Оперативная память ее назначение. Для чего нужна оперативная память? ОП представляет собой

Мое почтение, уважаемые читатели, други, недруги и прочие личности!

Сегодня хочется поговорить с Вами о такой важной и полезной штуке как оперативная память, в связи с чем опубликовано сразу две статьи, одна из которых рассказывает о памяти вообще (тобишь ниже по тексту), а другая (собственно, статья находится прямо под этой, просто опубликована отдельно).

Изначально это был один материал, но, дабы не делать очередную многобуквенную страницу-простыню, да и просто из соображений разделения и систематизации статей, было решено разбить их на две.

Так как процесс дробления был произведен на лету и почти в последний момент, то возможны некоторые огрехи в тексте, которых не стоит пугаться, но можно сообщить об оных в комментариях, дабы, собственно, их так же на лету исправить.

Ну, а сейчас, приступаем.

Вводная

Перед каждым пользователем рано или поздно (или никогда) встает вопрос модернизации своего верного «железного коня». Некоторые сразу меняют «голову» - процессор, другие - колдуют над видеокартой, однако, самый простой и дешевый способ – это увеличение объема оперативной памяти.

Почему самый простой?

Да потому что не требует специальных знаний технической части, установка занимает мало времени и не создает практически никаких сложностей (и еще он наименее затратный из всех, которые я знаю).

Итак, чтобы узнать чуть больше о таком простом и одновременно эффективном инструменте апгрейда, как оперативная память (далее ОП), для этого обратимся к родимой теории.

Общее

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), оно же RAM ("Random Access Memory " - память с произвольным доступом), представляет собой область временного хранения данных, при помощи которой обеспечивается функционирование программного обеспечения. Физически, оперативная память в системе представляет собой набор микросхем или модулей (содержащих микросхемы), которые обычно подключаются к системной плате.

В процессе работы память выступает в качестве временного буфера (в ней хранятся данные и запущенные программы) между дисковыми накопителями и процессором, благодаря значительно большей скорости чтения и записи данных.

Примечание.
Совсем новички часто путают оперативную память с памятью жесткого диска (ПЗУ - постоянное запоминающее устройство), чего делать не нужно, т.к. это совершенно разные виды памяти. Оперативная память (по типу является динамической - Dynamic RAM ), в отличие от постоянной - энергозависима, т.е. для хранения данных ей необходима электроэнергия, и при ее отключении (выключение компьютера) данные удаляются. Пример энергонезависимой памяти ПЗУ - флэш-память, в которой электричество используется лишь для записи и чтения, в то время как для самого хранения данных источник питания не нужен.

По своей структуре память напоминает пчелиные соты, т.е. состоит из ячеек, каждая из которых предназначена для хранения мёда определенного объема данных, как правило, одного или четырех бит. Каждая ячейка оной имеет свой уникальный «домашний» адрес, который делится на два компонента – адрес горизонтальной строки (Row ) и вертикального столбца (Column ).

Ячейки представляют собой конденсаторы, способные накапливать электрический заряд. С помощью специальных усилителей аналоговые сигналы переводятся в цифровые, которые в свою очередь образуют данные.

Для передачи на микросхему памяти адреса строки служит некий сигнал, который зовется RAS (Row Address Strobe ), а для адреса столбца - сигнал CAS (Column Address Strobe ).

Как же работает оперативная память?

Работа оперативной памяти непосредственно связана с работой процессора и внешних устройств компьютера, так как именно ей последние «доверяют» свою информацию. Таким образом, данные сперва попадают с жесткого диска (или другого носителя) в саму ОЗУ и уже затем обрабатываются центральным процессором (смотрите изображение).

Обмен данными между процессором и памятью может происходить напрямую, но чаще все же бывает с участием кэш-памяти.

Кэш-память является местом временного хранения наиболее часто запрашиваемой информации и представляет собой относительно небольшие участки быстрой локальной памяти. Её использование позволяет значительно уменьшить время доставки информации в регистры процессора, так как быстродействие внешних носителей (оперативки и дисковой подсистемы) намного хуже процессорного. Как следствие, уменьшаются, а часто и полностью устраняются, вынужденные простои процессора, что повышает общую производительность системы.

Оперативной памятью управляет контроллер, который находится в чипсете материнской платы, а точнее в той его части, которая называется North Bridge (северный мост) - он обеспечивает подключение CPU (процессора) к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ , графический контроллер (смотрите изображение).

Примечание.
Важно понимать, что если в процессе работы оперативной памяти производится запись данных в какую-либо ячейку, то её содержимое, которое было до поступления новой информации, будет безвозвратно утеряно. Т.е. по команде процессора данные записываются в указанную ячейку, одновременно стирая при этом то, что там было записано ранее.

