随机存取存储器 (RAM)

RAM，即随机存取存储器，是一种硬件设备，通常位于计算机主板上，充当 CPU 的内部内存。它允许 CPU 在您打开计算机时存储数据、程序和程序结果。它是计算机的读写内存，意味着信息可以写入其中，也可以从中读取。

RAM 是一种易失性内存，这意味着它不会永久存储数据或指令。当您打开计算机时，硬盘上的数据和指令会被存储在 RAM 中，例如，当计算机重新启动并且您打开一个程序时，操作系统 (OS) 和程序会从硬盘 (HDD) 或 SSD 加载到 RAM 中。CPU 使用这些数据来执行所需的任务。一旦您关闭计算机，RAM 就会丢失数据。因此，只要计算机处于开机状态，数据就会保留在 RAM 中，并在计算机关闭时丢失。将数据加载到 RAM 的好处是，从 RAM 读取数据比从硬盘读取快得多。

此外，RAM 可以是单独安装在主板上的芯片形式，也可以是连接到主板的小电路板上的多个芯片形式。它是计算机的主内存。与硬盘驱动器 (HDD)、固态硬盘 (SSD)、光驱等其他内存相比，读写速度更快。

RAM 的功能

由于易失性，RAM 没有存储永久数据的能力。硬盘可以比作一个人的长期记忆，而 RAM 则比作他们的短期记忆。短期记忆一次只能记住有限数量的事实；然而，它专注于眼前的任务。大脑长期记忆中的事实可以在短期记忆填满时用来补充。

计算机也是这样运行的。当 RAM 满时，计算机的 CPU 必须不断访问硬盘，用新数据覆盖 RAM 中的旧数据。此过程会减慢计算机的性能。

与可能装满数据的计算机硬盘不同，RAM 不会耗尽内存。但是，RAM 和存储内存都可能耗尽空间。

RAM 如何工作？

“随机访问”一词来源于这样一个事实：用于描述 RAM 的任何存储位置有时也被称为任何可以被直接访问的内存地址。通常，“随机存取存储器”最初用于描述离线内存，而不是普通的磁芯内存。

在大多数情况下，“离线内存”指的是磁带，从中只能通过从磁带开头开始按顺序查找地址来访问特定数据。通过 RAM 的组织和控制，数据可以被直接保存到指定位置并从中检索。

即使像硬盘和 CD-ROM 这样的其他存储介质都可以直接和随机访问，但“随机访问”一词并不用于描述它们。

RAM 就像一堆盒子，每个盒子可以存储 0 或 1。您可以通过为行编号并为列编号来找到每个盒子的特定地址。数组是 RAM 盒子的集合，单元格是数组中的单个 RAM 盒子。

RAM 控制器通过蚀刻在芯片上的细电线传输列和行地址，以定位特定单元格。在 RAM 阵列中，每行和每列都有自己的地址线。任何读取的数据都会通过另一条数据线返回。

RAM 包含在微芯片中，体积很小。此外，它的数据存储容量有限。一台典型的笔记本电脑可能有 8 GB 的 RAM，而硬盘可以存储 10 TB。

另一方面，硬盘驱动器将数据存储在涂有磁性表面的介质上，看起来像黑胶唱片。相比之下，SSD 将数据存储在非易失性内存芯片中，与随机存取存储器不同。它们不需要持续供电，在断电后也不会丢失信息。RAM 微芯片同时被收集到内存模块中。这些模块滑入计算机主板上的插槽。主板插槽和处理器通过总线连接，总线是电气通道的网络。

用户通常可以为 PC 添加最大指定数量的 RAM 模块。拥有更多 RAM 的计算机在从速度较慢的硬盘读取信息方面，比从 RAM 读取信息占用的处理器时间要少。存储内存的访问时间以毫秒为单位，而 RAM 的访问时间以纳秒为单位。

您需要多少 RAM？

所需 RAM 的量取决于用户在系统上执行的操作。例如，一台系统应至少拥有 16 GB 的 RAM，而编辑视频则需要更多。此外，Adobe 建议在 Mac 上运行 Photoshop CC 进行照片编辑的系统应至少拥有 3GB 的 RAM。但是，如果用户同时使用其他应用程序，即使是 8GB 的 RAM 也会导致速度变慢。

