Apa itu RAM (random access memory)?
Random access memory (RAM) adalah perangkat keras dalam komputer yang menyediakan penyimpanan sementara untuk sistem operasi (OS), program perangkat lunak, dan data lain yang sedang digunakan, sehingga dapat dengan cepat diakses oleh prosesor. RAM sering disebut sebagai memori utama komputer, berbeda dengan memori cache prosesor atau jenis memori lainnya.
RAM dianggap sebagai bagian dari memori utama komputer. RAM memiliki kecepatan baca dan tulis yang jauh lebih tinggi dibandingkan penyimpanan sekunder seperti hard disk drive (HDD), solid-state drive (SSD), atau drive optik. Namun, RAM bersifat volatile, yang berarti data hanya tersimpan selama komputer menyala. Jika daya terputus, data dalam RAM akan hilang. Oleh karena itu, saat komputer dinyalakan kembali, OS dan file lain harus dimuat ulang ke RAM dari HDD atau SSD.
Bagaimana RAM bekerja?
Istilah “random access” atau direct access dalam RAM mengacu pada cara data dapat diakses langsung berdasarkan alamat memorinya. RAM tersusun dalam bentuk array yang terdiri dari sel-sel memori yang menyimpan data dalam format biner (0 dan 1).
RAM dipasang dalam bentuk modul yang terhubung ke motherboard. Bus data digunakan untuk menghubungkan RAM ke prosesor, memungkinkan transfer data berkecepatan tinggi. RAM modern tersedia dalam berbagai jenis, seperti DDR4 dan DDR5, yang menawarkan peningkatan kecepatan dan efisiensi daya.
Berapa banyak RAM yang dibutuhkan?
Sebagian besar PC memungkinkan pengguna menambah modul RAM hingga batas tertentu. Lebih banyak RAM mengurangi frekuensi akses prosesor ke HDD atau SSD, yang mempercepat kinerja sistem. Akses RAM diukur dalam nanodetik, sedangkan akses penyimpanan sekunder diukur dalam milidetik.
Kebutuhan RAM bergantung pada penggunaan sistem:
- Editing video: minimal 16 GB RAM, lebih banyak lebih baik.
- Editing gambar: Adobe menyarankan minimal 8 GB untuk Photoshop, tetapi multitasking dapat membutuhkan lebih banyak.
- Gaming: Rekomendasi bervariasi, tetapi banyak game modern membutuhkan setidaknya 16 GB RAM untuk performa optimal.
Jenis RAM
RAM hadir dalam dua bentuk utama:
- Dynamic random access memory (DRAM). DRAM biasanya digunakan sebagai memori utama komputer. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, DRAM memerlukan daya terus-menerus untuk mempertahankan data yang tersimpan. DRAM lebih murah dibandingkan SRAM dan menawarkan kepadatan yang lebih tinggi, tetapi menghasilkan lebih banyak panas, mengonsumsi lebih banyak daya, dan tidak secepat SRAM.Setiap sel DRAM menyimpan muatan positif atau negatif yang disimpan dalam sebuah kapasitor listrik. Data ini harus terus-menerus diperbarui dengan muatan elektronik setiap beberapa milidetik untuk mengimbangi kebocoran dari kapasitor. Sebuah transistor berfungsi sebagai gerbang, menentukan apakah nilai kapasitor dapat dibaca atau ditulis.
- Static random access memory (SRAM). Jenis RAM ini biasanya digunakan untuk cache berkecepatan tinggi dalam sistem, seperti L1 atau L2. Seperti DRAM, SRAM juga memerlukan daya terus-menerus untuk menyimpan data, tetapi tidak perlu diperbarui secara berkala seperti DRAM. SRAM lebih mahal dibandingkan DRAM dan memiliki kepadatan yang lebih rendah, tetapi menghasilkan lebih sedikit panas, mengonsumsi lebih sedikit daya, dan menawarkan kinerja yang lebih baik.Dalam SRAM, alih-alih kapasitor yang menyimpan muatan, transistor bertindak sebagai sakelar, dengan satu posisi berfungsi sebagai 1 dan posisi lainnya sebagai 0. Static RAM memerlukan beberapa transistor untuk menyimpan satu bit data dibandingkan dengan dynamic RAM, yang hanya membutuhkan satu transistor per bit. Inilah alasan mengapa chip SRAM jauh lebih besar dan mahal dibandingkan jumlah DRAM yang setara.
