Внутренняя память компьютера, ее свойства и характеристики
Каждый пользователь знает, что существует внутренняя память компьютера, но мало кто понимает, насколько она разнообразна, сколько существует различных её подтипов. Разбирая ПК, максимум, на что сможет указать неопытный человек, — это ОЗУ и жесткий диск. Давайте разберёмся, какие устройства внутренней памяти компьютера существуют.
Для начала введём определение. Внутренняя память компьютера — это устройство для хранения программ и данных, которые в конкретный момент времени участвуют в вычислении процессором. Говоря простым языком, когда вы запускаете на персональном компьютере какое-либо приложение, процессор пользуется ОЗУ, как листком бумаги, записывая на него исходные данные и промежуточные вычисления. Выделяют следующие виды внутренней памяти компьютера — постоянную и оперативную.
Random Access Memory (RAM)
RAM работает в пределах компьютерной системы, отвечает за хранение данных на временной основе и делает их оперативно доступными для процессора. Информация, хранящаяся в памяти, как правило, загружается с жесткого диска компьютера, и включает в себя данные, касающиеся операционной системы и некоторых приложений. Когда система выключается, ОЗУ теряет всю хранимую информацию. Данные размещенные в этом типе данных, хранятся в ней только тогда, пока система работает. Когда оперативная память заполняется полностью, компьютерная система начинает подтормаживать, скорость работы замедляется. Данные могут быть получены в любом произвольном порядке. Есть два типа оперативной памяти, а именно: Static RAM (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Когда на компьютере запускается одновременно множество программ, которые суммарно превышают возможности оперативной памяти, то те части памяти, которые не используются определенное по длительности время, сбрасываются частями в так называемую виртуальную память. Виртуальная память представляет собой специально отведенное на жестком диске пространство. Благодаря виртуальной памяти система может динамически освобождать часть оперативной памяти.
Этот тип памяти является активным, независимо от того, включена ли система или выключена. Это своего рода постоянная энергонезависимая память. Как следует из названия ‘только для чтения’, это предполагает, что содержащиеся в ней данные не могут быть изменены. Это интегрированная микросхема, которая запрограммирована важными данными, которые обязательно должны присутствовать на компьютере и выполнять необходимые функции. В качестве примера можно привести BIOS (базовая система ввода и вывода) материнской платы.
Внутренняя память
Характерными особенностями внутренней памяти по сравнению с внешней являются высокое быстродействие и ограниченный объем. Физически внутренняя память компьютера представляет собой интегральные микросхемы (чипы), которые размещаются в специальных подставках (гнездах) на плате. Чем больше размер внутренней памяти, тем более сложную задачу и с большей скоростью может решить компьютер.
Постоянная память хранит очень важную для нормальной работы компьютера информацию. В частности, в ней содержатся программы, необходимые для проверки основных устройств компьютера, а также для загрузки операционной системы. Очевидно, что изменять эти программы нельзя, так как при любом вмешательстве сразу станет невозможным последующее использование компьютера. Поэтому разрешено только чтение хранимой там постоянно информации. Это свойство постоянной памяти объясняет часто используемое ее английское название Read Only Memory (ROM) — память только для чтения.
Вся записанная в постоянную память информация сохраняется и после выключения компьютера, так как микросхемы являются энергонезависимыми. Запись информации в постоянную память происходит обычно только один раз — при производстве соответствующих чипов фирмой-изготовителем.
Постоянная память — устройство для долговременного хранения программ и данных.
Существует две основные разновидности микросхем постоянной памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Изменение содержимого многократно программируемой памяти производится путем электронного воздействия.
Оперативная память хранит информацию, необходимую для выполнения программ в текущем сеансе работы: исходные данные, команды, промежуточные и конечные результаты. Эта память работает только при включенном электропитании компьютера. После его выключения содержимое оперативной памяти стирается, так как микросхемы являются энергозависимыми устройствами.
Оперативная память — устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в текущем сеансе работы.
Устройство оперативной памяти обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой ячейке памяти. Часто оперативную память называют RAM (англ. Random Access Memory — память с произвольным доступом).
Если необходимо хранить результаты обработки длительное время, то следует воспользоваться каким-нибудь внешним запоминающим устройством.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
При выключении компьютера вся находящаяся в оперативной памяти информация стирается.
Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малой емкостью.
Микросхемы оперативной памяти монтируются на печатной плате. Каждая такая плата снабжена контактами, расположенными вдоль нижнего края, число которых может быть 30, 72 или 168 (рисунок 18.2). Для подключения к другим устройствам компьютера такая плата вставляется своими контактами в специальный разъем (слот) на системной плате, расположенной внутри системного блока. Системная плата имеет несколько разъемов для модулей памяти, суммарный объем которых может принимать ряд фиксированных значений, например 64, 128, 256 Мбайт и более.
