Основу динамической памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory) составляет прямоугольная матрица ячеек памяти, горизонтальные линейки которой называются строками (Row), а вертикальные - столбцами (Column).
Каждая такая ячейка памяти хранит один бит информации. Это миниатюрный конденсатор, который хранит (либо не хранит) электрический заряд. Отпирает конденсатор миниатюрный транзистор. Сколько ячеек - столько конденсаторов и транзисторов.
Слово "динамическая" означает тот факт, что заряд с конденсаторов стекает довольно быстро, поэтому, их надо часто обновлять (регенерировать). Процесс регенерации - это фактически перезапись информации ячейки саму в себя. Для этой цели используется специальный регенератор.
Обращение к памяти начинается с подачи номера строки (RAS - row address strobe), затем подается номер столбца (CAS - column address strobe) при активном сигнале номера строки. По спаду сигнала CAS происходит процесс считывания-записи данных в ячейку.
Задержка между сигналами RAS и СAS называется RAS to CAS delay (tRCD ).
Задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки на выходе - CAS delay (tCAS ).
Скорость регенерации определяется параметром RAS precharge (tRP ) - время, необходимое на подзарядку сигнала RAS перед регенерацией.
Изначально tRP влияла на скорость работы памяти - задерживая подачу номера новой строки, пока не считалась последняя ячейка. В современной памяти используется несколько банков памяти, что устраняет этот недостаток - пока идет регенерация в одном банке памяти, в работе находится другой банк.
Эволюция оперативной памяти:
- DRAM - первые модули памяти;
- SDRAM - синхронная динамическая память;
- DDR SDRAM - удвоенная скорость передачи данных (266 МГц);
- DDR2 SDRAM - еще более производительная память (400 МГц);
- DDR3 - самая прогрессивная память, вышедшая в 2008 году (800-1133 МГц).
Синхронная динамическая память SDRAM создана на основе DRAM. Слово "синхронная" означает, что микросхема памяти работает синхронно с контроллером, что гарантирует завершение цикла в заданный срок. Системный таймер управляет работой SDRAM, что освобождает процессор от необходимости находиться в состоянии ожидания между моментами доступа к памяти.
Номера строк и столбцов в SDRAM подаются одновременно и к приходу следующего тактового импульса сигналы успевают стабилизироваться и готовы к считыванию.
Количество матриц (банков) памяти увеличено до 2 или 4. Это позволяет работать с ячейками одного банка данных, параллельно регенерируя ячейки другого банка, что повышает скорость работы микросхемы. К тому же, в SDRAM реализована возможность работы в пакетно-конвейерном режиме, когда блок данных формируется исходя из предположения о том, что адрес следующих данных, запрошенных процессором, будет следующим по отношению к предыдущему (это как в алфавите, зная, что за А идет Б). Это еще более ускоряет работу SDRAM.
Технология DDR SDRAM несет дальнейшее развитие SDRAM. В модулях DDR передача данных идет по обеим фронтам каждого тактового импульса, передавая за один такт в два раза больше информации. В памяти DDR2 за один такт передается 4 порции данных. Но, поскольку реального увеличения тактовой частоты не происходит (она остается неизменной - 133 МГц), а оптимизируется лишь поток данных, то реальный прирост производительности несколько меньший, но, все равно, довольно существенный.
Оперативная память (ОЗУ, RAM — Random Access Memory — eng.) — относительно быстрая энергозависимая память компьютера с произвольным доступом, в которой осуществляются большинство операций обмена данными между устройствами. Является энергозависимой, то есть при отключении питания, все данные на ней стираются.
Оперативная память является хранилищем всех потоков информации, которые необходимо обработать процессору или же они дожидаются в оперативной памяти своей очереди. Все устройства, связывается с оперативной памятью через системную шину , а с ней в свою очередь обмениваются через кэш или же напрямую.
Random Access Memory — память с произвольным (прямым) доступом.
Означает это то, что при необходимости, память может напрямую обратиться к одному, необходимому блоку, не затрагивая при этом остальные. Скорость произвольного доступа не меняется от места нахождения нужной информации, что является огромным плюсом.
Оперативная память, выгодно отличается от энергозависимой памяти, практически нулевым влиянием количества операций чтениязаписи на срок службы и долговечность. При соблюдении всех тонкостей при производстве, оперативная память очень редко выходит из строя. В большинстве случаев, повреждённая память, начинает допускать ошибки, которые приводят к краху системы или нестабильной работе многих устройств компьютера.
Оперативная память может быть как отдельным модулем, который можно менять и добавлять дополнительные (компьютер например), как и отдельным блоком устройства или чипа (как в или простейших SoC ).
Использование оперативной памяти .
Современные операционные системы, активно используют оперативную память, для хранения и обработки в ней важных и часто используемых данных. Если бы в электронных устройствах не использовалась оперативная память, то все операции происходили бы гораздо медленней и для считывания с постоянного источника памяти (ПЗУ ), требовалось бы значительно больше времени . Да и более менее многопоточная обработка, была бы практически невозможна.
Использование оперативной памяти, позволяет приложениям работать и запускаться быстрее . Данные беспрепятственно могут обрабатываться и ждать своей очереди благодаря адресуемости (все машинные слова имеют свои собственные адреса).
Операционная система Windows 7 к примеру, может хранить в памяти часто используемые файлы, программы и другие данные. Это позволяет при запуске программ не ждать пока они загрузятся с более медленного диска, а сразу начнут выполнение. Потому не стоит пугаться, если диспетчер задач показывает что ваша ОЗУ загружена более чем на 50% . При запуске приложения, требующего больших ресурсов памяти, более старые данные будут вытеснены из неё, в пользу более необходимых.
В большинстве устройств, используется динамическая память с произвольным доступом DRAM (Dynamic Random Access Memory ), которая имеет низкую цену, но медленнее статической SRAM (Static Ramdom Access Memory ). Более дорогая статическая память, нашла своё применение в быстрой процессоров, и контроллёров. Из-за того, что статическая память занимает на кристалле гораздо больше места, чем динамическая, во времена быстрого развития компьютерной периферии и операционных систем, производители пошли по пути большего объёма, а не по пути более высокой скорости, что было более оправдано.
Наиболее популярной и производительной памятью в персональных компьютерах, начиная с 2000-х по праву стала DDR SDRAM .
Что примечательно, нет поддержки обратной совместимости ни для одной из версий. Причина кроется в разных частотах и принципах работы контроллёров памяти для разных версий.
Потому, невозможно вставить к примеру память DDR3 в слот памяти DDR2 , благодаря выемке в другом месте.
Последующие версии DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM , получили значительный скачок в росте эффективной частоты. Но реальная прибавка в скорости была только при переходе с DDR1 на DDR2 благодаря сохранению времени задержки на приемлемом уровне, при значительном росте частоты работы. DDR3 память не может похвастаться тем же и при увеличении частоты вдвое, задержки также увеличиваются почти вдвое. Соответственны выигрыша в скорости работы в реальных условиях нет. Но есть существенный плюс от перехода к новым версиям, который всегда действует — это уменьшение энергопотребления и тепловыделения , что благоприятно сказывается на стабильности и возможности разгона. Современные версии DDR3 редко нагреваются более 50 градусов по Цельсию.
Оперативная память (ОЗУ, RAM), самая известная из всех рассмотренных ранее форм компьютерной памяти. Эту память называют памятью «произвольного доступа» («random access»), поскольку вы можете получить доступ к любой ее ячейке непосредственно. Для этого достаточно знать строку и столбец, на пересечении которых находится нужная ячейка. Известны два основных вида оперативной памяти: динамическая и статическая. Сегодня мы подробно рассмотрим принцип «дырявого ведра», на котором основана динамическая память. Некоторое внимание будет уделено и статической памяти, быстрой, но дорогой.
