रैंडम एक्सैस मैमोरी

इतिहास

व्यापक राइटेबल यादृच्छिक-अभिगम मेमोरी का एक प्रारंभिक प्रकार वर्ष 1949 से 1952 तक विकसित चुंबकीय कोर मेमोरी था और बाद में सन् 1960 के दशक के अंत में और सन् 1970 के दशक के आरम्भ में स्थिर और गतिशील एकीकृत रैम (RAM) परिपथों का विकास होने तक अधिकांश कंप्यूटरों में इसका प्रयोग किया जाता था। इससे पहले, "मुख्य" मेमोरी प्रकार्यों (अर्थात्, सैकड़ों या हज़ारों बिट्स) को कार्यान्वित करने के लिए कंप्यूटरों में रिले, विलंब लाइन मेमोरी या विभिन्न प्रकार की वैक्यूम ट्यूब व्यवस्थाओं का इस्तेमाल होता था जिनमें से कुछ यादृच्छिक अभिगम होते थे और कुछ नहीं. वैक्यूम ट्यूब ट्रायोड से और बाद में असतत ट्रांज़िस्टर से निर्मित कुंडियों को अपेक्षाकृत छोटे और तेज़ मेमोरी जैसे यादृच्छिक-अभिगम रजिस्टर बैंकों और रजिस्टरों के लिए प्रयोग किया जाता था। एकीकृत रोम (ROM) परिपथों के विकास से पहले, स्थायी (या रीड-ओनली) यादृच्छिक-अभिगम मेमोरी का निर्माण अक्सर एड्रेस विसंकेतकों द्वारा संचालित अर्धचालक डायोड मेट्रिसों का प्रयोग करके किया जाता था।

रैम (RAM) के प्रकार

आधुनिक प्रकार के राइटेबल रैम (RAM) आम तौर पर डाटा का एक बिट या तो फ्लिप-फ्लॉप अवस्था में जैसे एसरैम (SRAM) (स्थैतिक रैम), या किसी संधारित्र (या ट्रांज़िस्टर गेट) में आवेश के रूप में जैसे डीरैम (DRAM) (गतिशील रैम), ईपीरोम (EPROM), ईईपीरोम (EEPROM) और फ़्लैश में संग्रहीत करते हैं। कुछ प्रकारों में समता बिट या त्रुटि सुधार कोड का प्रयोग करके संग्रहीत डाटा में मेमोरी त्रुटि कहलाने वाले यादृच्छिक दोषों का पता लगाने के लिए और/या उन्हें सुधारने के लिए सर्किटरी होती है। रीड-ओनली प्रकार के रैम (RAM), रोम (ROM), आवेश का भंडारण करने के बजाय चयनित ट्रांज़िस्टरों को स्थायी रूप से सक्रिय/निष्क्रिय करने के लिए धातु के एक मास्क का प्रयोग करता है।
चूंकि एसरैम (SRAM) और डीरैम (DRAM) दोनों ही अस्थिर होते हैं इसलिए कंप्यूटर भंडारण के अन्य रूपों जैसे डिस्क और चुंबकीय टेप का प्रयोग पारंपरिक कंप्यूटरों में स्थायी भंडारण के रूप में किया जाता है। कई नए उत्पाद डाटा के रखरखाव के लिए इसके बजाय फ़्लैश मेमोरी पर निर्भर रहते हैं जब उनका उपयोग नहीं होता है जैसे पीडीए (PDA) या लघु संगीत वादक. कुछ व्यक्तिगत कंप्यूटरों, जैसे कई तेज़ कंप्यूटरों और नेटबुकों ने चुंबकीय डिस्कों को भी फ़्लैश ड्राइवों के साथ बदल दिया है। फ़्लैश मेमोरी के साथ, सीधे कोड निष्पादन की अनुमति प्रदान करते हुए केवल नोर (NOR) प्रकार यथार्थ यादृच्छिक अभिगम में सक्षम है और इसलिए अक्सर रोम (ROM) के बजाय इसका प्रयोग किया जाता है; कम लागत वाले नन्द (NAND) प्रकार का प्रयोग आम तौर पर मेमोरी कार्डों और ठोस-अवस्था वाले ड्राइवों में थोक भंडारण के लिए किया जाता है।
माइक्रोप्रोसेसर की तरह, मेमोरी चिप भी लाखों ट्रांज़िस्टरों और संधारित्रों से मिलकर बना एक एकीकृत परिपथ (आईसी (IC)) होता है। कंप्यूटर मेमोरी के सबसे सामान्य रूप, गतिशील यादृच्छिक अभिगम मेमोरी (डीरैम (DRAM)) में मेमोरी सेल का निर्माण करने के लिए एक ट्रांज़िस्टर और एक संधारित्र को जोड़ा जाता है जो केवल एक बिट डाटा को दर्शाता है। संधारित्र में सूचना की एक बिट होती है — एक 0 या एक 1. ट्रांज़िस्टर एक स्विच की तरह काम करता है जो मेमोरी चिप की नियंत्रण सर्किटरी को संधारित्र को पढ़ने या उसकी अवस्था में परिवर्तन करने की अनुमति प्रदान करता है।

