Cos’è una RAM ?

Che cos’è una RAM ?

La RAM (acronimo dell’inglese Random Access Memory ovvero memoria ad accesso casuale ), è un tipo di memoria volatile caratterizzata dal permettere l’accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con lo stesso tempo di accesso. 

Questa la definizione classica di RAM, ma a conti fatti quando si esegue un qualsiasi programma su PC, la CPU ha bisogno di usare una parte di memoria per far girare il programma stesso: deve cioè trovare una parte di memoria “libera”, non occupata da dati. La RAM “mette a disposizione” della CPU proprio la memoria di cui ha bisogno.

A questo scopo non si potrebbe utilizzare la memoria del disco rigido? La risposta è sì, ma questo farebbe aumentare significativamente i tempi di elaborazione. Per un motivo molto semplice. In un disco rigido la scrittura dei dati è sequenziale: i dati cioè vengono memorizzati l’uno dietro l’altro, tanto per usare una metafora. Quindi prima di trovare della memoria libera la CPU potrebbe impiegarci molto tempo.

Invece questo problema si supera grazie alla RAM: può essere considerata come una sorta di memoria sempre disponibile quando la CPU ha bisogno di elaborare informazioni. E proprio per questo la RAM si svuota quando il computer si spegne. Volendo usare una metafora, è come se la RAM fosse il “banco di lavoro” dove la CPU trova tutto lo spazio che le serve.

Andiamo a vedere ora in che tipi e in che cose si dividono le RAM:

  • Tipologia 
  • Formato
  • Frequenza e Latenza
  • Dual Rack, Side e Channel
  • Chip Montato
  • Montaggio e Test 

Tipologia

Codice JEDEC

JEDEC Solid State Technology Division, in passato conosciuta come Joint Electron Device Engineering Council, è l’organismo di standardizzazione dei semiconduttori della Electronic Industries Alliance dal 1957, associazione che rappresenta tutte le aree dell’industria elettronica, che ha creato e denominato gli Standard delle RAM e la loro nomenclatura.

SRAM

Nelle SRAM, acronimo di Static Random Access Memory, ovvero RAM statica ogni cella è costituita da un Flip-Flop di tipo D . Le celle sono disposte a matrice e l’accesso avviene specificando la riga e la colonna.

Consentono di mantenere le informazioni per un tempo infinito, sono molto veloci, consumano poca energia e calore. La necessità di usare molti componenti, però, le rende molto costose, difficili da impacchettare e con una scarsa capienza, per questo sono solitamente usate per le memorie cache, dove sono necessarie elevate velocità in abbinamento a ridotti consumi e capienze non troppo elevate (dell’ordine di pochi Megabit).

DRAM

CI avviciniamo alla tipologia di RAM che usiamo ora, la DRAM, acronimo di Dynamic Random Access Memory, si indica un tipo di RAM che immagazzina ogni bit in un diverso condensatore. Il numero di elettroni presenti nel condensatore determina se il bit è 1 o 0. Se il condensatore perde la carica, l’informazione è perduta: nel funzionamento la ricarica avviene periodicamente. Da qui la definizione di memoria dinamica, opposta alle memorie statiche come la SRAM. Per la caratteristica di perdere le informazioni in mancanza di energia, la DRAM viene definita anche volatile, da qui la definizione di RAM.

SDRAM

La SDRAM è un tipo aggiornato di DRAM. Mentre la DRAM ha un’interfaccia asincrona, cioè risponde immediatamente agli input, la SDRAM è sincrona, cioè attende il segnale di clock successivo per rendere effettivi i cambiamenti ordinati. Il clock è usato per guidare una macchina a stati finiti che ha capacità di pipelining sui comandi in ingresso. Questo le permette di avere un modo di operare più complesso rispetto alla semplice DRAM.

Grazie alla pipeline la memoria può accettare un comando in arrivo prima di aver completato lo svolgimento del precedente. Così possono essere trasmessi in sequenza più comandi di scrittura senza aspettarne il completamento. In lettura il dato compare dopo un determinato numero di cicli di clock rispetto al comando, ma non è necessario aspettare che appaia prima di mandare il comando successivo. Questo intervallo è definito latenza ed è un fattore molto importante per le prestazioni della memoria, che andremo a vedere in seguito.

La SDRAM fu introdotta nel 1997, e per il 2000 aveva sostituito la DRAM nei personal computer grazie alle sue migliori prestazioni. Il consorzio di produttori JEDEC sta sviluppando lo standard per le memorie DDR SDRAM, le quali risultano al giorno d’oggi il migliore compromesso fra prezzo e prestazioni.