Ячейка памяти подобна дырявому ведру
Совсем иначе работает память с последовательным доступом (SAM). Как и следует из ее названия, доступ к ячейкам этой памяти осуществляется последовательно. Этим она напоминает пленку в магнитофонной кассете. Когда данные ищутся в такой памяти, проверяется каждая ячейка до тех пор, пока не будет найдена нужная информация. Память этого типа используется для реализации буферов, в частности буфера текстур видеокарт. То есть SAM имеет смысл применять в тех случаях, когда данные будут расположены в том порядке, в котором их предполагается использовать.
Подобно подробно рассмотренному ранее микропроцессору, чип памяти является интегральной микросхемой (ИС, IC), собранной из миллионов транзисторов и конденсаторов. Одним из наиболее распространенных видов памяти произвольного доступа является DRAM (динамическая память произвольного доступа, dynamic random access memory). В ней транзистор и конденсатор спарены и именно они образуют ячейку, содержащую один бит информации. Конденсатор содержит один бит информации, то есть «0» или «1». Транзистор же играет в этой паре роль переключателя (свитча), позволяющего управляющей схеме чипа памяти считывать или менять состояние конденсатора.
Конденсатор можно представить себе в виде небольшого дырявого «ведерка», которое при необходимости заполняется электронами. Если оно заполнено электронами, его состояние равно единице. Если опустошено, то нулю. Проблемой конденсатора является утечка. За считанные миллисекунды (тысячные доли секунды) полный конденсатор становится пустым. А это значит, что или центральный процессор, или контроллер памяти вынужден постоянно подзаряжать каждый из конденсаторов, поддерживая его в наполненном состоянии. Подзарядку следует осуществлять до того, как конденсатор разрядится. С этой целью контроллер памяти осуществляет чтение памяти, а затем вновь записывает в нее данные. Это действие обновления состояния памяти осуществляется автоматически тысячи раз за одну только секунду.
Конденсатор динамической оперативной памяти можно сравнить с протекающим ведром. Если его не заполнять электронами снова и снова, его состояние станет нулевым. Именно эта операция обновления и внесла в название данного вида памяти слово «динамическая». Такая память или обновляется динамически, или «забывает» все, что она «помнила». Есть у этой памяти существенный недостаток: необходимость постоянно обновлять ее требует времени и замедляет работу памяти.
Устройство ячейки динамической оперативной памяти (DRAM)
Структуру памяти можно представить себе в виде трехмерной сетки. Еще проще: в виде листка из школьной тетради в клеточку. Каждая клеточка содержит один бит данных. Сначала определяется столбец, затем данные записываются в определенные строки посредством передачи сигнала по данному столбцу.
Итак, представим себе тетрадный лист. Некоторые клеточки закрашены красным фломастером, а некоторые остались белыми. Красные клеточки это ячейки, состояние которых «1», а белые - «0».
Только вместо листа из тетради в оперативной памяти используется кремниевая пластина, в которую «впечатаны» столбцы (разрядные линии, bitlines) и строки (словарные шины, wordlines). Пересечение столбца и строки является адресом ячейки оперативной памяти.
Динамическая оперативная память передает заряд по определенному столбцу. Этот заряд называют стробом адреса столбца (CAS, Column Adress Strobe) или просто сигналом CAS. Этот сигнал может активировать транзистор любого бита столбца. Управляющий сигнал строки именуется стробом адреса строки (RAS, Row Adress Strobe). Для указания адреса ячейки следует задать оба управляющих сигнала. В процессе записи конденсатор готов принять в себя заряд. В процессе чтения усилитель считывания (sense-amplifier) определяет уровень заряда конденсатора. Если он выше 50 %, бит читается, как «1»; в остальных случаях, как «0».
Осуществляется также обновление заряда ячеек. За порядком обновления следит счетчик. Время, которое требуется на все эти операции, измеряется в наносекундах (миллиардных долях секунды). Если чип памяти 70-наносекундный, это значит, полное чтение и перезарядка всех его ячеек займет 70 наносекунд.
Сами по себе ячейки были бы бесполезны, если бы не существовало способа записать в них информацию и считать ее оттуда. Соответственно, помимо самих ячеек, чип памяти содержит целый набор дополнительных микросхем. Эти микросхемы выполняют следующие функции:
- Идентификации строк и столбцов (выбор адреса строки и адреса ячейки)
- Отслеживание порядка обновления (счетчик)
- Чтение и возобновление сигнала ячейки (усилитель)
- Донесение до ячейки сведений о том, следует ли ей удерживать заряд или нет (активация записи)
У контроллера памяти есть и другие функции. Он выполняет набор обслуживающих задач, среди которых следует отметить идентификацию типа, скорости и объема памяти, а также проверку ее на ошибки.
Статическая оперативная память
Хотя статическая оперативная память (подобно динамической) является памятью произвольного доступа, она основана на принципиально иной технологии. Триггерная схема этой памяти позволяет удерживать каждый бит сохраненной в ней информации. Триггер каждой ячейки памяти состоит из четырех или шести транзисторов и содержит тончайшие проводки. Эта память никогда не нуждается в обновлении заряда. По этой причине, статическая оперативная память работает существенно быстрее динамической. Но поскольку она содержит больше компонентов, ее ячейка намного крупнее ячейки динамической памяти. В итоге чип статической памяти будет менее емким, чем динамической.
Статическая оперативная память быстрее, но и стоит дороже. По этой причине статическая память используется в кэше центрального процессора, а динамическая в качестве системной оперативной памяти компьютера. Более подробно о статической памяти написано в разделе «Кэш-память и регистр процессора» материала, посвященного преодолению ограничений компьютерной памяти.
В современном мире чипы памяти комплектуются в компонент, именуемый модулем. Порой компьютерные специалисты называют его «планкой памяти». Один модуль или «планка» содержит несколько чипов памяти. Не исключено, что вам приходилось слышать такие определения, как «память 8×32» или «память 4×16». Разумеется, цифры могли быть иными. В этой простой формуле первым множителем является количество чипов в модуле, а вторым емкость каждого модуля. Только не в мегабайтах, а в мегабитах. Это значит, что результат действия умножения следует разделить на восемь, чтобы получить объем модуля в привычных нам мегабайтах.
К примеру: 4×32 означает, что модуль содержит четыре 32-мегабитных чипа. Умножив 4 на 32, получаем 128 мегабит. Поскольку нам известно, что в одном байте восемь бит, нам нужно разделить 128 на 8. В итоге узнаем, что «модуль 4×32» является 16-мегабайтным и устарел еще в конце минувшего века, что не мешает ему быть превосходным простым примером для тех вычислений, которые нам потребовались.
Тема оперативной памяти настолько обширна, что мы вернемся к ней еще. Нам предстоит узнать о том, какие бывают типы оперативной памяти и как устроен ее модуль. Продолжение следует…
По материалам computer.howstuffworks.com
hi-news.ru
Как работает оперативная память и зачем она нужна - Заметки Сис.Админа
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 рассказывает о том как эту самую память выбрать (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.
Перед каждым пользователем рано или поздно (или никогда) встает вопрос модернизации своего верного «железного коня». Некоторыесразу 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.
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 (ну как, мощно я Вас нагрузил:-)). 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).
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.
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 (Windows 98).
Ещё (для общего развития) следует знать, что последняя, из ныне обитающих на компьютерах пользователей, 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 Windows 8 заявляет поддержку поистине колоссальных объемов – я даже не осмеливаюсь озвучить эту цифру (для тех, кто хочет сие проверить - дерзайте, магазины рядом:-)).
