คงปฏิเสธไม่ ได้ว่าทุกท่านจะไม่รู้จักอุปกรณ์คอมพิวเตอร์อย่างหนึ่ง ที่เรียกว่า RAM ซึ่งอุปกรณ์ชิ้นนี้ได้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องทั้งความเร็ว และขนาด มีความสำคัญสูงถึงแม้จะเป็นอุปกรณ์ชิ้นเล็กๆเพียงไม่กี่ชิ้นในเครื่อง คอมพิวเตอร์ วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับมันดีกว่าครับ
Random Access Memory หรือที่เรารู้จักกันดีในชื่อของ Ram เป็นหน่วยความจำประเภท Volatile (ต้องใช้ไฟฟ้าหล่อเลี้ยงหน่วยความจำตลอดเวลา) มีข้อดีตรงที่สามารถอ่านเขียนและเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากเป็น การเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มซึ่งต่างจากอุปกรณ์อื่นๆที่เข้าถึงข้อมูลแบบเชิง ลำดับ เราจึงใช้ข้อดีของแรมทำหน้าที่เก็บข้อมูลคำสั่งเพื่อส่งให้ CPU ไปประมวลผลได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องไปค้นหาที่ Disk Drive ประเภทอื่นๆ
โดยทั่วไป RAM คล้ายกับกล่องไปรษณีย์ (Post-office box) โดยแต่ละกล่องสามารถเก็บค่า 0 และ 1 แต่ละกล่องจะมีตำแหน่งที่เป็นเอกลักษณ์ (Unique address) สามารถหาได้โดยการนับแนวคอลัมน์ แล้วนับตามแถวใน RAM ซึ่ง Post-office คือ ฮาร์ดแวร์ และแต่ละกล่องคือ เซลล์ ในการค้นหารายการของกล่อง (เซลล์) ตัวควบคุม RAM จะส่งตำแหน่งของคอลัมน์ / แถวไปตามสายไฟฟ้าบาง ๆ ไปที่ Chip มี address line ของแต่ละแถวและแต่ละคอลัมน์ในกลุ่มของกล่อง ถ้าข้อมูลกำลังถูกอ่าน บิต (bits) ที่ถูกอ่านจะไหลไปตาม data line ของ RAM โมดูลหรือ Chip ที่เขียน ( ระบุ ) เป็น 256 K x 16 หมายถึง 256,000 คอลัมน์ และลึก 16 แถว ขนาด 8 MB ของ RAM แบบ Dynamic (DRAM) บรรจุคาปาซิเตอร์ 8 ล้านตัว และทรานซิสเตอร์ 8 ล้านตัว และพาร์ทที่ต่อเชื่อม
Ram แบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลักๆคือ
RAM แบบ Dynamic (DRAM) แต่ละเซลล์จะชาร์ตในส่วนที่คล้ายกับคาปาซิเตอร์ ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นเกท (gate) ในการหาค่า อ่านค่า หรือเขียนค่าของคาปาซิเตอร์ และต้องมีการ Refresh ตลอดเวลา
RAM แบบ Static (SRAM), แทนที่จะใช้การชาร์ตของคาปาซิเตอร์ แต่จะใช้ตัวทรานซิสเตอร์ที่เป็นสวิทซ์ แบบ flip/flop โดยตำแหน่งหนึ่งมีค่าเป็น 1 อีกตำแหน่งจะเป็น 0
