Внутренняя память компьютера, ее свойства и характеристики

Учитель информатики

Информатика. 5 класса. Босова Л.Л. Оглавление

Ключевые слова:

• память человека
• память человечества
• носитель информации
• файл
• папка

Особенности

Независимо от того, о чем идёт речь, нам необходимы критерии для определения качества запоминающего устройства. Назовём главные характеристики внутренней памяти компьютера:

1. Общий объём. Он играет немаловажную роль. От него зависит, сколько информации можно разместить одновременно в кэше, а значит, и быстродействие компьютера. Иногда процессору нужно хранить обширные объёмы данных. При малых размерах памяти они просто не поместятся, и приложение будет «тормозить».
2. Быстродействие. Оно же — время доступа. Определяет, насколько быстро происходит взаимодействие центрального процессора и памяти. От этого параметра зависит, как скоро будет проходить процесс записи-считывания байт данных в запоминающее устройство. В отличие от объёма памяти, пользователь не способен повышать этот параметр сверх конретного уровня, поскольку он определяется конструктивными особенностями, а также существующими технологиями и интерфейсом подключения.

SSD-накопители

Чтобы увеличить скорость работы компьютера, вместо жёстких дисков используют SSD-диски. Они тоже направлены на то, чтобы долго хранить все данные, но работают по другому принципу.

Вместо пластин с магнитами SSD-накопители используют чипы флеш-памяти, похожие на чипы в обычных флешках. Только в SSD-накопителях используют качественные, дорогие и быстрые чипы.

Главный минус SSD — цена. Если обычный жёсткий диск на 1 терабайт можно купить за 3000 рублей, то SSD того же объёма будет стоить примерно в 3 раза дороже. Поэтому часто в компьютеры ставят два диска — SSD и обычный. На SSD устанавливается операционная система и все рабочие файлы, а на обычном хранят справочную информацию, фильмы, музыку и фотографии — то, к чему не нужен мгновенный доступ.

SSD-диск на 256 гигабайт. Подключается к тем же разъёмам, что и простой жёсткий диск.

SSD расшифровывается как Solid State, то есть твердотельный. Твёрдые у него чипы памяти. Если обычный жёсткий диск имеет внутри подвижные элементы, которые легко повредить из-за тряски или ударов, то SSD убьёт только пуля или очень мощный магнитный разряд.

Как узнать какая оперативная память стоит в компьютере

Существует два способа определить тип и характеристики установленной в компьютере памяти. Можно посмотреть эти данные на стикере наклеенном самом модуле, правда его наверняка придется вынуть из слота, иначе вы вряд ли что-либо увидите. Если стикер с информацией отсутствует или не читаем, то тип DDR памяти можно определить по количеству контактов и расположению ключа (выемки) на планке. Воспользуйтесь для этого нижеприведенным рисунком.

Другой способ узнать исчерпывающую информацию о характеристиках и режиме работы оперативной памяти, воспользоваться какой-нибудь программой, показывающей информацию о системе. Рекомендуем воспользоваться бесплатной программой CPU-Z показывающей, в том числе характеристике и режим работы памяти.

На вкладке Memory отображается тип установленной в компьютере оперативной памяти, её объем, режим работы и используемые тайминги. Вкладка SPD показывает все характеристики конкретного модуля памяти установленного в выбранный слот.

Что такое SPD

В каждом современном модуле памяти содержится специальная микросхема называемая SPD. Данная аббревиатура расшифровывается как Serial Presence Detect и в эту микросхему производитель записывает всю информацию о данном модуле включая объем, маркировку, производителя, серийный номер, рекомендованные задержки и некоторую другую информацию. Во время начальной загрузки компьютера эта информация считывается BIOS из микросхемы SPD и в соответствии с указанными настройками, выставляется режим работы памяти.

Последнее, что стоит знать начинающему пользователю, что существует буферизованная (registered) и ECC-память. Оперативная память с поддержкой ECC (Error Checking and Correction) позволяет исправлять некоторые возникающие в процессе передачи данных ошибки. Модули буферизованной памяти содержат встроенный буфер определенного размера, повышающий надежность и снижающий нагрузку на контролер памяти. Оба этих типа памяти предназначены для применения в рабочих станциях и серверах и в персональных компьютерах не используются.

