Что такое оперативная память и зачем она нужна

Как работает оперативная память и зачем она нужна

Мое почтение, уважаемые читатели, други, недруги и прочие личности!

Сегодня хочется поговорить с Вами о такой важной и полезной штуке как оперативная память, в связи с чем опубликовано сразу две статьи, одна из которых рассказывает о памяти вообще (тобишь ниже по тексту), а другая рассказывает о том как эту самую память выбрать (собственно, статья находится прямо под этой, просто опубликована отдельно).

Изначально это был один материал, но, дабы не делать очередную многобуквенную страницу-простыню, да и просто из соображений разделения и систематизации статей, было решено разбить их на две.

Так как процесс дробления был произведен на лету и почти в последний момент, то возможны некоторые огрехи в тексте, которых не стоит пугаться, но можно сообщить об оных в комментариях, дабы, собственно, их так же на лету исправить.

Ну, а сейчас, приступаем.

Вводная

Почему самый простой?

Да потому что не требует специальных знаний технической части, установка занимает мало времени и не создает практически никаких сложностей (и еще он наименее затратный из всех, которые я знаю).

Итак, чтобы узнать чуть больше о таком простом и одновременно эффективном инструменте апгрейда, как оперативная память (далее ОП), для этого обратимся к родимой теории.

Общее

В процессе работы память выступает в качестве временного буфера (в ней хранятся данные и запущенные программы) между дисковыми накопителями и процессором, благодаря значительно большей скорости чтения и записи данных.

По своей структуре память напоминает пчелиные соты, т.е. состоит из ячеек, каждая из которых предназначена для хранения мёда определенного объема данных, как правило, одного или четырех бит. Каждая ячейка оной имеет свой уникальный «домашний» адрес, который делится на два компонента – адрес горизонтальной строки ( Row ) и вертикального столбца ( Column ).

Ячейки представляют собой конденсаторы, способные накапливать электрический заряд. С помощью специальных усилителей аналоговые сигналы переводятся в цифровые, которые в свою очередь образуют данные.

Для передачи на микросхему памяти адреса строки служит некий сигнал, который зовется RAS ( Row Address Strobe ), а для адреса столбца — сигнал CAS ( Column Address Strobe ).

С этим разобрались, идем дальше. Затронем еще один немаловажный вопрос:

Как же работает оперативная память?

Работа оперативной памяти непосредственно связана с работой процессора и внешних устройств компьютера, так как именно ей последние «доверяют» свою информацию. Таким образом, данные сперва попадают с жесткого диска (или другого носителя) в саму ОЗУ и уже затем обрабатываются центральным процессором (смотрите изображение).

Обмен данными между процессором и памятью может происходить напрямую, но чаще все же бывает с участием кэш-памяти.

Кэш-память является местом временного хранения наиболее часто запрашиваемой информации и представляет собой относительно небольшие участки быстрой локальной памяти. Её использование позволяет значительно уменьшить время доставки информации в регистры процессора, так как быстродействие внешних носителей (оперативки и дисковой подсистемы) намного хуже процессорного. Как следствие, уменьшаются, а часто и полностью устраняются, вынужденные простои процессора, что повышает общую производительность системы.

Примечание.
Важно понимать, что если в процессе работы оперативной памяти производится запись данных в какую-либо ячейку, то её содержимое, которое было до поступления новой информации, будет безвозвратно утеряно. Т.е. по команде процессора данные записываются в указанную ячейку, одновременно стирая при этом то, что там было записано ранее.

Рассмотрим еще один важный аспект работы оперативки – это ее деление на несколько разделов с помощью специального программного обеспечения (ПО), которое поддерживается операционными системами.

Сейчас Вы поймете, о чем это я.

Подробнее

Дело в том, что современные устройства оперативной памяти являются достаточно объемными (привет двухтысячным, когда хватало и 32 Mб), чтобы в ней можно было размещать данные от нескольких одновременно работающих задач. Процессор также может одновременно обрабатывать несколько задач. Это обстоятельство способствовало развитию так называемой системы динамического распределения памяти, когда под каждую обрабатываемую процессором задачу отводятся динамические (переменные по своей величине и местоположению) разделы оперативной памяти.

Динамический характер работы позволяет распоряжаться имеющейся памятью более экономно, своевременно «изымая» лишние участки памяти у одних задач и «добавляя» дополнительные участки – другим (в зависимости от их важности, объема обрабатываемой информации, срочности выполнения и т.п.). За «правильное» динамическое распределение памяти в ПК отвечает операционная система, тогда как за «правильное» использование памяти, отвечает прикладное программное обеспечение.