RAM 历史

• 第一种 RAM 于 1947 年随着威廉姆斯管的出现而问世。它用于 CRT（阴极射线管），数据以带电点形式存储在屏幕上。
• 第二种 RAM 是磁芯内存，发明于 1947 年。它由微小的金属环和连接到每个环的电线组成。一个环存储一个数据位，并且可以随时访问。
• 我们今天所知的 RAM，即固态内存，是由 Robert Dennard 于 1968 年在 IBM Thomas J Watson 研究中心发明的。它被称为动态随机存取存储器 (DRAM)，使用晶体管存储数据位。需要持续供电才能维持每个晶体管的状态。
• 1969 年 10 月，英特尔推出了其首款 DRAM——Intel 1103。这是其首款商用 DRAM。
• 1993 年，三星推出了 KM48SL2000 同步 DRAM (SDRAM)。
• 1996 年，DDR SDRAM 开始上市。
• 1999 年，RDRAM 开始用于计算机。
• 2003 年，DDR2 SDRAM 开始销售。
• 2007 年 6 月，DDR3 SDRAM 开始销售。
• 2014 年 9 月，DDR4 在市场上推出。

RAM 类型

集成 RAM 芯片可分为两种类型

1. 静态 RAM (SRAM)
2. 动态 RAM (DRAM)

两种类型的 RAM 都是易失性的，因为断电后都会丢失其内容。

1) 静态 RAM

静态 RAM (SRAM) 是一种随机存取存储器，只要获得供电，就能保持其数据位的状态或持有数据。它由内存单元组成，之所以称为静态 RAM 是因为它不需要定期刷新，因为它不需要供电来防止泄漏，不像动态 RAM。因此，它比 DRAM 快。

它具有特殊的晶体管排列，形成一个触发器，一种内存单元。一个内存单元存储一个数据位。大多数现代 SRAM 内存单元由六个 CMOS 晶体管组成，但缺少电容器。SRAM 芯片的访问时间可低至 10 纳秒。而 DRAM 的访问时间通常保持在 50 纳秒以上。

此外，由于 SRAM 不需要在访问之间暂停，因此其周期时间比 DRAM 短得多。由于使用 SRAM 的这些优点，它主要用于系统缓存内存、高速寄存器和小型内存库，例如显卡上的帧缓冲。

静态 RAM 速度快的原因是其电路的六晶体管配置可以维持电流的流向（0 或 1）。可以立即写入和读取 0 或 1 状态，而无需等待电容器充电或放电。早期的异步静态 RAM 芯片顺序执行读写操作，但现代同步静态 RAM 芯片会重叠读写操作。

静态 RAM 的缺点是，对于相同存储空间（内存）而言，其内存单元在芯片上占用的空间比 DRAM 内存单元更大，因为它比 DRAM 拥有更多的组件。因此，每个芯片的内存容量较小。

2) 动态 RAM

动态 RAM (DRAM) 也由内存单元组成。它是一种集成电路 (IC)，由数百万个极小的晶体管和电容器组成，每个晶体管都与一个电容器并列，形成一个非常紧凑的内存单元，以便数百万个内存单元可以容纳在单个内存芯片上。因此，DRAM 的内存单元有一个晶体管和一个电容器，每个单元在集成电路内代表或存储一个数据位在其电容器中。

电容器保存此信息或数据，表示为 0 或 1。晶体管也存在于单元中，用作开关，允许内存芯片上的电路读取电容器并更改其状态。

电容器需要定期刷新才能保持电荷。这就是它被称为动态 RAM 的原因，因为它需要不断刷新才能维持其数据，否则它会忘记它正在存储的内容。这通过将内存放置在刷新电路上实现，该电路每秒重写数据数百次。DRAM 的访问时间约为 60 纳秒。

