Из чего состоит оперативная память компьютера?

Что такое оперативная память компьютера?

И снова всем, привет! Сегодня речь пойдет об оперативной памяти. Что такое оперативная память? Для чего она нужна? Как это работает? Какие виды оперативной памяти есть? На какие характеристики стоит обращать внимание при ее выборе? На эти вопросы вы найдете ответы ниже в этой статье. И давайте начнем по порядку.

Что такое оперативная память?

Оперативная память — она же RAM (Random Access Memory), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), память, оперативка — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Физически модуль оперативной памяти воплощен в виде таких вот планок, которые вставляются в специальный разъем на материнской плате:

Вот, впринципе, на первые два вопроса я и ответил. Хотя нет, с этого определения обычному человеку мало что понятно. Но мы сейчас все подробно разберем. Итак.

Энергонезависимая память представляет из себя любое устройство памяти, которое может хранить данные независимо от того подается на него питание или нет. В компьютере таковым является жесткий диск. Вы можете сохранить на нем файл, отключить компьютер от сети и когда в следующий раз вы включите его снова, все останется на месте.

Энергозависимая память — это компьютерная память, которой для хранения информации нужно постоянное питание. Таковой в компьютере и является оперативная память. Что означает то, что если от нее отключить электропитание (выключить компьютер), вся хранящаяся в ней информация исчезнет. То бишь каждый раз, когда вы включаете компьютер, его оперативная память пуста.

Думаю это понятно. Следующая часть определения отвечает на следующий наш вопрос.

Для чего нужна оперативная память?

Справедливым будет вопрос: зачем в компьютере кроме жесткого диска, на котором данные сохраняются независимо от того подается на него питание или нет, нужна еще дополнительная, столь ненадежная вещь как оперативная память?

Дело в том, что в сравнении со скоростью работы центрального процессора, скорость чтения и записи на жесткий диск очень маленькая. И если бы процессор напрямую работал с ним, то производительность компьютера была бы очень низкой.

Оперативная память же, по сравнению с жестким диском работает намного быстрее. Если не учитывать различные кэши, то ОЗУ будет самым быстрым элементом в устройстве компьютера, после центрального процессора.

Таким образом, оперативная память нужна для увеличения производительности компьютера, за счет того, что дает возможность последнему быстрее получать необходимые данные.

Как это все работает?

Когда вы запускаете компьютер, все необходимые данные: ядро операционной системы, драйвера, различные службы и программы автозапуска, загружаются из жесткого диска в оперативную память и уже от туда ЦП их берет на обработку.

Результаты своей работы процессор также возвращает в оперативную память а не на жесткий диск. Каждая программа, каждое открытое вами окно любой программы на компьютере находится в оперативной памяти. С ней центральный процессор и работает.

И только тогда, когда вы сохраняете какие то результаты своей работы, они записываются на жесткий диск.

Когда вы нажимаете на ярлык запуска программы, все файлы необходимые для ее работы загружаются в оперативную память и уже после этого появляется окно редактора на мониторе компьютера. Когда вы начинаете писать текст он тоже находится в оперативной памяти, просто так на жестком диске вы его не найдете.

Для того, чтобы результат вашей работы сохранился на нем, его надо сохранить, нажав одноименную кнопку в Word. У всех хотя бы раз было такое, что вы пишите, пишите какой-нибудь текст и внезапно закрыли программу или компьютер выключился, а после включения его снова, ваш текст исчез.

Именно потому, что оперативная память обнулилась, а вы не разу не удосужились сохранить свое творчество.

Думаю теперь вы уже понимаете что такое оперативная память, зачем она нужна и как это работает. Теперь давайте перейдем к более практичным вещам. А именно — рассмотрим виды оперативной памяти и основные ее характеристики.

Виды (типы) оперативной памяти

В наше время оперативная память может быть двух типов: статической (SRAM) и динамической (DRAM). Статические ОЗУ по сравнению с динамическими являются более быстрыми из-за своей технологии производства, но в то же время и более дорогими. Такой тип зачастую используется в качестве кэш-памяти процессора. Для массового производства модулей оперативной памяти используют технологию DRAM. И существует несколько типов такой памяти. Те, которые сейчас можно встретить:

• DDR SDRAM — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) первого поколения;
• DDR2 SDRAM — второе поколение DDR SDRAM;
• DDR3 SDRAM — третье поколение DDR SDRAM;
• DDR4 SDRAM — четвертое поколение DDR SDRAM;

Как можно догадаться, DDR SDRAM — это самый старый тип оперативной памяти, который сейчас встретить очень трудно. DDR4 — самый новый. На сегодняшний день самым распространенным является DDR3. Различаются эти типы памяти между собой производительностью и внешним видом.

Для того, чтобы ненароком нельзя было вставить планку с одним типом оперативной памяти в разъем, предназначенный для другого типа, на планке есть специальный ключ (пропил), а в разъеме на материнской платы в том же месте выступ. И у каждого вида памяти он разный.

Кроме того, с помощью этого ключа вы не сможете вставить модуль ОЗУ наоборот.

