什么是RAM？
RAM（随机存取存储器）是计算设备中的硬件，其中保存了当前使用的操作系统（OS）、应用程序和数据，以便设备的处理器可以快速访问它们。RAM是计算机中的主存储器。与其他类型的存储（例如硬盘驱动器（HDD）、固态驱动器（SSD）或光盘驱动器）相比，读取和写入速度要快得多。随机存取存储器是易失性的。这意味着只要计算机处于打开状态，数据就会保留在RAM中，但在计算机关闭时会丢失。重新启动计算机时，操作系统和其他文件将重新加载到RAM中，通常从HDD或SSD重新加载。
RAM的功能
由于其易失性，RAM无法存储永久数据。RAM可以比作一个人的短期记忆，硬盘驱动器可以比作一个人的长期记忆。短期记忆专注于眼前的工作，但它在任何时候都只能保持有限数量的事实。当一个人的短期记忆被填满时，它可以被存储在大脑长期记忆中的事实刷新。计算机也以这种方式工作。如果RAM已满，计算机的处理器必须反复转到硬盘，以将RAM中的旧数据与新数据叠加。此过程会减慢计算机的运行速度。
RAM模块
计算机的硬盘可能会完全装满数据并且无法再接收任何数据，但RAM不会耗尽内存。但是，RAM和存储内存的组合可能会完全用完。
RAM工用原理
应用于RAM的术语随机访问来自这样一个事实，即可以直接访问任何存储位置，也称为任何内存地址。最初，术语随机存取存储器用于区分常规内核存储器和离线存储器。脱机存储器通常是指磁带，从磁带开始，只能通过按顺序定位地址来访问特定数据。RAM的组织和控制方式使数据能够直接存储和检索到特定位置或从特定位置检索数据。
其他类型的存储（如硬盘驱动器和 CD-ROM）也可以直接或随机访问，但术语“随机访问”不用于描述这些其他类型的存储。
RAM在概念上类似于一组盒子，其中每个盒子可以容纳一个0或1。每个框都有一个唯一的地址，可以通过对列和行进行计数来找到该地址。一组RAM框称为数组，每个框称为一个单元。
为了找到特定的单元，RAM控制器将列和行地址发送到蚀刻在芯片上的细电线上。RAM阵列中的每一行和每一列都有自己的地址行。读取的任何数据都会在单独的数据线上流回。
RAM在物理上很小，存储在微芯片中。就它可以容纳的数据量而言，它也很小。一台典型的笔记本电脑可能配备8GB的RAM，而硬盘可以容纳10TB。
另一方面，硬盘驱动器将数据存储在看起来像黑胶唱片的磁化表面上。或者，SSD将数据存储在存储芯片中，与RAM不同，这些芯片是非易失性的。它们不依赖于恒定的功率，并且在电源关闭后不会丢失数据。RAM微芯片被收集到内存模块中。它们插入计算机主板的插槽。总线或一组电气路径用于将主板插槽连接到处理器。
大多数PC允许用户添加RAM模块，最高可达一定限制。在计算机中拥有更多的RAM可以减少处理器必须从硬盘读取数据的次数，此操作比从RAM读取数据所需的时间更长。RAM访问时间以纳秒为单位，而存储内存访问时间以毫秒为单位。
您需要多少内存？
所需的RAM量完全取决于用户正在执行的操作。例如，在视频编辑时，建议系统至少具有16 GB RAM，但更多是可取的。对于使用Photoshop进行照片编辑，Adobe建议系统至少具有3GB的RAM才能在Mac上运行PhotoshopCC。但是，如果用户同时使用其他应用程序，即使是8GB的RAM也会减慢速度。RAM的类型
RAM有两种主要形式：- 动态随机存取存储器（DRAM） 构成了典型计算设备的RAM，如前所述，它需要打开电源才能保留存储的数据。
- 静态随机存取存储器（SRAM） 也需要恒定的功率来保存数据，但它不需要像DRAM那样不断刷新。
然而，SRAM的速度明显快，功耗也比DRAM低得多。价格和速度的差异意味着静态RAM主要少量用作计算机处理器内部的缓存。
RAM的历史：RAM与SDRAM
RAM最初是异步的，因为RAM微芯片的时钟速度与计算机处理器的时钟速度不同。这是一个问题，因为处理器变得越来越强大，而RAM无法跟上处理器的数据请求。在1990年代初期，时钟速度与同步动态RAM或 SDRAM 的引入同步。通过将计算机的内存与处理器的输入同步，计算机能够更快地执行任务。
然而，原始的单数据速率SDRAM（SDRSDRAM）很快就达到了极限。大约在2000年，双倍数据速率同步随机存取存储器（DDRSRAM）被开发出来。这在单个时钟周期内移动数据两次，分别在开始和结束时。
DDRSDRAM已经发展了三次，包括DDR2、DDR3和DDR4，每次迭代都带来了更高的数据吞吐速度和更低的功耗。但是，每个DDR版本都与早期版本不兼容，因为在每次迭代中，数据都是以更大的批次处理的。
计算机问题大师各种DDR格式的图像