DDR

La DDR SDRAM è un ulteriore miglioramento della SDRAM, usata nei PC a partire dal 2000. Tutti i tipi di SDRAM usano come segnale di clock un’onda quadra: ciò significa che il segnale cambia alternativamente tra due valori logici di tensione (0 e 1), generalmente milioni di volte al secondo. La tradizionale SDRAM, come la maggior parte dei circuiti sincroni, si attiva sul fronte di salita del segnale ed ignora quello di discesa. La DDR opera in entrambi gli istanti, a volte raddoppiando la quantità di dati trasferiti nello stesso tempo.

Lo standard DDR si sta evolvendo, da DDR a DDR2 a DDR3 a DDR4, e le differenze principali sono le seguenti:

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Oltre ovviamente alla differenza nelle frequenze, che andavano dai 100Mhz delle prime DDR fino ai 4133Mhz delle DDR4

Qui la classica immagine di confronto tra le dimensioni e la posizione dei PIN delle diverse DDR

[SPOILER=”Differenza dimensioni e PIN”]

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[/SPOILER]

DDR3L

Menzione d’onore per questo particolare tipo di RAM SO-DIMM, largamente ancora diffusa nonostante siano delle generazione precedente nei dispositivi ultraportatili con tablet, 2 in 1 e ultrabook anche di fascia alta.

La differenza è chiara e netta con le classiche SO-DIMM DDR3 sta nelle tensioni alle quali operano, lasciando tutto il resto uguale, dalle dimensioni alla frequenza, mentre le normali DDR3 operano a 1,5V queste possono operare anche a 1,35V, rendendolo appunto ancora l’ideali per dispositivi il cui consumo d’energia è determinante.

Le DDR3L sono retrocompatibili con sistemi che accettano DDR3 perchè possono lavorare sia a 1,35V che a 1,5V al contrario di quest’ultime che non possono lavoare su sistemi progettati per fornire 1,35V.

ECC

Le RAM ECC (acronimo di Error Correction Code) hanno dei sistemi utili a rintracciare eventuali errori contenuti nell’informazione memorizzata e dei meccanismi capaci di correggere l’errore riscontrato. Questo è possibile registrando informazioni aggiuntive che rendono queste memorie più costose e poco più lente delle rispettive RAM non dotate di ECC. Possono essere utilizzate solo con mainboard e CPU apposite, mediamente nei Server. Quando acquisti i tuoi nuovi moduli stai ben attento a scegliere moduli con questa caratteristica solo se effettivamente sono necessari al tuo sistema, diversamente sarebbe completamente incompatibili, non potrebbero assolutamente funzionare, più avanti vedremo anche la differenza hardware con le ram No-ECC.

Formato

DIMM e SIMM

La SIMM (Single In-Line Memory Module), è un modello di scheda di memoria RAM caratterizzata dall’avere tutti i moduli di memoria interconnessi con contatti di uscita condivisi, con l’eccezione del modulo di correzione errori che presenta una serie di contatti aggiuntiva per il solo input/output, furono sostituite dalla DIMM e non sono retrocompatibili.

La DIMM (Dual in-line Memory Module) è la classica RAM che vediamo quotidianamente montata nei pc moderni, si differenzia dalla SIMM perchè hanno un BUS raddoppiato, di 64bit invece che 32bit, il che permette un grande incremento di prestazioni.

SO-DIMM

Una SO-DIMM, oppure Small Outline Dual In-line Memory Module, è un tipo di memoria di sistema per computer a circuito integrato.

Le SO-DIMM sono un’alternativa più piccola alle DIMM, essendo approssimativamente la metà della misura delle regolari DIMM. Come risultato di ciò le SO-DIMM sono usate per lo più nei computer portatili, nei PC poco ingombranti (come quelli con schede madri mini-ITX o sistemi barebone), stampanti per ufficio di fascia alta o nell’hardware per la rete come i router.

Esse si differenziano con le stesse tipologie (DDR3,DDR3L,DDR4,ecc) delle SO-DIMM

Questa la differenza di dimensioni tra una DIMM, SIMM e una SO-DIMM:

[SPOILER=”Dimensioni”]

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[/SPOILER]

Low o High Profile 

In questo caso la differenza è chiara. I moduli High Profile hanno un dissipatore più generoso, spesso sono RAM con frequenze molto spinte come velocità e che quindi scaldano un po’ più del normale. Quelle Low profile hanno un dissipatore di calore più piccolo, più adatto a sistemi compatti o dove è presente un dissipatore molto voluminoso

[SPOILER=”Low Profile e High Profile”]

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[/SPOILER]

Frequenza e Latenza

La frequenza è considerata un indice della rapidità con cui la memoria RAM stessa lavora ma, anche questa volta, tale parametro va a “scontrarsi” con tutto il resto. Particolare attenzione va fatta alla scheda madre: se avete intenzione di acquistare una RAM, dovrete accertarvi che la piastra madre sia in grado di supportare la frequenza della RAM stessa, altrimenti finireste per acquistare inutilmente (ed a prezzo più caro) una memoria che non potrete sfruttare appieno.

