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.
Как работает процессор?
Нельзя говорить о памяти, не сказав пару слов о процессоре. Процессор и оперативной память довольно похожи, так как в обоих случаях используются логические устройства, которые могут принимать лишь два состояния. Однако процессор выполняет задачи, связанные с вычислениями. Для этого у него имеется устройство управления — именно на него поступают наши инструкции, арифметико-логическое устройство — оно отвечает за все арифметические операции (сложение, вычитание и так далее) и регистры.
Помимо оперативной памяти, в компьютере имеется кэш-память. Если вам интересна эта тема, можете изучить наш недавний материал.
Так как инструкции, поступающие на процессор, работают с данными из памяти, эти данные нужно где-то хранить. Брать их постоянно из оперативной памяти — слишком долго, поэтому в процессоре имеется своя память, представленная в виде нескольких регистров — она является самой быстрой памятью в компьютере.
Что такое регистр? Регистр в процессоре представлен в виде триггера, который может хранить 1 бит информации. Триггер — это один из множества логических элементов в микрочипах. Благодаря своей логике он способен хранить информацию. Вот так выглядит D-триггер:
Это D-триггер и он способен хранить информацию. Каждое простейшее логическое устройство, включая D-триггер, состоит из логических операций. На фото выше можно заметить знак «&» — это логическое И
Таблица истинности для логического «И»
Верхний переключатель «D» в D-триггере меняет значение бита, а нижний «C» включает или отключает его хранение. Вам наверняка интересно, как устроен этот «D-триггер». Подробнее работу триггеров вы можете изучить по видеоролику ниже:
Помимо D-триггера, существуют также RS-триггер, JK-триггер и другие. Этой теме посвящена не одна книга, можете изучить логические устройства микрочипов самостоятельно. Было бы неплохо углубиться еще и в тему квантовых процессоров, потому что очевидно, что будущее именно за ними.
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.
Характеристики оперативной памяти
При покупке таких компонентов для компьютера следует обращать внимание на их технические характеристики, главными из которых можно считать:
- Тип памяти. Все параметры зависят от поколения используемой планки. Они не являются взаимозаменяемыми. Детальнее об этом читайте в публикации «Чем отличается оперативная память ddr3 от ddr4».
- Объем. Чем выше эта цифра, тем больше информации сможет запомнить модуль, а пользователь, соответственно, запустить больше приложений без существенного ущерба для производительности. О рекомендованном объеме памяти для современного компа далее.
- Частота. Чем выше этот параметр, тем шустрее будет работать оперативная память. Однако частота системной шины должна при этом соответствовать. Детальнее об этом читайте в публикации «На что влияет частота оперативной памяти»(уже на блоге).
- Тайминг. Так называется временная задержка сигнала, от которого зависит пропускная способность на участке «процессор-память». Тайминги двух модулей должны совпадать, чтобы они смогли работать в двухканальном режиме.
Основные характеристики оперативной памяти
С точки зрения пользователя, при покупке «оперативки» необходимо ориентироваться на ее объем, цену и производителя. Но для понимания назначения ОЗУ в работе компьютера вообще и в играх в частности, стоит разобраться и во всех остальных параметрах.
Объем
Так как в «оперативке» в каждый момент времени находится множество информации (данные с жесткого диска, кэш разнообразных программ, входные и выходные данные), то рано или поздно наступает момент, когда вся эта информация перестает умещаться в ОЗУ.
Здесь и начинается торможение системы, подвисание и непредвиденные сбои.
Для таких случаев существует файл подкачки на жестком диске, который можно настроить на разный объем информации, но и он не решает проблемы, так как для обращения к жесткому диску требуется значительно больше времени, чем для обращения к ОЗУ.
Для геймера подобные задержки в сотые доли секунды способны привести к фатальным последствиям, особенно в онлайн шутерах и других динамичных играх. Игроку приходится ждать загрузки локации, он не успевает ни выстрелить, ни увернуться от удара. Поэтому в игровом ПК объем оперативной памяти особенно важен.
Измеряется он в Мб (мегабайтах) и Гб (гигабайтах). Для комфортной игры в современные компьютерные игры рекомендуется иметь не менее (лучше более) 4 Гб оперативной памяти.
Задержка памяти
Тайминг — показатель количества тактовых циклов, происходящих за время возврата данных по запросу ЦП или проще: за какое время считываются данные из ячеек памяти.
Величина тайминга указывается на плате памяти в следующем виде:
Главный показатель — первая цифра в строке, иногда даже указывают только ее одну. Чем меньше тайминг — тем быстрее работает память!
Этот показатель нередко не учитывается не слишком опытными пользователями при покупке ОЗУ, однако для игр он критически важен: при равных прочих показателях (объем, частота) нужно выбирать память с меньшим таймингом.
Частота
Частота оперативной памяти выражается в МГц и обозначает количество циклов записи и чтения данных в секунду. Понятно, что чем выше этот показатель — тем быстрее будет работать память и компьютер.
Следует помнить о том, что бессмысленно приобретать ОЗУ с тактовой частотой 3200 МГц если материнская плата поддерживает лишь частоту 1060 МГц. Невозможно и рассматривать каждый из трех показателей производительности ОЗУ в отдельности: значение имеет их совокупность. Особенно это касается игровых компьютеров.
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.
Двухканальный режим оперативной памяти
Практически все современные системные платы имеют поддержку двойного канала ОЗУ. Наиболее дорогостоящие материнки полностью поддерживают даже режимы на три и четыре канала.
Ключевое условие для нормальной работы:
- Для стандартного двухканального режима – два либо четыре модуля ОЗУ.
- Для трехканального – три либо шесть модулей.
- Для четырехканального – четыре либо восемь модулей.
Все модули ОЗУ должны быть идентичными. В другом случае работа в режиме двух каналов, увы, вообще не гарантируется.
Как правило, используется режим на два канала. Два модуля ОЗУ по восемь гигабайт будут функционировать для него гораздо быстрее, нежели один модуль на шестнадцать гигабайт. Приобретать модули желательно попарно. Это если в будущем нет планов приобретения второй планки.
Радиаторы
Если в ваши планы не входит разгон ОЗУ и вы собираетесь применять ОЗУ на его стандартной частоте, то она, разумеется, не станет слишком сильно греться. Таким образом, специальные радиаторы для ее охлаждения вам точно не потребуются.
Радиаторы нужны тем, кто планирует заниматься разгоном ОЗУ до наибольшей скорости. Планки сегодня часто поставляются производителем вместе с радиатором, поэтому об этом не придется беспокоиться. Кроме того, сейчас легко увидеть ОЗУ со специальной подсветкой, но каких-то преимуществ у них нет.
Заключение
В итоге, можно отметить, что выбор ОЗУ полностью зависит от денежных возможностей и потребностей пользователя. Выбирая ОЗУ желательно смотреть на ее общий объем и поколение, а также совместимость с системной платой компьютера.
