แรม (RAM)

       RAM ย่อมาจาก Random Access Memory  RAM คือหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์ (เป็นหน่วยความจำแบบชั่วคราว ซึ่งหมายถึงจะสามารถทำงานได้เมื่อมีกระแสไฟฟ้ามาหล่อเลี้ยง เมื่อมีการตัดกระแสไฟฟ้าหรือปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อมูลใน RAM ก็จะหายไป) RAM เป็นองค์ประกอบที่มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อประสิทธิภาพการทำงานโดยรวม รวมถึงความเร็วในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์

        RAM ทำหน้าที่รับข้อมูลหรือชุดคำสั่งจากโปรแกรมสำเร็จรูปต่างๆที่กำลังเปิดใช้งานอยู่ในคอมพิวเตอร์ แล้วส่งต่อไปยัง CPU หรือ Central Processing Unit ซึ่งเป็นหัวใจหรือสมองของคอมพิวเตอร์นั้นๆให้ประมวลผล คำนวณ และวิเคราะห์ข้อมูลตามต้องการ เมื่อ CPU คำนวณเสร็จแล้ว จะส่งผลการคำนวณหรือวิเคราะห์นั้นๆกลับมายัง RAM เพื่อส่งต่อไปยังโปรแกรมเจ้าของชุดคำสั่ง ก่อนจะแสดงผลของการคำนวณออกมาทาง Output devices ต่างๆ เช่น ทางหน้าจอมอนิเตอร์หรือเครื่องพิมพ์ เป็นต้น

 แรม (RAM)

            การทำงานของ RAM นั้น จะเป็นการทำงานหรือการเขียน/บันทึกข้อมูลแบบสุ่ม ซึ่งหมายถึง หน่วยประมวลผลกลางหรือ CPU สามารถเข้าถึงทุกส่วนของ RAM ได้ สามารถบันทึกข้อมูลลงตรงจุดไหนก็ได้ วัตถุประสงค์ก็เพื่อเพิ่มความเร็วในการบันทึกและอ่านข้อมูลนั่นเอง ตรงนี้เองที่เป็นที่มาของคำว่า Random access

         RAM สามารถแบ่งออกเป็น 4 ส่วนหลัก ดังนี้

         1. Input Storage Area

            เนื้อที่ RAM ส่วนนี้จะเป็นส่วนที่รับข้อมูลจาก Input devices เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ Barcode reader และอื่นๆ โดยจะเก็บไว้เพื่อส่งให้ CPU ทำการประมวผล คำนวณหรือวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านั้นต่อไป

         2. Working Storage Area 
            เนื้อที่ RAM ส่วนนี้เป็นพื้นที่สำหรับจัดเก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผลของ CPU

         3. Output Storage Area

             เนื้อที่ RAM ส่วนนี้เป็นพื้นที่สำหรับจัดเก็บข้อมูลที่ผ่านการประมวลผล คำนวณ และวิเคราะห์โดยหน่วยประมวลผลกลางหรือ CPU แล้วและอยู่ระหว่างรอส่งผลการประมวลดังกล่าวกลับคืนไปให้โปรแกรมเจ้าของชุดคำสั่ง เพื่อแสดงผลทาง Output devices ตามที่ผู้ใช้งานกำหนดไว้