La latenza, indicata con la sigla CL, specifica il numero di cicli di clock necessario ad eseguire un’operazione. Più sono bassi i valori di latenza, e meno tempo è necessario ad eseguire un’operazione. Di conseguenza, a parità di frequenza, più il CL è basso e migliori saranno le prestazioni.

Esistono 4 tipi di latenze, che vedrete sempre indicate sulle RAM, ad esempio delle RAM che riportano delle frequenze 15-15-15-35 stanno ad indicare rispettivamente:

  • CAS: quelli evidenziati in foto sono i timing della RAM. Il primo numero indica il CAS, che è il più importante tra i vari Timings. CAS è l’acronimo di Column Address Select, indica il tempo che la memoria impiega per rispondere quando ha una richiesta di informazioni. Il numero che vedi stampato sulla memoria, non indica un tempo in millisecondi, sono in realtà cicli, il che implica che una minore CAS sia migliore. Sappiamo però che le memorie vanno a velocità tutte diverse e dobbiamo metterle in conto se vogliamo sapere, in nanosecondi, la misura. La formula è la seguente: (Latenza CAS/Frequenza della memoria) x2000. Quindi per esempio una RAM meno veloce può avere dei vantaggi in termini di latenza, ma generalmente parlando in uso quotidiano, la frequenza giocherà un ruolo maggiore.
  • tRCD: è il secondo numero riportato sui timings, te lo scrivo come lo vedrai citato nel BIOS della tua mainboard. Per spiegarti cosa significa, occorre fare prima una premessa: la RAM è divisa come una griglia, immaginati un foglio di Excel, e il pc deve accedere a una particolare riga prima di trovare la colonna che ha l’informazione che serve al sistema. La traduzione un po’ approssimativa dell’acronimo tRCD potrebbe essere “ritardo tra riga e colonna “ed in fatti timing indica il ritardo tra l’accesso alla riga e il reperimento della colonna che ha l’informazione.
  • tRP: è il terzo numero e indica la latenza nell’aprire una nuova riga, cioè il tempo che passa tra la lettura di una riga e l’altra
  • tRAS: l’ultimo numero, sta ad indicare il tempo minimo, in cicli, in cui una riga deve rimanere “aperta” per consentire la lettura corretta dell’informazione. Ecco spiegato perché è il tempo con il valore più alto.

Meglio frequenza alta o latenza bassa ?

Esiste un calcolo molto semplice per verificare l’effettiva velocità della ram, considerando sia frequenza che CL, ed il calcolo è il seguente:

1000/Fd*CL = ns

Dove Fd è la frequenza reale della ram, quindi dimezzata rispetto a quella visibile, CL sono le latenze delle ram ed ns è la latenza complessiva delle ram espressa in nanosecondi

Esempio, delle RAM 3200Mhz con CL16 e delle RAM 3000Mhz con CL15, quale è effettivamente migliore ? Vediamo subito:

1000/1600*16= 10ns

1000/1500*15= 10ns

Vanno praticamente uguali, anche se nel caso di Ryzen vengono preferite le frequenze più alte.

Dual Rank, Dual Side e Dual Channel

Il termine rank è stato creato e definito dal JEDEC, l’associazione preposta al controllo degli standard nel settore delle memorie. Un rank di memoria è semplicemente un area dati indipendente a 64 bit di un modulo di memoria raggiunti tramite chip montati ed interconnessi tra di loro. Ogni rank deve avere un ampiezza dati di 64 bit, tranne che sui moduli di memoria che supportano la funzionalità Error Correction Code (ECC), dove l area dati da 64 bit richiede anche un area ECC da 8 bit per un’ampiezza totale di 72 bit; moduli a più Rank consentono diverse pagine aperte per ogni Rank (8 pages per Rank), ciò aumenta la possibilità di beccare un indirizzo di riga già aperto. Il guadagno di prestazioni che si può ottenere è fortemente dipendente dall’applicazione e dalla capacità del controller di memoria di sfruttare le pagine aperte.

Parallelamente esistono RAM Single Side e Dual Side, molto semplicemente su quanti lati sono disposti i chip.

Questa un’immagine che chiarisce molto semplicemente la questione.

[SPOILER=”Rank e Side”]

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1) Single Rack in quanto i chip montati arrivano a 64bit e Single Side perchè disposti su un unico lato

2) Single Rack in quanto i chip montati arrivano a 64bit e Dual Side perchè disposti su due lati

3) Dual Rack in quanto i chip montati arrivano a 64bit+64bit e Dual Side perchè disposti su due lati

[/SPOILER]

Questa differenza viene spesso confusa con quella tra Single Channel e Dual Channel. In realtà la differenza tra Single Rank e Dual Rank indica totalmente un’altra cosa.

