זיכרון גישה אקראית

זיכרון גישה אקראית (RAM) הוא שם כולל לסוגי זיכרון שבהם המעבד יכול לגשת ישירות לכל תא בזיכרון לפי כתובתו. ברוב המחשבים כשמזכירים "זיכרון" הכוונה היא לזיכרון הראשי של המחשב, ה‑RAM.

הסוג הנפוץ ביותר הוא DRAM. זהו זיכרון "נדיף", כלומר הוא מאבד את תוכנו כשמכבים את החשמל, ודורש רענון (refresh) מספר פעמים בשנייה כדי לשמור את המידע.

בימים הראשונים של המחשוב היו טכנולוגיות רבות שאינן גישה אקראית, כמו קווי משהה (delay lines), שפופרת ויליאמס ותופי מגנטיים. באמצע שנות ה‑50 התפשט זיכרון הליבה המגנטית (magnetic core), שהיה ה‑RAM הראשון שנפוץ. ליבה זו שמרה מידע גם ללא חשמל (לא נדיף) והייתה אמינה ומהירה ביחס לטכנולוגיות קודמות. בסוף שנות ה‑70 הוחלף זיכרון הליבה בזיכרון מבוסס מוליכים למחצה.

ארכיטקטורת פון נוימן, שנוסחה בשנות ה‑40, משתמשת בזיכרון אחד לאחסון גם של התוכנית וגם של הנתונים. ברוב המחשבים המימוש של ארכיטקטורה זו עושה שימוש ב‑RAM.

ROM הוא זיכרון שהמחשב יכול רק לקרוא ממנו, ולא לכתוב אליו בזמן הריצה. יש לו גישה אקראית אבל אינו מתנהג כמו RAM כי המעבד אינו משנה את תוכנו בשגרה. לעומת זאת RAM הוא נדיף ומיועד לאחסון זמני של תוכניות ונתונים בפעולה.

מהירות הזיכרון נמדדת בהרץ (פעולות בשנייה). ככל שהמהירות גבוהה יותר, הגישה לנתונים מהירה יותר. דורות מודרניים של זיכרון DDR הועלו במדרגות מהירות לאורך השנים; למשל ערכים אופייניים היו סביב 400MHz בדורות מוקדמים, עד אלפי MHz בדורות מתקדמים.

מעבדים רבים מהירים יותר מהזיכרון, ונוצר "צוואר בקבוק" בגישה ל‑RAM. כדי לצמצם זאת משתמשים בזיכרון מטמון (cache), זיכרון קטן ומהיר המוטמע במעבד או לקרבתו. המעבד ניגש קודם כל ל‑cache וכך מקטין את הזמן לחיפוש נתונים בזיכרון הראשי.

היחידה הקטנה ביותר היא סיבית (ביט), עם שני ערכים: 0 או 1. בייט (Byte) הוא קבוצה של 8 סיביות. לכל בית בזיכרון יש כתובת מספרית שמצביעה עליו. המילה (word) היא יחידה נוספת, וגודלה משפיע על טווח הכתובות שהמעבד יכול לטפל בהן. לדוגמה, מילה של 32 סיביות מאפשרת כתובות עד גודל מסוים (בשימוש נפוץ זה קשור ליכולתו של המעבד לייצג כתובות).

ה‑RAM מאחסן את התוכנית שהמעבד מריץ ואת הנתונים שלה. גודל ה‑RAM משפיע על יכולת המחשב להריץ תוכניות רבות או כבדות. מערכות הפעלה ותוכנות זקוקות לכמות מינימלית של RAM כדי לפעול כהלכה; הגדלת הזיכרון יכולה לשפר ביצועים במקרים רבים.

זיכרון וירטואלי הוא שיטה שבה מערכת ההפעלה מציגה לכל תוכנית מרחב זיכרון גדול יותר מהזיכרון הפיזי. חלקים מהמרחב הזה נשמרים בדיסק ו"מובאים" לזיכרון הפיזי לפי הצורך, כדי לאפשר להריץ תוכניות המשתמשות ביותר זיכרון ממה שקיים פיזית.

בעת ניפוי שגיאות אפשר לקבל תדפיס זיכרון (core dump) שמראה את תוכן הזיכרון ברגע מסוים. בגלל שעבודה בזיכרון מוצגת ברוב המקרים בבסיס הקסדצימלי, התצוגה משקפת בתים ותצוגות ב‑hex.

כיום מרבית ה‑RAM מיושם במוליכים למחצה. שני סוגים עיקריים הם SRAM ו‑DRAM. SRAM (סטטי) משתמש בטרנזיסטורים, מהיר ואינו דורש רענון, אבל הוא יקר וצורך יותר הספק. DRAM (דינמי) מאחסן סיבית בקבל אחד, נותן צפיפות גבוהה ועלות נמוכה יותר אך דורש רענון מתמיד ולעיתים גישה בפרצים (bursts) לשיפור היעילות.

זיכרון ליבה מגנטית היה נפוץ בין אמצע שנות ה‑50 לשנות ה‑70. כל ביט נשמר בטבעת מגנטית. הטכנולוגיה הייתה לא נדיפה והיתה לה עדיפות גדולה עד להחלפתה בזיכרונות מוליכים למחצה.

ה‑RAM במחשבים אישיים מיוצב על כרטיסים שמכילים שבבי זיכרון ונכנסים לחריצים בלוח האם. אלה הם המודולים הפיזיים שנוסיפים כדי להגדיל את נפח הזיכרון.

זיכרון גישה אקראית (RAM) הוא המקום שבו המחשב שומר דברים לשימוש מידי. המעבד יכול לגשת לכל מקום בזיכרון לפי כתובתו.

בעבר היו דרכים אחרות לשמור מידע, כמו תופים מגנטיים ושפופרות. אחר כך היה זיכרון ליבה מגנטית. הוא שמר מידע גם בלי חשמל. בסוף הוחלף ברכיבים מודרניים.

ROM זה זיכרון שאפשר רק לקרוא ממנו. מחשב לא כותב אליו במהלך העבודה.

DRAM הוא סוג נפוץ של RAM. זה נדיף. "נדיף" אומר: אם מכבים את החשמל המידע נעלם. ה‑DRAM צריך רענון כל הזמן כדי לשמור את המידע.

מהירות הזיכרון נמדדת ברץ. זיכרון מהיר מאפשר למחשב לעבוד מהר יותר.

יש זיכרון קטן ומהיר בשם זיכרון מטמון (cache). הוא נכנס לפני הזיכרון הראשי, כדי שהמעבד יקבל נתונים מהר יותר.

היחידה הקטנה היא סיבית (ביט). יש גם בייט, 8 סיביות. לכל בייט יש כתובת.

ה‑RAM שומר את התוכנית שרצה עכשיו ואת הנתונים שהיא עובדת עליהם. אם יש יותר RAM, המחשב יכול להריץ תוכניות גדולות יותר.

כשאין מספיק RAM, המחשב משתמש בדיסק כאילו היה זיכרון. קוראים לזה זיכרון וירטואלי. מערכת ההפעלה מעבירה חלקים לפי הצורך.

זיכרון ליבה היה שיטה ישנה שבה כל ביט נשמר בטבעת מגנטית. הוא היה נפוץ לפני המעבר לזיכרונות מודרניים.

במחשב יש כרטיסים עם שבבי זיכרון. שמים אותם בלוח האם כדי להגדיל את ה‑RAM.