Для чего нужна оперативная память в компьютере. Для чего нужна оперативная память в компьютере.

Всем привет, дорогие посетители блога! Сегодня я расскажу вам об оперативной памяти: что это такое, каково назначение этого модуля в компьютере, что дает большой объем оперативной памяти и нужна ли она в современном компьютере.

Что такое ОЗУ и для чего требуются оперативная память в компьютере

Рабочая память называется RAM (Random Access Memory). Также этот узел можно назвать «оперативкой», памятью. Согласно техническим характеристикам, это устройство представляет собой энергонезависимый элемент общей памяти компьютера, в котором хранятся временные данные в виде машинного или программного кода.

Кроме того, основная память компьютера содержит временные входные, выходные или промежуточные данные, обрабатываемые центральным процессором.

Физическая структура этого типа памяти состоит из пластин, содержащих ряд микросхем и дорожек. Оперативная память должна быть установлена в специальные слоты на материнской плате компьютера. Они бывают разных цветов, обычно синего, желтого или зеленого. В каждом гнезде есть прорезь в области контактов (штырьков), которая совпадает с соответствующей прорезью в гнезде. По бокам имеются фиксирующие язычки.

Лента вставляется в специальные пазы с зажимами.

Энергонезависимая память относится к устройству ввода-вывода, для работы которого не требуется постоянный источник питания. Энергонезависимая память — это область хранения информации в компьютере, для работы которой требуется источник питания.

Поскольку основная память относится к разновидностям с переменным вводом-выводом, это имеет последствия для ее работы. В отличие от ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), которое хранит необходимую информацию, все данные, содержащиеся в ОЗУ, сбрасываются, когда пользователь выключает компьютер.

Еще одна причина, по которой вам нужна оперативная память в вашем компьютере, — это повышение производительности. В отличие от центрального процессора, который имеет высокую скорость загрузки и выгрузки, жесткий диск или периферийное устройство не обладают такими характеристиками.

Когда требуется обмен данными между внутренними частями компьютера, оперативная память служит буфером, в котором хранятся процессы, чтобы их можно было быстрее извлечь. Аналогично, программы, которые «промывают» буфер временной информации в памяти, чтобы извлечь необходимые данные из памяти вместо того, чтобы перегружать процессор для будущих операций.

Память необходима для повышения производительности компьютера

Таким образом, наличие оперативной памяти влияет на производительность системы, сокращая время обмена данными между программным обеспечением и функциональными частями компьютера (центральный процессор, северный и южный мосты, устройства ввода-вывода).

Наличие оперативной памяти не ограничивается стационарными компьютерами. Это важная часть любого электронного устройства (планшет, ноутбук, смартфон или даже смарт-телевизор).

Характеристики оперативной памяти

Чтобы понять, что такое оперативная память для ноутбука или настольного компьютера, необходимо знать важные параметры, определяющие выбор — это характеристики оперативной памяти.

Речь идет не только о производительности или цене, но и о таких вещах, как емкость, частота процессора и синхронизация.

1 Гб ОЗУ: что это такое или характеристики объема

При чтении технических характеристик устройства, особенно компьютера, покупатель часто сталкивается со следующим текстом. Что это такое и как размер оперативной памяти влияет на производительность компьютера?

Чтобы понять важность оперативной памяти и описать зависимость скорости работы компьютера от объема, можно привести простой пример. Когда пользователь работает с компьютером, значительный объем данных постоянно перемещается из ПЗУ в ОЗУ для ускорения обмена и повышения скорости обработки информации компьютером. Оперативная память содержит буфер для всех открытых приложений. На данном этапе объем памяти вообще не влияет на производительность.

Размер памяти можно проверить в системной информации.

Проблема может возникнуть при превышении максимального объема данных, которые можно хранить в оперативной памяти. В этом случае старые данные перемещаются в специальную область жесткого диска, называемую файлом подкачки.

Это приводит к замедлению работы, поскольку скорость обмена данными между жестким диском и процессором гораздо ниже той, которую может гарантировать оперативная память. Это приводит к одному выводу: объем оперативной памяти должен превышать максимальное суммарное потребление ресурсов компьютера всеми открытыми приложениями, включая системные.