Single Channel si ha quando viene installato sulla scheda madre un solo modulo di RAM. In questo caso, anche se il chipset della scheda madre supporta il Dual Channel o Quad Channel, sfrutterai solo il Single Channel.

Il Dual Channel si ottiene quando vengono utilizzati due moduli RAM negli appositi slot per attivare tale modalità, indicati sulla motherboard. La scheda madre deve avere un chipset capace di supportare questa modalità, e puoi verificarlo leggendo il manuale presente nella confezione o sul sito ufficiale. Di solito tutte le più comuni schede madri recenti supportano il Dual Channel.

Nelle configurazioni Dual Channel le prestazioni incrementano non di poco, e sono decisamente consigliate piuttosto che il banco singolo soprattutto sulle configurazioni basate su AMD, che soffre particolarmente il single channel.

Esiste anche il Quad Channel, ma è raro ed è utilizzato solo su alcune particolari schede madri. Per esempio è supportato da alcune schede madri Intel con chipset X99, X299 oppure alcune schede madri AMD con chipset x399.

Questo il modo giusto di mettere il Dual Channel:

[SPOILER=”Dual Channel”]

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[/SPOILER]

Chip Montato

[SPOILER=”Work in Progress”]XMP

AGESA

In generale (su Ryzen) ci si può aspettare fino a 3466 MHz (senza BCLK-OC) con Samsung B-Die (su AGESA 1.0.0.6+ Bios Versions), fino a 2933 MHz (senza BCLK-OC) con Samsung D / E / S-Die (AGESA 1.0.0.5+). Hynix A / M-Die lavora principalmente a 3200 MHz con AGESA 1.0.0.5+. Si noti che la RAM Dual Rank è più veloce della Single Rank. Ad esempio 2933 MHz Dual Rank è più veloce di 3200 MHz Single Rank. Il Single / Dual Rank non deve essere confuso con Single / Dual Channel (il doppio canale è sempre migliore). [/SPOILER]

Montaggio e Test

Cosa devi sapere mentre monti la RAM.

Prima cosa: Non toccare mai i contatti della memoria RAM, potresti sporcarli e questo potrebbe causare anche a distanza di tempo mal funzionamenti o addirittura la RAM potrebbe non venire più riconosciuta correttamente dalla mainboard.

La Ram ha un incavo all’incirca nel centro, ma le due parti non sono simmetriche, una è più lunga dell’altra. Osservala per capire il verso di inserimento nella mainboard. Se quando esegui l’aggancio della memoria senti sforzare, non insistere, probabilmente hai sbagliato il verso di inserimento.

Non mettere i moduli in uno zoccolo a caso. Leggi sempre nel manuale della mainboard come devi disporre i moduli in base al loro quantitativo.

Come testare la tua RAM

Molto importante è verificare che la propria RAM sia stabile. Come possiamo fare per testare la nostra memoria? Esistono diversi software specifici, io ora ti dirò quelli che personalmente uso più frequentemente e con cui mi sono sempre trovato alla grande.

I più noti sono certamente Memtest86. Dovrai scaricarlo gratuitamente dal sito, preparare il CD-ROM o la chiavetta USB ed avviarlo al posto del tuo Windows. Il programma genera un Loop infinito formato da vari step duranti i quali il programma scrive dei dati nella memoria e li verifica. Se il dato è corretto non viene segnalata alcuna anomalia, se ci sono delle discrepanze vengono segnalati i vari errori e ciò vuol dire che la nostra memoria non sta funzionando come dovrebbe. Tradotto in Windows avremo probabilmente instabilità, semplici errori qua e la o anche schermate blu, blocchi, riavvii di sistema.

[SPOILER=”MemTest”]

[/SPOILER]

Ecco come appare la schermata in caso di errori. Consiglio di portare a termine almeno 2 cicli completi del programma, che come detto non ha una fine, sarete voi a doverlo interrompere quando sarete ragionevolmente sicuri che non vengano generati errori.

Altro metodo per chi magari meno esperto non vuole masterizzare nulla, andare a variare sequenze di avvio nel bios o altro è quella della diagnostica di Windows, inclusa in Windows 8 e Windows 10. È sufficiente cercare “memoria” all’interno di Cortana o del campo di ricerca del menu start per individuare il programma di diagnostica, il quale riavvierà il PC ed eseguirà il test

[SPOILER=”Test Windows”]

[/SPOILER]

La schermata del test è ben comprensibile e ci informerà anche in questo caso di eventuali errori, anche se meno preciso del MemTest

Con questo è tutto, qualsiasi consiglio per migliorare la guida sarà ben accetto, buona lettura.

Vi rimando ancora una volta poi alla guida all’acquisto: https://forum.tomshw.it/threads/guida-allacquisto-ram-luglio-2019.774364/

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