Random accses Memory

A. PENGERTIAN RAM
RAM atau Random Access Memory merupakan merupakan sebuah media penyimpanan data sementara pada komputer. RAM merupakan media penyimpanan yang bersifat volatile, ketika tidak ada pasokan arus listrik ke media tersebut maka data yang tersimpan akan hilang. Oleh karena itu setiap kali komputer akan dimatikan, data yang tersimpan di RAM akan disalin terlebih dahulu ke media penyimpanan permanen seperti harddisk yang tidak membutuhkan listrik untuk mempertahankan data yang tersimpan.

B. SEJARAH RAM
Dari awal mulanya sampai sekarang RAM telah banyak mengalami perubahan, mulai dari bentuk, kapasitas, kecepatan dan teknologi pada RAM yang ada saat ini sudah jauh berbeda dengan RAM generasi awal. Berikut adalah sejarah perkembangan dari awal ditemukannya RAM.

1. RAM
RAM membutuhkan tegangan 5.0 volt untuk dapat berjalan pada frekuensi 4,77MHz, dengan waktu akses memori (access time) sekitar 200ns (1ns = 10-9 detik). RAM generasi pertama ini menggunakan slot 30 pin pada motherboard.

2. DRAM
IBM menciptakan sebuah memory yang di namai DRAM pada tahun 1970, DRAM sendiri merupakan singkatan dari Dynamic Random Access Memory, DRAM mempunyai frekuensi kerja yang bervariasi, yaitu antara 4,77MHz hingga 40MHz.

3. FPM DRAM
Memori jenis ini bekerja layaknya sebuah indeks atau daftar isi. Arti Page itu sendiri merupakan bagian dari memori yang terdapat pada sebuah row address. Ketika sistem membutuhkan isi suatu alamat memori, FPM tinggal mengambil informasi mengenainya berdasarkan indeks yang telah dimiliki. FPM memungkinkan transfer data yang lebih cepat pada baris (row) yang sama dari jenis memori sebelumnya. FPM bekerja pada rentang frekuensi 16MHz hingga 66MHz dengan access time sekitar 50ns. Selain itu FPM mampu mengolah transfer data (bandwidth) sebesar 188,71 Mega Bytes (MB) per detiknya. FP RAM ini ditemukan sekitar tahun 1987. Memory ini digunakan oleh sistem berbasis Intel 286, 386 serta sedikit 486.

4. EDO DRAM
EDO DRAM (extended data output dynamic random access memory) diciptakan pada tahun 1995. Memory ini merupakan penyempurnaan dari FPM, EDO dapat mempersingkat read cycle-nya sehingga dapat meningkatkan kinerjanya sekitar 20 persen. EDO mempunyai access time yang cukup bervariasi, yaitu sekitar 70ns hingga 50ns dan bekerja pada frekuensi 33MHz hingga 75MHz. Walaupun EDO merupakan penyempurnaan dari FPM, namun keduanya tidak dapat dipasang secara bersamaan, karena adanya perbedaan kemampuan. Intel 486 dan kompatibelnya serta Pentium generasi awal adalah sistem basis yang menggunakan EDO DRAM. Slot yang digunakan pada motherboard memiliki 72 pin.

5. SDRAM
Kingston menicptakan SDRAM pada peralihan tahun 1996-1997, modul ini dapat bekerja pada kecepatan (frekuensi) bus yang sama / sinkron dengan frekuensi yang bekerja pada prosessor. SDRAM ini kemudian lebih dikenal sebagai PC66 karena bekerja pada frekuensi bus 66MHz. Berbeda dengan jenis memori sebelumnya yang membutuhkan tegangan kerja yang lumayan tinggi, SDRAM hanya membutuhkan tegangan sebesar 3,3 volt dan mempunyai access time sebesar 10ns.
Selang kurun waktu setahun setelah PC66 diproduksi dan digunakan secara masal, Intel membuat standar baru jenis memori yang merupakan pengembangan dari memori PC66. Dengan menggunakan tegangan kerja sebesar 3,3 volt, memori PC100 mempunyai access time sebesar 8ns, lebih singkat dari PC66. Selain itu memori PC100 mampu mengalirkan data sebesar 800MB per detiknya.
Selain dikembangkannya memori RDRAM PC800 pada tahun 1999, memori SDRAM belumlah ditinggalkan begitu saja, bahkan oleh Viking, malah semakin ditingkatkan kemampuannya. Sesuai dengan namanya, memori SDRAM PC133 ini bekerja pada bus berfrekuensi 133MHz dengan access time sebesar 7,5ns dan mampu mengalirkan data sebesar 1,06GB per detiknya. Walaupun PC133 dikembangkan untuk bekerja pada frekuensi bus 133MHz, namun memori ini juga mampu berjalan pada frekuensi bus 100MHz walaupun tidak sebaik kemampuan yang dimiliki oleh PC100 pada frekuensi tersebut.
Perkembangan memori SDRAM semakin menjadi – jadi setelah Mushkin, pada tahun 2000 berhasil mengembangkan chip memori yang mampu bekerja pada frekuensi bus 150MHz, walaupun sebenarnya belum ada standar resmi mengenai frekunsi bus sistem atau chipset sebesar ini. Masih dengan tegangan kerja sebesar 3,3 volt, memori PC150 mempunyai access time sebesar 7ns dan mampu mengalirkan data sebesar 1,28GB per detiknya. Memori ini sengaja diciptakan untuk keperluan overclocker, namun pengguna aplikasi game dan grafis 3 dimensi, desktop publishing, serta komputer server dapat mengambil keuntungan dengan adanya memori PC150. Slot yang digunakan pada motherboard memiliki 168 pin.