DRAM 类型

i) 异步 DRAM

这种类型的 DRAM 与 CPU 时钟不同步。因此，这种 RAM 的缺点是 CPU 无法确切知道数据将在何时在输入/输出总线上从 RAM 可用。这个限制被下一代 RAM 所克服，即同步 DRAM。

ii) 同步 DRAM

SDRAM (Synchronous DRAM) 于 1996 年底开始出现。在 SDRAM 中，RAM 与 CPU 时钟同步。它允许 CPU 或更准确地说，内存控制器知道数据将在总线上可用确切的时钟周期、时间或周期数。因此，CPU 不需要等待内存访问，从而可以提高内存读写速度。SDRAM 也被称为单数据速率 SDRAM (SDR SDRAM)，因为数据仅在每个时钟周期的上升沿传输。请参阅以下描述中的图像。

iii) DDR SDRAM

同步 DRAM 的下一代称为 DDR RAM。它旨在克服 SDRAM 的局限性，并于 2000 年初开始用于 PC 内存。在 DDR SDRAM (DDR RAM) 中，数据在每个时钟周期传输两次；在周期的正沿（上升沿）和负沿（下降沿）进行。因此，它被称为双数据速率 SDRAM。

DDR SDRAM 有不同的代，包括 DDR1、DDR2、DDR3 和 DDR4。如今，我们在台式机、笔记本电脑、手机等设备中使用的内存大多是 DDR3 或 DDR4 RAM。DDR SDRAM 类型

a) DDR1 SDRAM

DDR1 SDRAM 是 SDRAM 的第一个高级版本。在此 RAM 中，电压从 3.3 V 降低到 2.5 V。数据在时钟周期的上升沿和下降沿进行传输。因此，在每个时钟周期中，会预取 2 位数据而不是 1 位，这通常称为 2 位预取。它的工作频率范围通常在 133 MHz 到 200 MHz。

此外，输入/输出总线的数据速率是时钟频率的两倍，因为数据在上升沿和下降沿都传输。因此，如果 DDR1 RAM 工作在 133 MHz，数据速率将是两倍，即每秒 2.66 亿次传输。

b) DDR2 SDRAM

它是 DDR1 的高级版本。它在 1.8 V 下工作，而不是 2.5 V。其数据速率是上一代的两倍，因为每个周期预取的位数增加；预取 4 位而不是 2 位。此 RAM 的内部总线宽度加倍。例如，如果输入/输出总线宽度为 64 位，则其内部总线宽度将等于 128 位。因此，单个周期可以处理两倍的数据量。

c) DDR3 SDRAM

在此版本中，电压从 1.8 V 进一步降低到 1.5 V。数据速率是上一代 RAM 的两倍，因为预取的位数已从 4 位增加到 8 位。可以说，RAM 的内部数据总线宽度比上一代增加了 2 倍。

d) DDR4 SDRAM

在此版本中，工作电压从 1.5 V 进一步降低到 1.2 V，但预取的位数与上一代相同；每个周期 8 位。RAM 的内部时钟频率是上一版本的两倍。如果您以 400 MHz 工作，则输入/输出总线的时钟频率将是四倍，即 1600 MHz，传输速率将等于每秒 32 亿次传输。

静态 RAM 和动态 RAM 之间的区别

RAM 和虚拟内存的区别

当用户同时执行多个应用程序时，计算机系统可能会内存不足。操作系统可以添加虚拟内存来弥补物理内存的不足。在虚拟内存中，数据被临时从 RAM 移动到磁盘存储，并利用活动的 RAM 内存和空闲的 HDD 内存来扩展虚拟地址空间，以创建可容纳程序及其数据的连续地址。借助虚拟内存，可以在具有无限容量的系统上加载更复杂的程序或同时运行的多个程序，使每个程序都能正常运行，而无需额外的 RAM。

虚拟内存可以处理比 RAM 多一倍的地址。程序的数据和指令最初存储在虚拟位置，然后在执行时转换为物理内存地址。虚拟内存的一个缺点是它会降低计算机的性能，因为数据必须在物理内存和虚拟内存之间进行转换。仅使用物理内存时，程序直接从 RAM 运行。

RAM 和闪存的区别

RAM 和闪存都使用固态芯片。然而，由于设计、性能要求和价格的差异，它们在计算机系统中扮演着不同的角色。当从存储中检索数据时，计算在 RAM 中进行，RAM 被用作活动内存。