โดยทั่วไปแล้ว Computer PC จะใช้แรมประเภท DRAM เนื่องจากมีราคาต่อความจุที่ดีกว่า (แน่นอนของถูกไม่เคยปราณีใคร) ลักษณะภายนอกของ RAM โดยทั่วไปจะเป็นชิปที่ติดมากับแผ่น เมนบอร์ดของเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งจำนวนของ RAM สามารถเพิ่มได้โดยการเสียบเพิ่มที่ Socket บนเมนบอร์ด ซึ่งRAM แต่ละแบบแต่ละรุ่นก็จะมี Socket ที่ต่างกันโดยสามารถแบ่งได้เป็นหลายๆ Socket ดังนี้
SDRAM (Synchronous Dynamic Random-Access Memory)
โดยการทำงาน ของ SDRAM ใช้ความเร็วแบบ Synchronous ซึ่งหลักของการทำงานจะขึ้นอยู่กับ ความเร็วของสัญญาณนาฬิกาของระบบทั้งหมด การถ่ายเทข้อมูลจะเกิดขึ้น 1 ครั้ง ต่อหนึ่งลูกคลื่นสัญญาณนาฬิกา โดยทำงานที่ความเร็วระดับเดียวกับ Bus คือมีความเร็วตั้งแต่ 66MHz ถึง 133MHz แม้ว่า SDRAM จะมีความเร็วมาก แต่ก็ไม่ได้ทำให้ผู้ใช้รู้สึกถึงความเร็วนั้น เพราะจุดด้อยของหน่วยความจำประเภทนี้นั้น อยู่ที่การทำงานตามความเร็วของค่าแคช จึงทำให้หน่วยความจำ SDRAM ไม่สามารถทำงานได้ เต็มประสิทธิภาพ อีกทั้งยังเป็นหน่วยความจำที่มีการส่งข้อมูล เพียง 64bit จึงมีความเร็วอยู่ที่ 1064 MB/s bandwidth (133MHz x 8 bytes) ที่หน่วยความจำ แบบ PC133 และเมื่อประมวลข้อมูลมากขึ้นแน่นอนว่า ย่อมไม่พอต่อความต้องการจึงมีการพัฒนา RAM แบบ DDR ขึ้นมาแทนที่นั่นเอง
RDRAM (Rambus DRAM)
Ram ประเภทนี้ intel เป็นผู้พัฒนา เพื่อใช้กับ Pantium 4 Willamate (Socket 423) มีประสิทธิภาพสูงกว่า DDR และ SD RAM เสียอีก มีลักษณะการทำงานคล้ายๆ DDR Ram เพียงแต่ต้องทำงานเป็นคู่ทำให้จำนวน bit ที่รับส่งในแต่ละรอบสูงขึ้นเป็น 128bit จึงสามารถทำ bandwidth สูงสุดถึง 6400 MB/s (ไวโคตรๆในสมัยนั้น) กันเลยทีเดียว แต่เนื่องจากราคาที่สูง และค่อนข้างสิ้นเปลืองแผ่นความร้อนมากทำให้ Ram ประเภทนี้ได้ถูกลืม และถูกแทนที่ด้วย DDR Ram แบบ Duel Channel ในที่สุด
DDR RAM (Double Data Rate Random-Access Memory)
ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาต่อมาจาก SDRAM ในช่วงแรกบริษัทอินเทลไม่พัฒนาชิพเซตไม่สนับสนุน ดังนั้นผู้ผลิตรายอื่น เช่น เอเอ็มดี และผู้ผลิตชิพเซตชั้นนำจากไต้หวันจึงรวมกันและพัฒนาเทคโนโลยีนี้จนได้รับ ความนิยมสูง บริษัทผู้ผลิตชิพเซตและสร้างเมนบอร์ดชั้นนำของโลกจากไต้หวันที่ผลิตได้แก่ VIA, SiS, ATi การทำงานของ RAM ประเภทนี้จะเป็นการส่งข้อมูลผ่านสัญญาณขาขึ้น และขาลงของสัญญาณนาฬิกาแทนแบบเดิมที่ส่งข้อมูลผ่านสัญญาณขาขึ้นเท่านั้น ทำให้ อัตราส่งถ่ายเพิ่มเป็น 2 เท่า คือที่มาของชื่อ DDR (Double Data Rate) นั่นเอง