मेमोरी पदानुक्रम

कई कंप्यूटर तंत्रों में एक मेमोरी पदानुक्रम होता है जिसमें सीपीयू (CPU) रजिस्टर, ऑन-डाइ एसरैम (SRAM) द्रुतिका, बाह्य द्रुतिका, डीरैम (DRAM), पृष्ठन प्रणाली और एक हार्ड ड्राइव की आभासी मेमोरी या गमागम स्थान शामिल होते हैं। मेमोरी के इस समग्र पूल को कई डेवलपरों द्वारा "रैम" (RAM) के रूप में संदर्भित किया जा सकता है, यहां तक कि विभिन्न उपतंत्रों में रैम (RAM) में यादृच्छिक अभिगम संज्ञा से परे मूल अवधारणा का उल्लंघन करते हुए बिलकुल अलग-अलग अभिगम समय हो सकता है। एक पदानुक्रम स्तर जैसे डीरैम (DRAM) के अंतर्गत भी विशेष पंक्ति, कॉलम, बैंक, रैंक, चैनल, या घटकों के अन्तःपत्रित संगठन अभिगम समय को परिवर्तनीय बना देते हैं हालांकि इस हद तक नहीं कि आवर्ती भंडारण माध्यम या टेप परिवर्तनीय हो जाए. मेमोरी पदानुक्रम के प्रयोग का समग्र लक्ष्य, सम्पूर्ण मेमोरी तंत्र की कुल लागत को कम करते हुए अधिकतम संभव औसत अभिगम निष्पादन प्राप्त करना है (आम तौर पर, मेमोरी पदानुक्रम, ऊपर तेज़ सीपीयू (CPU) रजिस्टरों और नीचे धीमे हार्ड ड्राइव के साथ अभिगम समय का अनुसरण करता है).
कई आधुनिक व्यक्तिगत कंप्यूटरों में, रैम (RAM), मॉड्यूल के एक सहज उन्नत रूप में आती है, जिन्हें मेमोरी मॉड्यूल या डीरैम (DRAM) मॉड्यूल कहते हैं और जिनका आकार लगभग चुइंग गम के टुकड़ों के समान होता है। जब ये क्षतिग्रस्त हो जाते हैं या जब बदलती हुई आवश्यकताओं के कारण अधिक भंडारण क्षमता की जरूरत पड़ती है तो इन्हें तुरंत प्रतिस्थापित किया जा सकता है। जैसा कि ऊपर सुझाव दिया गया है, कम मात्रा वाली रैम (RAM) (अधिकतर एसरैम (SRAM)) को हार्ड-ड्राइवों, सीडी-रोम (CD-ROM) और कंप्यूटर तंत्र के कई दूसरे हिस्सों के साथ-साथ सीपीयू (CPU) और मदरबोर्ड के अन्य आईसी (IC) में भी एकीकृत किया जाता है।

गमागमन

यदि कोई कंप्यूटर तीव्र अनुप्रयोग चक्र के दौरान रैम (RAM) पर धीमा हो जाता है तो कई सीपीयू (CPU) आर्किटेक्चर और ऑपरेटिंग तंत्र, एक कार्य निष्पादन में सक्षम हो जाते हैं जिसे "गमागमन" के रूप में जाना जाता है। गमागमन एक पृष्ठन फ़ाइल का उपयोग करता है जो अस्थायी रूप से अतिरिक्त कार्यकारी मेमोरी के रूप में प्रयुक्त हार्ड ड्राइव का एक क्षेत्र है। इस क्रियाविधि के निरंतर उपयोग को थ्रैशिंग कहते हैं और आम तौर पर यह अवांछनीय होती है क्योंकि यह तंत्र के सकल कार्य-निष्पादन को धीमा कर देती है जिसका मुख्य कारण यही है कि रैम (RAM) की तुलना में हार्ड ड्राइव अधिक धीमे होते हैं।

