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.
Виды запоминающих устройств компьютера
Отметим, что существует постоянная память – это микросхемы ПЗУ, транзисторы которых способны пребывать в каком-то определенном состоянии при отсутствии напряжения. Такие микросхемы устанавливаются, например, в винчестерах, роутерах, мониторах (сохранение настроек) и других устройствах, где сброс микропрограммы недопустим.
Иногда термин «постоянная память» используется по отношению к накопителям, однако это не совсем корректно. В этом легко убедиться, спросив у консультантов магазина электроники не жесткий диск, а постоянное запоминающее устройство.
Существует еще одна модификация решений для хранения данных, представляющая гибрид ОЗУ и ПЗУ. Так, пользовательские настройки БИОС материнской платы сохраняются в микросхеме, транзисторы которой поддерживаются ничтожным током, получаемым от аккумуляторной «батарейки-таблетки». Эта идея обрела «вторую жизнь» в специальных накопителях, носителями данных в которых являются обычные модули памяти, поддерживаемые батареей.
Принцип работы ОЗУ
RAM взаимодействует с центральным процессором и накопителями (жесткими дисками). Работает она следующим образом:
- накопитель или флеш-карта отправляют информацию в ОЗУ;
- эти данные для последующей обработки передаются на ЦПУ (центральный процессор);
- после обработки данных процессором они отправляются на устройство ввода-вывода.
Отсюда следует, что оперативная память — это буферная зона между процессором и накопителем.
В работе можно обойтись и без этого элемента, но в таком случае данные обрабатываются в десятки (или даже сотни) раз дольше за счет увеличения времени доставки информации. Дело в том, что скорость работы процессора и жесткого диска несопоставимы.
В процессе обработки данных задействуется кэш-память (оперативная, ОЗУ), разделенная на небольшие секторы.
Она нужна для временного (промежуточного) хранения данных, к которым часто обращается пользователь, что позволяет ускорить доставку данных в регистры, исключить простои в работе процессора и увеличить производительность всего ПК.
Динамическое ОЗУ (DRAM)
- Время на рынке: с 1970-х до середины 1990-х
- Популярные продукты с использованием DRAM: игровые приставки, сетевое оборудование
DRAM, один из двух основных типов памяти (другой — SRAM), требует периодического «обновления» мощности для функционирования. Конденсаторы, которые хранят данные в DRAM, постепенно разряжают энергию. Отсутствие энергии означает, что данные теряются. Поэтому DRAM называется «динамическим» — постоянные изменения или действия (например, обновление) необходимы для сохранения данных нетронутыми. DRAM также считается энергозависимой памятью. Это означает, что все сохраненные данные теряются при отключении питания.
Преимущества использования DRAM (по сравнению с SRAM) заключаются в низких затратах на производство и большей емкости памяти. Недостатками использования DRAM (по сравнению с SRAM) являются более медленные скорости доступа и высокое энергопотребление.
Из-за этих характеристик DRAM используется в таких устройствах:
- Системная память
- Видео графическая память
В 1990-х годах разработана расширенная динамическая ОЗУ с данными (EDO DRAM), за которой последовала ее эволюция, ОЗУ Burst EDO (BEDO DRAM). Эти типы памяти были привлекательны благодаря повышенной производительности/эффективности при меньших затратах. Но технология устарела в результате разработки SDRAM.
Скорости, напряжения и ёмкости
Накопители RAM также могут поставляться с RGB-подсветкой для настольных компьютеров.
Хотя основы того, что делает ОЗУ, очень просты, существуют самые разные типы, даже среди DDR4. Например, оперативная память работает с разными скоростями, например 2400, 3000 или 3200 МГц. Она также бывает разных ёмкостей, например, 4, 8 или 16 ГБ.
Как правило, современным компьютерам требуются две карты памяти (называемые комплектом) одинакового размера для работы в так называемом «двухканальном режиме». По сути, это просто означает, что компьютер работает на двух планках ОЗУ.