Рассмотрим еще один важный аспект работы оперативки – это ее деление на несколько разделов с помощью специального программного обеспечения (ПО), которое поддерживается операционными системами.

Сейчас Вы поймете, о чем это я.

Подробнее

Дело в том, что современные устройства оперативной памяти являются достаточно объемными (привет двухтысячным, когда хватало и 32 Mб), чтобы в ней можно было размещать данные от нескольких одновременно работающих задач. Процессор также может одновременно обрабатывать несколько задач. Это обстоятельство способствовало развитию так называемой системы динамического распределения памяти, когда под каждую обрабатываемую процессором задачу отводятся динамические (переменные по своей величине и местоположению) разделы оперативной памяти.

Динамический характер работы позволяет распоряжаться имеющейся памятью более экономно, своевременно «изымая» лишние участки памяти у одних задач и «добавляя» дополнительные участки – другим (в зависимости от их важности, объема обрабатываемой информации, срочности выполнения и т.п.). За «правильное» динамическое распределение памяти в ПК отвечает операционная система, тогда как за «правильное» использование памяти, отвечает прикладное программное обеспечение.

Совершенно очевидно, что прикладные программы должны иметь способность работать под управлением операционной системы, в противном случае последняя не сможет выделить такой программе оперативную память или она не сможет «правильно» работать в пределах отведенной памяти. Именно поэтому не всегда удается запустить под современной операционкой, ранее написанные программы, которые работали под управлением устаревших систем, например под ранними версиями Windows (98 например).

Ещё (для общего развития) следует знать, что поддержка памяти зависит от разрядности системы, например, операционная система Windows 7, разрядностью 64 бита, поддерживает объем памяти до 192 Гбайт (младший 32 -битный собрат "видит" не больше 4 Гбайт). Однако, если Вам и этого мало, пожалуйста, 128 -разрядная заявляет поддержку поистине колоссальных объемов – я даже не осмеливаюсь озвучить эту цифру. Чуть подробнее про разрядность .

Зачем нужна эта самая оперативная память?

Как мы уже знаем, обмен данными между процессором и памятью происходит чаще всего с участием кэш-памяти. В свою очередь, ею управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их, т.е. кэш-контроллер загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памят­и, и возвращает, когда нужно, модифицирован­ные процессором данные в оперативку.

После процессора, оперативную память можно считать самым быстродействующим устройством. Поэтому основной обмен данными и происходит между этими двумя девайсами. Вся информация в персональном компьютере хранится на жестком диске. При включении компа в ОЗУ с винта записываются драйверы, специальные программы и элементы операционной системы. Затем туда записываются те программы – приложения, которые мы будем запускать, при закрытии последних они будут стерты из оной.

Данные, записанные в оперативной памяти, передаются в CPU (он же не раз упомянутый процессор, он же Central Processing Unit ), там обрабатываются и записываются обратно. И так постоянно: дали команду процессору взять биты по таким-то адресам (как то: обработатьих и вернуть на место или записать на новое) – он так и сделал (смотрите изображение).

Все это хорошо до тех пор, пока ячеек памяти (1 ) хватает. А если нет?

Тогда в работу вступает файл подкачки (2 ). Этот файл расположен на жестком диске и туда записывается все, что не влезает в ячейки оперативной памяти. Поскольку быстродействие винта значительно ниже ОЗУ , то работа файла подкачки сильно замедляет работу системы. Кроме этого, это снижает долговечность самого жесткого диска. Но это уже совсем другая история.

Примечание.
Во всех современных процессорах имеется кэш (cache ) - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти.

Однако, кэш-память малоэффективна при работе с большими массивами данных (видео, звук, графика, архивы), ибо такие файлы просто туда не помещаются, поэтому все время приходится обращаться к оперативной памяти, или к HDD (у которого также имеется свой кэш).

Компоновка модулей

Кстати, давайте рассмотрим из чего же состоит (из каких элементов) сам модуль.

Так как практически все модули памяти, состоят из одних и тех же конструктивных элементов, мы для наглядности возьмем стандарт SD-RAM (для настольных компьютеров). На изображении специально приведено разное конструктивное исполнение оных (чтобы Вы знали не только «шаблонное» исполнение модуля, но и весьма «экзотическое»).

Итак, модули стандарта SD-RAM (1 ): DDR (1.1 ); DDR2 (1.2 ).