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:
- Чипы (микросхемы) памяти
- 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
- «Ключ» - специальная прорезь платы, по которой можно определить тип модуля. Механически препятствует неверной установке плашек в слоты, предназначенные для оперативной памяти
- SMD-компоненты модулей (резисторы, конденсаторы). Обеспечивают электрическую развязку сигнальных цепей и управление питанием чипов
- Cтикеры производителя - указывают стандарт памяти, штатную частоту работы и базовые тайминги
- 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.
Вот как-то так.
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 по выбору этой самой оперативной памяти;).
PS: За существование данной статьи спасибо члену команды 25 КАДР
sonikelf.ru
ОЗУ - что это такое и как работает?
Приобретая новенький компьютер, всегда обращаешь внимание на его характеристики, ведь это его лицо и главные достоинства. В числе многих параметров обязательно встретится сокращение из трех букв - ОЗУ. Что это такое и для чего нужно? Какое оптимальное количество нужно для нормальной работы ПК? Обо всем этом читайте ниже.
Определение и функции
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство, предназначенное для сохранения данных при включенном компьютере. То есть все запущенные процессы и задачи на ПК в реальном времени хранятся именно в этом месте, откуда впоследствии обрабатываются процессором. Также можно встретить второе наименование такого устройства - RAM, что с английского расшифровывается как random access memory, или "память с произвольным терминалом". ОЗУ выполняет ряд важных задач, без которых функционирование всей системы просто-напросто невозможно:
Особенности функционирования
ОЗУ способно хранить информацию только при включенном ПК. С этой целью необходимо сохранять все данные, с которыми проводилась работа, на жесткий диск. ОЗУ - что это такое? Другими словами, это запоминающее устройство, с помощью которого осуществляется деятельность всех процессов и программ. Через оперативную память проходит множество динамичных потоков информации. Запоминающее устройство с произвольным доступом (ОЗУ) - что это такое и что под этим подразумевается? Такая технология позволяет читать и записывать данные в любых ячейках памяти в любой момент времени.
Как все устроено?
Как работает ОЗУ? Что это такое, вы уже знаете. А как именно оно функционирует? Абсолютно любая оперативная память содержит в себе ячейки, причем каждая из их числа имеет свой личный адрес. Несмотря на это все они содержат в себе равное количество бит, число которых равно 8 (8 бит = 1 байт). Это минимальная единица измерения любой информации. Все адреса имеют вид двоичных чисел (0 и 1), собственно так же, как и данные. Ячейки, расположенные по соседству, наследуют последовательные адреса. Многие команды осуществляются с помощью "слов", областей памяти, состоящих из 4 или 8 байт.
Видовое разнообразие
Общая классификация делит данное устройство на 2 типа памяти: SRAM (статическая) и DRAM (динамическая). Первая используется как кеш-память ЦП, второй отводится роль оперативной памяти ПК. Любая SRAM содержит триггеры, которые могут находиться в двух состояниях: "включено" и "выключено". Они включают в себя сложный процесс построения технологической цепи, ввиду чего занимают много места. Цена данного устройства будет значительно выше, нежели DRAM, в которой отсутствуют триггеры, но есть 1 транзистор и 1 конденсатор, из-за чего оперативная память получается компактней (например - ОЗУ DDR2). Оптимальное ее количество на данный момент составляет порядка 4 Гб, если же компьютерная платформа предназначена для игр, тогда рекомендуется увеличить данное число в 2 раза. Сегодня мы разобрались в ОЗУ - что это такое и как оно работает. Теперь читатель представляет основной принцип функционирования данного устройства.
fb.ru
Часто задаваемые Hardware вопросы 3 - RAM
Каждый день огромное количество людей на форумах задают множество вопросов, просят помочь или посоветовать продукт в той или иной секции. И наш родной гудгейм (goodgame.ru) - не исключение. В сегодняшнем креативе я попытаюсь рассмотреть широкий спектр наиболее популярных и часто задаваемых hardware вопросов и их последовательные решения. И сегодня пойдёт речь о оперативной памяти...
Что такое оперативная память (RAM)?
Энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Передача данных в/из оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память. От объема оперативной памяти (кстати, еще ее называют ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.
Принцип работы оперативной памяти можно представить следующим образом. Поскольку ячейки организованы в виде двумерной матрицы, для получения доступа к той или иной ячейке необходимо указать адрес соответствующих строки и столбца. Для выбора адреса применяются импульсы RAS# (Row Access Strobe - стробирующий импульс доступа к строке) и CAS# (Column Acess Strobe - стробирующий импульс доступа к столбцу) при которых уровень сигнала (точнее, напряжение) изменяется с высокого на низкий. Эти импульсы синхронизированы с тактирующим импульсом, поэтому оперативная память также называется синхронной (SDRAM). Сначала подается сигнал активации необходимой строки, после чего - импульс RAS#, а затем - CAS#. При операции записи происходит то же самое, за исключением того, что в этом случае подается специальный импульс разрешения записи WE# (Write Enable), который также должен измениться с высокого на низкий. После завершения работы со всеми ячейками активной строки выполняется команда Precharge, позволяющая перейти к следующей строке. Существуют и другие сигналы, но в контексте данной статьи их можно не упоминать, чтобы неоправданно не усложнять материал.
Схема взаимодействия оперативной памяти с другими компонентами ПК:
Как разделяется оперативная память?
1) Динамическую - англ. DRAM (Dynamic Random Access Memory)
2) Статическую - SRAM (Static Random Access Memory)
1. 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.
2. 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.
Как выбрать оперативную память?
Обращаем внимание при выборе на:
1) Тип памяти
2) Объем памяти 3) Тактовую частоту памяти 4) Латентность (тайминги) 5) Производителя 6) Бюджет (цену)
Что такое латентность (тайминги)?
Латентность (тайминги) - Временные задержки сигнала. Значения таймингов обычно имеют вид, например, 3-3-3-9 или 4-4-4-12 итп.... По порядку это CAS Latency (CL), RAS to CAS Delay (tRCD), RAS Precharge Time (tRP) и Active to Precharge (tRas), не буду вдаваться в подробности, что все это такое, главной здесь нужно знать, что чем ниже тайминги, тем лучше (при выборе из двух модулей одного типа, например, PC2-6400).
С точки зрения пользователя, информация о таймингах позволяет примерно оценить производительность оперативной памяти, до её покупки. Таймингам памяти поколения DDR придавалось большое значение, поскольку кеш процессора был относительно мал и программы часто обращались к памяти. Таймингам памяти поколения DDR3 уделяется гораздо меньшее внимания, поскольку современные процессоры (например Intel Core DUO и Intel I5,I7) имеют относительно большие L2 кеши и снабжены (опять же относительно) огромным L3 кеш, что позволяет этим процессорам гораздо реже обращаться к памяти, а в некоторых случаях программа целиком помещается в кеш процессора
А как же тактовая частота?
Как правило, компьютер работает быстрее, если тактовая частота оперативной памяти выше. Если нужна память DDR-2, подойдет память DDR2-800 с эффективной частотой 800 МГц или DDR2-1066 (1066 МГц). Если необходима память DDR-3, то оптимально выбрать DDR3-1333, DDR3-1660 (1333/1600 соответственно МГц). Перед покупкой обязательно проверьте, какие частоты памяти поддерживает ваша материнская плата.
Какое охлаждение применяется при охлаждении оперативной памяти?
1) Активное (вентиляторы)
2) Пассивное (пассивы, радиаторы) 3) Водяное 5) Экстремальное (азот, фреон, жидкий гелий...) 6) Комбинированное - например пассивный радиатор на который крепятся вентиляторы
Какие наиболее популярные производители оперативной памяти?