Объем синхронной оперативной памяти на компьютере измеряется в гигабайтах (ГБ). Рекомендуемые объемы оперативной памяти приведены ниже:

1. Для нормальной работы настольного компьютера с использованием программ обработки текстов достаточно до 2 ГБ.
2. От 2 до 4 Гб — это нормальный показатель для домашнего компьютера, используемого для различных целей.
3. Более 4 ГБ — это объем, необходимый для современных игр. Эксперты советуют не экономить на мощности при сборке игрового компьютера и устанавливать большее количество карт, так сказать, «на будущее».
4. Игровому компьютеру требуется максимальный поддерживаемый объем оперативной памяти

При установке на компьютер 32-битной версии операционной системы не рекомендуется устанавливать более 4 ГБ оперативной памяти, так как это не поддерживается операционной системой. Если вы планируете использовать больше, вам следует рассмотреть возможность приобретения 64-битной версии.

Частота

Еще одной важной характеристикой оперативной памяти в компьютере является рабочая частота. Этот параметр относится к пропускной способности, используемой для обмена данными между материнской платой, процессором и самой памятью. Здесь действует принцип «чем больше, тем лучше». Однако следует отметить, что частотная характеристика памяти должна соответствовать частотной характеристике материнской платы. Например, если память указана как 1600 МГц, а шина материнской платы поддерживает только 1066 МГц, фактическое значение памяти будет равно указанным 1066 МГц.

Как узнать объем ОЗУ, установленной на компьютере

Существует несколько способов узнать, сколько оперативной памяти установлено в компьютере. Такая процедура может быть необходима для того, чтобы знать, как обновить рабочую память, если ее объем недостаточен.

Варианты отображения емкости (в порядке возрастания сложности):

1. Через свойства системы. Для этого откройте ярлык «Мой компьютер», щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав «Свойства». Пользователь попадет на экран базовой информации о системе, где можно посмотреть объем установленной оперативной памяти.
2. Из командной строки. Нажатие Win+R выводит окно командной строки. Введите там «msinfo32». После нажатия кнопки OK откроется окно с подробной информацией.

При нажатии Win+R отображается командная строка.

1. Аналогично можно выполнить команду «dxdiag». Эта команда отображает средства устранения неполадок DirectX. Первая вкладка содержит информацию, которую вы ищете.
2. Операционные системы версий 8 и выше поддерживают отображение системной информации через диспетчер задач. Вы можете получить доступ к нему, нажав Ctrl+Alt+Del. На вкладке Производительность отображается общий объем памяти и то, сколько памяти используется в данный момент.
3. Более простой способ возможен, если вы умеете пользоваться отверткой. Просто откройте системный модуль или снимите крышку ноутбука, скрывающую оперативную память, и посмотрите на этикетку, чтобы узнать тип памяти, частоту и тайминги.
4. Используйте специальное программное обеспечение. Существует несколько программ, позволяющих управлять основными параметрами компьютера. Например, «CPU-Z» или «Aida64». Последние распространяются за плату. Программы определяют не только объем памяти, но и рабочие частоты, всевозможные тайминги и даже напряжение, подаваемое на карту.

«AIDA64» — это программа, которая предоставляет исчерпывающую информацию о вашем компьютере и системе.

Все очень просто: чем больше оперативной памяти, тем выше производительность компьютера. Десять лет назад для лучших игр и ресурсоемких программ было достаточно 2 Гб оперативной памяти и хорошей дискретной видеокарты. Сегодня ситуация изменилась.

Оперативная память компьютера – что это такое?

Компьютеру нужна память для хранения информации. Кроме постоянной памяти, которая содержит установленные программы, документы, папки с фотографиями и фильмами, есть еще одна — функциональная память. Давайте посмотрим, что обозначает оперативная память.

Оперативная память необходима для хранения промежуточных данных и выполнения машинного кода. Если использовать грубую человеческую аналогию, рабочая память — это место, где хранится долгосрочная информация, например, книги, прочитанные давным-давно, знания, полученные в школе, или пережитый опыт. Функциональная память — это то, что необходимо для текущей деятельности. Когда вы ведете диалог, он сохраняет наблюдения вашего собеседника.