Основные характеристики оперативной памяти

• Тип оперативной памяти. Вы должны знать какой тип оперативной памяти поддерживает ваша материнская: DDR, DDR2, DDR3 или DDR4. И уже от этого отталкиваться дальше.
• Объем ОЗУ. Здесь нужно отталкиваться от ваших потребностей. Как я писал выше — в оперативную память будут помещаться все запущенные программы. Соответственно чем больше будет у вас на компьютере оперативной памяти, тем больше программ вы сможете одновременно использовать. Но все же сделаю для вас небольшую подсказку. Для простого домашнего или офисного компьютера будет достаточно 2 Гб. Для домашнего мультимедийного можно устанавливать от 4 Гб памяти. Если у вас игровой компьютер или вы часто пользуетесь «тяжелыми» профессиональными программами можно установить от 8 и больше Гб оперативной памяти.
• Тактовая частота. Чем больше, тем лучше. Но здесь также нужно смотреть чтобы эту частоту поддерживали материнская плата и процессор. Иначе, если частота ОЗУ будет больше, чем поддерживаемая материнкой, ОЗУ будет работать на пониженных частотах что для вас будет означать переплату за ненужную производительность.
• Тайминги. Это задержка между обращением к памяти и до момента выдачи ею нужных данных. Соответственно, чем меньше будут задержки, тем быстрее ОЗУ будет работать.

Источник: https://geekkies.in.ua/pc/chto-takoe-operativnaya-pamyat-komputera.html

Что такое оперативная память и зачем она нужна?

Здравствуйте, многоуважаемые читатели нашего блога. Сегодня мы с вами вновь поговорим о железе, а именно об оперативной памяти компьютера. Мы разделим данную статью на две части. В первой, то бишь в этой статье я расскажу о том, что такое оперативная память, ее назначение и прочую полезную информацию, а во второй статье будет описано то, как выбрать оперативную память, каким критериям следовать и прочее.

Теперь перейдем к конкретному вопросу, а именно, что такое оперативная память и для чего она необходима.

Назначение оперативной памяти

У каждого из нас есть компьютер, и перед пользователями часто может возникать вопрос об улучшении и модернизации этого самого ПК. Каждый человек вправе экспериментировать над своим электронным устройством, но в пределах разумного, конечно. Кто-то приобретает видеокарту, кто-то колдует над материнской платой и процессором, ну а мы с вами разберем более дешевый вариант – оперативную память, а именно увеличение ее объема.

Во-первых, вариант выбора оперативной памяти является наиболее простым, так как особых знаний для этого иметь не нужно, а установка модуля памяти проходит в одно мгновение. Тем более, в настоящее время данная техническая часть является довольно дешевой.

А сейчас мы перейдем к определению оперативной памяти, по-другому ОЗУ.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) – структура временного хранения данных, при помощи которой осуществляется функционирование ПО. Всегда представляет собой набор микросхем и модулей, подключающихся к материнской плате.

Данная память обычно выступает в виде буфера между накопителями и процессором, в ней производится временное хранение файлов и данных, а также в ней хранятся запущенные приложения.

Кстати, не стоит путать ОЗУ с памятью жесткого диска. ПЗУ – это память жесткого диска (постоянное запоминающее устройство). Это разные виды памяти.  

По структуре, оперативная память состоит из ячеек, в которых хранятся данные определённого объема, 1 или 4 бит. Также, каждая ячейка имеет свой адрес, который разделяется на горизонтальные строки и вертикальные столбцы.

Описанные выше ячейки являются конденсаторами, которые накапливают электрический заряд. Еще здесь находятся специальные усилители, способные аналоговые сигналы переводить в цифровые, которые потом создают данные.

При передаче адреса строки на микросхему, используется сигнал, называемый RAS (Row Address Strobe), для передачи адреса столбца, используется сигнал CAS (Column Address Strobe).

Со сложными определениями разобрались, теперь перейдем к работе оперативной памяти.

Как работает оперативная память?

Работа ОЗУ безоговорочно связана с работой процессора и других внешних устройств компьютера, так как в нее поступают данные со всех этих устройств. Прежде всего данные с жесткого диска попадают в оперативную память, а потом обрабатываются процессором, такую структуру можно увидеть на рисунке ниже:

Обмен информацией между ОЗУ и самим процессором может происходить либо напрямую, либо с участием кэш памяти.

Кэш память также является временным хранилищем данных и представляет собой участки локальной памяти. Использование данной памяти значительно сокращает время доставки данных в регистр процессора, а все потому, что быстродействие внешних носителей очень медленное в отличие от процессорного. Также из-за этого повышается производительность системы, что тоже немаловажно.

Еще хочется сказать одну важную вещь. Если в оперативную память идет запись данных, в какую-либо ячейку, то содержимое, которое было до записи, немедленно сотрётся.

Сейчас контроллер памяти перенесен в процессор и им же память управляется. Поэтому при выборе оперативной памяти конкретного объема нужно убедиться, поддерживает ли его процессор, то то относится и к типу памяти.

Важным моментом в прикладных программах является то, что они должны работать под управлением той или иной операционной системы, иначе она не сможет выделить нужный объем оперативной памяти для этой программы. Бывали случаи, что не получалось запустить на новой операционной системе, старые программы, которые предназначались под старые ОС.   

Следует знать, что ОС Windows 7, имеющая разрядность 64 бита, поддерживает 192 Гб объема оперативной памяти, а вот 32-х разрядная Windows 7 поддерживает только 4 Гб.

Зачем нужна оперативная память?

Итак, теперь мы знаем, что в процессе обмена данными участвует, так называемая кэш-память. В этот момент ею управляет контроллер, который анализирует какую-либо программу и просчитывает то, какие данные скорее всего понадобятся процессору, а потом подгружает их в кэш-память из оперативной памяти, далее модифицированные данные процессором, если нужно, возвращаются обратно в оперативную память.

Оперативную память можно считать почти самым быстродействующим элементов компьютера, после процессора, конечно. Таким образом, весь обмен информацией осуществляется между этими двумя устройствами.

Для начала заметим, что вся ваша информация хранится на жестком диске, далее, когда вы включаете ПК, с этого самого жесткого диска в оперативную память записываются различные драйвера, элементы ОС, и специальные программы. В конце записываются те программы, которые мы будем запускать, а когда мы их закроем, они сотрутся из ОЗУ.