Kingston, OCZ, Corsair, Mushkin, Crucial, Geil, Team, Patriot, A-Data и множество других)
Какой наиболее популярный объём памяти на данный момент?
Скажем так:
1) минимум -> 512-1024MB (512МБ и 1ГБ)
2) среднячок -> 2048-3072MB (2ГБ и 3ГБ) 3) оптимально, рекомендовано, на будущее (с залогом) -> 4096-6144MB (4ГБ и 6ГБ) 4) экстрем -> с выше 8096МБ (8ГБ), т.е 16ГБ, 24ГБ, 48ГБ и так далее..
Что такое двухканальный режим оперативной памяти?
Двухканальный режим - режим работы оперативной памяти компьютера (RAM), при котором работа с каждым вторым модулем памяти осуществляется параллельно работе с каждым первым (то есть 1 (и 3) модуль(и) работают параллельно с 2 (и 4), причем каждая пара на своем канале - в то время как на одноканальном контроллере памяти все модули обслуживаются одновременно одним контроллером (упрощенно можно сказать - каналом). Общий объём доступной памяти в двухканальном режиме (как и в одноканальном) равен суммарному объёму установленных модулей памяти.
Двухканальный режим поддерживается, если на обоих каналах DIMM установлено одинаковое количество памяти. Технология и скорость устройств на разных каналах могут отличаться друг от друга, однако общий объем памяти для каждого канала должен быть одинаковым. При использовании на разных каналах модулей DIMM с различной скоростью память будет работать на более медленной, поддерживаемой всеми модулями, скорости.
Какие правила включения двухканального режима?
Двухканальный режим может быть получен при использовании чётного числа модулей DIMM.
Для включения двухканального режима необходимо выполнить следующие условия:
Одинаковая конфигурация модулей DIMM на каждом канале Одинаковая плотность (128 МБ, 256 МБ, 512 МБ, и т.п.) Каналы памяти A и B должны быть идентичны На большинстве материнских плат (за редким исключением) должны быть заполнены симметричные разъемы памяти (разъем 0 или разъем 1)
Т.е. в двух-канальном режиме будет работать память одного объёма, одной частоты, одного производителя, одного типа.
От чего зависит прирост производительности от двухканального режима работы памяти?
Типа памяти;
Таймингов, задержек памяти;
Типа чипсета мат. платы или типа контроллера памяти;
Частоты работы памяти
и ряда других факторов
Что такое трёхканальный режим оперативной памяти?
Трехканальный режим - режим работы оперативной памяти компьютера (RAM), при котором осуществляется параллельная работа трех каналов памяти. То есть параллельно работают 3 (или три пары) модулей - 1 (и 2), 3 (и 4) и 5 (и 6). Теоретически дает до 300% производительности по сравнению с одноканальным режимом. На практике оказывается ненамного производительнее, а иногда и медленнее 2-канального режима.
Какие правила включения трёхканального режима в оперативной памяти?
Трехканальный режим может быть получен при использовании трех, шести, или, иногда, 9 модулей памяти.
Для включения трехканального режима необходимо выполнить следующие условия:
Одинаковая конфигурация модулей DIMM на каждом канале Одинаковая плотность (128 Мбит, 256 Мбит, и т.п.) Каналы памяти A, B и C должны быть идентичны На большинстве материнских плат (за редким исключением) должны быть заполнены симметричные разъемы памяти (разъем 0 или разъем 1)
Какие модули оперативной памяти поддерживают на сегоднешний день материнские платы?
1) стандарта DDR2
2) стандарта DDR3 3) в будущем стандарта DDR4
Раньше была "ин" поддержка памяти типа DDR (DDR1)
Что такое четырехканальный режим памяти?
В этом режиме вся оперативная память разбивается на четыре блока, с каждым блоком памяти работает отдельный независимый контроллер, благодаря чему эффективная пропускная способность увеличивается в четыре раза. Для работы в четырехканальном режиме необходимо использовать модули памяти одинакового объема с одинаковыми характеристиками, установленные группами по четыре штуки. Четырехканальные контроллеры памяти используются в основном в серверных платформах, где требуется высокая скорость работы с памятью.
Что такое пропускная способность памяти?
Пропускная способность памяти (кратко: ПСП) - количество данных, которые теоретически можно передать в память / из памяти за 1 секунду.
Рассчитывается по формуле:
ПСП = количество данных, передаваемых за 1 такт * тактовая частота памяти
Заметна ли разница между DDR3-1333MHz и DDR3-1600MHz и даст ли она мене существенного преимущества?
Скажем сразу! Разница между 1333 и 1600MHz почти равна нулю! (от силы 1-2%). Дополнительной производительности оно не даст! За то сэкономите не мало денег. Разница особо заметна при разгоне (где каждый мегагерз равен на вес золота) и объёмном рендеринге тяжелых задач (3дстудиомакс,мая,рендеринг, пифаст итп..), В играх разницы не будет!
А а видеокартах ведь же тоже используется память DDR3/DDR4? Так ли?
Нет, не совсем так! Так как у современных граф. адаптеров используются памяти типа: GDDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5. Где приставка G означает graphics/gpu (графика). К тому же пропускная способность памяти у график в десятки раз выше
Какое разделение DRAM модулей в компьютере?
DIPP, DILL, SIPP
SIMM - (72pin, 30pin) - (Один модуль памяти Inline) DIMM - 3,3 В и 5 В - (Dual встроенные модули памяти) - это на самом деле два интегрированные модули памяти на одной плате. Занимает всю ширину шины. SDR - (Single Data Rate), а называется SDRAM (синхронной динамической оперативной памяти), старый тип памяти DIMM (3,3 или 5 В), 168 контактов, емкостью от 16 МБ до 512 МБ, скорость от 66 МГц до 133 МГц DDR - (Double Data Rate) память нового типа SDR, 3,3 В, 184pinů (разные слоты месте, а не только один из двух), мощностью от 64 до 2048 мегабайт Разница в том, что он передает данные на переднем крае (в начале) и конце тактового импульса. DDR2 - новый тип памяти DDR, как и DDR, имеют более высокую частоту, они становятся настоящим стандартом. Недостаток: задержки у DDR2 выше, чем у DDR. DDR3 - Они немного дороже, но более мощнее. Максимальная частота 3068MHz. DDR4 - пока не доступен на ПК рынке, был объявлен компанией JEDEC. Развитие и продаж ожидается в 2013 году + ожидается смещения рынка DDR3 в 2015 году (ДДР4 станет стандартом а ДДР3 будет постепенно уходить в прошлое). Максимальная часы 4266MHz при 1,05 V. У самсунга уже имеются первые прототипы ДДР4 памяти SO-DIMM - DIMM ноутбук память, 72pin или 144/200-контактный RIMM - Rambus DRAM. В отличие от DDR DIMM имеет только 16-битную передачу ширину по шине, но за то значительно быстрее
Как тестируется оперативная память?
Она тестируется несколькими тестами:
Memtest86+ – Тест операвтивной памяти
Эту утилиту можно запускать с загрузочной дискеты или компакт-диска. MemTest86+, кроме своих прямых обязанностей, определяет основные характеристики компьютера, такие как чипсет, процессор и скорость работы памяти. У программы есть два режима работы: basic и advanced (основной и расширенный). Они отличаются временем тестирования. В основном режиме можно определить какие-то глобальные проблемы с памятью, а в расширенном режиме проводится более тщательное тестирование.
Переписать программу можно в виде образа загрузочной дискеты или компакт-диска. Разархивируйте переписанный файл и создайте загрузочный диск, выполнив команду install (для образа дискеты) или запишите ISO файл на компакт-диск с помощью программ записи, например, Nero или Easy CD Creator.