Вы узнали, что такое оперативная память, но как узнать, какой тип оперативной памяти установлен в вашем компьютере? Откройте «Мой компьютер» (или «Этот компьютер» в Windows 10) и перейдите в раздел «Свойства». Там вы найдете всю информацию о вашей системе, включая спецификации оперативной памяти.

Доступ к данным можно также открыть, проделав следующий путь: Панель управления –> Система и безопасность –> Система.

Вы можете в любое время проверить состояние памяти компьютера.

Если вы хотите оценить состояние оперативной памяти, выберите пункт меню Настройки в меню Пуск. Введите «Diagnostics» в строке поиска и выберите «Diagnose RAM problems» из списка. Для выполнения теста компьютер попросит перезагрузиться. Согласитесь с процедурой. Дождитесь завершения процедуры. Компьютер сообщит о всех обнаруженных ошибках.

Вы также можете проверить состояние памяти с помощью специальной программы ускорения работы компьютера. Опция System Monitor показывает общий объем памяти и текущий объем свободной памяти.

В Computer Accelerator вы можете просмотреть информацию о состоянии вашей системы

Для чего нужна ОЗУ в компьютере

Таким образом, оперативная память — это место для хранения временных данных, необходимых для запущенных процессов. Ниже мы подробно рассмотрим этот механизм.

Память работает следующим образом: Информация с жесткого диска (флэш-диска, DVD) сначала переносится в оперативную память, а затем поступает в процессор. Это значительно повышает производительность системы, так как скорость передачи данных с внешних носителей обычно не очень высока, и процессор вынужден простаивать. Отсюда очевидно, зачем нужна оперативная память: Интеграция оперативной памяти в операционную систему обеспечивает бесперебойную работу.

В Windows многие процессы выполняются одновременно. Чтобы не допустить, чтобы неважный процесс поглотил весь ресурс и не оставил ничего для нужного процесса, операционная система выделяет определенные разделы оперативной памяти для различных задач.

Виды оперативной памяти

Оперативная память бывает двух видов:

Статическая память

Сокращенно называется SRAM и производится на основе полупроводниковой активации. Этот тип оперативной памяти имеет очень высокую скорость работы. Она называется высокоскоростной RAM-памятью; однако, несмотря на это, казалось бы, неоспоримое преимущество, она редко используется. Проблема в том, что статическая память стоит дорого и занимает много места. Обычно этот тип памяти используется в микропроцессорах для кэш-памяти малой емкости или в специальных устройствах, где преимущества перевешивают недостатки.

Динамическая память

Он изготовлен на основе конденсаторов, которые обеспечивают более высокую плотность записи по доступной цене.

Поскольку DRAM является наиболее широко используемой, она активно разрабатывалась производителями для увеличения скорости и прошла следующие этапы эволюции:

• SDRam — первые, более медленные устройства.
• DDR SDRAM — следующий, более продвинутый этап, скорость передачи данных которого в два раза выше. За один тактовый цикл можно выполнить две операции. DDR SDRAM — это первое поколение таких устройств.
• DDR2 SDRAM — это второе поколение,
• DDR3 SDRAM — это третье поколение,
• DDR4 SDRAM — четвертое поколение. Самый современный, перспективный дизайн с низким энергопотреблением и высокой частотой.

Очень часто производитель не указывает максимальную частоту памяти для обеспечения оптимальной синхронизации. При увеличении тактовой частоты автоматически увеличивается время рабочего цикла, что не способствует повышению производительности привода.

Для чего нужна оперативная память

Многие неопытные пользователи задаются вопросом: «Зачем компьютерам нужна оперативная память, если данные теряются при перебоях в электроснабжении? Существует надежный SSD или HDD, который будет хранить данные постоянно».

Ответ прост. По сравнению со скоростью центрального процессора, скорость устройства хранения данных очень низкая. Когда центральный процессор напрямую взаимодействует с постоянным запоминающим устройством, производительность машины значительно снижается.

Оперативная память намного быстрее по сравнению с устройством хранения данных. Поэтому процессор получает данные, хранящиеся в оперативной памяти, гораздо быстрее, чтобы выполнить свою работу. Это повышает производительность компьютера.