Информация, записанная в оперативную память, передается в процессор, им обрабатывается и записывается обратно и так каждый раз. Но может случиться так, что ячейки памяти закончатся, что же в этом случае делать?

В этом случае, в процесс работы вступает, так называемый файл подкачки. Этот файл находится на жестком диске, туда записывается информация, не вошедшая в оперативную память. Это является большим плюсом. Минусом же является то, что жесткий диск по быстродействию сильно уступает ОЗУ, поэтому может возникнуть замедленная работа системы. Также сокращается жизнь самого жесткого диска.

Из чего состоит оперативная память?

Теперь можно рассмотреть из чего же состоит сам модуль оперативной памяти.

Обычно все планки (модули) ОЗУ состоят из одних и тех же элементов. Также модули бывают двух типов: односторонние и двухсторонние. И говорят, что двухсторонние намного быстрее. Но бывает так, что двусторонняя планка не работала в полную силу, так как чипы с какой-либо стороны не были задействованы. А все потому, что, как и материнская плата, так и процессор должны поддерживать ту или иную память.

На заметку – если будете приобретать, например, два модуля оперативной памяти, то покупать лучше одного типа.

На данный момент существуют несколько типов памяти: DDR, DDR2, DDR3. Также, разработан новый тип памяти – DDR4, который еще особо не используется. Сегодня, DDR3 является самым популярным и используемым типом памяти.

Для ноутбука используется почти такая же память, модуль которого немного меньше. Носит она название SO-DIMM (DDR, DDR2, DDR3).

На этом, я думаю стоит закончить, мы узнали, что такое оперативная память и ее назначения, различные характеристики и типы. Возможно у вас возникнут комментарии по данному вопросу, не стесняйтесь задавать их ниже. Любые пожелания и критика приветствуются.

Оперативную память можно сделать в виде накопителя, то есть хранить на ней данные и устанавливать программы. Такая технология называется RAM-диск. Если вам интересно, то можете о ней прочитать.

Источник: https://computerinfo.ru/chto-takoe-operativnaya-pamyat-i-zachem-ona-nuzhna/

Как устроена оперативная память компьютера

Знаете ли вы, что такое оперативная память? Конечно, знаете. Это такое устройство, от которого зависит скорость работы компьютера. В общем, так оно и есть, только выглядит такое определение немного дилетантски. Но что в действительности представляет собой оперативная память? Как она устроена, как работает и чем один вид памяти отличается от другого?

Компьютерная память

Оперативная память, ОЗУ она же RAM (англ.) — это энергозависимая часть компьютерной памяти, предназначенной для хранения временных данных, обрабатываемых процессором.

Хранятся эти данные в виде бинарной последовательности, то есть набора нулей и единиц. Энергозависимой же она называется потому, что для её работы необходимо постоянное подключение к источнику электрического тока.

Стоит только отключить её от питания, как вся хранящаяся в ней информация будет утеряна.

Но если ОЗУ это одна часть компьютерной памяти, тогда что представляет собой её другая часть? Носителем этой части памяти является жесткий диск. В отличие от ОЗУ, он может хранить информацию, не будучи подключён к источнику питания. Жесткие диски, флешки и CD-диски — все эти устройства именуются ПЗУ, что расшифровывается как постоянное запоминающее устройство. Как и ОЗУ, ПЗУ хранят данные в виде нулей и единиц.

Для чего нужна ОЗУ

Тут может возникнуть вопрос, а зачем вообще нужна оперативная память? Разве нельзя выделить на жестком диске буфер для временного помещения обрабатываемых процессором данных? В принципе можно, но это был бы очень неэффективный подход.

Физическое устройство оперативной памяти таково, что чтение/запись в ней производится намного быстрее. Если бы вместо ОЗУ у вас было ПЗУ, компьютер бы работал очень медленно.

Физическое устройство ОЗУ

Физически ОЗУ представляет съёмную плату (модуль) с располагающимися на ней микросхемами памяти. В основе микросхемы лежит конденсатор — устройство, известное уже больше сотни лет.

Каждая микросхема содержит множество конденсаторов связанных в единую ячеистую структуру — матрицу или иначе ядро памяти. Также микросхема содержит выходной буфер — особый элемент, в который попадает информация перед тем, как быть переданной на шину памяти.

Из уроков физики мы знаем, что конденсатор способен принимать только два устойчивых состояния: либо он заряжен, либо разряжен. Конденсаторы в ОЗУ играют ту же роль, что и магнитная поверхность жёсткого диска, то есть удержание в себе электрического заряда, соответствующего информационному биту.

Наличие заряда в ячейке соответствует единице, а отсутствие — нулю.

Как в ОЗУ записывается и читается информация

Понять, как в ОЗУ происходит запись и считывание данных будет проще, если представить её в виде обычной таблицы. Чтобы считать данные из ячейки, на горизонтальную строку выдаётся сигнал выбора адреса строки (RAS). После того как он подготовит все конденсаторы выбранной строки к чтению, по вертикальной колонке подаётся сигнал выбора адреса столбца (CAS), что позволяет считать данные с конкретной ячейки матрицы.

Характеристика, определяющая количество информации, которое может быть записано или прочитано за одну операцию чтения/записи, именуется разрядностью микросхемы или по-другому шириной шины данных. Как нам уже известно, перед тем как быть переданной на шину микросхемы, а затем в центральный процессор, информация сначала попадает в выходной буфер.

С ядром он связывается внутренним каналом с пропускной способностью равной ширине шины данных. Другой важной характеристикой ОЗУ является частота шины памяти.