Описание:

1. Чипы (микросхемы) памяти
2. SPD (Serial Presence Detect ) – микросхема энергонезависимой памяти, в которую записаны базовые настройки любого модуля. Во время старта системы BIOS материнской платы считывает информацию, отображенную в SPD , и выставляет соответствующие тайминги и частоту работы ОЗУ ;
3. «Ключ» - специальная прорезь платы, по которой можно определить тип модуля. Механически препятствует неверной установке плашек в слоты, предназначенные для оперативной памяти;
4. SMD -компоненты модулей (резисторы, конденсаторы). Обеспечивают электрическую развязку сигнальных цепей и управление питанием чипов;
5. Cтикеры производителя - указывают стандарт памяти, штатную частоту работы и базовые тайминги;
6. РСВ – печатная плата. На ней распаиваются остальные компоненты модуля. От качества зачастую зависит результат разгона: на разных платах одинаковые чипы могут вести себя по-разному.

Послесловие

Собственно, это основы основ и базисный базис, а посему, надеюсь, что статья была интересна Вам как с точки зрения расширения кругозора, так и в качестве кирпичика в персональных знаниях о персональном компьютере:).

На сим всё. Как и всегда, если есть какие-то вопросы, комментарии, дополнения и тп, то можете смело бежать в комментарии, которые расположены ниже. И да, не забудьте прочитать материал .

И для чего она предназначена. Практически все современные устройства и гаджеты наделены ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). Так что же дает такая память компьютеру или ноутбуку? Попробуем разобраться в вопросе.

Что это?

Оперативная память ноутбука или ПК - это важная деталь система устройства, от которой зависит быстрота работы разных приложений. Зачем нужна оперативная память в компьютере? В ней хранятся команды и временные данные, которые необходимы процессору компьютера для совершения определенных операций. Есть много каждая из которых выполняет свою задачу. Выглядит "оперативка" как удлиненный чип зеленого цвета. В системном блоке или под задней крышкой ноутбука есть отделение, где он находится. Даже пользователь, который не разбирается в технике, сможет сам ее установить.

Предназначение

Что дает или RAM (Random Access Memory) - энергозависимая и относительно быстрая память ПК, которая обладает произвольным доступом. В ней осуществляются разного рода операции по обмену информацией между устройствами. Оперативная Если отключить питание, то данные, содержащиеся в ней, сотрутся. ОЗУ хранит потоки сведений, которые процессору нужно обработать. С оперативной памятью устройства контактируют через системную шину, обмениваются с ней через кэш. RAM с произвольным доступом означает, что память при необходимости обращается напрямую к нужному блоку.

В то же время скорость доступа не меняется. ОЗУ отличается от энергозависимой, она редко выходит из строя. Если же повреждена, то это отражается на всей системе, отрицательно влияет на работу некоторых устройств ПК. ОЗУ идет как отдельный модуль или блок устройства, или чипа. Если бы в современных гаджетах не использовали рассматриваемый элемент, то все операции происходили бы медленно. Что дает добавление оперативной памяти? Она позволяет сократить время обработки информации, а приложения будут работать и запускаться вдвое быстрее.

Тип и объем

Что дает оперативная память? Она помогает компьютеру работать быстрее. Чтобы увеличить возможности устройства, необходимо знать и учитывать характеристики этого элемента. Например, если оперативная память 8 Гб, это ее объем. Он является неотъемлемым элементом любого модуля в системе. Производительность компьютера или ноутбука зависит от общего объема ОЗУ, чем больше его установлено, тем лучше для пользователя.

Как правильно определить, какой объем памяти установлен на ПК? Сделать это можно разными способами. Если в компьютере операционная система Windows 7, то нужно проделать следующие действия: нажать "Пуск", затем правой кнопкой мыши на "Компьютер" - "Свойства". Появится окно, в котором будет содержаться информация об объеме. Там же можно увидеть информацию о процессоре, типе системы. Таким же способом следует узнать объем оперативной памяти (8 Гб, 16 Гб, 32 Гб и т. д.) в Windows XP.

Если пользователю требуется узнать информацию о модуле и другие характеристики, необходимо установить специальную программу для определения параметров ПК. Специалисты также советуют воспользоваться S & M - диагностическим приложением о состоянии компьютера.

Особенности

Современные пользователи ноутбуков и компьютеров знают, что дает оперативная память. Она отвечает за быстродействие - то, как будет быстро выполняться и обрабатываться ПК поступившая команда. Чтобы определить частоту конкретного модуля, можно просто посмотреть на наклейку, где указаны цифры и буквы, например: DDR3 - 1600 PC3 - 12800 CL9 ECC REG.

Кроме того, можно использовать специальные программы, которые позволяют определить характеристики оперативной памяти. Что означает этот шифр?