Совершенно очевидно, что прикладные программы должны иметь способность работать под управлением операционной системы, в противном случае последняя не сможет выделить такой программе оперативную память или она не сможет «правильно» работать в пределах отведенной памяти. Именно поэтому не всегда удается запустить под современной операционкой, ранее написанные программы, которые работали под управлением устаревших систем, например под ранними версиями Windows (98 например).

Что это такое разобрались.

Дальше, на очереди, как и гласил заголовок, у нас не менее интересный вопрос:

Зачем нужна эта самая оперативная память?

Как мы уже знаем, обмен данными между процессором и памятью происходит чаще всего с участием кэш-памяти. В свою очередь, ею управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их, т.е. кэш-контроллер загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памят­и, и возвращает, когда нужно, модифицирован­ные процессором данные в оперативку.

После процессора, оперативную память можно считать самым быстродействующим устройством. Поэтому основной обмен данными и происходит между этими двумя девайсами. Вся информация в персональном компьютере хранится на жестком диске. При включении компа в ОЗУ с винта записываются драйверы, специальные программы и элементы операционной системы. Затем туда записываются те программы – приложения, которые мы будем запускать, при закрытии последних они будут стерты из оной.

Данные, записанные в оперативной памяти, передаются в CPU (он же не раз упомянутый процессор, он же Central Processing Unit ), там обрабатываются и записываются обратно. И так постоянно: дали команду процессору взять биты по таким-то адресам (как то: обработатьих и вернуть на место или записать на новое) – он так и сделал (смотрите изображение).

Все это хорошо до тех пор, пока ячеек памяти ( 1 ) хватает. А если нет?

Однако, кэш-память малоэффективна при работе с большими массивами данных (видео, звук, графика, архивы), ибо такие файлы просто туда не помещаются, поэтому все время приходится обращаться к оперативной памяти, или к HDD (у которого также имеется свой кэш).

Компоновка модулей

Кстати, давайте рассмотрим из чего же состоит (из каких элементов) сам модуль.

Так как практически все модули памяти, состоят из одних и тех же конструктивных элементов, мы для наглядности возьмем стандарт SD-RAM (для настольных компьютеров). На изображении специально приведено разное конструктивное исполнение оных (чтобы Вы знали не только «шаблонное» исполнение модуля, но и весьма «экзотическое»).

Итак, модули стандарта SD-RAM ( 1 ): DDR ( 1.1 ); DDR2 ( 1.2 ).

Теперь обощая, упрощая.

Температура, лаг, энергозависимость и вообще «на пальцах»

Условно говоря, если очень просто, то оперативная память это много мелких ячеек, хранящих данные и каждый бит этих данных хранится зарядом (или его отсутствием) на крошечном конденсаторе в микросхеме (о чем говорилось выше по тексту).

Файл подкачки, который является «продолжением» этой памяти, логичным образом, хранит в себе данные на жестком диске, что, в общем случае, небезопасно.

Информация в ячейках со временем «теряется», причем, чем выше температура, тем быстрее это происходит.

Чтобы избежать потери сохранённых данных, они должны регулярно обновляться, чтобы восстановить заряд (если он есть) до первоначального уровня. Этот процесс обновления включает чтение каждого бита, а потом запись его обратно. Это происходит не целиком, а блоками. В процессе такого «обновления» память занята и не может выполнять обычные операции, такие как запись или хранение битов. В общем случае из-за этого обновления память тормозит каждые 7,8 мкс.

Послесловие

Собственно, это основы основ и базисный базис, а посему, надеюсь, что статья была интересна Вам как с точки зрения расширения кругозора, так и в качестве кирпичика в персональных знаниях о персональном компьютере :).

На сим всё. Как и всегда, если есть какие-то вопросы, комментарии, дополнения и тп, то можете смело бежать в комментарии, которые расположены ниже. И да, не забудьте прочитать материал по выбору этой самой оперативной памяти.

Источник

Что такое ОЗУ и для чего требуются оперативная память в компьютере

Обновлено 02 февраля 2021

Оперативную память можно сравнить со спинным мозгом человека. Она обеспечивает скорость работы периферии и обмена информацией

Оперативная память в компьютере – что это такое?

Оперативная память (ОЗУ) имеет английское название RAM (Random Access Memory). Также данный узел может именоваться «оперативка», память. По техническим характеристикам это устройство представляет собой энергозависимую компоненту общей компьютерной памяти, в которой происходит хранение временных данных в виде машинного кода или программы.

Дополнительно в оперативной памяти ПК содержатся временные входные, выходные или промежуточные данные, которые находятся в процессе обработки центральным процессором.