В современных компьютерах используется так называемая синхронная динамическая оперативная память — SDRAM. Для передачи данных в ней используется особый синхросигнал. При его подаче на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер.

Представим, что у нас есть микросхема памяти с шириной шины данных 8 бит, на которую с частотой 100 МГц подаётся синхросигнал.

В результате за одну транзакцию в выходной буфер по 8-битовому каналу попадает ровно 8 бит или 1 байт информации. Точно такой же синхросигнал приходит на выходной буфер, но на этот раз информация попадает на шину микросхемы памяти.

Умножив частоту синхросигнала на ширину шины данных, мы получим ещё один важный параметр — пропускную способность памяти.

8 бит * 100 МГц = 100 Мб/с

Память DDR

Это был простейший пример работы SDR — памяти с однократной скоростью передачи данных. Этот тип памяти сейчас практически не используется, сегодня его место занимает DDR — память с удвоенной скоростью передачи данных.

Разница между SDR и DDR заключается в том, что данные с выходного буфера такой ОЗУ читаются не только при поступлении синхросигнала, но и при его исчезновении.

Также при подаче синхросигнала в выходной буфер с ядра памяти информация попадает не по одному каналу, а по двум, причём ширина шины данных и сама частота синхросигнала остаются прежними.

эффективная частота = 2 * базовая частота

В нашем примере с микросхемой 8 бит и частотой 100 МГц это будет выглядеть следующим образом.

8 бит * (2 * 100 МГц) = 200 Мб/с

Чем отличаются DDR от DDR2, DDR3 и DDR4

Количеством связывающих ядро с выходным буфером каналов, эффективной частотой, а значит и пропускной способностью памяти. Что касается ширины шины данных (разрядности), то в большинстве современных модулей памяти она составляет 8 байт (64 бит).

Допустим, что у нас есть модуль памяти стандарта DDR2-800. Как рассчитать его пропускную способность? Очень просто. Что такое 800? Это эффективная частота памяти в мегагерцах. Умножаем её на 8 байт и получаем 6400 Мб/с.

И последнее. Что такое пропускная способность мы уже знаем, а что такое объём оперативной памяти и зависит ли он от её пропускной способности? Прямой взаимосвязи между этим двумя характеристиками нет. Объём ОЗУ зависит от количества запоминающих элементов. И чем больше таких ячеек, тем больше данных может хранить память без их перезаписи и использования файла подкачки.

Источник: https://www.white-windows.ru/kak-ustroena-operativnaya-pamyat-kompyutera/

Оперативная память

Определение 1

Оперативная память (ОЗУ, $Random \ Access \ Memory$ – $RAM$, память с произвольным доступом) – запоминающее устройство сравнительно небольшого объёма, которое непосредственно связано с ЦП и предназначено для записи, чтения и хранения данных о выполняемых программах и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, т.к. при выключении ПК информация, которая находилась в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой, т.е. каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Назначение ОЗУ

Замечание 1

Оперативная память используется для хранения и передачи информации ЦП, на жесткий диск, на другие внешние устройства, которая располагается в специальных разъемах на материнской плате. ОЗУ представляет собой схему из огромного числа мельчайших конденсаторов и транзисторов (одна пара позволяет хранить $1$ бит).

При выключении ПК введенная информация исчезает, т.к. данные не были записаны на жесткий диск, где могут долго сохраняться, а находились в ОЗУ.

Но в случае отсутствия оперативной памяти, данные должны были бы располагаться на жестком диске, и тогда время обращения к ним резко бы увеличилось, что привело бы к резкому снижению общей производительности ПК.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Итак, ОЗУ используется для:

• хранения данных и команд для дальнейшей их передачи ЦП для обработки;
• хранение результатов вычислений, которые были произведены ЦП.
• считывание (или запись) содержимого ячеек.

Оперативная память изготовлена в виде микросхем, которые крепятся на специальных пластинах и устанавливаются на системной плате в соответствующие разъемы.

Рисунок 1. Модуль оперативной памяти, вставленный в системную плату

При включении ПК в ОЗУ загружается операционная система, затем программное обеспечение и документы. ЦП управляет загрузкой программ и данных в ОЗУ, далее данные в ОЗУ обрабатываются. Таки образом, ЦП работает с инструкциями и данными, которые находятся в ОЗУ, а другие устройства (диски, магнитная лента, модем и т.д.) действуют через нее.

Поэтому оперативная память имеет огромное влияние на работу компьютера. Т.к. ОЗУ предназначена для хранения данных и программ только во время работы ПК, то после выключения электропитания все данные в ОЗУ теряются.

Во избежание потери данных или внесенных в документы изменений перед выключением ПК необходимо сохранить данные на жесткий диск и только потом выйти из приложения.

Типы оперативной памяти

Выделяют $2$ вида оперативной памяти:

• статическую ($SRAM$) – используется в качестве кэш-памяти ЦП;
• динамическую ($DRAM$) – используется в качестве оперативной памяти ПК.

Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, которые способны накапливать электрический заряд. Недостатками $DRAM$-памяти является более низкая скорость записи и чтения данных и необходимость постоянной подзарядки.

Основными являются виды типа $SDRAM$ ($Synchronous \ Dynamic \ Random \ Access \ Memory$ – синхронная динамическая память с произвольным доступом):

$DDR$ ($Double \ Data \ Rate$ – двойная скорость передачи данных). Удвоенная скорость достигается за счет считывания данных по нарастанию и по спаду сигнала.

Рисунок 2. Схема платы памяти DDR

На плате оперативной памяти (рис. 2) с обеих сторон находятся микросхемы с памятью. Снизу находится ключ для вставки платы в разъем системной платы.