1. DDR3 - это поколение ОЗУ, наиболее часто встречающийся тип.
2. 1600 - рабочая частота памяти, которая измеряется в Мгц.
3. PC3 - 12800 - параметр, указывающий на пропускную способность, то есть количество обрабатываемой информации за 1 секунду.
4. C19 - информация о тайминге оперативной памяти, измеряющейся в миллисекундах. Чем ниже показатель, тем лучше.
5. ECC - память наделена контролем четности. У модуля есть особый контроллер, исправляющий ошибки, которые возникают во время работы.

Следовательно, если хотите увеличить оперативную память, то учитывайте эти параметры, иначе велик риск несовместимости устройства и ОЗУ.

ОЗУ для ноутбука

Во многих современных нетбуках, ноутбуках и планшетах используется тип ОЗУ DDR с форм-фактором SODIMM. Отличие этих модулей от других - внешний вид. У каждого поколения оперативной памяти свои особенности. Они связаны с технологическим процессом. Так, у модуля для ноутбука - другое число контактов, в отличие от первого поколения DDR. Некоторые пользователи ноутбуков могут столкнуться с неприятной проблемой: ОС "тормозит", работает сбивчиво. Такое происходит, если загружается одновременно несколько приложений. Тогда потребуется очистка оперативной памяти.

Что может сделать пользователь? Закрыть все приложения, перезагрузить устройство. Кроме того, можно воспользоваться программами, которые очистят оперативную память. У всех этих способов есть плюсы и минусы. Если они не решают проблему, стоит обратиться за помощью в сервисный центр.

Как установить?

Что дает оперативная память, выяснили, теперь расскажем о том, как же ее установить в компьютер или ноутбук:

1. Сначала выключаем устройство, ждем пять минут.
2. Открываем системный блок.
3. На материнской плате должны быть свободные слоты - устанавливаем туда оперативную память. У каждой платы свое поколение DDR.

Что дает увеличение оперативной памяти? Компьютер будет быстрее работать, но увеличивать ее нужно обдуманно. Сначала выясните, какая материнская плата установлена на вашем устройстве, ориентируйтесь также на модель и марку ноутбука. Все это даст понять, сколько ОЗУ добавить и нужно ли это делать. Чтобы увеличить память, необходимо выполнить следующие действия:

• определить модель материнской платы или лэптопа;
• определиться с объемом ОЗУ и модулем;
• проверить совместимость с материнской платой;
• приобрести модуль.

Устанавливается память просто. Для этого необходимо знать в общих чертах, из чего состоит ПК или ноутбук, функциональность всех его частей.

). Он в основном практический: что выбрать, что можно ставить и что нельзя, ну и различные полезности. Однако он не затронул, пожалуй, самую интересную часть - а как память вообще работает, и как ее тонко настроить (и разогнать). Если посмотреть, то по количеству параметров ОЗУ является чуть ли не самым сложным элементом ПК: посудите сами, для процессора вы в лучшем случае можете менять частоту тактового генератора (FSB, да и к тому же она уже лет 15 как 100 МГц и редко кто ее трогает), множитель (его как раз и меняют) и напряжение (ибо для работы на более высоких или низких частотах всегда можно подкорректировать напряжение для стабильности работы и, в некоторых случаях, меньшего энергопотребления), ну и количество рабочих ядер (хотя мало кто будет их трогать - разве что многопоточность отключают, ибо в некоторых задачах она может дать отрицательный прирост). Все остальные параметры уже индивидуальны и есть не у всех процессоров, так что зачастую их и не трогают. Что касается видеокарт, то тут параметров еще меньше - всего-то частоты GPU, памяти и напряжение GPU. Но если мы посмотрим на ОЗУ, то увидим море важных параметров: задержки, частоты, транзакции в секунду и т.д. - давайте разберемся, что это и как связано с производительностью и стабильностью работы памяти.

Технические характеристики памяти

Для начала нужно понять, что означают те или иные циферки и буковки в спецификациях памяти. Посмотреть их можно или на самой памяти, или на ее коробке, или в специальных программах типа AIDA64. Я разберу на примере своей памяти, но у вас будут схожие данные. Итак, вот скриншот из AIDA64:

Что мы видим про память? То, что она Dual Channel DDR4-3200 SDRAM (16-18-18-36-CR2). Если погуглить маркировку самих чипов, то можно узнать еще немного информации - PC4-17000 1.2 В. Пойдем по порядку. Что означает Dual Channel (у вас может быть и Single, и Triple, и Quad - хотя если у вас последнее, то вы, скорее всего, знаете, что это)? Это означает, что память работает в двухканальном режиме (или одноканальном, или в трехканальном, четырехканальном и т.д.). Если у вас стоит одна планка памяти, то она будет работать в одноканальном режиме - то есть характеристики чтения и записи будут приблизительно такими же, которые указаны на ней (на деле все зависит от контроллера памяти, и на практике значения могут быть на 10-15% ниже). Если у вас стоит две и больше планок с одинаковыми характеристиками, то они могут работать вместе: в таком случае объем увеличивается пропорционально числу модулей, и скорость также растет почти линейно. Поэтому если у вас одноканальная память и интегрированная графика, которая использует ОЗУ как видеопамять, и если вы на ПК занимаетесь чем-то серьезнее просмотра фильмов и сидения в интернете - в первую очередь нужно купить еще одну планку ОЗУ и сделать двухканальный режим (как это делается - написано в практической статье), ибо вы тем самым фактически удваиваете производительность ОЗУ (ну а двухканальные контроллеры памяти имеют 90% современных процессоров).

