Какая бывает память

Что такое ОЗУ и как определить тип памяти вашего компьютера

Очень много пользователей компьютера часто задаются вопросом — что такое ОЗУ. Чтобы помочь нашим читателям подробно разобраться с ОЗУ, мы подготовили материал, в котором подробно рассмотрим, где его можно использовать и какие его типы сейчас используются. Также мы рассмотрим немного теории, после чего вы поймете, что собой представляет современная память.

Аббревиатура ОЗУ расшифровывается как — оперативное запоминающее устройство. По сути, это оперативная память, которая в основном используется в ваших компьютерах. Принцип работы любого типа ОЗУ построен на хранении информации в специальных электронных ячейках. Каждая из ячеек имеет размер в 1 байт, то есть в ней можно хранить восемь бит информации. К каждой электронной ячейке прикрепляется специальный адрес. Этот адрес нужен для того, чтобы можно было обращаться к определенной электронной ячейке, считывать и записывать ее содержимое.

Также считывание и запись в электронную ячейку должна осуществляться в любой момент времени. В английском варианте ОЗУ — это RAM. Если мы расшифруем аббревиатуру RAM (Random Access Memory) — память произвольного доступа, то становится ясно, почему считывание и запись в ячейку осуществляется в любой момент времени.

Информация хранится и перезаписывается в электронных ячейках только тогда, когда ваш ПК работает, после его выключения вся информация, которая находится в ОЗУ, стирается. Совокупность электронных ячеек в современной оперативке может достигать объема от 1 ГБ до 32 ГБ. Типы ОЗУ, которые сейчас используются, носят название DRAM и SRAM.

• Первая, DRAM представляет собой динамическую оперативную память, которая состоит из конденсаторов и транзисторов. Хранение информации в DRAM обусловлено наличием или отсутствием заряда на конденсаторе (1 бит информации), который образуется на полупроводниковом кристалле. Для сохранения информации этот вид памяти требует регенерации. Поэтому это медленная и дешевая память.
• Вторая, SRAM представляет собой ОЗУ статического типа. Принцип доступа к ячейкам в SRAM основан на статическом триггере, который включает в себя несколько транзисторов. SRAM является дорогой памятью, поэтому используется, в основном, в микроконтроллерах и интегральных микросхемах, в которых объем памяти невелик. Это быстрая память, не требующая регенерации.

Жёсткий магнитный диск

В оперативной памяти программы не могут храниться постоянно, потому что она энергозависимая. Для долгого хранения программ и данных используют жёсткие диски. Если оперативная память — это «рабочий стол», то жёсткий диск — «книжный шкаф».

Жёсткий диск хранит данные хоть во включённом, хоть в выключенном состоянии. Принцип действия простой: внутри корпуса установлены металлические диски, которые при работе очень быстро вращаются, а специальная магнитная головка считывает или записывает на них данные. Для этого она намагничивает всё содержимое диска по кругу, разделяя всё на мелкие радиусы, секторы и ячейки. Намагниченная область — это 1, а ненамагниченная — 0.

Принцип работы очень похож на то, как устроен виниловый проигрыватель с пластинками, только тут вместо иглы — маленький магнит, который может не только читать, но и записывать данные. Чтобы объём хранимых данных и скорость работы с ними была больше, в жёсткие диски ставят одновременно несколько пластин:

Жёсткий диск со снятой крышкой. Видны 4 пластины, считывающая головка и большой мощный магнит в левом нижнем углу — он помогает намагничивать нужные участки.

Жёсткие диски считаются довольно долговечным способом хранения: однажды намагнитившись, диск может хранить заряд 5—10 лет. Но со временем из-за квантовых эффектов заряд теряется, поэтому для долговечности архивные жёсткие диски намагничивают заново каждые 3—5 лет.

Сколько нужно Гб оперативной памяти

Чем больше, тем лучше? Да, но лишь до определённого предела. Современные компьютеры (от 2012-14 года начиная) крайне редко оснащаются одним гигабайтом ОЗУ – это уже позавчерашний день и экспонат музея, а не реальный товар в 2017 году.

2 гигабайта оперативной памяти – типичная ёмкость откровенно бюджетных машинок. Пожалуй, этого достаточно – но крайне некомфортно в плане скорости и отзывчивости уже при открытом браузере, Word’е, Скайпе и антивирусе. Нет, на 2017 год двух гигабайт невероятно мало — но кое-как жить с ними можно.