"रैम" शब्द के अन्य उपयोग

रीड-राइट की क्षमता रखने वाले अन्य भौतिक उपकरणों के नाम में "रैम" का प्रयोग हो सकता है: उदाहरण के तौर पर, डीवीडी-रैम (DVD-RAM).एक अनुक्रमण विधि का नाम भी "यादृच्छिक अभिगम" है: इसीलिए डिस्क भंडारण को अक्सर "यादृच्छिक अभिगम" (c2:PowerOfPlainText, फोरट्रान भाषा की विशेषताएं#प्रत्यक्ष-अभिगम फ़ाइल, एमबेसिक (MBASIC)#फ़ाइल और इनपुट/आउटपुट, [[जावा [Java] प्लेटफार्म, मानक संस्करण#यादृच्छिक अभिगम]], अनुक्रमित फ़ाइल) कहा जाता है क्योंकि पठन सिरा, डाटा के एक भाग से दूसरे भाग में अपेक्षाकृत तुरंत गति कर सकता है और इसके बीच के सभी डाटा को पढ़ने की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, अंतिम "M" महत्वपूर्ण है: "रैम" (RAM) (बशर्ते कि इसके साथ कोई अतिरिक्त शब्द न हो जैसे कि "डीवीडी-रैम" (DVD-RAM) में होता है) हमेशा ठोस-अवस्था वाले उपकरण को संदर्भित करता है।
रैम प्रायः कंप्यूटर की मुख्य कार्यकारी मेमोरी के संदर्भ में ऑनलाइन बातचीत का एक आशुलिपि या संक्षेप लेख है।

रैम डिस्क

सॉफ्टवेयर, किसी कंप्यूटर की रैम के एक हिस्से का "विभाजन" कर सकता है और इसे एक अधिक तेज़ हार्ड ड्राइव के रूप में कार्य करने की अनुमति प्रदान करता है जिसे रैम डिस्क कहते हैं। यदि प्रयुक्त मेमोरी नॉन-वोलाटाइल न हो, तो कंप्यूटर को बंद करने पर रैम डिस्क में संग्रहीत डाटा खो जाता है। हालांकि, वोलाटाइल मेमोरी अपने डाटा को यथावत रख सकती है जब कंप्यूटर बंद हो जाता है यदि इसके पास एक अलग शक्ति-स्रोत, आम तौर पर एक बैटरी हो.

शैडो रैम

कभी-कभी, अपेक्षाकृत कम अभिगम समय की सुविधा प्राप्त करने के लिए रोम (ROM) की सामग्रियों को एसरैम (SRAM) या डीरैम (DRAM) में प्रतिलिपित कर दिया जाता है (क्योंकि रोम (ROM) धीमी हो सकती है). उसके बाद रोम चिप को निष्क्रिय कर दिया जाता है जब इनिशियलाइज़्ड मेमोरी स्थानों को बदलकर पते (अक्सर राइट-सुरक्षित) के उसी खंड में स्थापित कर दिया जाता है। कम्यूटर और एम्बेडेड प्रणाली दोनों में इस प्रक्रिया का आम तौर पर प्रयोग किया जाता है जिसे कभी-कभी शैडोइंग भी कहते हैं।
एक सामान्य उदाहरण के तौर पर, विशिष्ट व्यक्तिगत कंप्यूटर के बायोस (BIOS) में प्रायः "शैडो बायोस का प्रयोग करें" [“use shadow BIOS”] कहलाने वाला एक विकल्प या उसी तरह का कोई विकल्प होता है। सक्रिय किए जाने पर बायोस के रोम के डाटा पर आधारित प्रकार्य इसके बदले डीरैम स्थानों का उपयोग करेगा (अधिकांश वीडियो कार्ड रोम या रोम के अन्य अनुभागों के शैडोइंग में अदल-बदल भी कर सकते हैं). सिस्टर के आधार पर इसके परिणामस्वरूप कार्य-निष्पादन में वृद्धि हो भी सकती है और नहीं भी हो सकती है। कुछ तंत्रों में लाभ काल्पनिक हो सकता है क्योंकि प्रत्यक्ष हार्डवेयर अभिगम के पक्ष में बूटिंग करने के बाद बायोस (BIOS) का उपयोग नहीं होता है। बेशक, जब शैडोइंग को सक्रिय रहता है तब कुछ हद तक कम मुक्त मेमोरी उपलब्ध रहती है।