6. DR RAM
Pada tahun 1999, Rambus menciptakan sebuah sistem memori dengan arsitektur baru dan revolusioner, berbeda sama sekali dengan arsitektur memori SDRAM.Oleh Rambus, memori ini dinamakan Direct Rambus Dynamic Random Access Memory. Dengan hanya menggunakan tegangan sebesar 2,5 volt, RDRAM yang bekerja pada sistem bus 800MHz melalui sistem bus yang disebut dengan Direct Rambus Channel, mampu mengalirkan data sebesar 1,6GB per detiknya!
Masih dalam tahun yang sama, Rambus juga mengembangkan sebuah jenis memori lainnya dengan kemampuan yang sama dengan DRDRAM. Perbedaannya hanya terletak pada tegangan kerja yang dibutuhkan. Jika DRDRAM membutuhkan tegangan sebesar 2,5 volt, maka RDRAM PC800 bekerja pada tegangan 3,3 volt.

7. DDR SDRAM
Pada tahun 2000, Crucial berhasil mengembangkan kemampuan memory SDRAM menjadi 2 kali lipat. Teknik yang digunakan adalah dengan menggunakan secara penuh satu gelombang frekuensi. Jika pada SDRAM biasa hanya melakukan instruksi pada gelombang positif saja, maka DDR SDRAM menjalankan instruksi baik pada gelombang positif maupun gelombang negatif. Oleh karena dari itu memori ini dinamakan DDR SDRAM yang merupakan kependekan dari Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory. Dengan memori DDR SDRAM, sistem bus dengan frekuensi sebesar 100 – 133 MHz akan bekerja secara efektif pada frekuensi 200 – 266 MHz. DDR SDRAM pertama kali digunakan pada kartu grafis AGP berkecepatan ultra. Sedangkan penggunaan pada prosessor, AMD ThunderBird lah yang pertama kali memanfaatkannya. Slot yang digunakan pada motherboard memiliki 184 pin.

7. DDR2 SDRAM
Ketika memori jenis DDR (Double Data Rate) dirasakan mulai melambat dengan semakin cepatnya kinerja prosesor dan prosesor grafik, kehadiran memori DDR2 merupakan kemajuan logis dalam teknologi memori mengacu pada penambahan kecepatan serta antisipasi semakin lebarnya jalur akses segitiga prosesor, memori, dan antarmuka grafik (graphic card) yang hadir dengan kecepatan komputasi yang berlipat ganda.
Perbedaan pokok antara DDR dan DDR2 adalah pada kecepatan data serta peningkatan latency mencapai dua kali lipat. Perubahan ini memang dimaksudkan untuk menghasilkan kecepatan secara maksimum dalam sebuah lingkungan komputasi yang semakin cepat, baik di sisi prosesor maupun grafik.
Selain itu, kebutuhan voltase DDR2 juga menurun. Kalau pada DDR kebutuhan voltase tercatat 2,5 Volt, pada DDR2 kebutuhan ini hanya mencapai 1,8 Volt. Artinya, kemajuan teknologi pada DDR2 ini membutuhkan tenaga listrik yang lebih sedikit untuk menulis dan membaca pada memori.
Teknologi DDR2 sendiri lebih dulu digunakan pada beberapa perangkat antarmuka grafik, dan baru pada akhirnya diperkenalkan penggunaannya pada teknologi RAM. Dan teknologi DDR2 ini tidak kompatibel dengan memori DDR sehingga penggunaannya pun hanya bisa dilakukan pada komputer yang memang mendukung DDR2. Slot yang digunakan pada motherboard memiliki 240 pin.