Рисунок 3. Разъемы для установки оперативной памяти

$DDR2$ от $DDR$ отличается удвоенной частотой шины, по которой данные передаются в буфер, и способность работы на более высокой частоте. Скорость работы $DDR2$ чуть выше, чем у $DDR$.

$DDR3$ отлична от $DDR2$ пониженным энергопотреблением (на $40 \ %$).

$DDR4$ отличается повышенными частотными характеристиками и пониженным напряжением питания.

Платы $DDR$, $DDR2$, $DDR3$ и $DDR4$ не являются взаимозаменяемыми, т.к. имеют различия в строении (смещение ключа, разное количество контактов и т.п.).

Основные характеристики ОЗУ

Основные характеристики:

• Объем памяти – максимальное количество информации, которая может быть помещена в эту память, выражается в Кб, Мб и Гб.
• Время доступа к памяти (в наносекундах) представляет собой минимальное время, необходимое для размещения в памяти единицы информации.
• Плотность записи (в $бит/см2$) – количество информации, которая записана на единице поверхности носителя.

$SIMM$-модули имеют объем $4$, $8$, $16$, $32$, $64$ Мб; $DIMM$-модули – $16$, $32$, $64$, $128$, $256$, $512$ Мб.

Время доступа SIMM-модулей – $50–70$ нс, $DIMM$-модулей – $7–10$ нс.

Модули оперативной памяти

Оперативная память в ПК размещена на стандартных панелях, которые называют модулями. Модули памяти представлены в двух видах:

• односторонне расположение выводов ($SIMM$-модули) можно устанавливать только парами;
• двухстороннее расположение выводов ($DIMM$-модули) можно устанавливать по одному, обладают большей скоростью передачи.

Устанавливать на одной плате разные модули нельзя.

Рисунок 4. Микросхемы памяти SIMM (сверху) и DIMM (снизу)

Источник: https://spravochnick.ru/informatika/arhitektura_personalnogo_kompyutera/operativnaya_pamyat/

Необходимые сведения об оперативной памяти

Как вы наверняка, знаете, любой компьютер состоит из трех основных компонентов –  процессора, памяти и устройств ввода-вывода. При этом оперативная память компьютера у многих пользователей является первым понятием, которое приходит на ум, когда речь заходит о памяти вообще.

Строго говоря, существует две разновидности памяти – постоянная и временная. И временная память компьютера – это и есть оперативная память плюс кэш-память CPU, о которой мы уже рассказывали в отдельной статье.

Функции ОЗУ

Информация, которую содержит временная память, как можно догадаться, не сохраняется постоянно и после выключения питания компьютера бесследно исчезает, если, разумеется, пользователь не успел сохранить ее в постоянной, то есть, на жестком диске или каком-либо сменном носителе.

Однако временная память имеет одно большое преимущество перед постоянной – это высокое быстродействие. В частности, оперативная память работает в несколько сот тысяч (!) раз быстрее, чем жесткий диск.

Именно поэтому во временной памяти хранятся динамично меняющиеся данные и программы, которые запускаются в течение сессии работы операционной системы.

Оперативная память (которую также иногда называют ОЗУ, что означает «оперативное запоминающее устройство») является самым большим временным хранилищем данных в компьютере. По сравнению с кэш-памятью ОЗУ обладает гораздо большим объемом, но в то же время, и меньшим быстродействием. Однако быстродействие ОЗУ, тем не менее, вполне достаточно для выполнения текущих задач прикладных программ и операционной системы.

Принцип работы оперативной памяти

В настоящее время микросхемы ОЗУ изготавливаются на основе технологии динамической памяти (DRAM, или Dynamic Random Access Memory). Динамическая память, в отличие от статической, которая используется в кэш-памяти, имеет более простое устройство, и, соответственно ее цена на единицу объема гораздо ниже. Для хранения одной единицы информации (одного бита) в DRAM используется всего лишь один транзистор и один конденсатор.

Помимо этого, особенностью динамической памяти является ее постоянная потребность в периодической регенерации содержимого. Эта особенность обусловлена тем, что конденсаторы, обслуживающие ячейку памяти, очень быстро разряжаются, и поэтому через определенное время их содержимое необходимо прочитать и записать заново. Данная операция в современных микросхемах осуществляется автоматически через определенный промежуток времени, при помощи контроллера микросхемы памяти.

Максимальный объем доступной оперативной памяти, которую можно установить в системе, определяется разрядностью шины адреса процессора. С появлением 32-разрядных процессоров этот объем был равен 4 ГБ.

Это цифра представляется сейчас совершенно фантастической, но ведь когда-то и цифра в 4 ГБ для ОЗУ казалась абсолютно невероятной, а сегодня 32-разрядные системы уже уперлись в этот потолок, ограничивающий их возможности.

Как и в случае процессора, скорость работы ОЗУ во многом определяется ее тактовой частотой. Тактовая частота современных микросхем памяти типа DDR3 в среднем составляет примерно 1600 МГц.

Физически оперативная память представляет собой длинную и невысокую плату, к которой припаяны непосредственно микросхемы памяти. Эта плата вставляется в специальные слоты на материнской плате. В настоящее время наиболее распространены модули памяти форм-фактора DIMM (Dual In-line Memory Module или двухсторонний модуль памяти).

История развития микросхем

В эпоху господства компьютеров семейства XT/AT господствовали микросхемы памяти форм-фактора DIP. Эта память представляла собой отдельную микросхему, которую нужно было  вставлять в горизонтальном положении в специальный разъем на материнской плате.

Оперативная память формата DIP, однако, имела несколько существенных недостатков. Во-первых, микросхема не очень крепко держалась в своем гнезде, и поэтому часть ее контактов могла не действовать, что приводило к ошибкам памяти.