Рис. 18.2. Микросхемы (чипы) оперативной памяти
Кэш-память (англ. cache — тайник, склад) служит для увеличения производительности компьютера.
Кэш-память используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью. Алгоритм ее работы позволяет сократить частоту обращений микропроцессора к оперативной памяти и, следовательно, повысить производительность компьютера.
Существует два типа кэш-памяти: внутренняя (8-512 Кбайт), которая размещается в процессоре, и внешняя (от 256 Кбайт до 1 Мбайт), устанавливаемая на системной плате.
Послесловие
Помимо тех ссылок, что раскиданы по тексту, на мой взгляд, довольно интересен данный обзор (пусть и от 1997 года), сам сайт (и фотогалерея, и chip-art, и патенты, и много-много всего) и данная контора, которая фактически занимается реверс-инжинирингом.
К сожалению, большого количества видео на тему производства Flash и RAM найти не удалось, поэтому довольствоваться придётся лишь сборкой USB-Flash-накопителей:
P.S.: Ещё раз всех с наступающим Новым Годом чёрного водяного дракона.
Странно получается: статью про Flash хотел написать одной из первых, но судьба распорядилась иначе. Скрестив пальцы, будем надеяться, что последующие, как минимум 2, статьи (про биообъекты и дисплеи) увидят свет в начале 2012 года. А пока затравка — углеродный скотч:
Углеродный скотч, на котором были закреплены исследуемые образцы. Думаю, что и обычный скотч выглядит похожим образом
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»
Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 или Z333281944680)
Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)
Маркировка модулей памяти
Есть варианты для десктопных сборок: DIMM, UDIMM, а есть — для лэптопов: SO-DIMM, как R534G1601S1S-UOBULK. Вторые — короче и выше.
По маркировке также можно вычислить вид памяти в плане буферизации. Буферизованная ОЗУ имеет регистр, который временно сохраняет информацию прежде, чем отправлять ее на процессор. Это повышает надежность. С другой стороны, регистровая память несколько медленнее обрабатывает данные.
U-DIMM — применяется в большинстве домашних PC. «U» говорит о том, что модуль не защищен от ошибок, которые могут появиться, когда система обращается к ячейкам памяти. Это повышает скорость работы планок и снижает их стоимость. В простых задачах незащищенность не является критичной, потому часто «U» просто не пишется.
R-DIMM, LR-DIMM и FB-DIMM — серверные варианты, где надежность — превыше всего. 805351-B21 — как раз такая RAM. Стоимость подобных модулей выше, но смысла в их приобретении нет, если речь идет о стандартном использовании системы.
Назад в прошлое
Компьютер Bendix G15 с барабанной памятью. Оператор в костюме прилагается.
Одним из основных компонентов первых компьютеров были электромагнитные переключатели, разработанные известным американским ученым Джозефом Хенри еще в 1835 году, когда ни о каких компьютерах никто даже не помышлял. Простой механизм состоял из обмотанного проводом металлического сердечника, подвижной железной арматуры и нескольких контактов. Разработка Хенри легла в основу электрического телеграфа Сэмюеля Морзе и Чарльза Витстоуна.
Первый компьютер, построенный на переключателях, появился в Германии в 1939 году. Инженер Конрад Зюс использовал их при создании системной логики устройства Z2. К сожалению, прожила машина недолго, а ее планы и фотографии были утеряны во время бомбардировок Второй мировой войны. Следующее вычислительное устройство Зюса (под именем Z3) увидело свет в 1941 году. Это был первый компьютер, управляемый программой. Основные функции машины реализовывались при помощи 2000 переключателей. Конрад собирался перевести систему на более современные компоненты, но правительство прикрыло финансирование, посчитав, что идеи Зюса не имеют будущего. Как и ее предшественница, Z3 была уничтожена во время бомбардировок союзников.
Электромагнитные переключатели работали очень медленно, но развитие технологий не стояло на месте. Вторым типом памяти для ранних компьютерных систем стали линии задержки. Информацию несли электрические импульсы, которые преобразовывались в механические волны и на низкой скорости перемещались через ртуть, пьезоэлектронный кристалл или магниторезистивную катушку. Есть волна — 1, нет волны — 0. В единицу времени по проводящему материалу могли путешествовать сотни и тысячи импульсов. По завершении своего пути каждая волна трансформировалась обратно в электрический импульс и отсылалась в начало — вот вам и простейшая операция обновления.
Линии задержки разработал американский инженер Джон Преспер Экерт. Компьютер EDVAC, представленный в 1946 году, содержал два блока памяти по 64 линии задержки на основе ртути (5,5 Кб по современным меркам). На тот момент этого было более чем достаточно для работы. Вторичная память также присутствовала в EDVAC — результаты вычислений записывались на магнитную пленку. Другая система, UNIVAC 1, увидевшая свет в 1951 году, использовала 100 блоков на основе линий задержки, а для сохранения данных у нее была сложная конструкция со множеством физических элементов.