Как работает оперативная память и зачем она нужна

Во время работы память оперативного запоминающегося устройства является временным буфером, в ней хранятся временные данные, процессы и т.д., между дисковыми накопителями и центральным процессором.

Вся информация: видео и аудио файлы, текстовые документы, изображения и фотографии, храниться на дисковом носителе, обычно это жёсткий диск и для использования информации, необходимо, что бы она была обработана центральным процессором. Для ускорения процесса загрузки и обработки данных процессором, между ним и постоянным запоминающим устройством, промежуточным звеном выступает именно оперативная память, которая во много раз увеличивает скорость передачи данных между этими компонентами компьютера.

Если информация обходила бы стороной оперативное запоминающее устройство, представленное в компьютере модулями (планками) памяти и записывалась бы сразу на жёсткий диск, то каждый процесс проходил бы на много дольше, по тому, что скорость обмена с жёстким диском очень низка, по сравнению со скоростью обмена с ОЗУ.

Для более глубокого понимания временной памяти, принцип которой на компьютере используется в ОЗУ, необходимо ознакомиться с примерами ниже.

Хорошим примером будет, является компьютерная игра. Только что установленная игра, не будучи запущенной, хранится на жёстком диске компьютера или твердотельном накопителе, в любом случае в постоянной памяти, и спокойно ожидает запуска. В этот момент такая программа как игра, не расходует ресурсы оперативного запоминающего устройства в виде памяти. Как только решение запустить игру, было принято, во временной памяти, а если быть точнее в оперативной, сразу же запускаются множество процессов и так в каждой программе.

Еще очень наглядным примером будет вырезанный текст, в такой офисной программе как Microsoft Word. Как только отрывок текста был выделен и вырезан, он оказывается в буфере обмена запущенного приложения и именно поэтому мы его ни где не сможем найти. Сам же буфер Word находится в оперативной памяти компьютера.

Важно знать, что модуль оперативной памяти является энергозависимым устройством и при выключении или перезагрузке компьютера вся хранящаяся информация, безвозвратно, исчезнет, а восстановить её так же как на жёстком диске не получится.

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.

Немного теории

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.

Для чего нужна оперативная память

Оперативная память предназначена для быстрого доступа к данным исполняемых в текущий момент процессов — программ, игр, файлов и т.д.

Так, чем больше будет установлено оперативки на компьютере или другом устройстве, например, телефоне — тем больше в ней сможет хранится информации и тем быстрее будет к ней доступ. Это даст намного более быструю работу и производительность в работе приложений и самой ОС.

Как работает ОЗУ — RAM

Любая программа, приложение, ядро операционной системы и другие исполняемые файлы, при их загрузке вначале попадают в оперативку, оттуда их обрабатывает процессор и возвращает обратно. Т.е. все обрабатываемые данные хранятся именно в ней.

Только после того, как вы нажмете на «Сохранить» если этого не предусматривает сама программа, данные будут записаны на жесткий диск или SSD.

Т.е. все, что вы видите на своем экране в данный момент должно находиться в оперативной памяти, это и открытые окна, программы, вкладки в браузере, да практически вся операционная система. Также это работает и на смартфонах под управлением IOS и Android.

Оперативная память — виды

Каждый год виды оперативок обновляются и улучшаются. Но есть два основных — это:

• DRAM — динамическая память, используется для массового производства. Именно она устанавливается в качестве основного ОЗУ. Ее вы и видите на полках магазинов.
• SRAM — статическая память, дорого в производстве, но обладает очень хорошей скоростью. Используется в качестве хранителя КЭШа, например, в процессоре.

DRAM разделяется на несколько подвидов, рассмотри два наиболее известных:

• DDR SDRAM — используется в качестве основной ОЗУ устройства. Заменяема на ПК и ноутбуках, но не на смартфонах
• GDDR — используется, как ОЗУ для видеокарт, отличается увеличенной в два раза скоростью работы. Не заменяема.