         4. Program Storage Area

            เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่งหรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามา เพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่งชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วนนี้ทีละคำสั่งเพื่อทำการแปลความหมาย ว่าคำสั่งนั้นสั่งให้ทำอะไร จากนั้นหน่วยควบคุมจะไปควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ต้องการทำงานดังกล่าวให้ทำงานตามคำสั่งนั้นๆ หน่วยความจำจะจัดอยู่ในลักษณะแถวแนวตั้ง (CAS:Column Address Strobe) และแถวแนวนอน (RAS:Row Address Strobe) เป็นโครงสร้างแบบเมทริกซ์ (Matrix) โดยจะมีวงจรควบคุมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรในชิปเซต (Chipset) ควบคุมอยู่ โดยวงจรเหล่านี้จะส่งสัญญาณกำหนดแถวแนวตั้ง และสัญญาณแถวแนวนอนไปยังหน่วยความจำเพื่อกำหนดตำแหน่งของข้อมูลในหน่วยความจำที่จะใช้งาน เมื่อพิจารณาจากหน้าที่ของ RAM ในระบบการทำงานของคอมพิวเตอร์ก็จะเห็นว่า RAM เป็นองค์ประกอบที่มีความสำคัญยิ่ง และเป็นที่ทราบกันอยู่แล้วว่า ยิ่งคอมพิวเตอร์เครื่องใดมี RAM มาก ก็จะมีประสิทธิภาพการทำงานสูงขึ้นด้วย แต่การจะเพิ่ม RAM ให้กับระบบคอมพิวเตอร์นั้นเราต้องคำนึงถึงหลายปัจจัย เช่น งบประมาณ ความต้องการแรมของโปรแกรมที่เราใช้งาน และจำนวนช่อง (Slot) ในแผลวงจรหลักที่สามารถรองรับ RAM ได้เพิ่มอีกหรือไม่ เป็นต้น

 แรมมีอยู่ด้วยกันหลายชนิด ขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งาน เช่น
      - SRAM (Static RAM)
      - NV-RAM (Non-volatile RAM)
      - DRAM (Dynamic RAM)
      - Dual-ported RAM
      - Video RAM
      - WRAM
      - FeRAM
      - MRAM

  RAM ที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันมีอยู่ 2 ประเภทคือ
     - SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)
     - DDR RAM หรือ DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

      โดยทั่วไปสามารถแบ่ง RAM ได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ Static RAM (SRAM) และ Dynamic RAM(DRAM) โดยมีรายระ เอียดดังนี

     1. Static RAM (SRAM)

     ทำจากวงจรที่ใช้เก็บข้อมูลด้วยสถานะ “มีไฟ” กับ “ไม่มีไฟ” ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลไว้ได้ตลอดเวลาตราบเท่าที่ยังมีกระแสไฟฟ้าเลี้ยงวงจรอยู่ นิยมไปใช้ทำเป็นหน่วยความจำแคช (Cache) ภายในตัว CPU เพราะมีความเร็วในการทำงานสูงกว่า DRAM มาก แต่ไม่สามารถทำให้มีขนาด ความจุสูงๆได้ เนื่องจากราคาแพงและกินกระแสไฟมากจนมักทำให้เกิดความร้อนสูง อีกทั้งวงจรก็ยังมีขนาดใหญ่ด้วย

      2. Dynamic RAM (DRAM)

      ทำจากวงจรที่ใช้การเก็บข้อมูลด้วยสถานะ “มีประจุ” กับ “ไม่มีประจุ” ซึ่งวิธีนี้จะใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่า SRAM มาก แต่โดยธรรมชาติแล้ว ประจุไฟฟ้าจะมีการรั่วไหลออกไปได้เรื่อยๆ ดังนั้นเพื่อให้ DRAM สามารถเก็บข้อมูลไว้ได้ตลอดเวลาตราบใดที่ยังมีกระแสไฟเลี้ยงวงจรอยู่ จึงต้องมีวงจรอีกส่วน หนึ่งคอยทำหน้าที่ “เติมประจุ” ไฟฟ้าให้เป็นระยะๆ ซึ่งเรียกกระบวนการเติมประจุไฟฟ้านี้ว่า

การ รีเฟรช (Refresh) 

       หน่วยความจำ ประเภท DRAM นี้ นิยมนำไปใช้ทำเป็นหน่วยความจำหลักของระบบในรูปแบบของชิปอที (Integrated Circuit) บนแผงโมดูลของ หน่วยความจำ RAM หลากหลายชนิด เช่น SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 และ RDRAM เป็นต้น โดยสามารถออกแบบให้มีขนาดความ จุสูงๆได้ กินไฟน้อย และไม่เกิดความร้อนสูง

       ชนิดของ Dynamic RAM (DRAM)
        DRAM ที่นำมาใช้ทำเป็นแผงหน่วย ความจำหลัก ของระบบชนิดต่างๆในปัจจุบันดังนี้