Кроме того, подобные микросхемы имели небольшую емкость и неэффективно использовали свободное пространство материнской платы.

Недостатки технологии DIP побудили конструкторов к разработке модулей памяти форм-фактора SIMM (Single-in-line Memory Module). Первые SIMM появились еще в системах AT. В отличие от DIP модули SIMM, как и современные DIMM, представляли собой длинные модульные платы, к которым были в один ряд прикреплены микросхемы памяти, и которые можно было вставлять в специальный разъем на материнской плате в вертикальном положении.

В разные годы выпускалось два типа SIMM – 8-разрядные SIMM c 30 контактами и более поздний вариант, впервые появившийся в системах на базе 486-х процессоров – 32 разрядные модули c 72-разъемами.

Модули SIMM необходимо было вставлять не как угодно, а таким образом, чтобы заполнялись так называемые банки памяти. Разрядность банка памяти соответствовала разрядности шины адреса процессора. Для заполнения банка памяти в компьютерах с 16-разрядной шиной минимальное количество модулей SIMM составляло два 8-разрядных модуля, а в компьютерах с 32-разрядной шиной их требовалось уже 4.

Модули типа SIMM стали выходить из употребления уже в системах на базе первого Pentium. Вместо них конструкторами был разработан модуль DIMM. Как можно догадаться из названия («двухсторонний модуль памяти»), этот модуль имеет два ряда контактов с обеих сторон, в то время, как в SIMM фактически был всего один ряд контактов.

Помимо этого, модуль DIMM отличается технологией изготовления самих микросхем устанавливаемых на нем. Если до появления DIMM использовались микросхемы типа EDO или FPM, то в DIMM используется более новая технология Synchronous DRAM. Кроме того, модули DIMM имеют встроенную микросхему контроля четности памяти.

Модуль DIMM первого поколения, в отличие от SIMM, имел 168 контактов, а также специальный ключ в разъеме, исключающий неправильную установку модуля.

Второе поколение DIMM, основанное на технологии DDR SDRAM, имело уже 184 контакта.  Следующие поколения – современные DDR2 и DDR3 могут похвастаться наличием 240 контактов.

Технология Double Data Rate Synchronous DRAM

Расскажем чуть подробнее о памяти технологии DDR SDRAM, которая стала настоящим технологическим прорывом и во многом предопределила дальнейшее развитие технологий оперативной памяти.

Модули ОЗУ типа DDR SDRAM были разработаны в начале 2000-х гг. и работали на тактовой частоте в 266 МГц. Первые модули DDR SDRAM появились в системах на базе AMD Athlon, а потом и на Pentium 4.

По сравнению с предшественниками, микросхема DDR SDRAM позволила удвоить скорость считывания данных на одной и той же  тактовой частоте, то есть скорость работы DDR SDRAM на частоте 100 МГц была эквивалентна работе простых микросхем Synchronous DRAM на частоте в 200 МГц.

Принципы работы современных микросхем памяти.

Память Rambus

Также стоит рассказать немного об одной интересной технологии ОЗУ, которая наделала в свое время много шума, однако так и не стала массовой. Речь идет о модулях памяти типа RIMM (Rambus in-line memory module), которые были разработаны компанией Rambus совместно с Intel в конце 90-х гг.

В основу модулей памяти RIMM Rambus положила технологию памяти, которая до этого использовалась в некоторых видеокартах. Технология RIMM до появления DIMM и DDR SDRAM казалась многообещающей и позиционировалась Rambus  как замена всем старым форматам памяти. В частности, модули памяти Rambus RIMM в несколько раз превосходили своих конкурентов, предлагая пользователем скорость передачи данных в 1600 МБ/с при тактовой частоте в 400 МГц.

Тем не менее, модули памяти типа RIMM, оказались не лишены и нескольких недостатков. Во-первых, модули RIMM были довольно велики по размеру. Кроме того модули RIMM выделяли слишком много тепла и нуждались в средствах охлаждения. Ну и самое главное, память типа RIMM была отнюдь не дешева.

Поэтому на сегодняшний день ОЗУ, основанное на модулях памяти форм-фактора RIMM, можно встретить лишь в некоторых серверах, а не в персональных компьютерах.

Заключение

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство персонального компьютера – один из важнейших его компонентов. Основное назначение оперативной памяти – временное хранение текущих данных. Оперативная память предоставляет необходимое пространство для работы прикладных программ  и операционной системы. От объема и скорости работы модулей оперативной памяти во многом зависит скорость работы и производительность всего компьютера.

Источник: https://biosgid.ru/osnovy-ustrojstva-pk/operativnaya-pamyat-kompyutera-moduli-ozu.html

Компьютеры и комплектующие — Как выбрать оперативную память?

История оперативной памяти, или ОЗУ, началась в далёком 1834 году, когда Чарльз Беббидж разработал «аналитическую машину» — по сути, прообраз компьютера. Часть этой машины, которая отвечала за хранение промежуточных данных, он назвал «складом». Запоминание информации там было организовано ещё чисто механическим способом, посредством валов и шестерней.

В первых поколениях ЭВМ в качестве ОЗУ использовались электронно-лучевые трубки, магнитные барабаны, позже появились магнитные сердечники, и уже после них, в третьем поколении ЭВМ появилась память на микросхемах.

Сейчас ОЗУ выполняется по технологии DRAM в форм-факторах DIMM и SO-DIMM, это динамическая память, организованная в виде интегральных схем полупроводников. Она энергозависима, то есть данные исчезают при отсутствии питания.

Выбор оперативной памяти не является сложной задачей на сегодняшний день, главное здесь разобраться в типах памяти, её назначении и основных характеристиках.  