Перезагрузите компьютер и загрузитесь с полученной загрузочной дискеты или компакт-диска. Запустите MemTest86+. Основной тест начнется автоматически.
Docmem – Тест операвтивной памяти
Docmem – это удобная программа для тестирования памяти, которая пользуется заслуженной популярностью. Ее можно переписать с сайта производителей бесплатно, только нужно зарегистрироваться.
Windows memory diagnostic – Тест оперативной памяти
Компания Microsoft предлагает собственную диагностическую программу, похожую на две предыдущие. Она предлагается в виде стандартного установочного файла с образом загрузочного компакт-диска и программой для создания загрузочной дискеты.
Windows memory diagnostic – это более простая программа, чем предыдущие. Кроме того, она имеет дополнительный набор тестов для проверки компьютера. Она позволяет определить, какой именно модуль является источником проблем, если в системе установлено несколько модулей памяти.
Что такое разгон? От чего зависит разгонный потенциал?
Разгон или оверклокинг (от англ. overclocking) - повышение быстродействия компонентов компьютера за счёт эксплуатации их в форсированных (нештатных) режимах работы.
Ну а если говорить проще, то разгон – это принудительная работа оборудования на повышенных частотах.
Что такое разгон оперативной памяти?
Разгон - это просто: оперативная память!!!
Здесь всё отлично рассказано и показано:). Читаем, разгоняем.
Таак! Ну на этом на сегодня всё уважаемыe пользователи и читатели, я надеюсь, что данный материал был хоть как-то полезным. В следующий раз рассмотрим материнскую плату (MoBo). Удачи:)
goodgame.ru
Как работает оперативная память. Информационная статья
Как работает оперативная память?
Оперативная память является обязательной частью любого компьютера, смартфона, планшета, или же любой другой компьютерной системы.
Ее основной функцией является хранение данных, необходимых для работы системы именно в настоящее время. Для создания первого подобного устройства (как впрочем, при создании последующих) использовали динамическую память. Она работает медленне чем статическая память, но не требует больших затрат при производстве. Именно статическая память используется для создания кеша.
Ядра микросхем в устройстве составлены из множества ячеек памяти. Все они спаиваются в единую матрицу, выполненную в виде таблицы с прямыми углами. Эти таблицы именуется страницами. На них располагаются горизонтальные и вертикальные линейки - строки и столбцы. Цельная группа страниц именуется банком. Строки и столбцы служат проводниками, а там, где они пересекаются, устанавливается ячейка памяти. В их состав входят полевой транзистор и конденсатор.
Именно в конденсаторах и хранится информация, не превышающая по размерам 1 бит. То есть, если конденсатор несет в себе заряд, в нем находится одна логическая единица, если же заряд в нем отсутствует, там находится логический ноль. Вторая составляющая ячейки памяти необходима для того, чтобы удерживать информацию (заряд) в конденсаторе, или же извлекать ее оттуда.
Конденсаторы - чрезвычайно маленькие устройства, потому и несут минимальный объем информации. Помимо этого, он не может достаточно долго хранить в себе заряд, поэтому чтобы устранить эту проблему используют регенерацию памяти. Это явление позволяет через определенный период времени считывать информацию и производить повторную запись. Потому такой вид памяти и был назван динамическим.
Чтобы устройство могло считать память, оно посылает сигнал на заданную строку, и высвобождает заряд, хранящийся в конденсаторе, при условии что он там нам наличествует. К каждому из них подключается усилитель, способный среагировать даже на чрезвычайно малый поток электронов из конденсатора. Однако ввиду особенностей конструкции, при открытии одного конденсатора открываются все остальные, поэтому минимальный объем чтения начинается с одной строки в матрице.
Однако при считывании памяти с задействованных ячеек удаляется вся информация. Дело в том, что считывание сопряжено с потерей всеми использованными конденсаторами хранящихся в них данных, это необходимо для того, чтобы конденсатор мог взаимодействовать с чувствительным усилителем. Поэтому, чтобы сохранить данные после считывания, нужно произвести повторную запись на каждой использованной строке.
В интерфейсной части памяти можно определить линии адреса, а также линии, в которых хранятся данные. Адресные линии укажут, где именно расположена ячейка, хранящая определенную информацию, а на других линиях происходит чтение и запись памяти.
voprosu-i-otvety.ru
Оперативную память можно сравнить со спинным мозгом человека. Она обеспечивает скорость работы периферии и обмена информацией
Оперативная память (ОЗУ) имеет английское название RAM (Random Access Memory). Также данный узел может именоваться «оперативка», память. По техническим характеристикам это устройство представляет собой энергозависимую компоненту общей компьютерной памяти, в которой происходит хранение временных данных в виде машинного кода или программы.
Дополнительно в оперативной памяти ПК содержатся временные входные, выходные или промежуточные данные, которые находятся в процессе обработки центральным процессором.
Физическое исполнение этого типа памяти представлено в виде планок, на которых содержится набор микросхем и токопроводящих дорожек. Устанавливать оперативную память необходимо в специальные гнезда, расположенные на материнской плате компьютера. Они бывают различного цвета, обычно голубыми, желтыми или зелеными. Каждая планка в области расположения пинов (контактов) имеет прорезь, которая совмещается с аналогичной в гнезде. По бокам имеются стопорные защелки.
Планка помещается в специальные гнезда с защелками
К СВЕДЕНИЮ:
Понятие энергонезависимая память подразумевает устройство ввода/вывода, для работы которого не требуется наличие постоянного питания. Энергозависимая память – это область размещения информации на компьютере, для функционирования которой требуется наличие источника питания.
Поскольку ОЗУ относится к энергозависимым разновидностям устройств ввода/вывода, то это накладывает отпечаток на особенности ее работы. В отличие от ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), на которое происходит сохранение нужной информации, все данные, содержащиеся в ОЗУ, после выключения пользователем ПК обнуляются.
Еще одним моментом, для чего нужна оперативная память на компьютере, является повышение производительности. В отличие от центрального процессора, который имеет высокую скорость отдачи и приема данных, винчестер или периферийные устройства не обладают подобными характеристиками.
При возникновении необходимости обмена данными между внутренними частями ПК, оперативная память играет роль буфера, где кэшируются процессы для ускорения получения доступа к ним. Аналогично работают программы, которые «сбрасывают» кэш временной информации в оперативную память, чтобы в будущем не нагружать ЦП, а получать необходимые данные из ОЗУ.
Память нужна для улучшения производительности ПК
Таким образом, наличие оперативной памяти сказывается на работе системы, позволяя уменьшить время обмена данными между программными средствами и функциональными частями ПК (процессор, «северный» и «южный» мост, устройства ввода/вывода).
К СВЕДЕНИЮ:
Наличие оперативной памяти характерно не только для стационарного ПК. Это важная деталь любого электронного устройства (планшет, ноутбук, смартфон или даже смарт-ТВ).
Характеристики оперативной памяти
Чтобы разобраться, что такое оперативная память для ноутбука или настольного компьютера, требуется знать важные параметры, определяющие выбор – это характеристики ОЗУ.
Сюда входит не только производительность или цена, но также такие параметры, как объем, частота работы вычислительного процессора, тайминги.
1 Гб ОЗУ: что это такое или характеристики объема
Очень часто при прочтении технических характеристик устройства, в частности, компьютера, покупатель сталкивается с таким текстом: ОЗУ – 2Гб. Что это такое, и какое влияние оказывает объем оперативки на работу ПК.
