از نظر سیستم و CPU، حافظه مانند جعبه سیاهی است که اطلاعات را بین CPU و حافظه اصلی از طریق 2 تا از رجیسترهای CPU جابجا می‌کند. یکی رجیستر آدرس حافظه (MAR) و دیگری رجیستر داده حافظه (MDR) نام دارد. اگر MAR طولش K بیت و MDR n بیت باشد، حافظه می‌تواند شامل 2k محل قابل آدرس دهی باشد. N بیت از داده هم در طول سیکل حافظه بین حافظه و CPU منتقل می‌شود. این نقل و انتقال توسط گذرگاههای CPU (BUS) که K خط آدرس و N خط داده دارد، انجام می‌گیرد. این گذرگاه شامل خط‌های کنترلی‌ای مانند، خواندن (Read)، نوشتن (write) و سیگنال مربوط به پایان عملیات حافظه (MFC) میباشد.
حافظه اصلی را به این دلیل حافظه با دستیابی اتفاقی می‌نامند (Random Access Memory) که زمان دستیابی به هر مکان حافظه‌اش برای خواندن یا نوشتن، مقدار ثابتی است و این زمان دستیابی به هر مکان حافظه‌اش برای خواندن یا نوشتن، مقدار ثابتی است و این زمان مستقل از آدرس آن محل میباشد. در مقابل این نوع حافظه با دسترسی ترتیبی وجود دارد. یعنی بدون گذشتن از قسمتهای اولیه، نمی‌توان به داده‌های موجود در وسط، دسترسی پیدا کرد.
فناوری RAM به 2 دسته اصلی تقسیم می‌شود، دینامیک و استاتیک. البته خود RAMهای دینامیک و استاتیک دارای انواع مختلفی هستند که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرند.
ظرفیت تراشه‌های RAM طبق قانون مور رشد کرده است: هر 3 سال، 4برابر شده است. با آنکه ظرفیت حافظه رشد کرده است، مسیری که داده‌ها از تخته مدار مادر به خود تراشه طی میکنند به همان اندازه رشد نکرده است. این امر را به یک بطری می‌توان تشبیه کرد که پیوسته رشد می‌کند اما اندازه گلوگاه آن تغییری نمی‌کند. سرانجام کار به جایی می‌رسد که خالی کردن بطری دشوار می‌شود. از آنجا که این گفته به معنی ساختن تراشه‌هایی با صدها پایه است. که بالطبع اندازه کلی تراشه را بیشتر می‌کند و فضای بیشتری از تخته مدار مادر را می‌گیرد. بنابراین اگر از تشابه بطری استفاده کنیم، پاسخ یافتن روشهایی برای بیرون راندن سریع و مؤثر محتویات بطری را از طریق گلوگاه باریک است. و این همان کاری بوده است که سازندگان حافظه در تکامل حافظه از یک نوع به نوع دیگر انجام داده‌اند.
تکنولوژی پایه برای ساخت حافظه اصلی، استفاده از مدارات مجتمع شده از ادوات نیمه هادی میباشد. در حال حاضر تمام طرح‌های جدید در پایه تکنولوژی NMOS می‌باشند.
RAM دینامیک
یک RAM دینامیکی (DRAM) با سلول‌هایی که داده را به صورت بار در خازن ذخیره می‌کند ساخته می‌شود. حضور یا غیاب بار در خازن به عنوان یک 1 یا 0 دودویی تفسیر می‌گردد. چون خازن‌ها تمایلی طبیعی به دشارژ شدن دارند، RAMهای دینامیکی نیاز به تازه سازی بار دوره‌ای برای حفظ داده ذخیره شده دارند. کلمه دینامیک به تمایل بار ذخیره شده به نشتی اشاره دارد. شکل (الف) نوعی ساختار DRAM برای DRAM تک سلولی است که یک بیت را ذخیره می‌کند. خط آدرس وقتی که سلول قرار است خوانده و یا نوشته شود فعال می‌گردد. ترانزیستور همچون یک سوئیچ که بسته است عمل می‌کند و اجازه عبور جریان را می‌دهد به شرطی که یک ولتاژ به خط آدرس اعمال گردد ولی اگر ولتاژی به آن اعمال نشود سوئیچ باز بوده و جریانی نخواهد بود.
در عمل نوشتن یک سیگنال ولتاژ به خط بیت اعمال می‌گردد. ولتاژ بالا نمایشگر 1 و ولتاژ پایین بیانگر 0 است. آن گاه سیگنالی به خط آدرس اعمال شده و اجازه می‌دهد که بار به خازن انتقال یابد. در عمل خواندن، وقتی که آدرس انتخاب شود ترانزیستور روشن و بار ذخیره شده در خازن خارج شده و به خط بیت وارد می‌گردد تا به تقویت کننده حس‌گر برسد. تقویت کننده حس‌گر ولتاژ خازن را با مقدار مرجع مقایسه کرده و مشخص می‌کند که حاوی منطق 1 است یا 0 .عمل خواندن خازن را تخلیه می‌کند و لذا باید بازسازی شود تا عمل تکمیل گردد.
گرچه سلول DRAM برای ذخیره یک بیت (0 یا 1) به کار می‌رود، ولی اساساً یک وسیله آنالوگ است. خازن می‌تواند هر مقدار شارژ را در یک محدوده ذخیره کند و مقدار آستانه‌ای، بار را به عنوان 1 یا 0 تفسیر خواهد کرد.
FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM)
این نوع حافظه، شکل اصلی حافظه دینامیکی بوده است. همان طور که نمودار زمانی این حافظه مشاهده می‌کنیم، در طول مدت مشخص کردن 1 بیت بوسیله شماره سطر و ستونش این حافظه صبر می‌کند و سپس عملیات خواندن را قبل از اینکه به مرحله بعدی برود، انجام می‌دهد. ماکزیمم نرخ انتقال به کش L2 برابر است با 176 مگابیت بر ثانیه، این نوع حافظه معمولاً در ماژول‌های 2،4،8،16 و 32 مگابایتی تراشه SIMM وجود داشته است.
(Enhanced DRAM) EDRAM
این نوع حافظه ترکیبی از حافظه‌های SRAM و DRAM است و معمولاً برای کش L2 بکار می‌رفته است. 256 بایت SRAM به همراه حافظه دینامیکی بر روی یک چیپ قرار داشتند. داده ابتدا روی SRAM سریعتر (15 نانو ثانیه) می‌خوانده می‌شد و اگر داده مورد نظر در آنجا نبود از روی حافظه DRAM (35 نانوثانیه) می‌خواند. با تغییر حافظه نوع FPM به EDO می‌توان انتظار بهبودی 2 تا 5 درصدی عملکرد سیستم را داشت.
(Extended Data Output RAM) EDO RAM
این نوع حافظه، نوع دیگری از حافظه FPM RAM میباشد. اساس کار این حافظه به این شکل بوده که، هر موقع CPU درخواست داده‌ای در آدرس خاصی را کرده است در درخواست‌های بعدی داده چند آدرس نزدیک آنجا را هم خواسته. بجای اینکه دوباره از نو آدرسها را به حافظه بفرستد EDO RAM در محل قبلی‌ای که دسترسی پیدا کرده می‌ماند، در نتیجه سرعت دسترسی به خانه‌های کناری را افزایش می‌دهد. EDO RAM سرعت سیکل حافظه را زیاد می‌کند و بهبودی عملکرد تا 40 درصد تضمین می‌کند. البته EDO RAM فقط در گذرگاههایی با سرعت کمتر از 66 مگاهرتز مؤثر واقع می‌شود.