Многие люди утверждают, что вы можете смешивать и сопоставлять разные конфигурации ОЗУ, и в основном это правда. Однако лучше если планки оперативной памяти имеют одинаковые характеристики или одной модели
Важно, чтобы планки RAM имели одинаковое напряжение, но многие настольные DDR4 продаются со стандартным напряжением 1,35 В, что делает эту проблему менее серьёзной. Но с ноутбуками и оперативной памятью более ранних поколений дело обстоит иначе.
Если вы не можете получить ОЗУ той же марки для ноутбука, по крайней мере, убедитесь, что вы используете такое же напряжение, скорость и ёмкость. Сколько оперативной памяти вы можете использовать, также зависит от того, что может принять ваша материнская плата. Например, старый ноутбук может поддерживать до 8 ГБ памяти DDR3.
Однако современный настольный ПК может иметь что-то вроде 128 ГБ DDR4, в зависимости от его процессора и материнской платы. Однако для большинства людей от 8 до 32 ГБ вполне достаточно.
ОЗУ — это гораздо больше, чем этот базовый обзор. Если вы занимаетесь разгоном, тогда важны напряжение и тайминги. Если нет, то, надеюсь, теперь вы лучше понимаете, что делает оперативная память и почему она так важна для вашего ПК.
RAM термины: тайминги, задержка и многое другое
Вы познакомились с SDRAM, DIMM и DDR. Но как насчет других длинных цепочек чисел в модели RAM? Что они имеют в виду? В чем измеряется ОЗУ? А что насчет ECC и Swap? Вот другие термины спецификации RAM, которые вы должны знать.
Тактовая частота, передача, пропускная способность
Возможно, вы видели ОЗУ, на которую ссылаются два набора чисел, например, DDR3-1600 и PC3-12800. Это и ссылка, и ссылка на генерацию оперативной памяти и ее скорость передачи . Число после DDR / PC и перед дефисом относится к поколению: DDR2 — это PC2, DDR3 — это PC3, DDR4 — это PC4.
Число, соединенное после DDR, относится к числу мегатрансферов в секунду (МТ/с). Например, оперативная память DDR3-1600 работает на скорости 1600 МТ/с. ОЗУ DDR5-6400, о котором говорилось выше, будет работать со скоростью 6400 МТ/с — намного быстрее! Число в паре после ПК относится к теоретической пропускной способности в мегабайтах в секунду. Например, PC3-12800 работает со скоростью 12 800 МБ/с.
Разгон ОЗУ возможен так же, как разгон процессора или видеокарты. Разгон увеличивает пропускную способность оперативной памяти. Производители иногда продают предварительно разогнанную оперативную память, но вы можете разогнать ее самостоятельно. Просто убедитесь, что ваша материнская плата поддерживает более высокую тактовую частоту RAM!
Вы можете быть удивлены, можете ли вы смешивать модули оперативной памяти с разными тактовыми частотами. Ответ в том, что да, вы можете, но все они будут работать на тактовой частоте самого медленного модуля. Если вы хотите использовать более быструю оперативную память, не смешивайте ее со старыми, более медленными модулями. Теоретически вы можете смешивать бренды RAM, но это не рекомендуется. У вас больше шансов встретить синий экран смерти или других случайных сбоев, когда вы смешиваете марки RAM или разные тактовые частоты RAM.
Тайминг и задержка
Иногда вы увидите модули оперативной памяти с рядом цифр, например, 9-10-9-27. Эти цифры называются таймингами. Синхронизация ОЗУ — это измерение производительности модуля ОЗУ в наносекундах. Чем ниже цифры, тем быстрее ОЗУ реагирует на запросы.
Первое число (в примере 9) — это задержка CAS. Задержка CAS относится к числу тактовых циклов, необходимых для того, чтобы данные, запрошенные контроллером памяти, стали доступными для вывода данных.
Вы можете заметить, что DDR3 RAM обычно имеет более высокие тактовые номера, чем DDR2, а DDR4 обычно имеет более высокие тактовые номера, чем DDR3. Тем не менее, DDR4 быстрее, чем DDR3, который быстрее, чем DDR2. Странно, правда?