Для понимания важности показателя в вопросе, что такое RAM и описания зависимости скорости работы ПК от объема можно привести простой пример. Во время работы пользователя на компьютере, значительное количество данных находятся в процессе постоянного перемещения из ПЗУ в ОЗУ для ускорения обмена и повышения скорости обработки информации компьютером. В оперативной памяти находится кэш всех открытых приложений. В этот момент объем памяти никоим образом не сказывается на работе.
Объем оперативной памяти можно проверить в сведениях о системе
Проблема может начинаться при превышении максимального количества данных, которые могут размещаться в ОЗУ. В этом случае более старая информация перемещается в специально отведенное место на диске, который именуется файлом подкачки.
Итогом становится подтормаживание работы, поскольку скорость обмена данными между жестким диском и процессором намного ниже, чем может гарантировать ОЗУ. Поэтому напрашивается один вывод: объем оперативной памяти должен превышать максимальное суммарное потребление ресурсов компьютера открытыми приложениями, в том числе и системными.
Объем современной оперативной памяти для ПК измеряется гигабайтами (Гб). Рекомендуемые объемы ОЗУ следующие:
- До 2 Гб будет достаточно для нормальной работы офисного компьютера, в котором применяются текстовые редакторы.
- От 2 до 4 Гб нормальный объем для домашнего ПК, который будет использоваться для различных целей.
- Свыше 4 Гб – это объем, необходимый для современных игр. Специалисты при сборке игрового компьютера советуют не экономить на объеме и устанавливать большее количество планок, так сказать «на будущее».
Для игрового компьютера потребуется максимально поддерживаемый объем ОЗУ
ВАЖНО!
При установке на ПК 32-битной версии операционной системы не рекомендуется устанавливать более 4 Гб ОЗУ, поскольку это не поддерживается ОС. Если планируется применять больший объем, то следует позаботиться о приобретении 64-битной версии программы.
Частота
Еще одной важной характеристикой ОЗУ в компьютере, является частоты работы. Этот параметр означает ширину канала, который применяется для обмена между материнской платой, процессором и непосредственно памятью. Здесь действует принцип «больше значит лучше». Но следует учитывать, что частотная характеристика памяти должна соответствовать аналогичному показателю системной платы. Например, при заявленной работе ОЗУ на частоте 1600 МГц и наличии в шине «материнки» поддержки только 1066 МГц, фактическое значение показателя у ОЗУ составит упомянутые 1066 МГц.
Также при упоминании частоты памяти может идти речь не о такте, а о скорости передачи. Этот показатель, которые правильно именовать скорость передачи данных представляет собой количество операции, результатом которых является обмен данными, совершенными за промежуток времени в одну секунду. Единицей измерения является гигатранфер или мегатрансфер (GT/s или MT/s). Характеристики приводятся в описании памяти.
Частота памяти влияет на скорость ее работы
Если говорить о тактовой частоте, то она составляет половину указанной удвоенной скорости передачи данных. Этот показатель скрывается под буквенным индексом DDR или Double Date Rate.
Список реальных показателей, которые чаще всего встречаются у производителей ОЗУ, приводится в таблице:
| Тип памяти | Возможные скорости работы, МГц | Такт, МГц |
| DDR | 200/266/333/400 | 100/133/166/200 |
| DDR2 | 400/533/667/800/1066 | 200/266/333/400/533 |
| DDR3 | 800/1066/1333/1600/1800/2000/2133/2200/2400 | 400/533/667/800/1800/1000/1066/1100/1200 |
| DDR4 | 2133/2400/2666/2800/3000/3200/3333 | 1066/1200/1333/1400/1500/1600/1666 |
ВАЖНО!
Следует обращать внимание на максимальный показатель такта, который поддерживает материнская плата. Если будет установлено две планки, одна из которых работает на более высоком такте, то фактический параметр частоты определяет низшие характеристики ОЗУ.
Тайминг
Тайминг означает способность задержки памяти. Существует такой параметр, как время доступа или CAS Latency. Его показатель определяет число тактовых циклов, создаваемых модулем памяти в процедуре задержки возврата информации, запрос на которую поступает от ЦП. Если показатель тайминга 9 включает девять проходов, то, например, цифра 7 будет означать всего семь тактовых циклов.
При равных показателях объема и скорости передачи информации, ОЗУ с таймингом в 7 циклов работает быстрее. Это называется латентностью.
Тайминги можно посмотреть в специализированных программах типа AIDA64
Вывод: Чем ниже показатель тайминга, тем быстрее осуществляется работа ОЗУ.
К СВЕДЕНИЮ:
Очень часто производитель не устанавливает максимальную частоту работы памяти, чтобы сохранить оптимальные показатели тайминга. При повышении такта автоматически возрастает рабочий тайминг, что не лучшим образом сказывается на производительности модуля.
Как узнать объем ОЗУ, установленной на компьютере
Для того чтобы точно знать количество оперативной памяти, установленной на компьютере, существует несколько способов. Подобная процедура может потребоваться, чтобы знать, как повысить ОЗУ при недостаточном ее количестве.
Варианты просмотра объема (в порядке усложнения):
«AIDA64» – программа, которая предоставляет исчерпывающие сведения о компьютере и системе
Разновидности оперативной памяти на компьютере
Современный компьютерные технологии предлагают пользователям всего два вида памяти: статистический и динамический
Статистическая разновидность
Этот тип называется «SRAM». При его создании используются полупроводниковые триггеры, что приводит к значительному ускорению скорости работы. Но затратная и сложная технология изготовления сказывается на стоимости. Также эта разновидность отличается своими большими размерами, поэтому не применяется в домашних ПК, а больше используется в промышленных серверах.
Динамическая разновидность
Этот вид носит название «DRAM» и применяется в большинстве современных ПК или ноутбуках. Основу данного типа составляют конденсаторы, что обеспечивает повышенную плотность записи данных и приемлемую стоимость. Недостатки вытекают из конструктивных особенностей. Повышение емкости конденсатора приводит к его быстрому саморязряду. Поэтому требуется постоянное пополнение, за счет процесса регенерации. Это тормозит работу ОЗУ, поэтому производителями применяются различные схемы для снижения времени задержки.
Современная память именуется «DDR» или «DRAM»
Также DRAM разделяется по поколениям или по времени создания. Эти виды различаются тактовой частотой и скоростью передачи данных. Всего существует 4 поколения ОЗУ:
- DDR2.
- DDR3.
- DDR4.
Дополнительно существует подразделение на оперативную память для стационарных (настольных) ПК и ноутбуков. Очень часто на стикерах, имеющихся на оборотной стороне ноутбука или нетбука можно увидеть указание типа оперативной памяти SO DIMM. Что это? Это точно та же ОЗУ, только меньшего размера.
В ноутбуках применяется память SO DIMM
Для сравнения, привычные габариты DRAM третьего поколения составляют 133,35 мм в длину. А модуль SO DIMM будет длиной в 67.6 мм. Также различается количество пинов (контактов для подключения).
Основные различия между стандартной DRAM и SO DIMM приведены в таблице:
К СВЕДЕНИЮ:
На первых компьютерах устанавливались модули памяти SIPP, которые представляют собой обычную печатную плату с гибкими контактами. Они часто ломались при установке. На смену SIPP пришли модули SIMM, которые уже больше напоминали современные планки.
Иногда на площадках интернет магазинов, преимущественно китайского происхождения, можно встретить в продаже оперативную память только для AMD. Что это такое и на самом деле подобная линейка будет работать только на архитектуре от данного производителя?