Как работает оперативная память компьютера

При загрузке операционной системы вся необходимая для работы компьютера информация (ядро операционной системы, программы загрузки, драйверы, службы) загружается с запоминающего устройства в оперативную память. Здесь центральный процессор извлекает данные для обработки и возвращает результаты своей вычислительной деятельности в оперативную память, а не на жесткий диск или SSD. Каждое приложение, которое вы открываете на экране компьютера, находится в оперативной памяти, с которой взаимодействует центральный процессор.

Данные записываются на носители только тогда, когда мы сами храним результаты своей деятельности. Возьмем для примера Word. Когда вы запускаете приложение, все файлы, необходимые для работы приложения, загружаются в рабочую память. Затем на экране появится окно Word. Текст, который вы набираете в редакторе, также хранится в оперативной памяти и не может быть легко извлечен с диска. Чтобы сохранить введенные символы в оперативной памяти, необходимо нажать на соответствующую программную кнопку. Каждый пользователь сталкивался с ситуацией, когда весь набранный текст просто исчезает после внезапного отключения питания. Это связано с тем, что оперативная память, как упоминалось выше, зависит от питания и сбрасывается при прерывании подачи питания.

Виды памяти компьютера

Оперативная память бывает двух основных видов: статическая SRAM и динамическая DRAM, первая быстрее, но дороже. Обычно она используется в качестве кэш-памяти процессора. Массовое производство модулей оперативной памяти основано на второй технологии. Описывая основные характеристики оперативной памяти, мы упомянули ее типы. Сегодня наиболее широко используется DDR4. Типы памяти RAM различаются не только по производительности, но и по внешнему виду. Платы некоторых типов оперативной памяти имеют специальный ключ модуля (для каждого типа свой), который соответствует выступу слота материнской платы. Это делает невозможным использование неправильного типа ОЗУ и перепутать переднюю и заднюю части.

Поскольку у нас нет всех тех инструментов, которые инженеры-электронщики используют для изучения своих полупроводниковых творений, мы не можем разобрать чип DRAM и показать вам его внутренности. Однако у сотрудников TechInsights есть такое оборудование, и они сделали этот снимок поверхности чипа:

Виды (типы) оперативной памяти

В настоящее время существует два типа оперативной памяти: статическая (SRAM) и динамическая (DRAM). Статическая оперативная память быстрее динамической благодаря технологии ее производства, но она также дороже. Этот тип часто используется в качестве кэш-памяти процессора. Технология DRAM используется для массового производства модулей оперативной памяти. Существует несколько типов этой памяти. В настоящее время можно наблюдать следующее:

• DDR SDRAM — первое поколение двухскоростной синхронной динамической памяти данных с произвольным доступом,
• DDR2 SDRAM — второе поколение DDR SDRAM,
• DDR3 SDRAM — третье поколение DDR SDRAM,
• DDR4 SDRAM — четвертое поколение DDR SDRAM,
• DDR5 SDRAM — пятое поколение DDR SDRAM,

Как вы можете догадаться, DDR SDRAM — самый старый тип оперативной памяти, и найти его очень сложно. DDR5 — это новейшая модель, которая еще не доступна на рынке, но тестовые образцы уже выпущены. DDR4 является самой распространенной. Эти типы памяти отличаются друг от друга по производительности и внешнему виду.

Для предотвращения случайной установки памяти одного типа в слот другого типа на контактной группе имеется специальная кнопка (выемка), а на слоте материнской платы — выступ в том же положении. Для каждого типа памяти она своя.

Кроме того, с помощью этой клавиши нельзя вставить модуль ОЗУ вверх ногами.

Основные характеристики оперативной памяти

• Тип оперативной памяти: DDR3 или DDR4. Первый и второй типы больше не доступны в новых устройствах, в то время как пятый тип все еще доступен.
• Объем оперативной памяти: Как уже упоминалось, оперативная память содержит все запущенное программное обеспечение. Чем больше и более ресурсоемкое программное обеспечение используется на компьютере, тем больше требуется оперативной памяти. В качестве небольшой справки: для простого домашнего или офисного компьютера достаточно 4 ГБ. Для домашнего мультимедийного компьютера можно установить 8 ГБ памяти. А игровой компьютер или профессиональный компьютер, на котором можно комфортно запускать «тяжелые» программы, например, программы для редактирования видео, нуждается в 16 ГБ или более оперативной памяти.
• Тактовая частота. Однако необходимо убедиться, что эта частота поддерживается материнской платой и процессором. В противном случае, если тактовая частота оперативной памяти выше, чем поддерживается материнской платой, память будет работать на более низкой частоте, что означает переплату за неиспользуемую мощность.
• Часы. Это задержки между обращением к памяти и передачей данных. Чем короче задержка, тем быстрее работает память.