Perbedaan Jenis RAM
Karena perbedaan antara SRAM dan DRAM, SRAM biasanya digunakan dalam jumlah kecil, terutama sebagai memori cache di dalam prosesor komputer.
| Aspek | SRAM | DRAM | NAND Flash | NOR Flash |
|---|---|---|---|---|
| Jenis Memori | Volatile | Volatile | Non-volatile | Non-volatile |
| Kecepatan | Sangat cepat | Cepat | Lambat dibandingkan RAM | Lebih cepat dari NAND, lebih lambat dari DRAM |
| Konsumsi Daya | Rendah | Lebih tinggi dari SRAM | Rendah | Rendah |
| Struktur Penyimpanan | Flip-flop berbasis transistor | Capacitor dan transistor | Sel memori dengan floating gate | Sel memori dengan floating gate |
| Harga | Mahal | Lebih murah dari SRAM | Murah per bit | Lebih mahal dari NAND |
| Aplikasi | Cache CPU, register | RAM utama komputer | SSD, USB flash drive, kartu memori | Firmware, microcontroller |
| Kelebihan | Sangat cepat, tidak perlu refresh | Lebih murah dari SRAM | Kapasitas besar, tahan lama | Akses cepat untuk baca |
| Kekurangan | Mahal, kapasitas kecil | Butuh refresh, lebih lambat dari SRAM | Lambat dalam menulis, butuh penghapusan blok | Kapasitas kecil, mahal dibanding NAND |
Sejarah RAM: RAM vs. SDRAM
RAM awalnya bersifat asinkron karena mikrocip RAM memiliki kecepatan clock yang berbeda dari prosesor komputer. Ini menjadi masalah ketika prosesor semakin kuat dan RAM tidak dapat mengikuti permintaan data dari prosesor.
Pada awal 1990-an, kecepatan clock disinkronkan dengan diperkenalkannya synchronous dynamic RAM atau SDRAM. Dengan menyinkronkan memori komputer dengan input dari prosesor, komputer dapat menjalankan tugas lebih cepat.
Namun, SDRAM dengan single data rate (SDR SDRAM) segera mencapai batasnya. Sekitar tahun 2000, diperkenalkan double data rate SDRAM (DDR SDRAM). DDR SDRAM memindahkan data dua kali dalam satu siklus clock, yaitu pada awal dan akhir siklus.
Sejak diperkenalkan, DDR SDRAM terus berkembang. Generasi kedua disebut DDR2, diikuti oleh DDR3, DDR4, dan akhirnya DDR5 sebagai generasi terbaru. Setiap generasi membawa peningkatan kecepatan transfer data dan pengurangan konsumsi daya. Namun, setiap generasi tidak kompatibel dengan versi sebelumnya karena cara data ditangani dalam batch yang lebih besar.
GDDR SDRAM
Graphics DDR (GDDR) adalah jenis SDRAM lain yang digunakan dalam kartu grafis dan video. Seperti DDR SDRAM, teknologi ini memungkinkan data dipindahkan pada berbagai titik dalam satu siklus clock CPU. Namun, GDDR beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi dan memiliki timing yang kurang ketat dibandingkan DDR SDRAM.
Dalam tugas paralel, seperti rendering video 2D dan 3D, waktu akses yang ketat tidak terlalu diperlukan, dan GDDR dapat memungkinkan kecepatan serta bandwidth memori yang lebih tinggi yang diperlukan untuk kinerja unit pemrosesan grafis (GPU).