闪存和 RAM 的一个关键区别是，NAND 闪存必须以整个块为单位删除数据。因此，与 RAM 相比，它的速度较慢，而 RAM 可以一次删除一位数据。

然而，NAND 闪存是非易失性的，并且比 RAM 便宜。与 RAM 不同，即使断电也能保存数据。尽管闪存速度较慢、非易失性且价格较低，但它经常被用作 SSD 中的存储内存。

RAM 和 ROM 的区别

只能读取不能写入的计算机内存称为只读内存，即 ROM。当计算机开机时，每次都会使用 ROM 的启动程序。在大多数情况下，它不能被重新编程或更改。

当计算机断电时，ROM 中的数据不会丢失，因为它本质上是非易失性的。因此，只读内存用于永久存储数据。另一方面，随机存取存储器只能暂时存储信息，这意味着计算机断电时数据会丢失。RAM 的存储容量通常为几 GB，而 ROM 通常为几 MB。

趋势与未来方向

非易失性存储器，称为电阻式随机存取存储器 (RRAM 或 ReRAM)，能够改变其构成材料的固态电介质的电阻。使用 ReRAM 的设备具有忆阻器，其电阻根据施加的电压而变化。由氧化层中的结构缺陷引起的氧空位由 ReRAM 产生。在二进制系统中，这些空位代表两个值，类似于半导体中的电子和空穴。

与 NAND 闪存等其他非易失性存储技术相比，ReRAM 具有更快的切换速率。此外，它承诺比 NAND 闪存消耗更少的功率，并具有高存储密度。因此，ReRAM 是工业、汽车和物联网应用中传感器的理想内存选择。供应商多年来一直在努力开发 ReRAM 技术并投入生产芯片。现在，已有少数供应商开始出货。

未来，3D XPoint 技术（如英特尔的 Optane）可能会弥合动态 RAM 和 NAND 闪存之间的差距。在 3D XPoint 的交叉点设计中，选择器和内存单元存在于垂直导线的交汇处，该设计没有晶体管。虽然 3D XPoint 是非易失性内存，但它比 DRAM 慢。

购买 RAM 时需要注意什么？

最新一代 DDR4 RAM 的工作频率约为 2,400 MHz。游戏玩家需要工作频率约为 3,600 MHz（AMD 处理器）和 3,200 MHz（Intel 处理器）的 DDR4 内存。硬核游戏玩家、专业程序员和多媒体编辑等用户可能更喜欢 G.Skill 或 Corsair 等专业供应商提供的高频内存，速度可达 4,800 MHz。

除了时钟速率，延迟——内存中输入和执行命令之间的时间间隔——是购买 RAM 时要考虑的另一个重要因素。延迟越低，性能越好。

您将需要运行在 4,000 MHz 或更高频率的内存，以及 CAS（列地址选通或信号）延迟为 15 到 18 或更低才能获得高级性能。购买 RAM 时，您可能会看到这被描述为 CL 16（列延迟 16），例如。游戏玩家应该注意这一点，但普通用户不太可能注意到太大差异。

此外，如果您是 Mac 用户并想升级系统中的 RAM，请在开始购买之前确保您可以这样做。

请注意 32 位 Windows 版本

最后，仅仅在您的计算机系统中安装无限量的 RAM 并不能使其正常运行。运行 64 位版本的 Windows 是使用超过 4GB RAM 的必需条件；32 位版本只能使用 3.5 GB。如果您使用的是 Windows 7 的 32 位版本，则需要从 Windows 7 的 32 位版本升级到 64 位版本才能使用 4GB 或更多的 RAM。

但是，请记住，如果您使用的是旧系统并在此 PC 上安装 64 位版本的 Windows，可能会产生负面影响。Windows 地址现在是 64 位，而不是简单的 32 位。这导致每个应用程序的内存占用空间更大。Windows 64 位使用的 RAM 量可能会增加 20-50%，具体取决于您使用的应用程序。因此，仅当您的系统拥有更多内存时，使用 64 位版本才有意义。