Идем дальше - сочетание букв DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory - синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных). Здесь нам интересна только концовка - «и удвоенной скоростью передачи данных». Смысл тут в том, что в старом типе памяти SDRAM данные считывались только при переходе из стостояния «0» в состояние «1» (по фронту сигнала). В DDR же решили считывать данные и при переходе из состояния «1» в состояние «0» (по спаду сигнала), то есть реальная частота памяти удвоилась. Однако с аппаратной точки зрения частота памяти остается той же, поэтому, например, в том же CPU-Z частота памяти будет вдвое ниже, чем в диспетчере задач:


Как я уже объяснил выше - пугаться этого не стоит, это особенность DDR.

Далее - что означает четверка в DDR4? В общем-то только одно - что это 4ое поколение памяти DDR. Отличия между всеми типами можно посмотреть на Вики, не вижу особого смысла это переписывать, но скажу, что основной прирост идет за счет роста частоты памяти.

Теперь посмотрим всю конструкцию - DDR4-3200. Очень многие после 3200 подписывают МГц - в общем-то, это не совсем правильно. На самом деле тут имеется ввиду МТ/с, или мегатранзакции в секунду. Что это за величина? Это величина, которая показывает, сколько операций в секунду может совершаться с памятью. С учетом того, что ширина шины DDR4 составляет 64 бита (или 8 байт), можно получить ее скорость в МБ/с - для этого нужно 3200 МТ/с * 8 Б = 25600 МБ/с. И тут следует сказать, что эта цифра зачастую уже пишется на самой памяти - в моем случае это PC4-17000. Вы скажете - 17000 не равно 25600. Все верно, в моем случае память разогнана, если взять ее реальную скорость в 2133 МТ/с то мы как раз получим 17000 МБ/с. Ну а PC4 в данном случае - эквивалент DDR4. То есть, как вы видите, DDR4-2133 и PC4-17000 - эквивалентные записи, поэтому для понимания того, какая у вас память, достаточно знать только одну из них.

Теперь идет конструкция 16-18-18-36-CR2. Для объяснения этих цифр нужно посмотреть, что же из себя представляет современная DDR-память. По сути она - набор ячеек, хранящих информацию. Каждая ячейка имеет внутри себя транзисторы и конденсаторы, и располагается она в двумерном массиве вместе с другими ячейками. Ну а принцип действия прост: конденсаторы заряжаются при записи в ячейку единичного бита и разряжаются при записи нулевого бита. Отсюда, кстати, возникает проблема - дабы избежать разрядки конденсаторов и потери информации, их нужно постоянно заряжать - именно поэтому при отключении питания ПК вся информация из ОЗУ стирается.

Основная проблема при работе с ОЗУ - это задержки (latency) при доступе к ячейкам памяти. Логично, что чем меньше задержка - тем быстрее будет идти чтение/запись - тем меньше будет простаивать процессор в ожидании ответа от ОЗУ - тем быстрее будет быстродействие. Посмотрим, какие бывают задержки и за что они отвечают.

Разумеется, каждая ячейка имеет свой «адрес»: грубо говоря, это ее номер в строке и столбце таких же ячеек в двухмерном массиве. В свою очередь, некоторое количество ячеек объединяется вместе для более быстрого доступа к ним - такая группа называется банком. Теперь посмотрим, что происходит, когда контроллер памяти хочет что-то записать в определенную ячейку. Для начала он обращается в банку с адресом строки - этот сигнал называется RAS (Row Address Strobe). Соответственно, время обращения (задержка) называется RAS Latency - но этот параметр малоинформативен и очень редко пишется. Зато важен параметр RAS to CAS Delay - это процесс поиска нужной строки в банке памяти. Вот этот параметр уже нужен, и его задержка пишется второй - то есть в моем случае он составляет 18 тактов (один такт - это одна отправка данных по шине памяти). Великолепно, всего за 18 тактов мы нашли нужную строку. Но ведь нужен еще и столбец - за него отвечает еще один сигнал, CAS, и его задержка пишется первой - в моем случае это 16 тактов. Казалось бы - все, мы получили точное расположение нашей ячейки, зачем еще две цифры?