Seperti DDR, GDDR telah mengalami beberapa generasi pengembangan, dengan setiap versi memberikan kinerja lebih tinggi dan konsumsi daya lebih rendah. GDDR7 adalah generasi terbaru dari memori grafis.
RAM vs. Memori Virtual
Komputer dapat mengalami kekurangan memori utama, terutama saat menjalankan beberapa program secara bersamaan. Sistem operasi dapat mengatasi kekurangan memori fisik dengan membuat memori virtual.
Dengan memori virtual, sistem sementara memindahkan data dari RAM ke penyimpanan sekunder dan meningkatkan ruang alamat virtual. Ini dilakukan dengan menggunakan memori aktif di RAM dan memori tidak aktif di penyimpanan sekunder untuk membentuk ruang alamat yang berkesinambungan yang dapat menyimpan aplikasi dan datanya.
Dengan memori virtual, sistem dapat memuat program yang lebih besar atau menjalankan beberapa program secara bersamaan, sehingga masing-masing dapat beroperasi seolah-olah memiliki memori tanpa batas tanpa harus menambahkan lebih banyak RAM. Memori virtual dapat menangani dua kali lebih banyak alamat dibandingkan dengan RAM. Instruksi dan data program awalnya disimpan dalam alamat virtual. Ketika program dijalankan, alamat-alamat tersebut diterjemahkan menjadi alamat memori fisik yang sebenarnya.
Salah satu kelemahan memori virtual adalah dapat menyebabkan komputer berjalan lebih lambat karena data harus dipetakan antara memori virtual dan fisik. Dengan hanya memori fisik, program bekerja langsung dari RAM.
RAM vs. memori flash
Memori flash dan RAM keduanya terdiri dari chip solid-state. Namun, kedua jenis memori ini memiliki peran yang berbeda dalam sistem komputer karena perbedaan dalam cara pembuatannya, kinerjanya, serta biayanya.
Memori flash digunakan untuk menyimpan data. RAM menerima data dari SSD berbasis flash dan menyediakannya ke prosesor (melalui cache). Dengan cara ini, prosesor mendapatkan data yang dibutuhkan jauh lebih cepat dibandingkan jika mengambilnya langsung dari SSD.
Salah satu perbedaan signifikan antara RAM dan memori flash adalah bahwa data harus dihapus dari memori flash NAND dalam satu blok penuh. Hal ini membuatnya lebih lambat dibandingkan RAM, di mana data dapat dihapus dalam bit individu. Namun, memori flash NAND lebih murah dibandingkan RAM dan bersifat non-volatile, yang berarti dapat menyimpan data bahkan ketika daya dimatikan, tidak seperti RAM.
RAM vs. ROM
Read-only memory, atau ROM, adalah memori komputer yang hanya dapat dibaca dan tidak dapat ditulis ulang (kecuali pada saat awal penulisan). Chip ROM sering digunakan untuk menyimpan kode startup yang dijalankan setiap kali komputer dinyalakan. Data ini umumnya tidak dapat diubah atau diprogram ulang.
Data dalam ROM bersifat non-volatile, sehingga tidak hilang ketika daya komputer dimatikan. Oleh karena itu, ROM dapat digunakan untuk penyimpanan data permanen. RAM, di sisi lain, hanya dapat menyimpan data sementara. Chip ROM pada komputer umumnya hanya memiliki kapasitas beberapa megabyte, sementara RAM biasanya memiliki kapasitas beberapa gigabyte.
Tren dan arah masa depan
Resistive random access memory (RRAM atau ReRAM) adalah penyimpanan non-volatile yang dapat mengubah resistansi material dielektrik padat yang menyusunnya. Perangkat ReRAM mengandung memristor di mana resistansinya bervariasi saat tegangan yang berbeda diterapkan.