8. DDR3 SDRAM
RAM DDR3 ini memiliki kebutuhan daya yang berkurang sekitar 16% dibandingkan dengan DDR2. Hal tersebut disebabkan karena DDR3 sudah menggunakan teknologi 90 nm sehingga konsusmsi daya yang diperlukan hanya 1.5v, lebih sedikit jika dibandingkan dengan DDR2 1.8v dan DDR 2.5v. Secara teori, kecepatan yang dimiliki oleh RAM ini memang cukup memukau. Ia mampu mentransfer data dengan clock efektif sebesar 800-1600 MHz. DDR3 memiliki clock internal 400-800 MHz, jauh lebih tinggi dibandingkan DDR2 200- 533 dan DDR sebesar 100-300 MHz. Prototipe dari DDR3 yang memiliki 240 pin. Ini sebenarnya sudah diperkenalkan sejak lama pada awal tahun 2005. Namun, produknya sendiri benar-benar muncul pada pertengahan tahun 2007 bersamaan dengan motherboard yang menggunakan chipset Intel P35 Bearlake dan pada motherboard tersebut sudah mendukung slot DDR3. Slot yang digunakan pada motherboard memiliki jumlah pin yang sama dengan slot DDR2 SDRAM, tapi posisi notchnya berbeda sehingga seharusnya tidak bisa memasang modul DDR3 SDRAM pada slot DDR2. Hal ini sengaja dilakukan karena secara elektrikal modul DDR2 dengan DDR2 memiliki tegangan yang berbeda.

9. SO-DIMM
Small Outline Dual In-Line Memory Module (SO-DIMM) merupakan jenis memory yang digunakan pada perangkat notebook. Bentuk fisiknya kira-kira setengah dari besar DDR biasa sehingga dapat lebih menghemat ruang yang tentunya sangat berharga pada perangkat mobile seperti notebook. Perkembangan generasi SO-DIMM biasanya sejalan dengan perkembangan RAM untuk komputer desktop. Ketika DDR3 SDRAM diluncurkan dipasaran, DDR3 SO-DIMM juga ikut diluncurkan. Modul tersebut menggunakan slot yang memiliki 204 pin. Lebih sedikit daripada DDR3 SDRAM.

TIMING RAM

Timing pada RAM merupakan ukuran waktu delay yang terjadi ketika prosesor berusaha mengakses data yang ada di RAM. Hal ini terjadi karena prosesor modern saat ini memiliki frekuensi kerja yang jauh lebih cepat dari pada RAM. Timing merupakan salah satu ukuran yang menentukan kecepatan sebuah modul RAM selain bandwidth. Semakin ketat timing RAM dan semakin besar bandwith maksimal yang bisa dicapai, maka semakin cepat kinerja dari RAM tersebut. Namun tentu saja kedua aspek ini biasanya bertolak belakang, jika ingin mendapatkan timing yang ketat, kita harus menurunkan bandwidthnya agar komputer tetap stabil. Begitu pula sebaliknya, untuk mencapai bandwidth yang lebih tinggi, timing harus dibuat lebih longgar.
Pada modul RAM modern saat ini, biasanya sudah disertakan Serial Presence Detect (SPD) yang berisi pengaturan timing RAM secara otomatis yang disarankan oleh produsennya pada frekuensi kerja tertentu. Namun pengguna komputer dapat mengaturnya secara manual melalui pengaturan yang ada di dalam BIOS. Hal ini merupakan hal yang paling sering dilakukan pada saat mengoverclock RAM agar bisa dicapai bandwidth setinggi mungkin dengan timing seketat mungkin. Ada 5 jenis timing RAM yang paling sering diotak-atik oleh para overclocker karena memiliki dampak yang paling besar terhadap kinerja dan kestabilan, yaitu :