नवीनतम विकास

कई नए-नए प्रकार के नॉन-वोलाटाइल रैम विकासाधीन है जो विद्युत आपूर्ति के बंद हो जाने पर भी डाटा को सुरक्षित रखेंगे. चुंबकीय सुरंग प्रभाव का उपयोग करके कार्बन नैनोट्यूब और दृष्टिकोण युक्त प्रौद्योगिकियों का प्रयोग हुआ। पहली पीढी के एमरैम (MRAM) में, 128 किबीबाइट (KiB) (128 × 2¹⁰ बाइट) वाले एक चुंबकीय रैम (एमरैम (MRAM)) चिप को 2003 की गर्मियों में 0.18 μm प्रौद्योगिकी के साथ निर्मित किया गया। जून 2004 में, [[इनफाइनियन टेक्नोलॉजीज़ [Infineon Technologies]]] ने फिर 0.18 μm प्रौद्योगिकी पर आधारित एक 16 मेबिबाइट (MiB) (16 × 2²⁰ बाइट) प्रोटोटाइप का उद्घाटन किया। वर्तमान में दो दूसरी पीढ़ी की प्रौद्योगिकियां विकासाधीन है: थर्मल असिस्टेड स्विचिंग (टीएएस (TAS)) जिसे [[क्रोकस टेक्नोलॉजी [Crocus Technology]]] द्वारा विकसित किया जा रहा है और स्पिन टॉर्क़ ट्रांसफ़र (एसटीटी (STT)) जिस पर [[क्रोकस [Crocus]]], [[हाइनिक्स [Hynix]]], आईबीएम (IBM) और कई अन्य कंपनियां काम कर रही हैं। [[नैन्टेरो [Nantero]]] ने सन् 2004 में एक क्रियाशील कार्बन नैनोट्यूब मेमोरी प्रोटोटाइप 10 (गीगीबाइट (GiB)) (10 × 2³⁰ बाइट) सारिणी का निर्माण किया। चाहे इनमें से कुछ प्रौद्योगिकियां अंत में या तो डीरैम (DRAM), एसरैम (SRAM) से या फ्लैश-मेमोरी प्रौद्योगिकी से बाज़ार का एक महत्वपूर्ण भाग प्राप्त करेंगे या नहीं, जो भी हो, द्रष्टव्य रहता है।
सन् 2006 के बाद से, "ठोस अवस्था वाले ड्राइव" (फ़्लैश मेमोरी पर आधारित) उपलब्ध हो गए हैं जिनकी क्षमता 64 गीगाबाइट से अधिक और कार्य-निष्पादन पारंपरिक डिस्कों से कहीं अधिक है। इस विकास ने पारंपरिक यादृच्छिक अभिगम मेमोरी और "डिस्क" के बीच की परिभाषा को धुंधला करना शुरू कर दिया है और खास तौर पर इनके कार्य-निष्पादन के अंतर को कम कर दिया है।
प्लास्टिक चुम्बकों के क्षेत्र में भी सक्रिय अनुसंधान हुआ है जो प्रकाश पर आधारित चुंबकीय विपरीतता में फेर-बदल करते हैं।
कुछ प्रकार के यादृच्छिक अभिगम मेमोरी जैसे "इकोरैम (EcoRAM)" को खास तौर पर सर्वर फार्मों के लिए डिजाइन किया गया है जहां बिजली की कम खपत, गति से अधिक महत्वपूर्ण है।