Заключение. Я попытался описать основную информацию об оперативной памяти компьютера, достаточную для понимания рядовым пользователем, что такое оперативная память, для чего она нужна, как она работает и каковы ее основные характеристики. Если вам что-то непонятно, не стесняйтесь задавать мне вопросы в комментариях.

Один модуль GDDR6 стоит примерно в два раза дороже аналогичного чипа DDR4 и сильно нагревается на полной скорости — поэтому видеокарты с большим количеством сверхбыстрой оперативной памяти требуют активного охлаждения для защиты чипов от перегрева.

Жажда скорости

Все памяти DRAM имеют центральный тактовый сигнал ввода-вывода (I/O) — напряжение, которое постоянно изменяется между двумя уровнями; оно управляет всеми операциями на чипе и на шинах памяти.

Если вернуться в 1993 год, то можно было приобрести тип памяти под названием SDRAM (синхронная, синхронная DRAM), которая организовывала все операции в период переключения тактового сигнала из низкого состояния в высокое. Поскольку это происходит очень быстро, такая система обеспечивает очень точный способ измерения времени. В то время SDRAM имела тактовые сигналы ввода-вывода, обычно с частотой от 66 до 133 МГц, и за один тактовый цикл в DRAM могла быть передана только одна инструкция. Взамен чип мог передать 8 бит данных за тот же промежуток времени.

Быстрое развитие SDRAM под руководством компании Samsung привело к созданию нового типа SDRAM в 1998 году. Это синхронизировало передачу данных с нарастанием и спадом напряжения тактового сигнала, что означало, что данные могли передаваться в DRAM и из нее дважды за тактовый цикл.

Как называется эта захватывающая новая технология? Современная память данных с динамическим случайным доступом с двойной скоростью передачи данных. Общее название для нее — DDR-SDRAM или сокращенно DDR.

Память DDR быстро стала стандартом (поэтому оригинальная SDRAM была переименована в Single Data Rate SDRAM, SDR-DRAM) и оставалась неотъемлемой частью всех компьютерных систем в течение следующих 20 лет.

Развитие технологий привело к усовершенствованиям, которые привели к появлению DDR2 в 2003 году, DDR3 в 2007 году и DDR4 в 2012 году. Каждая новая версия обеспечивала повышенную производительность за счет более быстрых тактов ввода/вывода, улучшенных систем сигнализации и более низкого энергопотребления.

DDR2 внесла изменения, которые мы используем до сих пор: Часы ввода-вывода были преобразованы в отдельную систему, тактируемую отдельным набором тактовых сигналов, что сделало ее вдвое быстрее. Это похоже на то, как процессоры используют тактовый сигнал 100 МГц для секвенирования, хотя внутренние тактовые сигналы в 30-40 раз быстрее.

DDR3 и DDR4 пошли еще дальше, увеличив в четыре раза тактовые сигналы ввода/вывода, но при всех этих типах памяти шина данных по-прежнему использовала для передачи/приема информации только нарастание и спад сигнала ввода/вывода (т.е. удвоенную скорость передачи данных).

Сами чипы памяти не работают с огромной скоростью — на самом деле, они движутся довольно медленно. Скорость передачи данных (измеряемая в миллионах передач в секунду, MT/s) в современных DRAM настолько высока, потому что на каждом чипе используется несколько банков; если бы на модуль приходился только один банк, все было бы очень медленно.

Тип DRAM	Типичная частота микросхемы	Тактовый сигнал ввода/вывода	Частота передачи данных
SDR	100 МГц	100 МГц	100 MT/s
DDR	100 МГц	100 МГц	200 MT/s
DDR2	200 МГц	400 МГц	800 MT/s
DDR3	200 МГц	800 МГц	1600 MT/s
DDR4	400 МГц	1600 МГц	3200 MT/s

Скорость битов

Производительность DRAM обычно измеряется количеством битов данных, передаваемых в секунду. В этой статье мы уже упоминали, что память DDR4, используемая в качестве системной памяти, имеет чипы с шириной шины 8 бит, что означает, что каждый модуль может передавать до 8 бит за тактовый цикл.