4 гигабайта ОЗУ – некое «пороговое» значение ёмкости оперативной памяти. Четырьмя гигабайтами оснащаются и достаточно бюджетные модели ноутбуков, и более-менее дорогие аналоги. Достаточно? Откровенно говоря, да; но запаса при этом нет. «Прожорливость» программ и самой операционки способна загрузить все 4 гига под завязку, пусть и не всегда.

8 гигабайт DDR – зона комфорта и спокойствия. Редко, очень редко компьютер займёт хотя бы 5-6 гигабайт оперативки (это в 2016 году, а вот в 2018 аппетиты кода смогут забить и не такой громадный объём!).

16, 32 (или 128!) гигабайт ОЗУ вряд ли нужны рядовому пользователю — это уже из территории космоса. Что толку в многотонном кузове грузовика, когда автомобиль не перевозит ничего объёмнее стиральной машинки? В 2017 году вряд ли стоит покупать дополнительные гигабайты оперативной памяти для того, чтобы они просто «были».

В таблице перечислены основные «пожиратели» оперативной памяти. Числа лишь примерные – у кого-то Windows занимает больше мегабайт, у кого-то меньше. Вкладки с сайтами могут содержать коротенькую страницу без рисунков, а могут – монструозные полотнища социальных сетей со всеми контактами, моргалками и напоминаниями. Игры требуют много, но перед их запуском принято отключать ненужные браузеры и текстовые документы.

Итак, таблица: кто сколько «жрёт» оперативной памяти. Типичное потребление ОЗУ современными программами. 2016-2017 годы; дальше – только больше.

Программы и их компоненты	Занимаемый объём ОЗУ, мегабайт (не гб!)
ОС Windows 7	500-1500
ОС Windows 8 (или 10)	500-1800
Браузер с 5-7 открытыми вкладками	400-800
Word	200
Скайп	100
Многочисленные служебные процессы, обновлялки, драйверы	По 10-20 мб в каждой из 20-50 таких микропрограмм = 200-1000 мегабайт
Download-менеджер	20-30
Современная игра	2000-3000
Игра образца 2010-2012 г	1000-2000
Антивирус в обычном состоянии	300-500
Антивирус в режиме полной проверки	2000-2500

Так сколько нужно оперативной памяти для Windows 7, к примеру? Постарайтесь не покупать компьютеры с 2 гигабайтами на борту – этого откровенно мало. 4 гигабайта – просто хорошо, 8 – супер. Больше – не стоит, как правило. 16 гигабайт и выше нужны для:

• продвинутых «компьютерщиков», для которых вполне стандартная задача – запустить в Винде 2-3 виртуальные системы;
• заядлых геймеров со сверхвысокими разрешениями мониторов и дорогущими видеокартами;
• программистов с необходимостью отлаживания-тестирования настольных программ;
• видеодизайнеров и их фотоколлег – да и то далеко не всегда;
• просто потому, что хочется больше, чем у других. Без прицела на практичность.

Логическая структура памяти в IBM PC

В реальном режиме память делится на следующие участки:

(Random Access Memory — RAM)

Оперативная память (ОЗУ, англ.RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстродействующее запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и обрабатываемых ими данных.

Оперативная память неотъемлемая часть любого персонального компьютера. Это запоминающее устройство сравнительно небольшого (по сравнению с устройствами внешней памяти) объема.

Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти – пластин с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти. Модули устанавливаются в специальные разъемы на системной плате и могут различаться между собой по количеству контактов, по быстродействию, емкости и т.д.

Именно в ОЗУ загружаются выполняемая процессором программа и необходимые для ее выполнения данные.

! Энергозависимая память. Поэтому ОЗУ обеспечивает хранение информации лишь в течение сеанса работы. При отключении питания содержимое ОЗУ стирается.

Оперативная память представляет собой множество ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес (номер). Нумерация начинается с нуля. Объем каждой ячейки – 1 байт.

Для процессоров, у которых разрядность шины адреса составляет 32 бита, может быть задан максимальный адрес 2 32 = 4 294 967 296 байт = 4,3 Гбайт, если же разрядность шины адреса равна 36 бит, то максимальный объем адресуемой памяти равен 2 36 = 68 719 476 736 байт = 64 Гбайт.

В персональных компьютерах объем адресуемой памяти и объем фактически установленной оперативной памяти (модулей) практически всегда различаются. Величина фактически установленной памяти обычно значительно меньше, (например, «всего» 4 Гбайт)

Быстродействие компьютера (скорость работы) зависит от величины ОЗУ.