        2.1 SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

             SDRAM คือหน่วยความจำแรมที่พัฒนามาจาก DRAM เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกับระบบบัสความเร็วสูงได้ โดยบริษัท Samsung เป็นผู้ พัฒนาขึ้นมาในปี ค.ศ.1993 ซึ่งหน่วยความจำก่อนหน้านี้ใช้ระบบบัสแบบอะซิงโครนัส นั่นหมายถึงจังหวะการทำงานของ CPU กับหน่วยความจำใช้ สัญญาณนาฬิกาคนละตัว จังหวะการทำงานที่ไม่ซิงโครไนซ์กันจึงเป็นปัญหา เพราะเทคโนโลยี CPU ต้องการความเร็วและมีการสร้างระบบบัสมาตรฐานขึ้นมา

             ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์ แบบ TSOP (Thin Smail Outine Package) ติดตั้งอยู่บนแผงโมดูล แบบ DIMM (Dual Inline Memory Module) ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาน 2 ร่อง และมีจำนวนขาทั้งสิ้น 168 ขา ใช้แรงดันไฟ 3.3 โวลด์ ความเร็วบัสมีให้เลือกใช้ทั้งรุ่น PC66 (66 MHz), PC100 (100 MHz), PC133 (133 MHz), PC150 (150 MHz) และ PC200 (200 MHz) แต่ว่าเมื่อ  เทคโนลียีแรมพัฒนาขึ้นอีก SDRAM ก็มีผู้ใช้น้อยลง จนในปัจจุบัน SDRAM ถือว่าเป็น เทคโนโลยีที่เก่าไปแล้ว จะพบได้ก็แต่เพียงในคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าๆทั้งนั้น

       2.2 DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM)

            DDR SDRAM คือ หน่วยความจำที่ใช้เก็บข้อมูลชั่วคราว ที่ได้รับการพัฒนาและยึดถือหลักการทำงานตามปกติของหน่วยความจำแบบ SDRAM ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ TSOP เช่นเดียวกับ SDRAM และมีขนาด ความยาวของแผงโมดูลเท่ากัน คือ 5.25 นิ้ว จึงทำให้ทำงานได้เหมือนกับ SDRAM แทบทุกอย่าง แตกต่างกันตรงที่ DDR-RAM สามารถทำงานที่ความเร็วสูงกว่า 200 MHz ขึ้นไปได้ และมีความสามารถในการรับส่งข้อมูล เพิ่มขึ้น 2 เท่า คือ รับส่งข้อมูลได้ทั้งทั้งขาขึ้นและขาลงของสัญญาณนาฬิกา เทียบกับ SDRAM ปกติที่จะรับส่งข้อมูลเฉพาะขาขึ้นของสัญญาณนาฬิกาเพียงด้านเดียว

          แรมชนิดนี้สังเกตุได้จากติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ DIMM ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 1 ร่อง และมีจำนวนขาทั้งสิ้น 184 ขา และเขี้ยวที่ด้านสัมผัสทองแดงมีอยู่ที่เดียว แตกต่างจาก SDRAM ที่มีอยู่ 2 ที่ ใช้แรงดันไฟ 2.5 โวลด์ รองรับความจุสูงสุดได้ 1 GB/แผง

          การจำแนกรุ่นของ DDR SDRAM นอกจากจะจำแนกออกตามความเร็วบัสที่ใช้งาน เช่น DDR-400 (400 MHz effective) ซึ่งคิดจาก 200 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา๗ x 2 (จำนวนครั้งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบของสัญญาณนาฬิกา) แล้ว ยังถูกจำแนกออกตามค่า อัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล (Bandwidth) ที่มีหน่วยความจำเป็นเมกะไบต์ต่อวินาที (MB/s) ด้วยเช่น PC3200 ซึ่งคิดจาก 8 (ความ กว้างของบัสขนาด 8 ไบต์ หรือ 64 บิต) x 200 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 (จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบสัญญาณ นาฬิกา)เท่ากับอัตตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่ 3,200 MB/s โดยประมาณนั่นเอง