轻松获得更多 RAM

如果您正在升级或手动清理 RAM，这可能会很麻烦。有一种名为睡眠模式的独特技术，可以识别并关闭未使用期间占用大量资源的应用程序，从而有助于提高系统性能。

例如，您可以下载免费杀毒软件，如 Avast Cleanup，并查找后台和启动程序。一旦您将不需要使用的程序设置为睡眠状态，您就会注意到性能上的提升。

先进的 RAM 技术和未来趋势

计算技术的进步速度是无与伦比的。随着新技术和更优技术的出现，消费者似乎在寻求比以往更快、更高效、更大容量的内存。多年来一直使用的标准 RAM 技术 DDR4，现在正在向下一代内存类型和其他非易失性技术（如 MRAM 和 ReRAM）过渡，这些技术提供了更好的性能。本文将介绍 RAM 技术中最有前途的发展，包括 DDR5、LPDDR5、GDDR6 和 HBM。

1. DDR5 RAM：DDR4 的继任者

与前代产品 DDR4 一样，DDR5（双数据速率 5）具有增强系统性能的功能。DDR5 是系统内存的最新演进，它是 DDR4 的官方继任者。以下是它的一些特性

• 更高的带宽：DDR5 的数据传输速率几乎是 DDR4 的两倍，新模块的初始传输速率为 4800 MT/s，目标是超 DDR5 达到 8400 MT/s 以上。
• 更低的功耗：DDR5 的工作电压为 1.1 和 1.2 V，比其前代产品功耗更低，大大提高了系统功耗。
• 更高的密度：DDR5 现在每个 DIMM（双列直插式内存模块）支持高达 128GB，这增加了单个模块中可以存储的数据量，对于内存密集型应用（如高端工作站和服务器）尤其有用。
• 片上 ECC（错误校验码）：DDR5 通过内置 ECC 而无需使用额外的错误校验码模块，提高了数据可靠性。

由于其新功能，DDR5 的采用率正在迅速提高。DDR5 内存已通过英特尔 Alder Lake 和 Raptor Lake 处理器以及 AMD Ryzen 7000 系列的支持而普及，面向游戏和专业市场。

2. LPDDR5：适用于移动设备的低功耗 RAM

LPDDR5（低功耗 DDR5）是 DDR5 的一个子类别，专为包括智能手机、平板电脑和轻薄笔记本电脑在内的移动设备平台设计，在性能和效率方面表现出色。

• 更快的速度：与 LPDDR4X 4266 MT/s 相比，最高速度提高到 6400 MT/s。
• 更高的能效：有助于将移动设备的能耗额外降低 30%，延长电池寿命。
• 针对 AI 和 5G 优化：通过内置于 LPDDR5 的高级 AI 和下一代移动支持功能，提高了应用程序延迟和移动网络响应速度。

LPDDR5 RAM 已出现在三星 Galaxy S23 和苹果 iPhone 15 等旗舰智能手机上。此外，Ultrabooks 和高端轻薄笔记本电脑也受益于 LPDDR5 的省电和高能效特性，例如戴尔 XPS 系列和 MacBook Air。

3. GDDR6 和 GDDR6X：高速图形 RAM

GDDR（图形双数据速率）是指拥有独立显卡或加速器的计算机，这些计算机使用 GDDR 内存。此类内存可满足 GPU 在游戏、渲染甚至机器学习过程中执行的高带宽操作的需求。

• GDDR6：每个引脚提供高达 16 Gbps 的速度。它应用于 AMD Radeon RX 6000 系列显卡和 NVIDIA RTX 30 系列显卡。GDDR6 在能效和速度之间取得了合理的平衡，使其性能更上一层楼。
• GDDR6X：与美光合作开发的高级 GDDR6 变体。NVIDIA RTX 3090 和 RTX 4090 等高端显卡在主体上使用 GDDR6X 以获得巨大的带宽——在某些配置下高达 1 TB/s。

使用这些类型的内存可以实现实时光线追踪复杂的 8k 渲染模拟和要求苛刻的图形任务，从而为 GPU 提供高度的性能控制。

4. HBM：高带宽内存

高带宽内存代表了 3D 芯片内存架构的顶峰。与 RAM 不同，HBM 将多个 DRAM（动态随机存取存储器）层垂直堆叠到通过硅通孔 (TSV) 连接的模块中。这种配置提供了关键优势

