM）：これらのメモリは、最初のIntel Pentiumに使用されました。 その設計は、単一のアドレスを送信し、その代わりにこれらの連続したアドレスのいくつかを受信できることで構成されていました。 これにより、個々のアドレスを継続的に送受信する必要がないため、応答と効率が向上します。 EDO-RAM（拡張データ出力RAM ）：この設計は、以前の設計を改良したものです。 連続したアドレスを同時に受信できることに加えて、アドレスの前の列が読み取られているため、アドレスが送信されるときにアドレスを待つ必要はありません。 BEDO-RAM（バースト拡張データRAM）： EDO-RAMの改良。このメモリは、さまざまなメモリロケーションにアクセスして、各クロックサイクルでデータバースト（Burt）をプロセッサに送信できました。 この記憶は決して商品化されなかった。

同期またはSDRAMタイプのメモリ

以前のものとは異なり、このダイナミックRAMには、プロセッサと同期できる内部クロックがあります。 このようにして、2つの要素間のアクセス時間と通信効率が大幅に向上します。 現在、すべてのコンピュータでこのタイプのメモリが動作しています。 さまざまなタイプの同期メモリを見てみましょう。

ラムバスDRAM（RDRAM）

これらのメモリは、非同期DRAMの完全なオーバーホールです。 帯域幅と伝送周波数の両方でこれを改善しました。 これらのメモリはNintendo 64コンソールに使用され、これらのメモリはRIMMと呼ばれるモジュールにマウントされ、1200 MHzの周波数と64ビットのワード幅に達しました。 現在廃止されています

SDR SDRAM

これらは現在のDDR SDRAMの前身にすぎません。 これらは、DIMMタイプのモジュールで提供されました。 これらはマザーボードのスロットに接続する可能性があり、168個のコンタクトで構成されています。 このタイプのメモリは、最大サイズ515 MBをサポートしていました。 AMD AthlonプロセッサとPentium 2および3で使用されていました

DDR SDRAM（ダブルデータレートSDRAM）

これらは、現在コンピュータで使用されているRAMメモリで、さまざまな更新が行われています。 DDRメモリを使用すると、同じクロックサイクルで2つの異なるチャネルを同時に介して情報を転送できます（Double Data）。

カプセル化は、184ピンDIMMと最大容量1 GBで構成されていました。 DDRメモリはAMD Athlonによって使用され、その後Pentium 4によって使用されました。その最大クロック周波数は500 MHzでした。

DDR2 SDRAM

このDDR RAMの進化により、各クロックサイクルで転送されるビットは2倍の4（4つの転送）になり、2つはフォワード、2つはリターンです。

カプセル化は240ピンDIMMタイプです。 最大クロック周波数は1200 MHzで、DDR2タイプのチップのレイテンシ（情報アクセスと応答時間）はDDRと比較して増加するため、この点でパフォーマンスが低下します。 DDR2メモリは、異なる電圧で動作するため、DDRとのインストールでは互換性がありません。

DDR3 SDRAM

DDR標準のさらに別の進化。 この場合、より低い電圧で作業することにより、エネルギー効率が向上します。 カプセル化は240ピンDIMMタイプのままで、クロック周波数は最大2666 MHzになり、メモリモジュールあたりの容量は最大16 GBです。

テクノロジーの飛躍と同様に、これらのDDR3は以前のものよりもレイテンシが高いメモリであり、以前のバージョンとのインストールでは互換性がありません。

DDR4 SDRAM

前のケースと同様に、クロック周波数の点で大幅に改善され、最大4266 MHzに到達できます。これらのDDR4は、技術の進歩と同様に、以前のものよりレイテンシが高く、互換性のないメモリです。古いテクノロジー用の拡張スロット。

DDR4メモリは288ピンモジュールをマウントします。

使用される命名法

現在のDDRタイプのRAMの命名に使用されている用語に特に注意する必要があります。 このようにして、購入しているメモリとそのメモリの頻度を特定できます。

最初に利用可能なメモリ容量、次に「DDR（x）-（周波数）PC（x）-（データ転送速度）」を取得します。 たとえば、次のとおりです。

2 GB DDR2-1066 PC2-8500：1066 MHzの周波数と8500 MB /秒の転送速度で動作する2 GB DDR2タイプのRAMモジュールを扱っています。

RAMメモリ操作

RAMメモリがどのように機能するかを知るために、最初に確認する必要があるのは、RAMメモリがプロセッサと物理的に通信する方法です。 RAMメモリの階層順序を考慮すると、これはプロセッサキャッシュの次のレベルに正確に配置されます。

RAMコントローラーが処理する必要のある信号には、データ信号、アドレス指定信号、および制御信号の3つのタイプがあります。 これらの信号は、主にデータバス、アドレスバス、その他の制御ラインを循環します。 それらのそれぞれを見てみましょう。

データバス

このラインは、メモリコントローラーからプロセッサと、それを必要とする他のチップに情報を運ぶ役割を果たします。

このデータは、32または64ビットの要素にグループ化されます。 プロセッサのビット幅に応じて、プロセッサが64の場合、データは64ビットブロックにグループ化されます。