DDR SDRAM (от англ. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) — тип компьютерной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти. Пришла на смену памяти типа SDRAM.

Знаете ли вы, что такое оперативная память? Конечно, знаете. Это такое устройство, от которого зависит скорость работы компьютера. В общем, так оно и есть, только выглядит такое определение немного дилетантски. Но что в действительности представляет собой оперативная память? Как она устроена, как работает и чем один вид памяти отличается от другого?

Компьютерная память

Оперативная память, ОЗУ она же RAM (англ.) — это энергозависимая часть компьютерной памяти, предназначенной для хранения временных данных, обрабатываемых процессором. Хранятся эти данные в виде бинарной последовательности, то есть набора нулей и единиц. Энергозависимой же она называется потому, что для её работы необходимо постоянное подключение к источнику электрического тока. Стоит только отключить её от питания, как вся хранящаяся в ней информация будет утеряна.

Но если ОЗУ это одна часть компьютерной памяти, тогда что представляет собой её другая часть? Носителем этой части памяти является жесткий диск. В отличие от ОЗУ, он может хранить информацию, не будучи подключён к источнику питания. Жесткие диски, флешки и CD-диски — все эти устройства именуются ПЗУ, что расшифровывается как постоянное запоминающее устройство. Как и ОЗУ, ПЗУ хранят данные в виде нулей и единиц.

Для чего нужна ОЗУ

Тут может возникнуть вопрос, а зачем вообще нужна оперативная память? Разве нельзя выделить на жестком диске буфер для временного помещения обрабатываемых процессором данных? В принципе можно, но это был бы очень неэффективный подход.

Физическое устройство оперативной памяти таково, что чтение/запись в ней производится намного быстрее . Если бы вместо ОЗУ у вас было ПЗУ, компьютер бы работал очень медленно.

Физическое устройство ОЗУ

Физически ОЗУ представляет съёмную плату (модуль) с располагающимися на ней микросхемами памяти. В основе микросхемы лежит конденсатор — устройство, известное уже больше сотни лет.

Каждая микросхема содержит множество конденсаторов связанных в единую ячеистую структуру — матрицу или иначе ядро памяти. Также микросхема содержит выходной буфер — особый элемент, в который попадает информация перед тем, как быть переданной на шину памяти. Из уроков физики мы знаем, что конденсатор способен принимать только два устойчивых состояния: либо он заряжен, либо разряжен. Конденсаторы в ОЗУ играют ту же роль, что и магнитная поверхность жёсткого диска, то есть удержание в себе электрического заряда, соответствующего информационному биту. Наличие заряда в ячейке соответствует единице, а отсутствие — нулю.

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

Память DDR

Это был простейший пример работы SDR — памяти с однократной скоростью передачи данных. Этот тип памяти сейчас практически не используется, сегодня его место занимает DDR — память с удвоенной скоростью передачи данных. Разница между SDR и DDR заключается в том, что данные с выходного буфера такой ОЗУ читаются не только при поступлении синхросигнала, но и при его исчезновении. Также при подаче синхросигнала в выходной буфер с ядра памяти информация попадает не по одному каналу, а по двум, причём ширина шины данных и сама частота синхросигнала остаются прежними.

Для памяти DDR принято различать два типа частоты. Частота, с которой на модуль памяти подаётся синхросигнал, именуется базовой, а частота, с которой с выходного буфера считывается информация — эффективной. Рассчитывается она по следующей формуле:

эффективная частота = 2 * базовая частота

В нашем примере с микросхемой 8 бит и частотой 100 МГц это будет выглядеть следующим образом.

8 бит * (2 * 100 МГц) = 200 Мб/с

Чем отличаются DDR от DDR2, DDR3 и DDR4

Количеством связывающих ядро с выходным буфером каналов, эффективной частотой, а значит и пропускной способностью памяти. Что касается ширины шины данных (разрядности), то в большинстве современных модулей памяти она составляет 8 байт (64 бит). Допустим, что у нас есть модуль памяти стандарта DDR2-800. Как рассчитать его пропускную способность? Очень просто. Что такое 800? Это эффективная частота памяти в мегагерцах. Умножаем её на 8 байт и получаем 6400 Мб/с.