สิ่งที่ทำให้ความแตกต่างระหว่างหน่วย ความจำ ทั้ง 2 คือจำนวนของขาสัญญาณ (Pins) ที่มี 184 ขา ซึ่งมากกว่า SDRAM ที่มีจำนวนขาสัญญาณ เพียง 168 ขา ไม่ใช่มีเพียงแค่อัตราความเร็วและจำนวนขาที่มากกว่าเท่านั้น แต่ยังมีความแตกต่างใน ส่วนของการทำงานอื่นๆ อีกมากมาย อาทิ ขนาดหีบห่อหรือ Package DDR SDRAM มีขนาด 0.65 มิลลิเมตร ส่วน SDRAM มีขนาดหีบห่อที่ 0.8 มิลลิเมตรเท่านั้น ในส่วนของแรงดันไฟเลี้ยง DDR SDARM กินไฟ 2.5V และที่สำคัญอัตราการแกว่งไกว (ช่วงเวลาในการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า) ของ แรงดันไฟที่ต่ำ
นอกจากนั้นลักษณะของ Interface DDR SDRAM ใช้อินเทอร์เฟซแบบ SSTL_2 (Stub Series-Terminated Logic) ซึ่งเป็น มาตรฐานการอินเทอร์เฟซ สำหรับหน่วยความจำที่มีความเร็วสูง โดยมีคุณลักษณะ พิเศษของการทำงานแบบสวิตซ์ชิ่ง ซึ่งจะทำให้ หน่วยความจำสามารถ ทำงานที่ความเร็วที่สูงกว่า 200MHz ขึ้นไปได้ ซึ่ง DDR SDRAM สามารถทำงาน ที่ความเร็ว 300 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) (ปัจจุบันอยู่ที่ 550MHz) อีกทั้ง DDR SDRAM มีการเทอร์มิเนตที่ปลายของเส้นสัญญาณจึงลดสัญญาณรบกวน โดยเฉพาะหากทำงานที่ความเร็วสูง ถือเป็นสิ่งจำเป็นมาก ทีเดียว อีกทั้ง CAS Latency ซึ่งเป็นค่าหน่วงเวลาที่มีความสำคัญในหน่วยความจำ เนื่องจากเป็นค่าที่บอกหลังจากที่สัญญาณ CAS มาถึงตัว DRAM แล้วอีกนานเท่าใด ข้อมูลจาก DRAM จึงจะถูกปลดปล่อยออกมา โดย DDR SDRAM นี้ มีค่า CAS Latency อยู่ที่ 2, 2.5 และ 3 ตามลำดับ และไม่ต้องสงสัยเลยว่าเมื่อใดที่ ค่าของ Latency ยิ่งน้อยลงเท่าใด การส่งข้อมูลออกมาจะทำได้รวดเร็วมากขึ้นเท่านั้น รวมถึงการรองรับระบบแรมแบบแถวคู่ (Dual in-line memory modules-DIMM) เป็นการเพิ่มจำนวนของข้อมูลที่ขนส่งได้ใน 1 รอบเป็น 128bit ยิ่งทำให้มี Bandwidth เพิ่มขึ้นจนสามารถแทนที่ RDRAM ได้ในที่สุด (ฟังดูแล้วอาจจะน่าเวียนหัว แต่เอาเป็นว่ามันไวขึ้นและประหยัดไฟลดโลกร้อนได้มากขึ้นก็แล้วกันครับ - -)
DDR Ram ยังมีการพัฒนาต่อเนื่องในเรื่องขนาดและความเร็วจนมีภาคต่อของ DDR RAM เป็น DDR2 เพราะเรื่องจากความต้องการ Bandwidth ที่เพิ่มมากขึ้นอันเนื่องมาจาก Processor สามารถทำงานได้เร็วขึ้นมีจำนวน Core มากขึ้น จึงทำให้มีเทคโนโลยี DDR2 ขึ้นมาเพื่อลดปัญหาคอขวดนั่นเอง
DDR2