• 卓越的带宽：最新版本 HBM3 每堆栈的带宽高达 819 GB/s。与前面提到的 DDR 和 GDDR 内存相比，此性能显著提高。
• 紧凑的外形尺寸：由于垂直堆叠，HBM 占据的芯片面积更小。因此，它适用于小型化和强大的计算设备。
• 较低的功耗：HBM 相对于其他类型的 RAM 仍具有性能优势，并且每传输一个数据位消耗的能量更少。

HBM 主要用于数据中心、AI 超级计算机和专业 GPU。NVIDIA（在其 A100 Tensor Core GPU 中使用 HBM）和 AMD（凭借其 Instinct MI300 系列）正在提供配备 HBM 的设备。这些设备需要高体量计算能力来进行深度学习和大数据分析。

5. MRAM 和 ReRAM：下一代非易失性 RAM

除了基于 DRAM 的内存类型外，新兴技术也提供了非易失性 RAM，无需供电即可保持数据存储。最值得注意的两个候选者是 MRAM 和 ReRAM。

MRAM（磁阻 RAM）

MRAM 以磁性元素而非电荷的形式保留其数据

• 高速：性能 MRAM 技术在速度方面具有优势，仅次于 SRAM。
• 耐用性：与闪存不同，MRAM 不存在磨损问题。支持无限次写入循环是一项值得注意的特性。
• 应用：在航空航天和汽车系统中，MRAM 用于对精度、可靠性和极端耐用性要求极高的应用。

ReRAM（电阻式 RAM）

ReRAM 通过使用材料的电阻切换来进行数据存储

• 效率：ReRAM 对边缘计算和物联网设备有利，因为它功耗低且运行速度快。
• 可扩展性：具有竞争力的 ReRAM 在致密内存应用方面取得了长足进步，符合堆叠式 3D 配置的排列。
• 用例：ReRAM 最适合下一代设备，有望为 SSD 和神经形态计算带来进步。

RAM 和 ReRAM 都引领着通用内存的发展，提高了 RAM 的计算速度，同时提供了存储设备的耐用性。

6. DDR6 RAM：下一代演进

尽管 DDR5 仍在占领市场，但预计将在 2025-2026 年之前开始 DDR6 RAM 的工作。预计在 DDR5 之上的发展包括

• 更高的带宽（12,800 MT/s 及以上）：DDR6 预计将超过 12,800 MT/s 的基准，是 DDR5 的两倍。即使是 DDR6 的首次实现也将达到这一里程碑。
• 提高的能效：工作电压进一步降低，可能低于 1 V，将进一步提高 DDR6 的能效，这对于数据中心和移动设备仍然至关重要。
• 增加的密度（每个 DIMM 高达 256GB）：DDR6 将允许每个 DIMM 的内存大小增加到 256GB，这对于 AI 工作负载和企业服务器尤其重要。
• 先进的错误校正：改进的片上 ECC（错误校验码）可靠性有助于提高关键任务应用程序的可靠性。

RAPID 的加入将增强 DDR6 在云计算、加速 AI 以及满足下一代游戏对超快内存访问的需求的能力。

7. LPDDR6：为下一代移动设备提供动力

LPDDR5/LPDDR5X 的下一代是 LPDDR6，旨在为智能手机、平板电脑和超薄笔记本电脑开发。重点将放在以下特性上

• 速度超过 10,000 MT/s：LPDDR6 将把移动内存能力提高到 10,000 MT/s 以上，从而实现更流畅的 8K AR/VR 视频播放和 AI 任务性能。
• 超低功耗：LPDDR6 的超低功耗将延长电池寿命，同时保持出色的性能，目标是物联网和可穿戴设备。
• AI 和边缘计算优化：具有集成机器学习加速器的设备端 AI 将使 LPDDR6 显着减少对云的依赖，以进行设备上处理。

三星、SK 海力士和美光都在研究 LPDDR6 原型，预计大规模生产将在 2026-2027 年左右。

8. HBM3E 和 HBM4：高带宽内存的未来

高带宽内存 (HBM) 现在是 AI 加速器、GPU 和超级计算机内存中的必需品，下一代版本有望大大提高其性能。增强的 HBM3E 和 HBM4 是承诺以下功能的版本