Есть модули, которые предназначены только с работой на платах AMD, что вызвано особенностями построения архитектуры
В реальности это оказывается правдой. Подобные подделки не соответствуют международным стандартам JEDEC. Поскольку инженеры AMD создали свою собственную архитектуру памяти с применением 11-разрядных столбцов и размером страницы в 16 Кбит. Все остальные производители используют показатель 10 на 8. Это приводит к повышению производительности, поскольку контроллер памяти дольше работает с определенной страницей.
Как увеличить оперативную память на компьютере
При появлении подтормаживания в работе ПК пользователь невольно задумывается над вопросом, как повысить оперативную память. Существует несколько способов, как повысить объем ОЗУ и улучшить производительность ПК.
Именно скорость работы является главной причиной, для чего увеличивают оперативную память компьютера.
Можно выделить три основных способа, как добиться прироста производительности памяти:
- Приобретение новых планок . Предварительно, во избежание проблем, рекомендуется извлечь старую планку и посмотреть на стикере все характеристики. Также не лишним будет узнать, какую частоту работы памяти поддерживает системная плата. Это один из факторов, что влияет на ОЗУ.
Не лишним будет подсчитать количество слотов для размещения памяти, поскольку при наличии недостаточного количества производить увеличение без удаления старых модулей не получится. При установке следует совместить вырезы на плате и зафиксировать стопорные защелки по бокам слота.
При помощи флэш накопителя можно воспользоваться технологией ReadyBoost для увеличения памяти
- Использование USB накопителя . Компания Microsoft реализовала в своих системах технологию ReadyBoost. Принцип работы заключается в сохранении на внешний носитель специального файла, куда происходит кэширование наиболее часто используемых процессов. Твердотелый накопитель отличается большей скоростью работы, поскольку не тратится время на поиск нужной информации по секторам жесткого диска.
К СВЕДЕНИЮ:
Минимальные требования, предъявляемые к флэшке для ReadyBoost включают объем не менее 256 Мб, скорость записи 1,75 Мбит/с, а чтения 2,5 Мбит/с.
- Изменение настроек BIOS. Это способ для людей, которые хорошо разбираются в системных настройках. Правильное изменение показателей через БИОС может привести к увеличению производительности памяти на 10%. Сам процесс оверклокинга заключается в изменении таймингов.
В БИОС можно поменять тайминги, что приведет к ускорению работы ОЗУ
Чтобы разогнать оперативную память следует зайти в БИОС (кнопка Del или F2, в зависимости от модели ПК). Далее необходимо перейти во вкладку Video Ram или Shared Memory. Там находится вкладка DRAM Read Timing. После выбора ручного режима пользователю будет доступно изменение таймингов. Стоит отметить, что все операции совершаются на свой страх и риск. Требуется глубокое познание в особенностях работы микропроцессорной техники.
ПЗУ – что это такое
Кроме ОЗУ в компьютере имеется ПЗУ или постоянное запоминающее устройство. Чтобы понять, что такое ОЗУ и ПЗУ в компьютере, требуется перечислить источники хранения информации, которые относятся к постоянным:
- интегральные микросхемы. Примером является БИОС, который питается от собственной батареи;
- винчестер;
- съемные накопители;
- диски;
Под ПЗУ понимаются контроллеры, БИОС, наборы микросхем, а также накопители
Также к числу ПЗУ в компьютере относят микросхемы (северный и южный мост), в которых заложены алгоритмы работы всей системы. Северный мост отвечает за правильную работу процессора и видеускорителя. Южный мост является контроллером, который, расшит на материнской плате и отвечает за процессы ввода/вывода.
Особенностью работы данного типа запоминающего устройства заключается в его энергонезависимости. Сохранение информации происходит даже при выключенном питании.
Очистка ОЗУ
Появление лагов при работе компьютера может свидетельствовать о переполнении оперативной памяти. В этом случае потребуется ее очищение. Наиболее кардинальным методом является перезагрузка ПК, но в этом случае автоматически будут закрыты все окна и может потеряться важная информация, если пользователь не сделает сохранение.
Более щадящим способом является применение диспетчера задач. Он вызывается сочетанием клавиш Ctrl+Alt+Del. В открывшемся окне пользователь увидит запущенные процессы с указанием количества занимаемой памяти. Клик правой кнопкой на выбранном процессе позволить снять задачу с выгрузкой из памяти.
Запуск диспетчера задач позволяет отследить использование памяти процессами
Еще одним способом снять нагрузку на ОЗУ является регулирование процессов, находящихся в автозагрузке. Все маловажные программы для обновления установленного софта или иные неиспользуемые задачи можно смело отключать.
Качественно почистить оперативную память можно при помощи специальных утилит. Их минусом является удалением нужных задач, что может привести к сбою в работе.
Лучшие производители и стоимость
Чтобы знать, какую ОЗУ лучше купить, следует предварительно ознакомиться с лучшими производителями и отобрать модели, признанные наиболее оптимальными с точки зрения пользователей.
- Corsair.
Американская фирма, которая специализируется не только на производстве памяти, но также множества иных компьютерных аксессуаров. Одной из лучших моделей является Corsair CMK16GX4M2A2400C14. Это модуль DDR4, обладающий низким профилем радиатора, но не самой маленькой ценой (14 000 рублей).
Corsair CMK16GX4M2A2400C14
- Kingston.
Еще одна американская компания, специализация которой – производство накопителей. Кроме обычных DRAM конвейер выпускает SSD накопители и флэш-память. К числу наиболее популярных моделей можно отнести Kingston HX324C11SRK2/16. Модуль, продающийся по цене 11 тысяч рублей, отличается повышенными тактовыми частотами и стильным дизайном.
Kingston HX324C11SRK2/16
- Patriot.
Компания, основанная в 1985 году. Главной задачей создания бренда явилась разработка модулей памяти для компьютерных энтузиастов. Каждая планка отличается улучшенным таймингом, повышенной скоростью передачи данных и возможностью оверклокинга. Одной из популярных моделей является Patriot Viper 4 (PV416G340C6K), стоимость которой составляет 13500 рублей. Ее достоинствами являются высокий разгонный потенциал, малое тепловыделение и низкая высота планок.
- Muskin. Американская компания, которая приобрела известность благодаря своим блокам питания. Также в продукции бренда присутствует линейка моделей памяти. Оптимальный выбором станет Mushkin Enhanced Redline (994206F). Эта память предлагает разгон до 3280 МГц и отличается высокой надежностью. Стоимость начинается от 7 400 рублей.
- G.Skill.
Бренд, родом из Тайваня, который ведет историю с 1989 года. Основная специализация компании – производства оперативной памяти. Одной из лучших моделей считается G.SKill Trident Z 32GB Kit DDR4-3200 CL14 (F4-3200C14D-32GTZR). Память типа DDR4 на 32 Гб, обеспечивающая высокий показатель такта, не требующая дополнительного корректирования напряжения при разгоне. Минус – запредельная стоимость, которая составляет 33 тысячи рублей.
G.SKill Trident Z
Комплекс технических средств, реализующих функцию памяти, называется запоминающим устройством (ЗУ) . ЗУ необходимы для размещения в них команд и данных. Они обеспечивают центральному процессору доступ к программам и информации.
Запоминающие устройства делятся на:
Основную память,
Сверхоперативную память (СОЗУ)
Внешние запоминающие устройства.
Основная память включает в себя два типа устройств: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM - Random Access Memory) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM - Read Only Memory).
ОЗУ предназначено для хранения переменной информации. Оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций с данными и может работать в режимах записи, чтения, хранения.
ПЗУ содержит информацию, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором вычислительных операций, например стандартные программы и константы. Эта информация заносится в ПЗУ перед установкой микросхемы в ЭВМ. Основными операциями, которые может выполнять ПЗУ, являются чтение и хранение.