मेमोरी की दीवार

"मेमोरी की दीवार", सीपीयू (CPU) और सीपीयू (CPU) चिप के बाहर स्थित मेमोरी के बीच की गति की बढ़ रही विपरीतता है। इस विपरीतता का एक मुख्य कारण, चिप की सीमाओं के बाहर की सीमित संचार बैंडविड्थ है। वर्ष 1986 से 2000 तक, सीपीयू (CPU) की गति में 55% की वार्षिक दर से सुधार हुआ जबकि मेमोरी की गति में केवल 10% का ही सुधार हुआ। इन प्रवृत्तियों को देखते हुए यह उम्मीद थी कि मेमोरी विलंबता कम्प्यूटर के कार्य-निष्पादन में एक बहुत बड़ी रूकावट बन जाएगी.
वर्तमान में, कुछ हद तक प्रमुख भौतिक बाधाओं के कारण और कुछ हद तक वर्तमान सीपीयू (CPU) डिजाइन द्वारा कुछ अर्थों में पहले से ही मेमोरी की दीवार को प्रभावित करने के कारण सीपीयू (CPU) की गति के सुधार में काफी कमी आई है। इंटेल ने अपने प्लेटफार्म 2015 प्रलेखन (पीडीएफ (PDF)) में इन कारणों का संक्षेप में खुलासा किया है।
"सबसे पहले, चूंकि चिप की ज्यामिति सिमट गई है और क्लॉक की आवृत्तियों में वृद्धि हुई है इसलिए 
मौजूदा ट्रांज़िस्टर के रिसाव में वृद्धि हुई है जिसके परिणामस्वरूप बिजली की खपत और गर्मी में तेज़ी आ जाती है।.. दूसरी बात यह है कि क्लॉक की तेज़ गति के फायदों को कुछ हद तक मेमोरी विलंबता द्वारा नकार दिया गया है क्योंकि मेमोरी अभिगम समय, क्लॉक की बढ़ रही आवृत्तियों के साथ तालमेल बनाए रखने में सक्षम नहीं हुआ है। तीसरी बात यह है कि कुछ अनुप्रयोगों के लिए पारंपरिक धारावाहिक आर्किटेक्चर कम सक्षम होते जा रहे हैं जबकि प्रोसेसर में तेज़ी आ रही है (इसीलिए इन्हें वॉन नियोमन रूकावट कहते हैं) और इसके साथ-साथ यह लाभ को भी कम कर दे रहे हैं ताकि आवृत्ति वृद्धि को किसी दूसरे तरीके से ख़रीदा जा सके. इसके अतिरिक्त, कुछ हद तक ठोसावस्था वाले उपकरणों के तहत प्रेरकता के उत्पादन के साधनों में सीमाबद्धता के कारण, संकेत संचरण में प्रतिरोध-धारिता (आरसी (RC)) की विलंबता में वृद्धि हो रही है क्योंकि सुविधा के आकार छोटे हो गए है जो एक अतिरिक्त अड़चन डाल रहा है जिससे आवृत्ति की वृद्धि का पता नहीं चलता है।"
संकेत संचरण में आरसी (RC) की विलंबता को क्लॉक दर बनाम आईपीसी (IPC): पारंपरिक माइक्रोआर्किटेक्चर के मार्ग का अंत में भी दर्ज किया गया है जो सन् 2000 और सन् 2014 के बीच वार्षिक सीपीयू (CPU) कार्य-निष्पादन सुधार में अधिक-से-अधिक औसतन 12.5% का अनुमान प्रस्तुत करता है। इंटेल प्रोसेसर [Intel Processors] के डाटा से साफ़ पता चलता है कि हाल ही में प्रोसेसर के कार्य-निष्पादन सुधार में कमी आई है। बहरहाल, पिछले [[पेंटियम 4 [Pentium 4]]] प्रोसेसरों की तुलना में इंटेल [Intel] के नए प्रोसेसरों, [[कोर 2 ड्यूओ [Core 2 Duo]]] (कूटनाम - कोनरो [Conroe]) में काफी सुधार दिखाई दिया है; अधिक सक्षम आर्किटेक्चर के कारण कार्य-निष्पादन में वृद्धि हुई है जबकि क्लॉक दर में गिरावट आई है।

सुरक्षा के मुद्दे

साधारण मॉडल (और शायद आम धारणा) के विपरीत, जब कंप्यूटर को बंद किया जाता है तब आधुनिक एसडीरैम (SDRAM) की सामग्रियों का तुरंत लोप नहीं होता है; बल्कि, सामग्रियां लुप्त हो जाती हैं, यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो कमरे के तापमान पर केवल कुछ ही सेकण्ड लेती है लेकिन जिसे कम तापमान पर सेकण्ड से बढ़ाकर मिनट किया जा सकता है। यही वजह है कि किसी भी संग्रहीत डाटा को साधारण कार्यकारी मेमोरी (अर्थात्, एसडीरैम (SDRAM) मॉड्यूल) में पुनः प्राप्त करना संभव है। इसे कभी-कभी कोल्ड बूट अटैक उर्फ आइस-मैन अटैक के रूप में संदर्भित किया जाता है।