GDDRSDRAM
图形双倍数据速率（GDDR）SDRAM用于图形和视频卡。与DDRSDRAM一样，该技术使数据能够在CPU时钟周期的不同点移动。但是，它以更高的电压运行，并且比DDRSDRAM具有更严格的时序。对于并行任务（例如2D和3D视频渲染），不需要紧凑的访问时间，而GDDR可以实现GPU性能所需的更高速度和内存带宽。
与DDR类似，GDDR经历了几代开发，每一代都提供更高的性能和更低的功耗。GDDR6是最新一代的显存。
RAM与虚拟内存
计算机的内存可能会不足，尤其是在同时运行多个程序时。操作系统可以通过创建虚拟内存来弥补物理内存不足。使用虚拟内存时，数据会从RAM临时传输到磁盘存储，并使用RAM中的活动内存和HDD中的非活动内存来增加虚拟地址空间，以形成保存应用程序及其数据的连续地址。使用虚拟内存，系统可以加载更大的程序或同时运行的多个程序，让每个程序都像拥有无限内存一样运行，而无需添加更多RAM。
虚拟内存能够处理两倍于RAM的地址。程序的指令和数据最初存储在虚拟地址中，一旦程序被执行，这些地址就会变成实际的内存地址。
虚拟内存的一个缺点是，它可能会减慢计算机的速度，因为数据必须在虚拟内存和物理内存之间映射。仅使用物理内存，程序即可直接从RAM工作。
RAM与闪存
闪存和RAM均由固态芯片组成。然而，由于它们的制造方式、性能规格和成本不同，它们在计算机系统中扮演着不同的角色。闪存用于存储存储器。RAM用作活动内存，用于对从存储中检索到的数据执行计算。RAM和闪存之间的一个显着区别是，数据必须从整个块的NAND闪存中擦除。这使得它比RAM慢，在RAM中，数据可以以单个位擦除。
但是，NAND闪存比RAM便宜，而且也是非易失性的。与RAM不同，即使在断电时，它也可以保存数据。由于其速度较慢、非易失性和成本较低，闪存通常用于SSD中的存储内存。
RAM与.ROM
只读存储器（ROM）是计算机存储器，其中包含只能读取的数据，而不能写入的数据。ROM包含每次打开计算机时使用的启动程序。它通常不能被改变或重新编程。ROM中的数据是非易失性的，当计算机电源关闭时不会丢失。因此，只读内存用于永久数据存储。另一方面，随机存取存储器只能暂时保存数据。ROM通常是几兆字节的存储，而RAM是几千兆字节。
趋势和未来方向
电阻式随机存取存储器（RRAM或ReRAM）是一种非易失性存储器，可以改变其构成的固体介电材料的电阻。ReRAM器件包含一个忆阻器，当施加不同的电压时，该忆阻器的电阻会发生变化。ReRAM会产生氧空位，这是氧化物材料层中的物理缺陷。这些空位代表二元系统中的两个值，类似于半导体的电子和空穴。
与其他非易失性存储技术（如NAND闪存）相比，ReRAM具有更高的切换速度。它还具有比NAND闪存更高的存储密度和更低的功耗。这使得ReRAM成为工业、汽车和物联网应用传感器存储器的理想选择。
多年来，供应商一直在努力开发ReRAM技术并将芯片投入生产。一些供应商目前正在运送它们。
3DXPoint技术，如英特尔的Optane，最终可以填补动态RAM和NAND闪存之间的空白。3DXPoint采用无晶体管交叉点架构，其中选择器和存储单元位于垂直导线的交点处。3DXPoint不如DRAM快，但它是非易失性存储器。
英特尔基于3DXPoint的傲腾固态硬盘
在性能和价格方面，3DXPoint技术介于快速但昂贵的DRAM和速度较慢、成本较低的NAND闪存之间。随着技术的发展，它可能会模糊RAM和存储之间的区别。
5G和RAM市场
2019年2月，JEDEC 固态技术协会发布了JESD209-5，低功耗双倍数据速率5（LPDDR5）。LPDDR5最终将以6400MT/s的 I/O 速率运行，比LPDDR4的第一个版本高50%。这将显著提高各种应用程序的内存速度和效率。这包括移动计算设备，如智能手机、平板电脑和超薄笔记本电脑。LPDDR5发布时的数据速率为6400MT/s，而LPDDR4在2014年发布时为3200MT/s。
2019年7月，三星电子开始量产业界首款12GbLPDDR5移动DRAM。据三星称，它已经过优化，可以在未来的智能手机中实现 5G 和 AI 功能。
RAM成本
到2019年夏天，DRAM价格仍然低于早期的水平，但仍然波动不定。许多变量导致了波动，包括：- 供应过剩
- 韩国和日本（全球两大存储芯片制造商三星和SK海力士的所在地）之间的市场紧张局势
- 推出下一代移动芯片LPDDR5
- 5G技术的采用率增加
- 物联网（IoT）中对消费电子产品的需求预计将增加，例如使用芯片的汽车和可穿戴设备