Мы можем объяснить это, используя DDR3 и DDR4 в качестве примеров.
Минимальная частота работы ОЗУ DDR3 составляет 533 МГц, что означает тактовую частоту 1/533000000 или 1,87 нс. При задержке CAS в 7 циклов общая задержка составляет 1,87 x 7 = 13,09 нс. («Нс» означает наносекунды.)
Принимая во внимание, что самая низкая скорость ОЗУ DDR4 составляет 800 МГц, что означает тактовую частоту 1/800000000, или 1,25 нс. Даже если он имеет более высокий CAS из 9 циклов, общая задержка составляет 1,25 x 9 = 11,25 нс. Вот почему это быстрее!
Для большинства людей пропускная способность всегда превосходит тактовую частоту и задержку . Вы получите гораздо больше преимуществ от 16 ГБ ОЗУ DDR4-1600, чем от 8 ГБ ОЗУ DDR4-2400. В большинстве случаев время и задержка являются последними пунктами рассмотрения.
ECC
ОЗУ с исправлением ошибок (ECC) — это особый тип модуля памяти, который предназначен для обнаружения и исправления повреждения данных. ECC ram используется на серверах, где ошибки в критически важных данных могут быть катастрофическими. Например, личная или финансовая информация хранится в оперативной памяти при манипулировании связанной базой данных.
Бытовые материнские платы и процессоры обычно не поддерживают ECC-совместимую оперативную память. Если вы не создаете сервер, который специально требует ОЗУ ECC, вы должны держаться подальше от него.
DIMM, SDRAM, DDR — что это?!
Эти аббревиатуры, используемые для маркировки планок оперативной памяти и означающие используемую технологию производства и тип используемых микросхем.
DIMM — это двухсторонняя плата, где контакты к ячейкам RAM расположены по обе стороны модуля — Dual In-Line Memory Module. Они пришли на смену SIMM, который на сегодняшний день не используются. Так же были модули RIMM, которые пыталась продвигать компания Intel вместе со своим процессором Pentium 4, но они так и не прижились.
SDRAM — это вид ОЗУ, который на сегодняшний день используется на всех компьютерах и ноутбуках. Расшифровывается как «Synchronous Dynamic Random Access Memory», что в переводе на великий и могучий означает: «синхронная динамическая память с произвольным доступом».
DDR, DDR2, DDR3, DDR4 — это тип используемых планок SDRAM. Под аббревиатурой подразумевается «Double Data Rate», то есть «Удвоенная скорость передачи данных». На сегодняшний день насчитывается аж 4 типа, самый современный из них на сегодняшний день — DDR4 с частотой 2800 МГц (PC22400). Этот тип только-только появился на рынке, но планируется, что к концу 2016 года полностью займёт доминирующее положение на рынке.
GDDR — тип оперативной памяти ОЗУ для видеокарт, отличающаяся от обычных ДДР, используемых на компьютерах и ноутбуках, более высокой частотой работы, а так же более низким энергопотреблением и тепловыделением. Самый современных тип ОЗУ для видеокарт — GDDR5.
Что такое ОЗУ?
Операти́вная па́мять, операти́вка, ОЗУ́ (от англ. RAM — Random Access Memory — память с произвольным доступом; ОЗУ — Оперативное Запоминающее Устройство) это временная память в которой хранится промежуточная информация обрабатываемая центральным процессором. Другими словами ОЗУ это посредник между процессором и программами находящимися на жестких дисках. Оперативная память энергозависима, т.е. если отключить энергию идущей к ОЗУ все данные на ней удаляются. Во время работы в оперативной памяти хранятся данные и запущенные программы.