И последнее. Что такое пропускная способность мы уже знаем, а что такое объём оперативной памяти и зависит ли он от её пропускной способности? Прямой взаимосвязи между этим двумя характеристиками нет. Объём ОЗУ зависит от количества запоминающих элементов. И чем больше таких ячеек, тем больше данных может хранить память без их перезаписи и использования файла подкачки.

Из чего состоит оперативная память

Теперь можно рассмотреть из чего же состоит сам модуль оперативной памяти.

Обычно все планки (модули) ОЗУ состоят из одних и тех же элементов. Также модули бывают двух типов: односторонние и двухсторонние. И говорят, что двухсторонние намного быстрее. Но бывает так, что двусторонняя планка не работала в полную силу, так как чипы с какой-либо стороны не были задействованы. А все потому, что, как и материнская плата, так и процессор должны поддерживать ту или иную память.

На заметку – если будете приобретать, например, два модуля оперативной памяти, то покупать лучше одного типа.

На данный момент существуют несколько типов памяти: DDR, DDR2, DDR3. Также, разработан новый тип памяти – DDR4, который еще особо не используется. Сегодня, DDR3 является самым популярным и используемым типом памяти.

Для ноутбука используется почти такая же память, модуль которого немного меньше. Носит она название SO-DIMM (DDR, DDR2, DDR3).

На этом, я думаю стоит закончить, мы узнали, что такое оперативная память и ее назначения, различные характеристики и типы. Возможно у вас возникнут комментарии по данному вопросу, не стесняйтесь задавать их ниже. Любые пожелания и критика приветствуются.

Оперативную память можно сделать в виде накопителя, то есть хранить на ней данные и устанавливать программы. Такая технология называется RAM-диск. Если вам интересно, то можете о ней прочитать.

Возможные режимы работы

Есть такое понятие, как многоканальность. Суть в том, что два модуля по четыре гигабайта дают большую производительность ноутбуку или ПК, чем одна планка оперативы на 8 ГБ.

Примечание: большинство недорогих материнок поддерживает 2-канальный, а средний класс и топовые платы — четырех-, а то и восьмиканальный режим.

Если в системной плате всего пара гнезд под ОЗУ, но при этом в характеристиках есть поддержка работы в двух каналах, то здесь все просто: нужно лишь установить модули. Если же на таком устройстве четыре слота, тогда планки устанавливаются через одну. Как правило, разъемы разных каналов отличаются по цвету, так что даже новичку будет легко разобраться.

Из чего состоит ОЗУ

Логически оперативка состоит из определенного количества ячеек, каждой из которых присвоен собственный адрес. При этом все они содержат одинаковое количество бит. Соседним ячейкам присвоены последовательные адреса. Как все компьютерное оборудование, на «глубинном» уровне ОЗУ работает с двоичным кодом.

Физически это – печатная плата, на которой расположено несколько микросхем.

В основе каждой такой микросхемы лежит конденсатор. К свойствам такого устройства относится способность быть заряженным (единица) или разряженным (ноль). По сути, каждая ячейка – своеобразный мини-конденсатор.

Состояние каждого такого конденсатора в блоке формирует так называемые «машинные» слова, которые и использует компьютер для работы.

Выглядит оперативка как тонкая печатная плата зеленого цвета(или любого другого), на нижней части которой расположен ряд контактов с прорезью – так называемым ключом.

У разных поколений оперативной памяти ключ расположен в разных местах, что исключает монтаж неподходящего типа ОЗУ в предназначенный для этого слот на материнской плате.По бокам такой платы есть прорези под зажимы, фиксирующие ее неподвижно в слоте, а на фронтальной и тыльной сторонах размещается несколько черных прямоугольников – запоминающих микросхем.

Как правило, чем больше объем оперативной памяти, тем больше таких элементов присутствует на плате.

Согласно нормативам, на каждую планку должен быть наклеен шильдик, на котором указаны производитель и кодовое наименование модуля памяти, расшифровка которого позволяет узнать все его рабочие параметры.

От десктопных версий оперативная память для ноутбуков отличается только габаритами – как правило, такая планка в 2-3 раза меньше, что сделано в угоду компактности. Во всем остальном различий нет – ни во внешнем виде, ни в принципе работы.

Выводы

Принцип действия и другие характеристики RAM стоит знать не только специалистам, которые занимаются сборкой вычислительной техники, но и обычным пользователям.

Тем более что никто не мешает любому владельцу компьютера самостоятельно подобрать подходящий модуль ОЗУ.

Но делать это без сравнения показателей памяти и других комплектующих ПК не рекомендуется.