Функциональные возможности ОЗУ шире, чем ПЗУ. Но ПЗУ сохраняет информацию при отключении питания (т.е. является энергонезависимой памятью) и может иметь более высокое быстродействие, так как ограниченность функциональных возможностей ПЗУ и его специализация на чтении и хранении позволяют сократить время выполнения реализуемых им операций считывания.
В современных ЭВМ микросхемы памяти (ОП) изготавливают из кремния по полупроводниковой технологии с высокой степенью интеграции элементов на кристалле.
Основной составной частью микросхемы является массив элементов памяти (ЭП), объединенных в матрицу накопителя.
Каждый элемент памяти может хранить 1 бит информации и имеет свой адрес. ЗУ, позволяющие обращаться по адресу к любому ЭП в произвольном порядке, называются запоминающими устройствами с произвольным доступом.
При матричной организации памяти реализуется координатный принцип адресации ЭП, в связи с чем адрес делится на две части (две координаты) - Х и Y. На пересечении этих координат находится элемент памяти, чья информация должна быть прочитана или изменена.
ОЗУ связано с остальным микропроцессорным комплектом ЭВМ через системную магистраль (рис.1).
Рис 1. Структурная схема ОЗУ
По шине управления передается сигнал, определяющий, какую операцию необходимо выполнить.
По шине данных передается информация, записываемая в память или считываемая из нее.
По шине адреса передается адрес участвующих в обмене элементов памяти. Максимальная емкость памяти определяется количеством линий в шине адреса системной магистрали. Поэтому максимальный объем ОП равен 220 = 1 Мбайт. Если содержит 24 линии, объем ОП может быть увеличен до 16 Мбайт, а если 32 линии максимальный объем ОП увеличился до 232= 4Гб.
Микросхемы памяти могут строиться на статических (SRAM) и динамических (DRAM) ЭП. В качестве статического ЭП чаще всего выступает статический триггер. В качестве динамического ЭП может использоваться электрический конденсатор сформированный внутри кремниевого кристалла.
Статические ЭП способны сохранять свое состояние (0 или 1) неограниченно долго (при включенном питании). Динамические ЭП с течением времени записанную в них информацию теряют.
Микросхемы элементов памяти динамических ОЗУ отличаются от аналогичных ЭП статических ОЗУ меньшим числом компонентов в одном элементе памяти, в связи с чем имеют меньшие размеры и могут быть более плотно упакованы в кристалле. Основными характеристиками ОЗУ являются объем и быстродействие.
В современных ПЭВМ ОЗУ имеет модульную структуру. Сменные модули могут иметь различное конструктивное исполнение (SIP, ZIP, SIMM, DIMM). Увеличение объема ОЗУ обычно связано с установкой дополнительных модулей. Время доступа к модулям DRAM составляет 60 - 70 нc.
На производительность ЭВМ влияет не только время доступа, но и такие параметры (связанные с ОЗУ), как тактовая частота и разрядность шины данных системной магистрали. Если тактовая частота недостаточно высока, то ОЗУ простаивает в ожидании обращения. При тактовой частоте, превышающей возможности ОЗУ, в ожидании будет находиться системная магистраль, через которую поступил запрос в ОЗУ.
Разрядность шины данных (8, 16, 32 или 64 бита) определяет длину информационной единицы, которой можно обменяться с ОЗУ за одно обращение.
Интегральной характеристикой производительности ОЗУ с учетом частоты и разрядности является пропускная способность , которая измеряется в Мегабайтах в секунду. Для ОП с временем доступа 60-70 нс и разрядностью шины данных 64 бита максимальная пропускная способность при тактовой частоте 50 МГц составляет 400 Мбайт/с, при частоте 60 МГц - 480 Мбайт/с, при 66 МГц - 528 Мбайт/с в режиме группового обмена, реализуемом, например, при прямом доступе к памяти.
Микросхемы ПЗУ также построены по принципу матричной структуры накопителя. Функции элементов памяти в них выполняют перемычки в виде пероводников, полупроводниковых диодов или транзисторов. В такой матрице наличие перемычки может означать “1”, а ее отсутствие - “О”. Занесение формации в микросхему ПЗУ называется ее программированием , а устройство, с помощью которого заносится информация, - программатором . Программирование ПЗУ заключается в устранении (прожигании) перемычек по тем адресам, где должен храниться “О”. Обычно схемы ПЗУ допускают только одно программирование.
Сверхоперативные ЗУ используются для хранения небольших объемов информации и имеют значительно меньшее время (в 2 - 10 раз) считывания/запииси, чем основная память. СОЗУ обычно строятся на регистрах и регистровых структурах.
Регистр представляет собой электронное устройство, способное хранить занесенное в него число неограниченно долго (при включенном питании). Наибольшее распространение получили регистры на статических триггерах.
По назначению регистры делятся на регистры хранения и регистры сдвига. Информация в регистры может заноситься и считываться либо параллельно, а зу всеми разрядами, либо последовательно, через один из крайних разрядов с последующим сдвигом занесенной информации.
Сдвиг записанной в регистр информации может производиться вправо или влево. Если регистр допускает сдвиг информации в любом направлении, он называется реверсивным.
Регистры могут быть объединены в единую структуру. Возможности такой структуры определяются способом доступа и адресации регистров.
Если к любому регистру можно обратиться для записи/чтения по его адресу, такая регистровая структура образует СОЗУ с произвольным доступом.
Память магазинного типа образуется из последовательно соединенных регистров (рис.2).
Если запись в регистровую структуру (рис.2,д) производится через один регистр, а считывание - через другой, то такая память является аналогом задержки и работает по принципу “первым вошел - первым вышел” (FIFO - first input, first output).
Если же запись и чтение осуществляются через один и тот же регистр (рис.2,6), такое устройство называется стековой памятью , работающей по принципу “первым вошел - последним вышел” (FILO - first input, last output). При записи числа в стековую память сначала содержимое стека сдвигается в сторону последнего, К-го регистра (если стек был полностью заполнен, то число из К-го регистра теряется), а затем число заносится в вершину стека -регистр 1. Чтение осуществляется тоже через вершину стека, после того как число из вершины прочитано, стек сдвигается в сторону регистра 1.
Стековая память получила широкое распространение. Для ее реализации в ЭВМ разработаны специальные микросхемы. При записи числа в стек сначала номер ячейки в указателе стека модифицируется так, чтобы он указывал на очередную свободную ячейку, после чего производится запись числа по этому адресу. Такая работа указателя стека позволяет реализовать принцип “первым вошел - последним вышел”. В стек может быть загружен в определенной последовательности ряд данных, которые впоследствии считываются из стека уже в обратном порядке, на этом свойстве построена система арифметических преобразований информации.
Рис 2. Регистровая структура магазинного типа: а - типа FIFO; б - типа FILO
В микропроцессорах ассоциативные ЗУ используются в составе кэш-памяти для хранения адресной части команд и операндов исполняемой программы. Кэш-память может быть размещена в кристалле процессора (так называемая “кэш-память I уровня”) или выполнена в виде отдельной микросхемы (внешняя кэш-память или кэш-память II уровня). Встроенная кэш-память (I уровня) в процессорах Pentium имеет объем около 16 Кбайт, время доступа - 5 - 10 не, работает с 32-битными словами и при частотах 75-166 МГц обеспечивает пропускную способность от 300 до 667 Мбайт/с. Внешняя кэшпамять (П уровня) имеет объем 256 Кбайт - 1 Мбайт, время доступа - 15 не, работает с 64-битными словами и при частоте 66 МГц обеспечивает максимальную пропускную способность 528 Мбайт/с. Конструктивно исполняется либо в виде 28-контактной микросхемы, либо в виде модуля расширения на 256 или 512 Кбайт.
