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.
Системный блок
Основным узлом персонального компьютера является системный блок. Он представляет собой корпус, чаще всего металлический вертикальный коробок, на передней панели которого расположены кнопки включения и дисководы. На заднюю стенку выведены все необходимые разъемы и кабели. Системный блок состоит из блока питания, материнской платы (она же системная плата или «материнка»), жесткого диска (HDD), видеокарты, процессора (CPU), оперативной памяти (ОЗУ), дисководов (CD/DVD), звуковой платы и сетевой платы. Зачастую сетевая и звуковая платы выполняются интегрированными в материнскую плату, то есть радиоэлементы платы распаяны прямо на материнской плате.
Блок питания выполнен в виде отдельного коробка, который расположен вверху сзади системного блока и имеет несколько кабелей питания всех элементов системного блока.
Процессор (центральное процессорное устройство — ЦПУ «CPU»)
Центральный процессор – это главная часть аппаратного обеспечения компьютера или «мозг компьютера». Чаще говорят — микропроцессор или просто процессор.
Именно процессор отвечает за выполнение программного кода (инструкции) для выполнения арифметических, логических и системных операций ввода/вывода.
Этот термин используется в компьютерной индустрии, с начала 1960 годов. Форма, дизайн и реализация процессоров сильно изменились начиная с самых ранних примеров, но их фундаментальная работа остаётся такой же.
Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках.
Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.).
Современные процессоры, как правило, меньше, чем 4х4 сантиметра, с сотнями контактов.
Упрощенно можно сказать, что типичными компонентами процессора являются арифметическо — логический блок (ALU), который выполняет арифметические и логические операции, и блок управления (CU), который извлекает инструкции из памяти, декодирует и выполняет их, призывая к работе ALU, когда это необходимо.
Производительность или скорость процессора зависит от тактовой частоты (как правило, обозначают в МГц) и количества выполненных инструкций за такт (IPC), которые в совокупности являются количеством выполненных инструкций в секунду (IPS).
Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти, в определённой последовательности, команд и данных, и их выполнение. На этом и базируется выполнение программ.
Распределение памяти также сильно влияет на производительность процессора.
Производительность компьютеров повышается за счёт использования многоядерных процессоров, который, по сути, это объединение двух или более отдельных процессоров (называется сердечники) в одну интегральную схему. В идеале, двухъядерный процессор будет почти вдвое мощнее одноядерных процессоров.
На практике, однако, производительность гораздо меньше, всего около 50%, из-за несовершенства программного обеспечения и алгоритмов реализации взаимодействия между аппаратным и программным обеспечением.
Совет: не стоит переплачивать за новинки, через полгода они будут стоить на 10-20% дешевле!
Почему оперативная память постоянно должна быть подключена к источнику электричества
В постоянную память однажды записывают операционную систему, приложения (программы), различные файлы данных. Затем в них могут, конечно, вноситься какие-то изменения и дополнения. Например, происходят обновления операционной системы. Но это бывает не часто и не постоянно. Поэтому от постоянной памяти не требуется высокая скорость работы – это не главная характеристика постоянной памяти.
Главное требование для постоянной памяти – это безупречное хранение данных даже при отключении от электропитания.
А вот в оперативной памяти работающая операционная система что-то меняет без преувеличения десятки и сотни миллионов (точнее, миллиардов!) раз в размещенных там данных.
Оперативная память должна обладать очень высокой скоростью записи и чтения данных, чтобы «не тормозить» работу компьютера или смартфона (планшета).
Высокая скорость работы оперативной памяти обеспечивается совершенно другими технологиями, чем технологии хранения данных в постоянной памяти. Такие скоростные технологии требуют постоянного подключения к источнику электропитания (220В или аккумуляторная батарея). Оперативная память должна быть энергозависимой, то есть она должна быть постоянно «под напряжением» и бесперебойно снабжаться электроэнергией.
По объемам (по мощности) потребления электрической энергии на первом месте, как правило, стоит процессор – основной элемент любого компьютера или мобильного гаджета. А на втором месте стоит оперативная память, которая тоже «с большим аппетитом» потребляет электроэнергию.
Благодаря энергетической «подпитке» оперативная память по своим техническим характеристикам несравнимо быстрее, чем энергонезависимая постоянная память устройства. Тем самым оперативная память задает тон в работе компьютера и телефона, обеспечивает их быструю работу «без тормозов» и зависаний.
Рис. 1. Примерно так выглядят микросхемы оперативной памяти компьютера. В мобильных гаджетах микросхемы будут значительно меньшего размера даже при сопоставимом с компьютером объеме памяти.
Оперативная память предназначена для хранения данных во время работы компьютера, ноутбука, планшета, смартфона, айфона, телефона. Все данные из оперативной памяти бесследно стираются при выключении устройства. Причем, данные стираются как при нормальном, так и при аварийном отключении компьютера или гаджета. Аварийно компьютер может отключиться, например, из-за отключения электроэнергии, питающей его, а мобильное устройство либо ноутбук – из-за полного разряда аккумуляторной батареи.
Двоичный декодер и его роль в связи с RAM
Двоичный декодер — это очень распространенная электроника, они заключаются в том, что из входных n битов вход выбирается из 2 ^ n различных возможностей. Он построен путем размещения n ворот НЕ в 2 ^ n И ворот.
В оперативной памяти адресация передается в двух циклах: сначала отправляется строка, к которой необходимо получить доступ, а затем столбец, а не одновременно.
Причина этого имеет очень простое объяснение: представьте, что у вас есть процессор с 16 битами адресации, подключенный к одной микросхеме памяти RAM. Если бы двоичный декодер был 16-битным, тогда потребовалось бы 16 вентилей НЕ и 65536 вентилей И. Напротив, 8-битный двоичный декодер имеет 8 вентилей НЕ и 256 вентилей И, что намного проще в реализации.
По этой причине обращение к оперативной памяти происходит в два этапа.
На что она влияет ОЗУ в играх?
Если брать во внимание игры, то оперативной памяти должно быть много. Когда загружается игрушка, все данные о локации, карте и остальные декорации попадают с HDD в оперативку, а затем видеокарта преобразует данные и транслирует на экран мониторов. Если не хватит объёма временной памяти, игра попросту будет притормаживать, а-то и зависать на несколько секунд. Конечно, всё это омрачит впечатление об игре, поэтому машины для игр оснащают большим объёмом оперативной памяти.
Влияние объёма
Ответ на вопрос: “На что влияет количество оперативной памяти?” – предельно прост. Объём ОЗУ напрямую влияет на количество информации, которую будет обрабатывать процессор, а значит и увеличивает скорость выполнения всех задач в целом.
Влияние частоты
Частота ОЗУ это скорость, с которой оперативка обменивается файлами с процессором. А уж на что влияет скорость оперативной памяти и так понятно. Выше скорость – быстрее обрабатывается информация.
На что влияет тип
Каждое последующее поколение ОЗУ отличается своими характеристиками: увеличивается частота, объем и уменьшается напряжение, благодаря чему плата меньше нагревается.
Фатальные ошибки
Отсутствие или неисправность оперативной памяти относятся к фатальным ошибкам. При таких неисправностях процесс загрузки компьютера прекращается. Это значит, что ответ на вопрос, запустится ли компьютер без оперативной памяти, будет однозначный: нет. В зависимости от ошибки издается определенная последовательность звуковых сигналов разной длины, и он выключается. В рассматриваемом случае (неисправность RAM) это будут 3 коротких гудка.
