Что такое оперативная память компьютера?
Снова привет! Сегодня речь пойдет об оперативной памяти. Разберемся с тем: что такое оперативная память, для чего она нужна и как работает. Также расскажу какие виды оперативной памяти есть и на какие характеристики стоит обращать внимание при ее выборе. Будет позновательно и интересно. Начнем.
Что такое энергонезависимая память?
NVRAM (Non Volatile Random Access Memory) – общее название энергонезависимой памяти. Энергонезависимая память – это такая, данные в которой не стираются при выключении питания. В противоположность ей есть энергозависимая память, данные в которой исчезают при отключении питания. Т.е. когда питание на микросхему (или модуль) памяти подается, она «помнит» данные, когда перестает подаваться – она их «забывает».
Под понятие «энергонезависимая» подпадает несколько видов памяти. Кстати сказать, память (и энергозависимая, и энергонезависимая) имеется не только в компьютере, но и во всех околокомпьютерных и периферийных устройствах:
- в принтерах — лазерных, струйных и матричных ,
- в мониторах,
- в модемах,
- графических картах и т.д.
Даже в компьютерных клавиатурах имеются оба вида памяти.
Оба они упакованы в бескорпусную микросхему («капельку»), покрытую компаундом.
Такая конструкция — все «в одном флаконе» — именуется контроллером (от английского «control» — управление) и очень широко применяется в электронике.
Примеры
Постоянная память в компьютере — это определенное место на материнской плате, в котором хранятся:
- Тестовые утилиты, проверяющие правильность работы аппаратной части при каждом запуске ПК.
- Драйвера управления главными периферийными девайсами (клавиатурой, монитором, дисководом). В свою очередь, те слоты на материнской плате, в функции которых не входит включение компьютера, не хранят свои утилиты в ROM. Ведь место ограничено.
- Прогу начальной загрузки (BIOS), которая при включении компа запускает загрузчик операционной системы. Хотя нынешний биос может включать ПК не только с оптических и магнитных дисков, но и с USB-накопителей.
В мобильных гаджетах постоянная память хранит в себе стандартные приложения, темы, картинки и мелодии. При желании пространство для дополнительной мультимедийной информации расширяют с помощью перезаписываемых SD-карт. Однако если устройство используется только для звонков, в расширении памяти нет необходимости.
В целом, сейчас ROM есть в любой бытовой технике, автомобильных плеерах и прочих девайсах с электроникой.
Как в ОЗУ записывается и читается информация
Понять, как в ОЗУ происходит запись и считывание данных будет проще, если представить её в виде обычной таблицы. Чтобы считать данные из ячейки, на горизонтальную строку выдаётся сигнал выбора адреса строки (RAS). После того как он подготовит все конденсаторы выбранной строки к чтению, по вертикальной колонке подаётся сигнал выбора адреса столбца (CAS), что позволяет считать данные с конкретной ячейки матрицы.
Характеристика, определяющая количество информации, которое может быть записано или прочитано за одну операцию чтения/записи, именуется разрядностью микросхемы или по-другому шириной шины данных. Как нам уже известно, перед тем как быть переданной на шину микросхемы, а затем в центральный процессор, информация сначала попадает в выходной буфер. С ядром он связывается внутренним каналом с пропускной способностью равной ширине шины данных. Другой важной характеристикой ОЗУ является частота шины памяти. Что это такое? Это периодичность, с которой происходит считывание информации, а она совсем не обязательно должна совпадать с частотой подающегося на матрицу памяти сигнала, что мы и увидим на примере памяти DDR.
В современных компьютерах используется так называемая синхронная динамическая оперативная память — SDRAM. Для передачи данных в ней используется особый синхросигнал. При его подаче на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер.
Представим, что у нас есть микросхема памяти с шириной шины данных 8 бит, на которую с частотой 100 МГц подаётся синхросигнал. В результате за одну транзакцию в выходной буфер по 8-битовому каналу попадает ровно 8 бит или 1 байт информации. Точно такой же синхросигнал приходит на выходной буфер, но на этот раз информация попадает на шину микросхемы памяти. Умножив частоту синхросигнала на ширину шины данных, мы получим ещё один важный параметр — пропускную способность памяти.
8 бит * 100 МГц = 100 Мб/с
Регенерация памяти
Процесс периодического считывания информации из ячеек компьютерной памяти и немедленной ее перезаписи в эти же ячейки без изменения называется регенерацией памяти. Это фоновый процесс для сохранения данных в динамической энергозависимой памяти. Он является определяющей характеристикой для такой разновидности.