Блок памяти на основе линий задержки больше похож на гиперпространственный двигатель космического корабля. Сложно представить, но подобная махина могла сохранить всего несколько бит данных!
За кадром нашего исследования осталось два довольно значимых изобретения в области носителей данных. Оба сделал талантливый сотрудник Bell Labs Эндрю Бобек. Первая разработка — так называемая твисторная память — могла стать прекрасной альтернативой памяти на основе магнитных сердечников. Она во многом повторяла последнюю, но вместо ферритовых колец для хранения данных использовала магнитную пленку. У технологии были два важных преимущества. Во-первых, твисторная память могла одновременно записывать и считывать информацию с целого ряда твисторов. Плюс к этому, было легко наладить ее автоматическое производство. Руководство Bell Labs надеялось, что это позволит существенно снизить цену твисторной памяти и занять перспективный рынок. Разработку финансировали ВВС США, а память должна была стать важной функциональной ячейкой ракет Nike Sentinel. К сожалению, работа над твисторами затянулась, а на первый план вышла память на основе транзисторов. Захват рынка не состоялся.
«Не повезло в первый раз, так повезет во второй»,— подумали в Bell Labs. В начале 70-х годов Эндрю Бобек представил энергонезависимую пузырьковую память. В ее основе лежала тонкая магнитная пленка, которая удерживала небольшие намагниченные области (пузырьки), хранящие двоичные значения. Спустя какое-то время появилась первая компактная ячейка емкостью 4096 бит — устройство размером один квадратный сантиметр обладало емкостью целой планки с магнитными сердечниками.
Изобретением заинтересовались многие компании, и в середине 70-х разработками в области пузырьковой памяти занялись все крупные игроки рынка. Энергонезависимая структура делала пузырьки идеальной заменой как первичной, так и вторичной памяти. Но и тут планам Bell Labs не удалось сбыться — дешевые винчестеры и транзисторная память перекрыли кислород пузырьковой технологии.
Возможность записи
Эта группа запоминающих устройств, как понятно из названия, характеризуется возможностью записи. Так, существуют системы, на которые может записывать данные:
- только завод-изготовитель;
- пользователь со специальных механизмом;
- конечный пользователь с тем же аппаратом, который использует память.
К последнему типу как раз и относятся все существующие устройства хранения данных в ПК.
Выбор оперативной памяти
Сейчас перейдем к вопросу выбора оперативки, наиболее подходящей конкретно вам. С самого начала следует определить именно тот тип ОЗУ, который поддерживает материнская плата вашего компьютера. Для модулей разных типов существуют разные разъемы соответственно. Поэтому, чтобы избежать повреждений системной платы или непосредственно модулей, сами модули имеют различные размеры.
Об оптимальных объемах ОЗУ говорилось выше. При выборе оперативной памяти следует акцентировать внимание на ее пропускную способность. Для быстродействия системы наиболее оптимальным будет тот вариант, когда пропускная способность модуля совпадает с той же характеристикой процессора.
То есть, если в компьютере стоит процессор с шиной 1333 МГц, пропускная способность которого 10600 Мб/с, то для обеспечения наиболее благоприятных условий для быстродействия, можно поставить 2 планки, пропускная способность которых 5300 Мб/с, и которые в сумме дадут нам 10600 Мб/с.
Однако, следует запомнить, что для такого режима работы модули ОЗУ должны быть идентичны как по объему, так и по частоте. Кроме того, должны быть изготовлены одним производителем. Вот краткий список производителей хорошо себя зарекомендовавших: Samsung, OCZ, Transcend, Kingston, Corsair, Patriot.
В конце стоит подытожить главные моменты:
- Исходя из определения: оперативная память или ОЗУ — это составная часть компьютера, необходимая для временного хранения данных, которые в свою очередь необходимы процессору для его работы.
- После завершения каких-либо операций (закрытия программ, приложений) все связанные с ними данные удаляются из микросхемы. А при запуске новых задач в неё с жесткого диска загружаются данные, которые необходимы процессору в данный момент времени.
- Скорость доступа к данным, находящимся в оперативной памяти, в несколько сотен раз больше скорости доступа к информации, которая находится на жестком диске. Это позволяет процессору использовать нужную информацию, получая к ней мгновенный доступ.
- На сегодняшний день самые распространенные 2 типа: DDR3 (с частотой от 800 до 2400 МГц) и DDR4 (от 2133 до 4266 МГц). Чем выше частота, тем быстрее работает система.
Если у вас возникли трудности с выбором оперативной памяти, если не можете определить, какой тип ОЗУ поддерживает ваша материнская плата и какой объем будет больше соответствовать нуждам, то вы всегда можете обратиться в сервис Compolife.ru. Мы — это компьютерная помощь на дому в Москве и Подмосковье. Наши специалисты помогут с выбором, заменой и установкой в компьютер или ноутбук.