Не все так просто - зачастую бывает, что контроллеру нужно обратиться к другой ячейке этой же строки. Но для этого он должен сначала закрыть предыдущую сессию запроса (нельзя одновременно обращаться к различным ячейкам одной строки) - а на это опять же уходит время, и эта задержка называется RAS Precharge - она указывает на время закрытия и повторной активации строки. Ее пишут третьей, в моем случае это опять же 18 тактов. Последний параметр - Cycle Time - отвечает за время, необходимое для полного открытия и закрытия всего банка, иными словами - это быстродействие всей памяти. Он пишется четвертым, и у меня он 36 тактов.

Остался последний параметр - CR (Command Rate), он может быть 1 или 2. Отвечает этот параметр за время, которое должно пройти между активацией памяти и ее способности к работе - это 1 или 2 такта. Разумеется, 1 такт лучше, но тут уж как повезет с памятью.

Разумеется, такой параметр как такт не очень нагляден - интереснее узнать результат в наносекундах. Для этого узнаем, сколько времени занимает один такт - это 1 / 1200 МГц = 0.83 нс (берем, разумеется, реальную частоту памяти). Cycle Time у памяти 36 тактов, то есть задержка получается 0.83 нс * 36 = 30 нс. Тогда почему AIDA64 показывает результат около 48 нс? Все просто - сам процессор хоть и небольшой, но из-за крайне малых промежутков времени (миллиардные доли секунды) приходится учитывать время на проход сигнала внутри него, что и добавляет дополнительные 18 нс.

Вот в общем-то и все, теперь Dual Channel DDR4-3200 SDRAM (16-18-18-36-CR2) для вас не просто куча символов, а вполне осмысленный набор параметров, который позволяет достаточно точно понять, что за ОЗУ перед вами.

Разгон ОЗУ

У внимательного читателя мог возникнуть вопрос - а что же важнее, более высокая частота памяти или более низкие тайминги (задержки)? Ведь, с одной стороны, чем выше частота - тем быстрее производительность памяти и системы в целом. С другой стороны, чем ниже тайминги - тем быстрее будет происходить обращение к памяти и меньше будет простаивать CPU, то есть - тем быстрее будет работать ПК. С учетом того, что чем выше частота - тем выше тайминги, тут нужно соблюсти баланс. Увы - у каждого он свой, так что разгон памяти - достаточно кропотливое занятие по выставлению различных таймингов, напряжений и частот, и тесты скорости работы ОЗУ в системе. Разумеется, далеко не все хотят заниматься перебором, поэтому в продаже есть память с поддержкой профилей DOCP и XMP. Это - уже зашитые в память профили авторазгона, где прописаны напряжения, частоты и тайминги, на которых память гарантированно заработает - вам лишь нужно выбрать нужный профиль в UEFI. Плюсы такого метода очевидны - вы получаете разгон в один клик. Минусы тоже - во-первых, такая память стоит дороже, причем чем выше гарантированная частота - чем больше цена. Во-вторых, профили не идеальны, и зачастую можно выжать еще 5-10% производительности, но опять же - ковыряясь в таймингах.

Ну и самый последний ожидаемый вопрос - а стоит ли вообще разгонять ОЗУ? Все зависит от ваших задач и процессоров: к примеру, в 6 и 8-ядерных AMD Ryzen частота шины, связывающей два процессорных кристалла, напрямую зависит от частоты ОЗУ, так что там ее разгон как говорится «маст хэв». В играх особого прироста производительности от разгона памяти стоит ждать лишь в топовых системах, и то это будет разница между 110 и 120 fps - с одной стороны, приятный бонус, с другой - разница-то все равно не заметна на глаз. Ну а лучше всего заметен разгон в задачах, тесно связанных с ОЗУ - к примеру, архивацией, где у процессоров зачастую не хватает кэша, и они вынуждены часто обращаться к памяти.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

1. непосредственно,
2. либо через сверхбыструю память, 0-го уровня - регистры в АЛУ , либо при наличии кэша - через него.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим «сна», что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. Для сохранения содержимого ОЗУ в таком случае , применяют запись содержимого оперативной памяти в специальный файл (в системе Windows XP он называется hiberfil.sys).

В общем случае, оперативная память содержит данные операционной системы и запущенных на выполнение программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Оперативное запоминающее устройство , ОЗУ - техническое устройство , реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера .

История

Начиная с третьего поколения большинство узлов компьютеров стали выполнять на микросхемах , в том числе и оперативную память. Наибольшее распространение получили два вида ОЗУ: на основе конденсаторов (динамическая память) и триггеров (статическая память). Оба этих вида памяти не способны сохранять данные при отключении питания - для этой цели используется Энергонезависимая память .

