Le memorie ad accesso casuale (Random Access Memory, RAM) sono memorie volatili (perdono il contenuto in assenza di alimentazione) in cui sono possibili sia operazioni di scrittura che operazioni di lettura sulle singole parole in memoria. Inoltre i tempi necessari per eseguire tali operazioni sono paragonabili (lettura e scrittura richiedono circa lo stesso tempo).
Il nome memorie ad accesso casuale ha ragioni storiche, in quanto le prime memorie erano ad accesso sequenziale (cioè era possibile accedere ai dati solo in sequenza, come succede sui nastri registrati).
Oggigiorno le RAM sono largamente usate come memorie di lavoro dei computer.
Ram statiche (Static Ram, SRAM)
Nelle ram statiche (SRAM) i singoli bit sono memorizzati in tanti microscopici filip flop, ognuno dei quali è realizzato usando 6 transistor di tipo MOSFET. In figura è mostrato l'aspetto di una tipica cella (un bit) di una SRAM:
La figura segunte mostra invece un ingrandimento al microscopio che mostra la disposizione delle celle di memoria sul circuito integrato di una SRAM (i sei transistor sono indicati con T1..T6):
Le SRAM sono molto veloci e consumano poca potenza, ma hanno un costo per bit piuttosto elevato, in quanto il numero di transistor richiesti per ogni cella non consente di realizzare integrati con altissima capacità.
Sono utilizzate principalmente all'interno di microprocessori e di microcontrollori (memoria cache) e come memoria di fotocamere, telefoni cellulari eccetera.
Ram dinamiche (Dynamic Ram, DRAM)
Nelle RAM dinamiche (DRAM) ogni singolo bit viene memorizzato su un microscopico condensatore. Ogni cella di una DRAM richiede un condensatore (per la memorizzazione) e un transistor per le operazioni di accesso e perciò presenta una struttura circuitale molto semplice. Le celle sono internamente organizzate in righe e colonne, come mostrato in figura:
La struttura circuitale più semplice di ogni singola cella, consente maggiori densità di integrazione e minori costi per bit delle DRAM rispetto alle RAM statiche.
Lo svantaggio delle DRAM è che i microcondensatori integrati hanno capacità molto piccole (intorno ad alcune decine di femto farad, cioè 10-15 F) e dunque tendono a scaricarsi piuttosto rapidamente (in pochi millesimi di secondo). Pertanto nelle DRAM è necessario riscrivere continuamente l'informazione memorizzata, per evitare che essa vada perduta.
L'operazione di riscrittura della memoria si chiama refresh e dev'essere effettuata periodicamente ogni pochi ms. Ciò viene fatto per mezzo di un contatore che indirizza ciclicamente tutte le parole di memoria e a un circuito di ricircolo che riscrive nelle celle i valori.
Anche se l'operazione può sembrare piuttosto macchinosa, in realtà essa è molto rapida e in effetti "ruba" poco tempo al funzionamento della DRAM. Considerando infatti tempi di accesso della DRAM di poche decine di nanosecondi e tenendo conto che l'intera operazione di riscrittura richiede tipicamente poche decine di microsecondi, solo l'1%-3% del tempo di lavoro totale della memoria viene effettivamente impegnato dalle operazioni di refresh.
Nelle prime DRAM il refresh doveva essere effettuato con un circuito esterno opportunamente realizzato dall'utente, mentre oggi le DRAM contengono già internamente il circuito di refresh (l'utente deve solo fornire gli opportuni segnali di temporizzazione).
Le DRAM sono più economiche, ma anche più lente e consumano maggiore potenza rispetto alle SRAM. Esse costituiscono la memoria primaria attualmente più usata nei personal computer.
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