Информация в динамической памяти хранится в виде наличия или отсутствия заряда на миниатюрном конденсаторе. С течением времени заряд уменьшается. Поэтому если данные своевременно не регенерировать, их можно полностью потерять. Для защиты от потери данных осуществляются их периодическое считывание и перезапись с помощью внешней схемы. В результате заряд конденсатора восстанавливается до исходного состояния.
Какой бывает компьютерная память и в каких устройствах она используется?
Все виды компьютерной памяти можно разделить на две большие категории. Энергозависимая и энергонезависимая память. Энергозависимая память теряет все данные при отключении системы. Это происходит потому, что такая память требует постоянной энергетической подпитки и, как только подача электричества прекращается, она перестает функционировать. Энергонезависимая память сохраняет данные вне зависимости от того, включен ваш компьютер или нет. К примеру, большинство типов оперативной памяти относятся к энергозависимой категории.
Наиболее известные представители энергонезависимой категории это ПЗУ (постоянная память) и флеш-память, получившая в последнее время немалое распространение. В частности, карты памяти CompactFlash и SmartMedia.
Прежде всего просто перечислим основные виды компьютерной памяти и только потом начнем их рассматривать:
- Оперативная память. Оперативное запоминающее устройство. ОЗУ, RAM
- Постоянная память. Постоянное запоминающее устройство. ПЗУ, ROM
- Кеш-память, Cache
- Динамическая оперативная память. Dynamic RAM, DRAM
- Статическая оперативная память. Static RAM, SRAM
- Флеш-память, Flash memory
- Память типа Memory Sticks в виде карт памяти для цифровых фотоаппаратов
- Виртуальная память, Virtual memory
- Видеопамять, Video memory
- Базовая система ввода-вывода, БСВВ, BIOS
Как мы уже писали, память применяется не только в компьютерах, но и в иных цифровых устройствах. Тех «компьютероподобных» устройствах, которые для удобства изложения материала мы будем считать компьютерами, не отвлекаясь на постоянные обсуждения различий между ними. В частности, планшеты многие аналитики относят к компьютерам. Речь идет в том числе и о:
- Сотовых телефонах
- Смартфонах
- Планшетах
- Игровых консолях
- Автомобильных радиоприемниках
- Цифровых медиаплеерах
- Телевизорах
Прежде, чем разбираться в том, как функционирует каждый вид памяти, поинтересуемся тем, как она вообще работает.
Назначение энергонезависимой памяти CMOS
Микропрограммы в $BIOS$ считывают данные об оборудовании ПК из микросхемы $BIOS$, после чего они выполняют обращение к жесткому или гибкому диску и передают управление тем программам, которые там записаны.
Набор микропрограмм, которые составляют $BIOS$, хранятся в постоянной памяти ПК, которая располагается на системной плате. Параметры $BIOS$ зашиты компанией-разработчиком, но пользователи при надобности могут вносить необходимые изменения в эти параметры. Для этого служит связанная с $BIOS CMOS$-память, которая хранит настройки системы, в частности, вводимые пользователем через программу $BIOS Setup.$ Общий объем $CMOS$-памяти составляет всего $256$ байт.
К примеру, изготовители $BIOS$ не могут ничего знать о параметрах установленных на определенный ПК жестких или гибких дисков. Для обеспечения работы с таким оборудованием программы, которые входят в состав $BIOS$, должны знать, где можно найти нужные параметры. Но по известным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).
Готовые работы на аналогичную тему
Для хранения подобных данных используется энергонезависимая $CMOS$-память. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не удаляется после выключения ПК, а от ПЗУ – тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Микросхема $CMOS$-памяти питается от батарейки, которая расположена на системной плате. Заряда батарейки достаточно для того, чтобы микросхема не теряла данные даже в случае, если ПК не будут включать несколько лет.
Рисунок 2. Расположение батарейки CMOS-памяти
$CMOS$ используется для хранения информации о конфигурации, составе оборудования ПК и его параметрах, таких как данные о дисковых накопителях, о ЦП, тип видеоадаптера, наличие сопроцессора и других данных, а также о режимах его работы и информации, необходимой при запуске ПК (например, о порядке загрузки ПК). Микросхема $CMOS$-памяти также содержит электронные часы, которые указывают текущую дату и время.
Содержимое $CMOS$-памяти изменяется специальной программой $SETUP$, находящейся в $BIOS$. Тот факт, что ПК четко отслеживает время и дату (даже при выключенном питании), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в $CMOS$.
Сколько стоит память?
Давайте ка посмотрим прайс-лист:
Итак, мы видим, что современная память стоит дешевле. Более старая оказывается, дефицит.
Спасибо за прочтение статьи, надеюсь она будет для вас полезной. Подписывайтесь на обновления блога, в скором будущем я планирую написать подобные статьи про процессоры, видеокарты и материнские платы. А я прощаюсь с вами, до следующих статей.