ReRAM menciptakan kekosongan oksigen, yang merupakan cacat fisik dalam lapisan material oksida. Kekosongan ini mewakili dua nilai dalam sistem biner, mirip dengan elektron dan lubang dalam semikonduktor.
ReRAM memiliki kecepatan switching yang lebih tinggi dibandingkan teknologi penyimpanan non-volatile lainnya, seperti NAND flash. Teknologi ini juga menjanjikan kepadatan penyimpanan yang lebih tinggi dan konsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan NAND flash. Hal ini menjadikan ReRAM pilihan yang baik untuk memori dalam sensor yang digunakan dalam industri, otomotif, dan aplikasi internet of things (IoT).
Para vendor telah berjuang selama bertahun-tahun untuk mengembangkan teknologi ReRAM dan memproduksi chip dalam skala besar. Namun, mereka telah membuat kemajuan yang lambat namun pasti, dan beberapa vendor kini telah mulai mengirimkan perangkat ReRAM.
Pada satu titik, industri memori sangat berharap pada teknologi storage-class memory (SCM) seperti 3D XPoint. 3D XPoint memiliki arsitektur cross-point tanpa transistor, di mana selector dan sel memori berada di persimpangan kawat yang tegak lurus. 3D XPoint tidak secepat DRAM, tetapi lebih cepat dibandingkan NAND dan menyediakan memori non-volatile.
Namun, satu-satunya hasil signifikan dari upaya ini adalah lini produk Optane milik Intel, yang mencakup SSD dan modul memori. Harapannya, Optane bisa menjadi jembatan antara DRAM dinamis dan memori flash NAND.
Dari segi kinerja dan harga, Optane diposisikan di antara DRAM yang cepat tetapi mahal serta NAND flash yang lebih lambat tetapi lebih murah. Sayangnya, teknologi ini tidak pernah mencapai kesuksesan besar dan perusahaan telah menghentikan pengembangan Optane. Masa depan Optane dan teknologi SCM serupa masih belum pasti.
Meningkatkan Performa dengan LPDDR5
Pada Februari 2019, JEDEC Solid State Technology Association merilis standar JESD209-5, Low Power Double Data Rate 5 (LPDDR5). Memori LPDDR5 menjanjikan kecepatan transfer data hingga 6400 mega transfer per detik (MT/s), 50% lebih tinggi dibandingkan versi pertama LPDDR4 yang hanya mencapai 3200 MT/s.
Pada Juli 2019, Samsung Electronics mulai memproduksi massal DRAM mobile LPDDR5 pertama dengan kapasitas 12 Gb. Menurut Samsung, DRAM ini dioptimalkan untuk mendukung fitur 5G dan AI pada ponsel pintar generasi mendatang. Sejak saat itu, berbagai vendor lain juga merilis memori LPDDR5 dengan kapasitas yang kini mencapai 64 GB.
LPDDR5 menghadirkan peningkatan kecepatan dan efisiensi memori yang signifikan untuk berbagai perangkat, termasuk ponsel pintar, tablet, notebook ultra-tipis, serta laptop kelas atas seperti MacBook Pro.
Biaya RAM
Harga DRAM turun drastis di awal 2023, tetapi tren ini berbalik pada akhir tahun dengan harga yang terus meningkat. Sebelumnya, terjadi kelebihan pasokan DRAM akibat rendahnya permintaan. Sebagai respons, produsen mulai mengurangi produksi, yang akhirnya mendorong harga kembali naik.
Pasar kemungkinan akan mengalami kenaikan harga yang signifikan pada 2024, tergantung pada tingkat produksi, persediaan, dan permintaan produk. Menurut firma analis TrendForce, harga kontrak untuk modul memori DDR5 8 GB rata-rata mencapai sekitar $17,50 pada akhir November 2023, naik 2,94% dibandingkan bulan sebelumnya. Apakah harga akan terus meningkat atau kembali turun masih menjadi ketidakpastian, menjadikan pasar DRAM tetap tidak stabil seperti sebelumnya.