ถ้าจะพูดง่ายๆมันก็คือภาคต่อของ DDR นั่นเอง โดย DDR2 จะมีจำนวน 240 ขา ที่มีการรวมสัญญาณที่ระบบ IO-buffer ในขณะที่ข้อมูลได้ส่งจากหน่วยความจำได้มาถึง 4 ทาง โดยเป็นการส่งข้อมูลแบบ 16bit ซึ่งวิธีที่จะใช้ในการเพิ่มขึ้นของอัตราข้อมูล ดังนั้นเราจะได้รับ ผลของอัตราของคลื่นความถี่ของข้อมูลถึง 400MHz และยังเป็นข้อมูลที่มีความกว้าง 64bit เท่าเดิม สำหรับชื่อของ DDR II 400 ซึ่งเครื่องหมายของระบบก็ จะเหมือนกับ DDR ยังมีการบอกถึงผลของการโอนถ่ายข้อมูลและอัตราของคลื่นความถี่ที่มีลักษณะ เหมือนกัน แต่มีความต่างของ Memory Bandwidths ที่ 100Mb/s สำหรับ SDRAM และ 200Mb/s สำหรับ DDR และ 400Mb/s สำหรับ DDR II ซึ่งจะเห็นได้ว่า DDR II นั้นมีความเร็วในการส่งข้อมูล ได้เร็วขึ้นมากกว่า DDR ถึงเท่าตัว แม้ว่าหน่วยของความจำแบบ DDR2 จะมีค่า Timing สูงกว่า DDR มากขึ้นก็ตาม
ชิป DDR2 ใช้แพคเกจแบบ FBGA (Fine-pitch Ball-Grid Array) ซึ่งมีคุณสมบัติในการระบายความร้อนที่ดีมาก และลดการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างตัวชิปได้เป็นที่น่าพอใจ (ชิป DDR SDRAM นิยมใช้แพคเกจแบบ TSOP) ด้วยโครงสร้างของแพคเกจ FBGA ทำให้ตัวชิป DDR2 มีขนาดเล็กลง ใช้พลังงานน้อยลง ความร้อนจึงลดลงด้วย (ประมาณ 30%) ด้วยข้อได้เปรียบเหล่านี้ DDR2 จึงสามารถพัฒนาให้มีความเร็วในการทำงานและมีความจุได้สูงกว่า DDR แบบเดิม แม้ว่าจะมีหน่วยความจำ DDR บางรุ่น ตัวอย่างเช่นหน่วยความจำของบริษัท Kingmax ที่เลือกใช้แพคเกจแบบ BGA กับตัวหน่วยความ DDR ของตน ซึ่งผลิตออกมาเพื่อเน้นการนำไปโอเวอร์คล็อก โดยอาศัยคุณลักษณะเด่นของแพคเกจ BGA ที่ช่วยให้หน่วยความจำทำงานได้ที่ความเร็วสูงอย่างมีเสถียรภาพ แต่อย่างไรก็ตามเมื่อมองในภาพรวมแล้ว หน่วยความจำ DDR จะผลิตบนมาตรฐานของแพคเกจแบบ TSOP มากกว่า เพราะมีต้นทุนที่ถูกกว่ามาก
ตารางเปรียบเทียบความแตกต่างของ DDR และ DDR2 จากองค์กร JDEDC
จุดเด่นของ DDR2 ที่ได้เปรียบ DDR อีกข้อหนึ่งคือเรื่องของการแผ่ความร้อน หน่วยความจำ DDR นั้นที่ความจุ 256MB, 512MB ในขณะใช้งานไม่เกิดความร้อนมากนัก แต่ที่ความจุสูงมากขึ้นนั้นจะแผ่ความร้อนออกมาอย่างเห็นได้ชัด อย่างเช่นการใส่หน่วยความจำถึง 4GB จะแผ่ความร้อนออกมามากเลยทีเดียว อันที่จริงแล้วปัญหานี้เราคงพบได้ยากในขณะนี้ เพราะน้อยคนที่จะใช้หน่วยความจำหลักในปริมาณมากขนาดนั้น แต่ในอนาคตเป็นสิ่งที่ควรหาทางป้องกัน และด้วยความเร็วของหน่วยความจำที่เพิ่มสูงขึ้นทุกวันย่อมส่งผลกระทบในอนาคต อย่างแน่นอน ดังนั้นหน่วยความจำ DDR2 จึงเกิดมาเพื่อสิ่งนี้ ตัวชิป DDR2 ใช้ไฟเพียง 1.8V เท่านั้นเทียบกับตัว DDR ที่ใช้ไฟ 2.5-2.6V จะเห็นว่าลดลงมามากเลยทีเดียว ความร้อนจากการใช้งานจึงเกิดขึ้นน้อยกว่าช่วยลดโลกร้อนได้อย่างแน่นอน