Каждое поколение таких планок добавляет к названию одну букву. Так, на данный момент самой последней ОЗУ вида DDR является DDR4. А для графического адаптера — GDDR6.

По интерфейсу подключения ОЗУ также бывают разных типов:

• DIMM — форм фактор в виде двусторонней планки, используется для персональных компьютеров.
• SO-DIMM — форм фактор, также в виде планки, используется в ноутбуках, ПК в компактных форм-факторах и других мини системах.

Объем

Определить роль оперативки в компьютере несложно. Нашей главной вычислительной единице, процессору, для беспрерывной работы необходима постоянная подпитка данными. Все дровишки сложены на винчестере, но кристаллу он сродни огромному складу, находящемуся за тысячу километров. Информация с него идет слишком медленно и не может удовлетворить потребности камня. И вот чтобы дорогая штука не простаивала, существует оперативная память, локальный сарайчик, в который заранее завозятся нужные материалы и по мере надобности отправляются к ЦП на запредельной для обычного жесткого диска скорости.

Что же хранится в сарайчике? Да все подряд. Если интересно, нажмите прямо сейчас Ctrl+Alt+Delete и посмотрите на цифры в «Диспетчере задач». Гигабайта полтора занимает десяток открытых в браузере вкладок, около сотни мегабайт кушает антивирус, понемногу заполняет пространство системное ПО. И пока остается свободное место, выглядит это мирно и буднично. Ключевое слово — «пока».

Запуск ресурсоемкого приложения или даже открытие особо «тяжелой» странички в Google Chrome — и памяти как не бывало. С точки зрения бестолковой железки, все нормально. Ну нет быстрого хранилища, и фиг с ним: закинем файлы в «своп» (кусочек HDD, выделяемый на подобные случаи) и будем работать дальше. Для нас же такое решение оборачивается адом: тормоза, зависания и разбитые мышки с клавиатурами.

Бороться с ахтунгом можно тремя способами. Первый — перестать нервно кликать по иконкам и пойти пить чай. Рано или поздно система разберется с творящимся ужасом, перераспределит нагрузку и вернется к нормальному состоянию. Второй — следить за запущенными программами и не допускать переполнения памяти: заранее закрывать ненужные вкладки в браузере, завершать работу с Word, фотографиями и графическими редакторами. Ну и третий — самый простой — наращивать объем оперативки.

Сколько брать?

Сколько понадобится системе — зависит от ваших потребностей. Для офисной работы и активного интернет-серфинга достаточно 4 ГБ. Любителям посмотреть онлайн-видео лучше обзавестись 8 ГБ. Ну а людям творческих профессий, не мыслящих себя без фото/аудио/видеоредакторов, может не хватить и 128 ГБ.

Что же касается игр, то вы будете приятно удивлены. На fps объем практически не сказывается. Мы проверили BioShock Infinite и «тяжелейший» Metro: Last Light на стенде с 2, 4, 8 и 12 ГБ оперативки. Между первым и последним вариантами разница составила всего 3%! Конечно, свою роль тут сыграла «чистота» операционки, но общая тенденция понятна: при ограниченном бюджете деньги разумнее вкладывать в видеокарту, а не «лишние» гигабайты, результат будет ощутимее.

Куда сложнее определиться, какие именно планки ставить. Наиболее распространенные — по 2/4/8 ГБ, хотя бывают и раритеты по 1 ГБ или даже по 512 МБ. Казалось бы, самое простое — взять модель потолще и не забивать голову ерундой. Но многих подобная легкомысленность пугает: «А как же двухканальность?» Да, есть такая штука.

Каналы

Как мы уже успели объяснить, память забирает данные с жесткого диска и передает их процессору. Работать по воздуху она не умеет и пользуется шиной данных, за глаза называемой каналом. За такт он может передать до 64 бит информации, а благодаря некоторым особенностям оперативки и все 128 бит (что и зашифровано в названии — Double Data Rate (DDR)). Цифры эти, надо сказать, более чем внушительные и для DDR3-1066 МГц обеспечивают пропускную способность в 8528 МБ/с (та самая маркировка PC-8500). Проблема одна: канал используется всеми модулями по очереди, а отсюда падение производительности.

