Wanneer iemand zegt “ik heb geheugen tekort”, verwijst die meestal naar RAM. Toch is het geheugen van een modern systeem een ecosysteem: verschillende technologieën, gestapeld in een hiërarchie om snelheid, kosten, verbruik en persistentie te balanceren. De reden is eenvoudig: er bestaat niet één type geheugen dat tegelijk razendsnel, goedkoop, groot en energie-ineens kan gegevens vasthouden.
Deze “laag van geheugens” zorgt ervoor dat een CPU niet de halve dag wacht op data (de beroemde memory wall), dat een server duizenden webverzoeken kan verwerken zonder vast te lopen, of dat je laptop altijd opstart met de juiste firmware, ook als de batterij leeg is.
Hieronder vind je een heldere (en praktische) gids om de vier grote familieën te begrijpen die constant terugkeren in PCs, smartphones en datacenters: ROM, DRAM, SRAM en flashgeheugen.
1) Het eerste: vluchtig vs niet-vluchtig geheugen
De belangrijkste onderscheidingen zijn:
- Vluchtig geheugen: heeft energie nodig om data te behouden. Als het uitstaat, is de data weg. Hier bevinden zich DRAM en SRAM.
- Niet-vluchtig geheugen: behoudt data zonder stroom. Hier vallen ROM (in ruime zin) en flash onder.
Met dat in gedachten wordt duidelijk waarom een besturingssysteem wordt geladen vanaf een SSD (flash) in RAM (DRAM), en waarom de CPU ultralage caches heeft (SRAM).
2) ROM: het “opstartgeheugen” en zijn familievarianten
ROM begon als “lees-only geheugen”, maar tegenwoordig wordt de term breder gebruikt voor firmware en laag-niveau niet-vluchtig geheugen: BIOS/UEFI, microcode, ingebedde controllers, enzovoort.
Binnen die familie bestaan klassieke nuances:
- Mask ROM: in fabriek geprogrammeerd, onveranderlijk.
- PROM: één keer programmeerbaar.
- EPROM: wordt gewist met ultraviolet licht (de bekende “klep”).
- EEPROM: elektrisch gewist en herschrijfbaar (vaak byte-gericht), veel gebruikt voor configuraties en firmware.
In de praktijk eindigt een groot deel van het moderne firmware in speciale flashgeheugens, maar het basisconcept blijft hetzelfde: betrouwbaar niet-vluchtbaar medium voor opstarten en systeemcontrole.
3) DRAM: het “echte” RAM (en waarom het ververst moet worden)
DRAM (Dynamic RAM) is de koning onder het hoofdgeheugen in PCs, servers en veel apparaten. Het trucje erachter is het opslaan van elke bit met een zeer compacte combinatie van condensator + transistor. Dat maakt het relatief goedkoop per GB… maar met een nadeel: de condensator verliest na verloop van tijd lading en moet ververst worden.
DDR, LPDDR, GDDR, HBM:zelfde basis, verschillende doelen
In de praktijk is bijna alle moderne DRAM SDRAM (gesynchroniseerd met klok) en wordt het aangeboden in “verschillende smaken” afhankelijk van het gebruik:
- DDR: de standaard RAM voor desktops en servers (DIMMs).
- LPDDR: geoptimaliseerd voor laag energieverbruik (dunne laptops en smartphones, meestal gesoldeerd).
- GDDR: voor GPU’s (veel bandbreedte, meer warmte en energie).
- HBM: gestapelde DRAM (2.5D/3D) voor extreem hoge bandbreedte bij AI en HPC.
Waarom (“timings”) belangrijk zijn
Wanneer je nummers ziet zoals CL30 of 30-36-36-76, dan meet je latentie in klokcycli: hoe lang DRAM erover doet om een rij te openen, toegang te krijgen tot een kolom en data te leveren. Dit verklaart waarom twee kits met veel MHz verschillend kunnen presteren afhankelijk van hun echte latentie.
4) SRAM: duur, klein… en onmisbaar
SRAM (Static RAM) gebruikt geen condensatoren: het werkt met bistabiele cellen (meestal 6 transistors per bit) die de status vasthouden zolang er energie is, zonder ververseisen. Resultaat: razend lage latentie en zeer voorspelbaar gedrag.