HBM3E（2024-2025 年）

• 将带宽提高到每堆栈 1.2 TB/s（HBM3 为 819 GB/s）。
  
• 内存持有者的堆栈将达到 48 GB 的基准，以获得更高的密度。
• 更严格的热效率控制和更低的延迟。

HBM4（预计 2026 年及以后）

• 3D 堆叠架构，带有逻辑芯片（将处理组件集成到内存中）。
  
• 潜在带宽超过 2 TB/s。
• 与捆绑三元分割等尖端集成技术对齐。

实时数据分析系统、量子计算和 AI 技术领域将可能从 HBM4 中受益匪浅，HBM4 将成为 NVIDIA、AMD 和 Intel 等行业领导者未来 GPU 开发的焦点。

RAM 在现代计算系统中的作用

随机存取存储器 (RAM) 是当今计算系统架构的关键组成部分。它充当短期内存，用于临时保存需要处理器快速访问的数据。与 SSD 和 HDD 等永久存储组件不同，RAM 确保了超快的读写速度，以便 CPU 可以最优地检索和处理数据。

RAM 如何提高系统性能

1. 更快的数据访问

• 与存储驱动器相比，CPU 从 RAM 中检索数据的速度更快。现代 SSD 的速度范围为 500-7000 MB/s，而现代 DDR5 RAM 的传输速率超过 50000 MB/s。
• 这种速度对于运行应用程序、多任务处理和实时处理大型数据集至关重要。

2. 多任务效率

• 随着 RAM 容量的增加，流畅多任务处理的能力也会提高。例如，拥有 16GB RAM 的系统可以在玩游戏的同时运行多个浏览器标签页和视频编辑软件，而不会出现明显减速。
• 计算机上 RAM 不足会导致系统依赖虚拟内存（交换空间）或页面文件，而这些又依赖于笨重的存储驱动器，从而限制了性能。

3. 游戏和高性能应用程序

• 最新的 AAA 游戏需要至少 16GB RAM 才能流畅运行。像《赛博朋克 2077》和《使命召唤：战区》这样的游戏，如果设置为高画质，需要 32GB 或更多。
• Adobe Premiere Pro、Blender 和 AutoCAD 等软件包在渲染和处理大型数据集方面对 RAM 有显著依赖。

4. AI 和机器学习工作负载

• AI 模型、深度学习框架和数据分析应用程序（如 TensorFlow 和 PyTorch）需要大量 RAM（64GB-128GB 或更多）才能高效地处理数据集。
• 高带宽内存 (HBM) 现在广泛用于 NVIDIA A100 GPU 等 AI 加速器，以执行大规模并行计算。

常见问题解答 - 随机存取存储器

1. 为什么 RAM 比存储快？

RAM 速度快得多，因为数据可以通过电信号即时访问，而 HDD 使用机械部件，SSD 使用闪存。RAM 直接连接到 CPU，而存储接口的速度为纳秒与毫秒。

2. RAM 如何影响游戏性能？

如果系统至少有 16GB RAM，现代游戏可能会运行更流畅，微卡顿更少。纹理、地图和资产存储在 RAM 中以便快速检索，而 8GB RAM 等较低规格可能会导致卡顿。增加 RAM 的 MHz 与 AMD 处理器提高帧率有关。

3. RAM 满了会发生什么？

拥有足够大小的 RAM 对于防止多任务处理或执行内存密集型任务时出现性能延迟至关重要。当系统必须依赖将数据交换到速度较慢的驱动器时，延迟会增加。引用 RAM 中的存储数据会触发“虚拟内存”的交换。

4. 我可以升级我的笔记本电脑的 RAM 吗？

升级 RAM 并不像看起来那么简单。台式机通常比笔记本电脑更容易升级，因为它们支持更大容量的 RAM。有些型号提供额外的插槽。但是，大多数笔记本电脑的 RAM 都是焊接到主板上的。

5. 哪个更好：更多的 RAM 还是更快的 RAM？

对于日常使用，容量最重要——16GB 比 8GB 好，无论速度如何。对于游戏和内容创作，请同时考虑：获得足够的容量（16-32GB）和主板支持的最高速度（DDR4-3200 或 DDR5-4800+）。如果 CPU 是性能瓶颈，更快的 RAM 将提供更好的性能。