ОЗУ современных компьютеров

ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые ИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом . Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кеш-памяти внутри микропроцессора.

Память динамического типа (англ. DRAM (Dynamic Random Access Memory) )

Экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус - конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость.

За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени, память на конденсаторах получила своё название динамическая память. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов для восстановления необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти, за определённое количество тактов считывания при адресации по строкам. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, это значительно снижает производительность данного вида ОЗУ.

Память статического типа (англ. SRAM (Static Random Access Memory) )

ОЗУ, которое не надо регенерировать (и обычно схемотехнически собранное на триггерах), называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью . Достоинство этого вида памяти - скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях , а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов , входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке . Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Используется для организации сверхбыстрого ОЗУ , критичного к скорости работы.

Логическая структура памяти в IBM PC

В реальном режиме память делится на следующие участки:

• Основная область памяти (англ. conventional memory ).

См. также

• Советские микросхемы для построения запоминающих устройств

Литература

• Скотт Мюллер. Глава 6. Оперативная память // Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17-е изд. - М .: Вильямс, 2007. - С. 499-572. - ISBN 0-7897-3404-4
• Под. ред. чл.-корр. АН УССР Б. Н. Малиновского. Глава 2.3 БИС ЗУ для построения внутренней памяти // Справочник по персональным ЭВМ. - К. : Тэхника, 1990. - С. 384. - ISBN 5-335-00168-2

Оперативная память

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Оперативная память
Рубрика (тематическая категория)	Информатика

Назначение и основные представления о работе функциональных блоков компьютера

Запоминающее устройство (ЗУ) - ϶ᴛᴏ один из базовых функциональных узлов любого компьютера.

В современных компьютерах ЗУ представлено двумя видами памяти:

- о с н о в н о й (оперативной ) памятью (ОП),

- в н е ш н е й (ВП).

Оперативная память предназначена для хранения текущей информации . В ней хранятся всœе служебные и прикладные программы, обслуживающие вычислительный процесс, исходные, промежуточные данные и результат вычислений.

Оперативная память энергозависима. Это значит, что при отключении энергопитания компьютера вся информация в оперативной памяти теряется.

Эта память представлена множеством микросхем (БИС), в которых расположено большое количество двухпозиционных элементов (триггеров ), исчисляемое десятками и сотнями миллионов. Двухпозиционный элемент - это элемент, который может находиться только в одном из двух возможных состояний. Это базовый элемент всœех современных компьютеров. Условились одно состояние элемента обозначать как ʼʼ0ʼʼ, а другое как ʼʼ1ʼʼ. Такие элементы очень надежны и просты в реализации. С помощью двухпозиционных элементов представляется вся информация в компьютере. В этом случае любая информация текстовая или числовая изображается в виде комбинаций ʼʼ0ʼʼ и ʼʼ1ʼʼ, то есть кодируется или, как еще говорят, представляется в машинных кодах. Этот код еще называют двоичным кодом, поскольку в нем используется два символа.

Любая информация имеет размер или свое количество, то есть ее должна быть мало или много. Чтобы измерять информацию, была принята единица ее измерения.

За единицу измерения количества информации принято одно из состояний двухпозиционного элемента. Эту единицу назвали б и т. Информация о том, что двухпозиционный элемент находится в состоянии ʼʼ0ʼʼ или ʼʼ1ʼʼ и есть информация размером в один бит. В оперативной памяти всœе элементы информации (символы, числа) хранятся в я ч е й к а х. Ячейка - ϶ᴛᴏ небольшой участок памяти. Ячейки бывают различного размера исходя из вида хранимой в них информации. Каждая ячейка имеет свой адрес. Адресом ячейки является ее порядковый номер.
Размещено на реф.рф
За минимальный размер ячейки принят ее размер, определяемый восœемью рядом расположенными двухпозиционными элементами. Ячейку такого размера принято называть один байт. На рис. 2.1 представлена схема такой ячейки.

Рис. 2.1 Ячейка размером в один байт

Такая ячейка может хранить 2= 256 вариантов информации. То есть 256 различных комбинаций 0 и 1. Количеством таких ячеек принято измерять размер памяти или как принято говорить объем памяти . Объем памяти в один байт – минимальная единица ее измерения. Но это очень мелкая единица, в связи с этим были приняты другие более крупные единицы.

1 Кбайт (килобайт) = 2байт = 1024 байт;

1 Мбайт (мегабайт) = 2Кбайт = 1024 Кбайт = 2байт;

1 Гбайт (гигабайт) = 2Мбайт = 1024 Мбайт = 2 байт.