DDR3
อันนี้ก็เป็น ภาคต่อจาก DDR2 (ภาคต่อจริงๆยังไง ลองอ่านดู) เพราะเหตุผลในการที่เราต้องการ Bandwidth ค่อนสูงในการประมวลผลและต้องการประหยัดไฟลดโลกร้อน DDR3 จึงมาการพัฒนาขึ้นมาเพื่อตอบสนองกับความต้องการนี้ลักษณะ ของ DDR3 เหมือนกับ DDR2 ค่อนข้างจะมาก ทั้งแพคเกจ แบบ FBGA (Fine-pitch Ball-Grid Array) และจำนวนของขาที่มี 240 ขาเท่ากัน (ใส่ด้วยกันไม่ได้นะครับ) แต่ภายในแตกต่างกันค่อนข้างจะมากไม่ว่าจะเป็นการใช้พลังงานที่ DDR3 ใช้ไฟเลี้ยงเพียง 1.5 Vน้อยกว่า DDR2 ที่ใช้ถึง 1.8V เพราะเนื่องมาจาก การกระบวนผลิต DDR3 ทีเล็กกว่าจึงทำให้กินไฟน้อยกว่า ที่สำคัญคือ Prefetch Buffer ที่มากกว่า DDR2 2เท่าและ Timming Margin ชิปมีขนาด 4 กิกะบิต ช่วยให้มีหน่วยความจำได้สูงถึง 16GB หรือใหญ่กว่านั้นจึงทำให้ DDR3 มีความเร็วและรองรับความจุมากกว่า DDR2 รวมถึง ความสามารถในการรีเซตตัวเองของชิบเมโมรี ที่ทุกครั้งที่เครื่อง PC หยุดการทำงานลง ไม่ว่าจะจากการปิดเครื่องหรือเครื่องเกิดค้างขึ้นมา ซึ่งข้อดีจากการสามารถรีเซตข้อมูลในตัวชิบได้นั้น จะทำให้ไม่มีข้อมูลหลงเหลือหรือค้างอยู่ภายในชิบเมโมรี ทำให้ลดอัตราความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับตัวชิบได้ดียิ่งขึ้น เมื่อเริ่มการทำงานใหม่อีกครั้ง เพราะชิบเมโมรีจะเริ่มต้นจาก 0 หรือเริ่มต้นใหม่ทุกครั้งที่มีการทำงาน และ Fly-By Topology ซึ่งจะสามารถเข้ามาช่วยให้การทำงานของ DDR3 ทำงานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ช่วยลดระยะเวลาชดเชยความล่าช้าของ Latency ได้อีกต่อหนึ่งปัจจุบัน DDR3 ทำความเร็วได้มากสุดถึง 1600MHz กันเลยทีเดียว(จะเร็วไปไหน) และกำลังจะแทนที่ DDR2 เนื่องมาจาก ความเร็วที่สูงกว่าและประหยัดไฟมากกว่าครับ แต่ราคาในปัจจุบันมันยังแพงกว่า DDR2 พอสมควรแต่แนวโน้มในอนาคตราคาจะลดลงเรื่อยๆ ตามกลไกของตลาดนั่นเองล่ะครับ
รูปภาพแสดง Socket Ram แบบต่างๆสำหรับ PC นะครับ
SD Ram 
DDR Ram
DDR2 RAM
DDR3 RAM
จะเห็นว่า แต่ละ Socket ต่างกันราวฟ้ากับเหวมีเพียงแต่ DDR 2 ต่างกับ DDR 3 นิดเดียวจริงๆก่อนซื้อดูดีๆนะครับ เอามาแล้วใส่ไม่ได้อย่าหาว่าหล่อไม่เตือนนะครับ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น