Решить задачу взялись с выпуском Pentium 4 — пришпандорили материнке еще одну шину, повесили на нее каждую вторую планку и ввели понятие двухканальности. Последнее означало следующее: если поставить два идентичных модуля в слоты разных каналов, то компьютер их воспримет как одну, особо жирную плашку памяти и будет общаться с ней на скорости 256 бит за такт. То есть увеличит пропускную способность с 8528 до 17 056 МБ/с.

Звучит многообещающе, но только в теории. По нашим тестам в Everest, прибавка от дополнительной дорожки составляет всего 3 ГБ/с, которые в играх выражаются в «плюс 2-3%» к счетчику fps (смотрите наши таблички). Конечно, с учетом сравнимой стоимости 2х2 ГБ и 1х4 ГБ — бонус приятный, жертвовать им не стоит, но есть нюанс.

Материнская плата поддерживает строго определенное количество памяти. В ТТХ записано «4х DDR3 до 16 ГБ»? Значит, чипсет может принять четыре модуля объемом до 4 ГБ каждый. Возьмете версии меньшей емкости — в будущем, при апгрейде, не сможете реализовать весь потенциал своей системы.

Если денег сразу на две рекомендуемые модели не хватает, ничего страшного. Берите одну, потом докупите еще планку и организуете двухканалку. Особых проблем с этим сейчас нет, главное — придерживаться правила одинакового объема и скорости, о которой мы расскажем отдельно.

За скоростью

Стандартом для оперативки сегодня считается 1333 МГц. Однако есть планки гораздо быстрее и заметно дороже. Зачем они нужны? Да все для того же — увеличения пропускной способности.

Рассчитывается она просто: частоту модуля умножаем на ширину шины (64 бит) и делим на восемь для перехода к байтам. Из этой формулы вытекает логичное заключение: скорость напрямую влияет на пропускную способность, а значит, ведет к прибавке fps. Только вот если отталкиваться от тестов двухканальности, то для еще одной пары кадров частоту надо повысить в два раза. То есть купить вместо DDR3-1333 МГц версию на 2600 МГц, которая в полтора раза дороже. Стоит ли оно того — решать вам.

В случае положительного ответа не забудьте проверить, поддерживает ли материнка выбранные модели: доступные варианты отмечаются в той же графе, что и максимальный объем. Ну и обратите внимание на тайминги планок. Записываются они в виде четырех чисел — например, «9-9-9-24». Каждая цифра указывает, сколько тактов нужно модулю для перехода к следующей строчке или столбцу с данными. Чем меньше значения, тем лучше для производительности. Как правило, с поднятием частоты тайминги увеличиваются, а это приводит к росту нежелательных задержек.

Функции ОЗУ

Информация, которую содержит временная память, как можно догадаться, не сохраняется постоянно и после выключения питания компьютера бесследно исчезает, если, разумеется, пользователь не успел сохранить ее в постоянной, то есть, на жестком диске или каком-либо сменном носителе. Однако временная память имеет одно большое преимущество перед постоянной – это высокое быстродействие. В частности, оперативная память работает в несколько сот тысяч (!) раз быстрее, чем жесткий диск. Именно поэтому во временной памяти хранятся динамично меняющиеся данные и программы, которые запускаются в течение сессии работы операционной системы.

Оперативная память (которую также иногда называют ОЗУ, что означает «оперативное запоминающее устройство») является самым большим временным хранилищем данных в компьютере. По сравнению с кэш-памятью ОЗУ обладает гораздо большим объемом, но в то же время, и меньшим быстродействием. Однако быстродействие ОЗУ, тем не менее, вполне достаточно для выполнения текущих задач прикладных программ и операционной системы.

Как выбрать ОЗУ для компьютера?

1. 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.
2. Для наилучших результатов возьмите планки одного производителя, с совпадающими параметрами.
3. Важно, чтобы у планок была одинаковая частота работы и тайминги.
4. 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.