Tài liệu Ram máy tính pptx

Ram máy tính
RAM máy tính (Random Access Memory) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được sử dụng
trong toàn bộ các hệ thống máy tính cá nhân hoặc các hệ thống máy tính nói chung. RAM
có chức năng ghi lại dữ liệu nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn tính bằng miligiây
(ms). RAM thường mất hết dữ liệu lưu chứa khi ngừng cung cấp điện năng cho chúng.
RAM là một thành phần rất quan trọng quyết định đến sự làm việc của một chiếc máy tính.
Có lẽ rằng đa số những người sử dụng máy tính đều nhắc tới RAM và tính năng của chúng
trong việc làm tăng hiệu suất làm việc, nhưng hiểu sâu về chúng thì con số đó lại không
nhiều.
RAM là một đề tài đã được nói đến rất nhiều trong các entry, các mục từ trong từ điển hay như các các topic
của diễn đài, thiết tưởng không còn gì cần phải nói thêm về nó, nhưng có lẽ rằng với tham vọng viết về các
bộ phận của một chiếc máy tính thì tôi cũng cố viết entry này theo cách riêng của mình.
Xin lưu ý rằng tôi coi như bạn sẽ đọc các phần tài liệu tham khảo (dạng liên kết có thể truy cập bằng
Internet được) nên có thể bỏ qua nhiều phần đã có ở các tài liệu hoặc chú thích được dẫn trong entry này.
Cũng như các entry khác thì entry này không được sao chép nguyên văn bất kỳ đoạn nào ở đâu đó trên
Internet (^_^).
Tại sao lại gọi là "Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên" ?
Bạn có thể thấy phần định nghĩa ở trên nói rằng
RAM là viết tắt của cụm từ tiếng Anh mà nội
dung của nó là "Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên",
vậy thì tại sao lại phải là bộ nhớ truy cập ngẫu
nhiên? Thế thì có cái gì là không truy cập ngẫu
nhiên được không?
Bộ nhớ là đã nói đến một cái gì đó để có thể lưu trữ lại những thông tin đã xảy ra. Chúng
ta gặp nhiều về chúng: Những chiếc đĩa hát cổ điển, những băng cát xét có độ dài 60 phút
hoặc 90 phút rất thông dụng trong một thập kỷ trước, những chiếc đĩa compact (CD,
DVD...) ngày nay. Trong máy tính thì bạn còn gặp một dạng bộ nhớ thông dụng nữa là cái
ổ cứng.
Trong nhóm những thiết bị (hoặc những thứ) nói ở trên cũng được phân thành hai loại:
Truy cập tuần tự và truy cập ngẫu nhiên.
Sự truy cập tuần tự có nghĩa là muốn lấy một dữ liệu nào đó thì bạn phải lấy dữ liệu trước

đó, xong mới đến dữ liệu tiếp theo mà không thể nào lấy đúng dữ liệu mình mong muốn
một cách ngay lập tức được. Tiêu biểu cho dạng này là các đĩa nhựa cổ điển ghi âm thanh
và băng từ. Lấy ví dụ ở băng từ cát xét thì bạn muốn nghe một bài hát nào đó đã được ghi
lại thì chỉ có cách: Hoặc nghe lần lượt đến bài yêu thích, hoặc là "tua" đi đến một đoạn nào
đó mà bạn nghĩ rằng nó sẽ chứa bài hát yêu thích của bạn. Đây chính là cách tuần tự.
Còn truy cập ngẫu nhiên là sao? Đó là bạn có thể truy cập ngay lập tức vào dữ liệu muốn
lấy. Ví dụ đơn giản cho điều này là bạn đọc một cuốn sách nào đó, mà cuốn sách này thì có
mục lục trình bày rất rõ ràng, vậy thì việc bạn muốn đọc một phần nào đó thì chỉ cần xem
mục lục rồi giở ra đúng trang mình cần để đọc nội dung. Đĩa cứng, đĩa quang...cũng có các
cách như vậy để có thể truy xuất dữ liệu một cách ngẫu nhiên, làm giảm thời gian làm việc
Các loại RAM động (cổ điển); [Nguồn ảnh]
với các dữ liệu của nó.
Và như vậy thì RAM máy tính cũng thuộc một dạng bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Đây là
những khái niệm mở đầu mà thôi, ở phần sau có lẽ rằng bạn sẽ thấy sự truy cập ngẫu nhiên
là như thế nào trong cách làm việc của RAM.
CPU liên quan thế nào với RAM?
RAM rất quan trọng trong sự hoạt động của CPU bởi tốc độ của nó. Để biết được điều này
xin xem lưu đồ mà CPU đã muốn lấy dữ liệu như thế nào trong quá trình xử lý của mình
• CPU thì chỉ xử lý trên các dữ liệu. Nó không tự sinh ra dữ liệu để phục vụ cho
mình nên nó luôn cần đến dữ liệu nhị phân ở đâu đó cung cấp cho nó.
• CPU đòi hỏi RAM ở cache của nó theo thứ tự cache L1 gần nhân CPU nhất, cache
L2.
• Nếu cache không thấy, nó đòi hỏi ở RAM chính của hệ thống - tức là các modul
RAM mà được nói đến như mục đích chính của entry này.
• Nếu dữ liệu đó ở RAM không sẵn có, nó đòi hỏi ở các dạng lưu trữ khác xa hơn: Ổ
cứng, Ổ quang, các loại thiết bị nhớ USB flash...
Do đòi hỏi của CPU nên RAM là bộ nhớ được coi là chính trong hệ thống. Với mỗi sự phát
triển của công nghệ CPU thì càng ngày càng cần sự vận chuyển dữ liệu giữa CPU và RAM
nhanh hơn, do đó quá trình phát triển của RAM cũng rất sôi động không kém gì đối với sự
phát triển của công nghệ CPU.

SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA RAM
RAM thì về cơ bản chúng được phân thành hai loại dựa trên nguyên lý chứa dữ liệu của
nó, đó là RAM tĩnh và RAM động.
RAM động
RAM động (Dynamic RAM) hoặc viết tắt là DRAM là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên mà
trong quá trình hoạt động của nó thì dữ liệu chứa trên các đơn vị nhớ bị biến mất dần theo
thời gian. Khái niệm này thì trái với RAM tĩnh mà ở phần dưới sẽ nói.
Để nói về RAM động thì cũng phải nói một chút về cơ chế của RAM hoạt động như thế
nào. Bạn có thể nhìn thấy hình ảnh đầu tiên của entry này, chúng là các IC (integrated
circuit) được gắn trên các thanh có nhiều tiếp điểm dành cho việc cắm vào bo mạch chủ.
Như vậy thì RAM cũng không có hình dáng gì khác so với nhiều linh kiện điện tử mà bạn
thường gặp, có nghĩa là chúng có các IC.
Bên trong các IC đó thì chứa rất nhiều transistor và các tụ điện. Để lưu trữ bộ nhớ thì nhất
định chúng phải chứa các tín hiệu có và không hoặc nói cách khác là 0 và 1 (mà tôi đã có
lần giải thích về trạng thái có và không trong entry này).
RAM động thì dùng các trasistor và các tụ điện để chứa trạng thái nhớ của nó (tức là nhớ
đến trạng thái 0 hoặc trạng thái 1): Khi tụ được nạp điện thì nó ở trạng thái 1, khi tụ bị rò rỉ
Sơ đồ mạch RAM động (cổ điển)
hoặc phóng điện làm cho mất hết điện tích chứa trên nó thì coi như nó sẽ lưu trạng thái 0.
Như vậy là với mỗi một transistor và một tụ điện sẽ ghi nhớ một bit dữ liệu.
Transistor trong mạch điện (như hình) có
nhiệm vụ nạp đầy điện cho tụ điện để lưu
trữ một giá trị 1 (còn không nạp thì nó là
giá trị 0 của bit). Nhưng không giống như
các tụ điện có điện dung lớn khác mà bạn
có thể đã biết thì tụ điện trong IC nhớ này
chỉ có một dung lượng khá nhỏ, và chúng
bị rò rỉ điện giữa hai bản cực sang nhau
sau một khoảng thời gian nhỏ (cỡ vài
ms). Sau một thời gian ngắn như vậy thì

trasistor lại phải nạp lại điện cho tụ, và
quá trình lưu trữ dữ liệu trên DRAM thì
liên tục phải nạp điện - hay nói một cách
khác là làm tươi dữ liệu của chúng - hoặc
một cách khác là lại cấp điện vào tụ để
duy trì giá trị được nhớ ở đó.
Bạn hình dung sự hoạt động này giống như một chiếc thùng bị thủng lỗ: Khi muốn duy trì
một mức nước nhất định thì cần duy trì việc xả nước vào thùng, sau khi ngừng xả thì nước
lại bị rò hết, nếu vẫn muốn giữ mức nước của thùng lớn hơn một giá trị nào đó (để duy trì
giá trị 1) thì lại phải đổ nước vào thùng....quá trình này lặp lại liên tục. Trong DRAM thì
quá trình nạp lại điện cho tụ như vậy xảy ra với một số lượng lớn lần trong một giây.
Bạn nhìn hình minh hoạ sẽ thấy một cụm gồm 4 hàng và 4 cột các phần tử nhớ. Chúng
được đánh dấu theo các hàng và các cột địa chỉ để xác định vị trí nhớ dữ liệu. Nếu muốn
ghi dữ liệu vào một ô nào đó thì cần xác định địa chỉ theo hàng và cột để có thể nạp điện
vào tụ của địa chỉ đó. Tương tự như vậy thì khi đọc dữ liệu ra thì một mạch thuật toán sẽ
so sánh các mức năng lượng còn chứa trong tụ điện để xác định giá trị mà nó đang chứa.
Vậy nếu bạn thắc mắc rằng mức năng lượng này đang bị mất đi bởi sự rò rỉ điện qua tụ thì
sao? Không ngại điều này, bởi vì trong kỹ thuật số thì giá trị 1 được xác định nếu như
chúng lớn hơn một thông số nào đó. Chẳng hạn như thế này: Tụ điện chứa các điện tích
khiến cho hiệu điện thế của nó là (ví dụ thôi nhé) 10 Vôn, chúng cứ từ từ giảm dần điện
tích do bị rò rỉ xuống các mức 9 V; 8 V..cho đến 0 V. Khi này thì người ta sẽ lấy một mức
giá trị nào đó để coi như trên nó tương đương với 1 - chẳng hạn cứ trên 6 V là giá trị có -
tức là 1 - và dưới là giá trị không - tức là 0. Đó chính là điều mà dữ liệu được đọc ra đảm
bảo không bị sai sót. Còn quá trình đọc dữ liệu sẽ luôn phải chú ý đến sự làm tươi điện tích
chứa trên các tụ điện. Những điều này thì một mạch điện sẽ cần đảm bảo cho chúng làm
việc đúng và tương thích.
Trong chế độ làm việc của DRAM sẽ phải qua nhiều công đoạn cho việc đọc dữ liệu và ghi
dữ liệu vào các ô nhớ. Tuy nhiên khoảng thời gian này thì không lớn, chúng chỉ tính bằng
ns (nano giây, 1 ns bằng một phần một tỷ của 1 giây). Người ta đánh giá các DRAM hoạt
Hình minh hoạ về sự làm tươi của RAM động. [Nguồn

VOZforum, phần xem thêm]