SO-DIMM

Память форм-фактора SO-DIMM предназначена для использования в ноутбуках, компактных ITX-системах, моноблоках — словом там, где важен минимальный физический размер модулей памяти.

Отличается от форм-фактора DIMM уменьшенной примерно в 2 раза длиной модуля, и меньшим количеством контактов на плате (204 и 360 контактов у SO-DIMM DDR3 и DDR4 против 240 и 288 на платах тех же типов DIMM-памяти).

По остальным характеристикам — частоте, таймингам, объёму, модули SO-DIMM могут быть любыми, и ничем принципиальным от DIMM не отличаются. 

DIMM

DIMM — оперативная память для полноразмерных компьютеров.
Тип памяти, который вы выберете, в первую очередь должен быть совместим с разъёмом на материнской плате. ОЗУ для компьютера делится на 4 типа – DDR, DDR2, DDR3 и DDR4.

Память типа DDR появилась в 2001 году, и имела 184 контакта. Напряжение питания составляло от 2.2 до 2.4 В.  Частота работы – 400МГц. До сих пор встречается в продаже, правда, выбор невелик.

На сегодняшний день формат устарел, — подойдёт, только если вы не хотите обновлять систему полностью, а в старой материнской плате разъёмы только под DDR.

Стандарт DDR2 вышел уже в 2003-ем, получил 240 контактов, которые увеличили число потоков, прилично ускорив шину передачи данных процессору. Частота работы DDR2 могла составлять до 800 МГц (в отдельных случаях – до 1066 МГц), а напряжение питания от 1.8 до 2.1 В – чуть меньше, чем у DDR. Следовательно, понизились энергопотребление и тепловыделение памяти.
Отличия DDR2 от DDR:

·         240 контактов против 120 ·         Новый слот, несовместимый с DDR ·         Меньшее энергопотребление ·         Улучшенная конструкция, лучшее охлаждение

·         Выше максимальная рабочая частота

Также, как и DDR, устаревший тип памяти — сейчас подойдёт разве что под старые материнские платы, в остальных случаях покупать нет смысла, так как новые DDR3 и DDR4 быстрее.

В 2007 году ОЗУ обновились типом DDR3, который до сих пор массово распространён. Остались всё те же 240 контактов, но слот подключения для DDR3 стал другим – совместимости с DDR2 нет.  Частота работы модулей в среднем от 1333 до 1866 МГц. Встречаются также модули с частотой вплоть до 2800 МГц.
DDR3 отличается от DDR2:

·         Слоты DDR2 и DDR3 несовместимы.
·         Тактовая частота работы DDR3 выше в 2 раза – 1600 МГц против 800 МГц у DDR2.
·         Отличается сниженным напряжением питания – порядка 1.5В, и меньшим энергопотреблением (в версии DDR3L это значение в среднем ещё ниже, около 1.35 В).
·        Задержки (тайминги) DDR3 больше, чем у DDR2, но рабочая частота выше. В целом скорость работы DDR3 на 20-30% выше.

DDR3 — на сегодня хороший выбор. Во многих материнских платах в продаже разъёмы под память именно DDR3, и в связи с массовой популярностью этого типа, вряд ли он скоро исчезнет. Также он немного дешевле DDR4. 

 

DDR4 – новый тип ОЗУ, разработанный только в 2012 году. Является эволюционным развитием предыдущих типов. Пропускная способность памяти снова повысилась, теперь достигая 25,6 Гб/с. Частота работы также поднялась – в среднем от 2133 МГц до 3600 МГц. Если же сравнивать новый тип с DDR3, который продержался на рынке целых 8 лет и получил массовое распространение, то прирост производительности незначителен, к тому же далеко не все материнские платы и процессоры поддерживают новый тип.

Отличия DDR4:

·         Несовместимость с предыдущими типами ·         Пониженно напряжение питания – от 1.2 до 1.05 В, энергопотребление тоже снизилось ·      Рабочая частота памяти до 3200 МГц (может достигать 4166 МГц в некоторых планках), при этом, конечно, выросшие пропорционально тайминги

·         Может незначительно превосходить по скорости работы DDR3

Если у вас уже стоят планки DDR3, то торопиться менять их на DDR4 нет никакого смысла. Когда этот формат распространится массово, и все материнские платы уже будут поддерживать DDR4, переход на новый тип произойдёт сам собой с обновлением всей системы. Таким образом, можно подытожить, что DDR4 – скорее маркетинг, чем реально новый тип ОЗУ.  

Какую частоту памяти выбрать?

Выбор частоты нужно начинать с проверки максимально поддерживаемых частот вашим процессором и материнской платой. Частоту выше поддерживаемой процессором имеет смысл брать только при разгоне процессора.

На сегодняшний день не стоит выбирать память с частотой ниже 1600 МГц. Вариант 1333 МГц допустим в случае DDR3, если это не завалявшиеся у продавца древние модули, которые явно будут медленнее новых.  

Оптимальный вариант на сегодня — это память с интервалом частот от 1600 до 2400 МГц. Частота выше почти не имеет преимущества, но стоит гораздо дороже, и как правило является разогнанными модулями с поднятыми таймингами. Для примера, разница между модулями в 1600 и 2133 Мгц в ряде рабочих программ будет не более 5-8 %, в играх разница может быть ещё меньше.  Частоты в 2133-2400 Мгц стоит брать, если вы занимаетесь кодированием видео/аудио, рендерингом.

Разница же между частотами в 2400 и 3600 Мгц обойдётся вам довольно дорого, при этом не прибавив ощутимо скорости. 

Какой объём оперативной памяти брать?

Объём, который вам понадобится, зависит от типа работы, производимой на компьютере, от установленной операционной системы, от используемых программ. Также не стоит упускать из виду максимально поддерживаемый объём памяти вашей материнской платой.