Структура оперативной памяти
По своей структуре ОЗУ напоминает таблицу, в которой есть строки и столбцы. Например шахматная доска. На шахматной доске есть столбцы, которые размечены цифрами от 1-8, и есть строки, которые размечены буквами от A-H. Таким образом можно узнать адрес любой клетки на шахматной доске (например A1). В оперативной памяти все точно также. Каждая ячейка (клетка) предназначена для хранения определенного объема данных и имеет свой адрес. Здесь горизонтальная строка обозначается ROW, а вертикальный столбец Column. Ячейки ОЗУ имеют способность задерживать электрический заряд и переводить его в некий цифровой сигнал. Для передачи адреса строки используется сигнал, который называется RAS (Row Adress Strobe), а для столбца CAS (Column Adress Strobe).
Принцип работы оперативной памяти компьютера.
При задействовании оперативки данные с жесткого диска (hdd) сначала попадают в нее и уже потом передаются для обработки в процессор. Часто сначала они попадают в кеш-памяти. Там как правило хранится та информация, которая чаще всего запрашивается. Так, на много сокращается время доставки данных от устройств к процессору, а значит повышается производительность системы.
Для чего нужна оперативка?
Прочитав про принцип работы оперативки задаешься вопросом: Раз есть кеш, зачем нужны большие объемы оперативной памяти? Оперативкой управляет специальный контроллер расположенный в чипсете материнки. Контроллер подключает CPU (процессор) к основным узлам через так называемые шины — графический контроллер, ОЗУ.
Примечание: Компьютерная шин́а (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — подсистема, служащая для передачи данных между функциональными блоками компьютера. Например: на картинке шина PCI Express
Шины бывают параллельными (данные переносятся по словам, распределенные между несколькими проводниками) и последовательными (данные переносятся побитово).
Большинство компьютеров имеет как внутренние, так и внешние шины. Внутренняя шина подключает все внутренние компоненты компьютера к материнской плате (и, следовательно, к процессору и памяти). Такой тип шин также называют локальной шиной, поскольку она служит для подключения локальных устройств. Внешняя шина подключает внешнюю периферию к материнской плате.
Сетевые соединения, такие, как Ethernet, обычно не рассматриваются как шины, хотя разница больше концептуальная, чем практическая.
Контроллер анализирует выполняемую программу и старается предвидеть какие данные, скорее всего, понадобятся в ближайшее время центральному процессору и закачивает их в кеш-память из оперативки, а также выгружает их обратно. При включении компьютера первыми с hdd записываются в ОЗУ драйвера устройств, системные приложения и элементы ОС. При запуске какой либо программы пользователем, она также записывается в оперативку. Если программу закрыть она тут же стирается из оперативной памяти.
Все данные не просто записываются в оперативку. Они, как мы уже знаем, передаются из нее в центральный процессор (CPU), обрабатываются им и уже потом передаются обратно. Но иногда получается так, что не хватает ячеек памяти, т.е. объема оперативной памяти. В таких случаях, используется так называемый файл подкачки, который расположен на винчестере (HDD). Скорость винта по сравнению с ОЗУ в разы меньше. Поэтому использование файла подкачки заметно снижает быстродействие компьютера и сокращает время работы самого жесткого диска.
Как выбрать ОЗУ для компьютера?
- Во-первых, нужно подумать о целесообразности. Соотнесите с целями, для которых используете ПК. Работа в текстовых редакторах и просмотр фильмов не требуют больших объёмов и, вам, вполне хватит 2Гб ОП, а вот для игр этого будет не достаточно.
- Для наилучших результатов возьмите планки одного производителя, с совпадающими параметрами.
- Важно, чтобы у планок была одинаковая частота работы и тайминги.
- Так же вы должны учитывать разрядность вашей ОС. Например, на 32 разрядный Windows не получится установить более 4 Гб оперативки, он её просто не увидит.
Это наглядно можно увидеть на всем известных приложениях типа фоторедактор Adobe Photoshop и любом браузере. Просто начните работать в редакторе с несколькими слоями или кликните несколько вкладок. Компьютер начнёт тормозить.
Чтобы проверить то, как работает оперативная память – вызываем Диспетчер Задач (Ctirl + Alt +Del). Кликаем вкладку «Производительность» и смотрим загрузку ОЗУ. Далее определяем, куда конкретно тратится память, нажав «Процессы». При необходимости отключаем не задействованные программы.