Waarom niet 512 GB SRAM? Omdat het dure en weinig dicht geheugen is. Daarom past het vooral in:
- L1/L2/L3 caches van CPU en GPU
- buffers met hoge performance
- netwerken en systemen waar voorspelbaarheid essentieel is
In de praktijk (bijvoorbeeld in een webserver) vormen deze caches een groot deel van de “snelheidsgevoelens”: ze voorkomen onnodige toegang tot DRAM.
5) Flash: de moderne opslag (SSD, mobiel, USB) en de twee types: NOR en NAND
Het flashgeheugen is niet-vluchtig en domineert het huidige opslaglandschap: SSD’s, smartphones, SD-kaarten. Het werkt op basis van transistors met een floating gate (of vergelijkbare technologie) die lading vasthouden om bits te vertegenwoordigen.
De uitvinding wordt toegeschreven aan Fujio Masuoka (Toshiba) in de jaren 80, een mijlpaal voor de schaalvergroting en kostenreductie van solide opslag.
NOR vs NAND
- NOR flash: ondersteunt willekeurige toegang en maakt, in sommige gevallen, execute-in-place (direct vanaf de flash code uitvoeren), vandaar dat het vaak wordt gebruikt in firmware en embedded toepassingen.
- NAND flash: gericht op hoge dichtheid en blok- of paginagebaseerde operaties; de basis voor moderne SSD’s en grootschalige opslag. Vereist controllers met ECC, wear leveling, defectenbeheer, enzovoort.
SLC, MLC, TLC, QLC (en waarom je SSD ‘faalt’)
In NAND kunnen cellen 1, 2, 3 of 4 bits opslaan (SLC/MLC/TLC/QLC). Hoe meer bits per cel, hoe groter de capaciteit en lagere kosten… maar ook vaak weerstand en sustained prestaties verminderen, terwijl de complexiteit van de controller toeneemt.
6) Wat betekent dit alles voor een server (en WordPress)?
Ook al is WordPress “alleen PHP en MySQL”, onderaan wordt alles bepaald door de fysica:
- SRAM (caches): als de toegangspatronen goed zijn, werkt de CPU “dichtbij” en snel.
- DRAM (server RAM): hier liggen cache van objecten, systeembuffers, hot data uit databases. Als RAM tekortschiet, begint het I/O-gedoe.
- Flash (NVMe/SSD): snel, maar niet RAM; bij veel willekeurige schrijfacties of volle SSD’s kan de prestatie dalen (en merk je dat in hogere latentiepieken).
- ROM/firmware: lijkt onzichtbaar… totdat er iets fout gaat (microcode, compatibiliteit, opstarten, platformpatches).
De hiërarchie begrijpen helpt bij het diagnosen: niet alles wordt opgelost door “meer RAM” te plaatsen als de knoop vastzit in opslag, caches, latenties of toegangspatronen.
Veelgestelde vragen
Wat maakt dat een PC “snel gaat”: RAM of SSD?
Beide, maar voor verschillende zaken: de SSD versnelt laden en toegang tot persistente data; RAM versnelt het actieve systeemwerk. De ervaring van vloeiendheid hangt vaak sterk af van voldoende RAM en een goede prestatie van de SSD.
Waarom moet DRAM ververst worden en SRAM niet?
Omdat DRAM bits opslaat als lading in een condensator die weglekt; SRAM gebruikt een bistabiel circuit dat de status vasthoudt zolang er stroom is, zonder ververging.
Wat is beter voor opslag: TLC of QLC?
Dat hangt af van het gebruik. Voor lezen in grote mate en prijs/capaciteit is QLC geschikt. Voor veel schrijven en consistente prestaties is TLC (of met betere overprovisioning en controllers) doorgaans betrouwbaarder.
Bestaat ROM nog steeds, nu alles “updatable” is?
Ja: firmware en opstarten blijven afhankelijk van betrouwbare niet-vluchtige memory. Wat verandert is dat veel van dat “ROM” tegenwoordig herprogrammeerbaar is (EEPROM/flash), maar de basisfunctie blijft.
bron: wccftech