1 Тбайт (терабайт) = 2Гбайт = 1024 Гбайт = 2 40 байт.

Следует помнить, что оперативная память хранит только текущую информацию. При отключении компьютера информация теряется. Сама оперативная память имеет несколько участков (зон).

Основной объём памяти отведен под участок, в котором можно без каких-либо ограничений считывать и записывать информацию. Этот участок называют о п е р а т и в н ы м з а п о м и н а ю щ и м у с т р о й с т в о м (ОЗУ). Он имеет произвольный доступ к ячейкам. Такой доступ позволяет получать данные по любым адресам и в любом порядке.

Другим участком оперативной памяти является п о с т о я н н о е з а п о м и н а ю щ е е у с т р о й с т в о (ПЗУ). Его содержимое можно только читать и никакая работающая программа не сможет его изменить. Эта информация всœегда неизменна и постоянно доступна, в т.ч. и в момент включения компьютера. В ПЗУ размещена программа загрузки компьютера в момент его включения. Под загрузкой понимают создание копий различных программ или данных в оперативной памяти, оригиналы которых размещены на каких-либо внешних носителях информации (винчестер, дискеты, компакт- диски и др.). В ПЗУ содержится минимум необходимых программ, которые заносятся в него заводом-изготовителœем компьютера. К ним относятся программы тестирования важнейших функциональных узлов в момент включения компьютера (память, клавиатура, дисплей и др.). Это программы системы ввода/вывода информации BIOS (B asic I npu t O utput S ystem ). В последнее время появилась возможность самому потребителю заносить необходимую информацию в ПЗУ, поместив ʼʼчистуюʼʼ микросхему ПЗУ в специальное устройство называемое программатором . Сегодня появились такие микросхемы ПЗУ, которые позволяют их перепрограммировать по несколько раз. Οʜᴎ получили название ППЗУ (п ерепрограммируемые п остоянные з апоминающие у стройства). Одной из последних конструкций ППЗУ является флэш - память .

По способу реализации двухпозиционных элементов различают память:

- с т а т и ч е с к у ю,

- д и н а м и ч е с к у ю.

Статическая память реализуется на базе транзисторных двухпозиционных элементах, триггерах . Эти элементы имеют два устойчивых состояния и могут находиться в каком–либо из них сколь угодно долго.

Динамическая память реализуются на базе двухпозиционных элементов, в базе которых используются конденсаторы. Логической единице соответствует заряженный конденсатор, а логическому нулю – незаряженный. Существенным недостатком динамической памяти является постепенный разряд конденсаторов через внешние цепи, что ведет к потере информации. Чтобы это не происходило, конденсаторы динамической памяти крайне важно периодически подзаряжать. Такой процесс называют р е г е н е р а ц и е й ОЗУ.

Сегодня всœе большее предпочтение отдается динамической памяти, как более простой в изготовлении, занимающей меньше места и более дешевой. Следует отметить, что технология производства полупроводниковой памяти постоянно совершенствуется. Это порождает появление новых микросхем памяти. В современных компьютерах объём оперативной памяти достигает нескольких десятков Гбайт.

2.2. Кэш – память

Существует противоречие между быстродействующей, но более дорогой статической памятью и худшей по характеристикам, но более дешевой динамической памятью. Разумным компромиссом для построения экономичных и производительных систем является использование промежуточной к э ш - п а м я т и. Этот вид памяти появился сравнительно недавно. Начиная с 486-го процессора, всœе модели компьютеров оснащаются кэш – памятью.

Кэш представляет собой ʼʼбыструюʼʼ статическую память небольшого объёма, которая служит для ускорения доступа к ʼʼмедленнойʼʼ динамической памяти.

Основная идея работы кэш – памяти состоит по сути в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы, копируются в кэш. Одновременно в специальном каталоге адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается адрес, откуда была извлечена информация. В случае если данные потребуются повторно, то уже не нужно будет терять время на обращение к ОЗУ. Их можно получить из кэш – памяти значительно быстрее.

Поскольку объём кэш – памяти существенно меньше объёма оперативной памяти, то контроллер кэш – памяти внимательно следит за тем, какие данные следует сохранять, а какие крайне важно заменять. Удаляется та информация, которая используется реже или совсœем не используется. Контроллер также обеспечивает своевременную замену измененных данных из кэш – памяти обратно в ОЗУ.

В современных компьютерах кэш – память реализуется на двух уровнях:

– первый,

– второй .

Первый уровень памяти встроен непосредственно в процессор, а второй устанавливается на системной плате. Как и для ОЗУ увеличение объёма кэш – памяти повышает эффективность работы компьютера.

Оперативная память - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Оперативная память" 2017, 2018.