Объём 2 ГБ — на сегодняшний день, может хватить разве что только для просмотра интернета.

Больше половину будет съедать операционная система, оставшегося хватит на неторопливую работу нетребовательных программ.

Объём 4 ГБ – подойдёт для компьютера средней руки, для домашнего пк-медиацентра. Хватит, чтобы смотреть фильмы, и даже поиграть в нетребовательные игры. Современные – увы, с потянет с трудом.

(Станет лучшим выбором, если у вас 32-разрядная операционная система Windows, которая видит не больше 3 ГБ оперативной памяти)

Объём 8 ГБ (или комплект 2х4ГБ) – рекомендуемый объём на сегодня для полноценного ПК. Этого хватит для почти любых игр, для работы с любым требовательным к ресурсам софтом. Лучший выбор для универсального компьютера.

Объём 16 ГБ[/b] (или наборы 2х8ГБ, 4х4ГБ)-  будет оправданным, если вы работаете с графикой, тяжёлыми средами программирования, или постоянно рендерите видео. Также отлично подойдёт для ведения онлайн-стримов – здесь с 8 ГБ могут быть подвисания, особенно при высоком качестве видео-трансляции. Некоторые игры в высоких разрешениях и с HD-текстурами могут лучше себя вести с 16 ГБ оперативной памяти на борту.

Объём 32 ГБ (набор 2х16ГБ, или 4х8ГБ)– пока очень спорный выбор, пригодится для каких-то совсем экстремальных рабочих задач. Лучше будет потратить деньги на другие комплектующие компьютера, это сильнее отразится на его быстродействии.  

Режимы работы: лучше 1 планка памяти или 2?

ОЗУ может работать в одно-канальном, двух-, трёх- и  четырёх-канальном режимах. Однозначно, если на вашей материнской плате есть достаточное количество слотов, то лучше взять вместо одной планки памяти несколько одинаковых меньшего объёма.

Скорость доступа к ним вырастет от 2 до 4 раз.

Чтобы память работала в двухканальном режиме, нужно устанавливать планки в слоты одного цвета на материнской плате. Как правило, цвет повторяется через разъём.

Важно при этом, чтобы частота памяти в двух планках была одинаковой.

— Single chanell Mode – одноканальный режим работы. Включается, когда установлена одна планка памяти, или разные модули, работающие на разной частоте. В итоге память работает на частоте самой медленной планки.
— Dual Mode – двухканальный режим. Работает только с модулями памяти одинаковой частоты, увеличивает скорость работы в 2 раза.

Производители выпускают специально для этого комплекты модулей памяти, в которых может быть 2 или 4 одинаковых планки.
— Triple Mode – работает по тому же принципу, что и двух-канальный. На практике не всегда быстрее.
— Quad Mode — четырёх-канальный режим, который работает по принципу двухканального, соответственно увеличивая скорость работы в 4 раза.

Используется, там где нужна исключительно высокая скорость — например, в серверах. 

— Flex Mode – более гибкий вариант двухканального режима работы, когда планки разного объёма, а одинаковая только частота. При этом в двухканальном режиме будут использоваться одинаковые объёмы модулей, а оставшийся объём будет функционировать в одноканальном.  

Нужен ли памяти радиатор?

Сейчас уже давно не те времена, когда при напряжении в 2 В достигалась частота работы в 1600 МГц, и в результате выделялось много тепла, которое надо было как-то отводить. Тогда радиатор мог быть критерием выживаемости разогнанного модуля.

В настоящее время же энергопотребление памяти сильно снизилось, и радиатор на модуле может быть оправдан с технической точки зрения, только если вы увлекаетесь оверклокингом, и модуль будет работать у вас на запредельных для него частотах.

Во всех остальных случаях радиаторы можно оправдать, разве что, красивым дизайном.

В случае, если радиатор массивный, и заметно увеличивает высоту планки памяти – это уже существенный минус, поскольку он может помешать вам поставить в систему процессорный суперкулер. Существуют, кстати, специальные низкопрофильные модули памяти, предназначенные для установки в компактные корпуса. Они несколько дороже модулей обычного размера.  

Что такое тайминги?

Тайминги, или латентность (latency) – одна из самых важных характеристик оперативной памяти, определяющих её быстродействие. Обрисуем общий смысл этого параметра.

Упрощённо оперативную память можно представить, как двумерную таблицу, в которой каждая ячейка несёт информацию.

Доступ к ячейкам происходит по указанию номера столбца и строки, и указание это происходит при помощи стробирующего импульса доступа к строке RAS (Row Access Strobe) и стробирующего импульса доступа к столбцу CAS (Acess Strobe) путём изменения напряжения.

Таким образом, за каждый такт работы происходят обращения RAS и CAS, и между этими обращениями и командами записи/чтения существуют определённые задержки, которые и называются таймингами.

·         tRCD (time of RAS to CAS Delay) — тайминг, который определяет задержку от импульса RAS до CAS
·         CL (timе of CAS Latency) — тайминг, определяющий задержку между командой о записи/чтении и импульсом CAS
·         tRP (timе of Row Precharge) — тайминг, определяющий задержку при переходах от одной строки к следующей
·      tRAS (time of Active to Precharge Delay) — тайминг, который определяет задержку между активацией строки и окончанием работы с ней; считается основным значением
·       Command rate – определяет задержку между командой выбора отдельного чипа на модуле до команды активации строки; этот тайминг указывают не всегда.

Источник: https://club.dns-shop.ru/hardware/%D0%9A%D0%B0%D0%BA-%D0%B2%D1%8B%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%8E-%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C-1/