Это означает, что если скорость передачи данных составляет 3200 Мбит/с, то максимальный результат — 3200 x 8 = 25 600 Мбит/с или чуть более 3 ГБ/с. Поскольку большинство модулей DIMM имеют 8 чипов, вы можете достичь скорости 25 ГБ/с. Для GDDR6 с 8 модулями это составит 440 ГБ/с!

Этот показатель обычно называется пропускной способностью памяти и является важным фактором производительности памяти. Однако это теоретическая цифра, поскольку не все операции в микросхеме DRAM происходят одновременно.

Чтобы понять это, давайте посмотрим на следующий рисунок. Это очень упрощенное (и нереалистичное) представление того, что происходит, когда данные запрашиваются из памяти.

Первым шагом является активация страницы DRAM, содержащей запрашиваемые данные. Для этого памяти сначала сообщается требуемый класс, затем соответствующий модуль и, наконец, конкретный банк.

Микросхема получает позицию страницы данных (адрес строки) и отвечает передачей всей страницы. Все это требует времени и, что более важно, также требуется время на полную активацию линии, чтобы убедиться, что линия полностью заблокирована перед доступом к ней.

Затем определяется соответствующий столбец и извлекается единичный фрагмент информации. Все типы памяти DRAM передают данные в пакетах, которые объединяют информацию в один блок, и пакет почти всегда составляет 8 бит в современной памяти. Это означает, что даже если в течение тактового цикла получен один бит, эти данные не могут быть переданы, пока не будут получены еще 7 битов из других банков.

Если следующий требуемый элемент данных находится на другой странице, то открытая в данный момент страница должна быть закрыта до активации следующей страницы (этот процесс называется предварительной загрузкой), что, конечно, занимает больше времени.

Все эти различные промежутки времени между моментом отправки команды и моментом выполнения желаемого действия называются временем памяти или задержкой. Чем меньше значение, тем лучше общая производительность, поскольку мы тратим меньше времени на ожидание завершения операций.

Некоторые из этих задержек имеют названия, знакомые компьютерным ботаникам:

Название расписания	Описание	Типичное значение для DDR4
tRCD	Задержка между строкой и столбцом: количество циклов между активацией строки и выбором столбца.	17 циклов
CL	Задержка CAS: количество циклов между обращением к столбцу и началом передачи пакета данных	15 циклов
tRAS	Время цикла ряда: минимальное количество циклов, в течение которых ряд должен оставаться активным, прежде чем он будет предварительно загружен.	35 циклов
tRP	Время предварительной зарядки серии: минимальное количество циклов, необходимое между активациями разных серий.	17 циклов

Существует множество других таймингов, которые необходимо тщательно отрегулировать, чтобы гарантировать, что DRAM работает стабильно и без искажения данных, обеспечивая при этом оптимальную производительность. Как видно из таблицы, график, показывающий циклы в действии, должен быть гораздо шире!

Спасибо за службу, RAM!

В отличие от других курсов анатомии, этот был не таким грязным — модули DIMM трудно разбирать, и для их осмотра нужны специальные инструменты. Но в них есть удивительные детали.

Планка памяти DDR4 SDRAM объемом 8 ГБ из любого нового компьютера содержит около 70 миллиардов конденсаторов и столько же транзисторов. Каждый из этих запоминающих элементов хранит крошечную долю электрического заряда и может быть доступен в течение нескольких наносекунд.

Даже при повседневном использовании можно выполнить бесчисленное количество инструкций, и большинство плат способны работать годами без малейших проблем. И все это менее чем за 30 долларов? Это просто замечательно.

Память DRAM становится все лучше — скоро появится DDR5, и каждый модуль обещает пропускную способность, которая едва ли сравнится с двумя полноценными модулями DDR4 DIMM. Как только он появится на рынке, он будет очень дорогим, но для серверов и профессиональных рабочих станций такой скачок в скорости окажется очень выгодным.