         ความเร็วบัสในปัจจุบันมีใหเเลือกใช้ตั่งแต่ PC2100 (DDR-266), PC2700(DDR-33), PC3600 (DDR-450), PC4000(DDR-500),PC4200(DDR-533) ไปจนถึง PC5600 (DDR-700)

         2.3 DDR-II SDRAM

              ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ FBGA (Fine-Pitch Ball Gril Array) ที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำกว่าแบบ TSOP อีกทั่ง ยังสามารถออกแบบให้ตัวชิปมีขนาดเล็กแะบางลงได้ ชิปดังกล่าวถูกติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ DIMM ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 1 ร่อง และมี จำนวนขาทั่งสิ้น 240 ขา ใช้แรงดันไฟเพียง1.8โวลต์ รองรับความจุได้สูงสุดถึง 4 GB ความเร็วบัสในบัจจุบันมีให้เลือกใช้ตั่งแต่ 200 MHz (DDR2- 400) ไปจนถึง 450 MHz (DDR2-900)

            รุ่นของ DDR-II นอกจากจำแนกออกตามความเร็วของบัสที่ใช้งาน เช่น DDR2-667 (667 MHz effective) ซึ่งคิดจาก 333 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบของสัญญาณนาฬิกา) แล้ว ยังถูกจำแนกออกตามค่าแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ด้วย เช่น PC2-5400 ซึ่งคิดจาก 8 (ความกว้างของบัสขนาด 8 ไบต์) x 333 MHz ( ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 (จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ระรอบของสัญญาณนาฬิกา๗ เท่าอัตตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่ 5,400 MB/s โดยประมั่นเอง นอกจากนี้ยังมี รุ่นอื่นๆอีกเช่น PC2-4300 (DDR-533),PC2-6400(DDR2-800) และ PC2-7200 (DDR2-900) เป็นต้น

             2.4 RDAM (RAMBUS DRAN)

                  ถูกพัฒนาขึ้นมาโดยบริษัท Rambus lnc โดยนำมาใช้งานครั้งแรกร่วมกับชิปเซ็ต i850 และซีพียู Pemtium 4 ของ Intel ในยุคเริ่มต้นไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าที่ควร โดยชิปเซ็ตและเมนบอร์ดของ Intel เพียงบางรุ่นเท่านั้นที่สนับสนุน ตัวชิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ CSP (Chip-Scale Package) ติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ RIMM (Rambus Inline Memory Module) ที่มีร่อง บากบริเวณแนวขาสัญญาณ 2 ร่อง ใช้แรงดันไฟ 2.5 โวลต์ และรองรับความจุสูงสุดได้มากถึง 2 GB ปัจจุบัน RDRAM ที่มีวางขายในท้องตลาดสามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 กลุ่มคือ

                  RDRAM (16บิต) เป็น RDRAM แบบ Single Channel ที่มีความกว้างบัส 1 แชนแนลขนาด 16 บิต (2ไบต์) มีจำนวลขาทั้งสิ้น 184 ขา การจำแนกรุ่นโดย มากจำแนกออกตามความเร็วบัสที่ใช้งาน เช่น PC-800 (800 MHz),PC-1066 (1,066 MHZ) และ PC-1200 (1,200 MHz) เป็นต้น
RDRAM(32บิต) เป็น RDRAM แบบ Dual Channel ที่มีความกว้างบัส 2 แชแนลขนาด 32 บิต (4ไบต์) มีจำนวนขาทั้งสิ้น 242 ขา การจำแนกรุ่นโดยมากจะจำแนกออกตามค่าแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ที่ได้รับ เช่น RIMM 3200(PC-800),RIMM 4200(PC-1066),RIMM 4800(PC-1200)

และ RIMM 6400 (PC-1600) เป็นต้น

              นอกจากนี้ในอนาคตยังอาจพัฒนาให้มีความกว้างบัสเพิ่มมากขึ้นถึง 4 แชนแนลขนาด 64 บิต(8 ไบต์) ที่ทำงานด้วย ความเร็วบัสสูงถึง 1,333 และ 1,600 MHz effective ออกมาด้วย โดยจะให้แบนด์วิดธ์มากถึง 10.6 และ 12.8 GB/s ตามลำดับ