アドレスバス

このラインは、データを含むメモリアドレスの転送を担当します。 このバスは、システムアドレスバスから独立しています。 このラインのバス幅は、RAMとプロセッサの幅であり、現在は64ビットです。 アドレスバスは物理的にプロセッサとRAMに接続されています。

制御バス

Vdd電力信号、読み取り（ RD ）または書き込み（ RW ）信号、クロック信号（ Clock ）およびリセット信号（ Reset ）などの制御信号は、このバス上を移動します。

デュアルチャンネル操作

デュアルチャネルテクノロジーにより、2つの異なるメモリモジュールへの同時アクセスが可能になるため、機器のパフォーマンスを向上させることができます。 デュアルチャネル構成がアクティブな場合、通常の64ではなく128ビット拡張のブロックにアクセスできます。 これは、マザーボードに統合されたグラフィックカードを使用する場合に特に顕著です。この場合、RAMの一部がこのグラフィックカードで使用するために共有されるためです。

このテクノロジーを実装するには、マザーボードのノースブリッジのチップセットにある追加のメモリコントローラーが必要です。 デュアルチャネルを有効にするには、メモリモジュールが同じタイプで、容量と速度が同じである必要があります。 また、マザーボードに示されているスロットに取り付ける必要があります（通常は、1〜3と2〜4のペア）。 異なるメモリであっても心配する必要はありませんが、デュアルチャネルでも使用できます。

現在、このテクノロジは、新しいDDR4メモリでトリプルチャネルまたは4チャネルを使用して見つけることもできます。

RAMメモリ命令サイクル

操作方式は、2つのデュアルチャネルメモリで表されます。 このため、128ビットのデータバスがあり、2つのモジュールのそれぞれに含まれる各データに対して64ビットです。 さらに、2つのメモリコントローラーCM1とCM2を搭載したCPUを使用します。

64ビットデータバスの1つはCM1に接続され、もう1つはCM2に接続されます。 64ビットCPUが2つのデータブロックを処理するために、2つのクロックサイクルにそれらを分散します。

アドレスバスには、プロセッサが常に必要とするデータのメモリアドレスが含まれます。 このアドレスは、モジュール1とモジュール2の両方のセルからのものです。

CPUがメモリロケーション2からデータを読み取りたい

CPUは、メモリ位置2からデータを読み取ろうとしています。このアドレスは、2つのデュアルチャネルRAMメモリモジュールにある2つのセルに対応しています。

必要なのはメモリからデータを読み取ることなので、コントロールバスは読み取りケーブル（RD）をアクティブにし、CPUがそのデータを読み取りたいことをメモリが認識できるようにします。

同時に、メモリバスはそのメモリアドレスをRAMに送信し、すべてクロック（CLK）によって同期されます。

メモリはすでにプロセッサからリクエストを受信して​​おり、数サイクル後、両方のモジュールからのデータを準備して、データバス経由で送信します。 RAMのレイテンシがプロセスを即時に行わないため、数サイクル後と言います。

RAMからの128ビットのデータは、データバスを介して送信されます。バスの一方の部分は64ビットブロック、もう一方の部分は64ビットブロックです。

これらの各ブロックはメモリコントローラーCM1およびCM2に到達し、2クロックサイクルでCPUがそれらを処理します。

読み取りサイクルは終了します。 書き込みアクションを実行することはまったく同じですが、コントロールバスのRWケーブルをアクティブにします

RAMが良いかどうかを見分ける方法

RAMのパフォーマンスが良いか悪いかを知るには、その特定の側面を調べる必要があります。

• 製造技術：主なことは、どの技術がRAMメモリを実装するかを知ることです。 さらに、これはマザーボードをサポートするものと同じでなければなりません。 たとえば、DDR4またはDDR3などの場合。 サイズ：もう1つの主な側面はストレージ容量です。 特に、ゲームや非常に重いプログラムに機器を使用する場合、8、16、32 GBなどの大容量RAMが必要になります。 チャネルのボード容量：考慮すべきもう1つの側面は、ボードがデュアルチャネルを許可するかどうかです。 その場合、たとえば16 GBのRAMをインストールする場合、16 GBの1つだけをインストールする前に、それぞれ8 GBのモジュールを2つ購入してデュアルチャネルにインストールするのが最善の方法です。 レイテンシ：レイテンシは、メモリがデータ検索と書き込みプロセスを実行するのにかかる時間です。 今回は低いほど良いですが、転送容量や周波数などの他の側面も考慮に入れる必要があります。 たとえば、DDR 4メモリはレイテンシが高くなりますが、高周波数およびデータ転送によって妨げられます。 頻度：メモリが動作する速度です。 より良いです。

また興味があるかもしれません：

これで、RAMとは何か、どのように機能するかについての記事は終わりです。 質問がある場合や何かを明確にしたい場合は、コメントに残してください。