1. CAS Latency (CL)
CAS Latency merupakan delay waktu yang terjadi ketika memory controller memerintahkan kepada RAM untuk mengakses suatu data yang terletak pada kolom dan baris tertentu sampai data tersebut mencapai pin yang ada pada modul RAM sehingga dapat langsung ditransfer ke prosesor.
2. tRCD (Row Address to Column Address Delay Time)
tRCD merupakan jumlah siklus clock yang dibutuhkan untuk membuka baris memory dan mengakses kolom yang terdapat di dalamnya.
3. tRP (Row Percharge Time)
tRP merupakan jumlah siklus clock yang dibutuhkan untuk precharge command sampai mengakses baris memory berikutnya.
4. tRAS (Row Access Strobe Time)
tRAS merupakan jumlah siklus clock yang dibutuhkan antara bank active command dan terjadinya precharge command. Biasanya besarnya merupakan jumlah dari CL+tRCD+tRP.
5. Command Rate (CR)
Command Rate merupakan jumlah siklus clock yang dibutuhkan untuk menemukan barisan pertama data yang ingin dicari.
Biasanya pada sebuah modul RAM, timing dituliskan dengan format CL-tRCD-tRP-tRAS CR. Misalnya sebuah modul ram DDR2 dengan kapasitas 2GB yang bekerja pada frekuensi 800MHz membutuhkan tegangan 1,8v dan mempunyai CL 5, tRCD 5, tRP 5, tRAS 15 dan CR 1T, pada spesifikasi modul ram tersebut akan dituliskan :
DDR-2 PC6400 2048MB 5-5-5-15 1T 1,8v


DUAL-CHANNEL MEMORY

Teknologi dual-channel membuat jalur data dari RAM ke memory controller. Dual-channel menggunakan dua jalur 64-bit sehingga diabung menjadi 128-bit.
Dual channel memory membutuhkan minimal dua modul SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, maupun DDR3 SDRAM atau lebih. Modul memory tersebut dipasang pada slot yang ada di jalur data yang sama, biasanya pada motherboard, slot tersebut diberi warna sama dengan tujuan untuk memudahkan. Untuk menjalankan dual channel sebenarnya tidak diharuskan identik semuanya, namun bandwidth dan kompatibilatas akan maksimal jika modul yang digunakan identik. Identik di sini dimaksudkan bukan dalam hal merk, tapi dari jenis chip yang digunakan, serta kecepatan dan timingnya. Perbedaan kapasitas masih bisa ditoleransi.
Walaupun secara teori, dual-channel membuat jalur data RAM menjadi dua kali lipat, pada performa sebenarnya, biasanya hanya didapat kenaikan kinerja sistem sebesar 5% pada aplikasi yang menggunakan RAM secara intensif. Dual channel memory akan lebih dirasakan pada penggunaan kartu grafis terintegrasi karena mengambil buffer memory dari RAM utama. Kenaikan kinerja yang dirasakan sekitar 15%. Pada motherboard untuk processor intel, posisi slot RAM yang support dual-channel adalah yang selang-seling. Sedangkan pada motherboard untuk processor amd, slot RAM untuk konfigurasi dual-channel posisinya bersebelahan.



TRIPLE-CHANNEL MEMORY

Saat Intel memperkenalkan prosesor terbarunya, Intel Core i7, produsen prosesor terbesar di dunia ini memasangkan teknologi triple-channel memory pada prosesor tersebut. Prinsip kerjanya sama mirip dengan dual-channel memory namun modul memory yang digunakan di sini adalah DDR3 SDRAM dan minimal menggunakan 3 buah modul. Jika yang dipasangkan hanya dua buah modul memory, akan otomatis dijalankan dual-channel memory saja. Klaim dari intel, dengan menggunakan DDR3 1066 pada mode triple-channel, secara teoritis dapat mencapai bandwidth 25,6 GB/s. Hal ini merupakan salah satu faktor mengapa prosesor Intel Core i7 sangat bertenaga pada aplikasi yang membutuhkan bandwidth memory yang besar seperti game. Ditambah lagi dimulai sejak Core i7, akses ke RAM langsung dari prosesor karena memory controller sudah ditanamkan langsung ke dalam prosesor, sehingga jalur data yang dilewati menjadi lebih pendek. Teknologi ini diadopsi oleh Intel dari arsitektur sistem dengan prosesor AMD yang sudah lama menerapkannya. Pada prosesor Intel generasi sebelumnya, untuk mengakses RAM, prosesor harus melewati chipset northbridge terlebih dahulu karena memory controller ditanamkan di dalam chipset. Motherboard untuk Core i7 dan mendukung teknologi triple-channel memory yang tersedia saat ini hanya ada yang menggunakan chipset intel x58 dengan socket LGA-1366. Konfigurasinya masih tipikal motherboard intel sebelumnya, yaitu posisi slot selang seling namun kali ini tersedia 6 slot RAM sehingga dapat menampung hingga kapasitas 24GB.