Физическое исполнение этого типа памяти представлено в виде планок, на которых содержится набор микросхем и токопроводящих дорожек. Устанавливать оперативную память необходимо в специальные гнезда, расположенные на материнской плате компьютера. Они бывают различного цвета, обычно голубыми, желтыми или зелеными. Каждая планка в области расположения пинов (контактов) имеет прорезь, которая совмещается с аналогичной в гнезде. По бокам имеются стопорные защелки.

Планка помещается в специальные гнезда с защелками

Понятие энергонезависимая память подразумевает устройство ввода/вывода, для работы которого не требуется наличие постоянного питания. Энергозависимая память – это область размещения информации на компьютере, для функционирования которой требуется наличие источника питания.

Поскольку ОЗУ относится к энергозависимым разновидностям устройств ввода/вывода, то это накладывает отпечаток на особенности ее работы. В отличие от ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), на которое происходит сохранение нужной информации, все данные, содержащиеся в ОЗУ, после выключения пользователем ПК обнуляются.

Еще одним моментом, для чего нужна оперативная память на компьютере, является повышение производительности. В отличие от центрального процессора, который имеет высокую скорость отдачи и приема данных, винчестер или периферийные устройства не обладают подобными характеристиками.

При возникновении необходимости обмена данными между внутренними частями ПК, оперативная память играет роль буфера, где кэшируются процессы для ускорения получения доступа к ним. Аналогично работают программы, которые «сбрасывают» кэш временной информации в оперативную память, чтобы в будущем не нагружать ЦП, а получать необходимые данные из ОЗУ.

Память нужна для улучшения производительности ПК

Таким образом, наличие оперативной памяти сказывается на работе системы, позволяя уменьшить время обмена данными между программными средствами и функциональными частями ПК (процессор, «северный» и «южный» мост, устройства ввода/вывода).

Наличие оперативной памяти характерно не только для стационарного ПК. Это важная деталь любого электронного устройства (планшет, ноутбук, смартфон или даже смарт-ТВ).

Характеристики оперативной памяти

Чтобы разобраться, что такое оперативная память для ноутбука или настольного компьютера, требуется знать важные параметры, определяющие выбор – это характеристики ОЗУ.

Сюда входит не только производительность или цена, но также такие параметры, как объем, частота работы вычислительного процессора, тайминги.

1 Гб ОЗУ: что это такое или характеристики объема

Очень часто при прочтении технических характеристик устройства, в частности, компьютера, покупатель сталкивается с таким текстом: ОЗУ – 2Гб. Что это такое, и какое влияние оказывает объем оперативки на работу ПК.

Для понимания важности показателя в вопросе, что такое RAM и описания зависимости скорости работы ПК от объема можно привести простой пример. Во время работы пользователя на компьютере, значительное количество данных находятся в процессе постоянного перемещения из ПЗУ в ОЗУ для ускорения обмена и повышения скорости обработки информации компьютером. В оперативной памяти находится кэш всех открытых приложений. В этот момент объем памяти никоим образом не сказывается на работе.

Объем оперативной памяти можно проверить в сведениях о системе

Проблема может начинаться при превышении максимального количества данных, которые могут размещаться в ОЗУ. В этом случае более старая информация перемещается в специально отведенное место на диске, который именуется файлом подкачки.

Итогом становится подтормаживание работы, поскольку скорость обмена данными между жестким диском и процессором намного ниже, чем может гарантировать ОЗУ. Поэтому напрашивается один вывод: объем оперативной памяти должен превышать максимальное суммарное потребление ресурсов компьютера открытыми приложениями, в том числе и системными.

Объем современной оперативной памяти для ПК измеряется гигабайтами (Гб). Рекомендуемые объемы ОЗУ следующие:

При установке на ПК 32-битной версии операционной системы не рекомендуется устанавливать более 4 Гб ОЗУ, поскольку это не поддерживается ОС. Если планируется применять больший объем, то следует позаботиться о приобретении 64-битной версии программы.

Частота

Еще одной важной характеристикой ОЗУ в компьютере, является частоты работы. Этот параметр означает ширину канала, который применяется для обмена между материнской платой, процессором и непосредственно памятью. Здесь действует принцип «больше значит лучше». Но следует учитывать, что частотная характеристика памяти должна соответствовать аналогичному показателю системной платы. Например, при заявленной работе ОЗУ на частоте 1600 МГц и наличии в шине «материнки» поддержки только 1066 МГц, фактическое значение показателя у ОЗУ составит упомянутые 1066 МГц.

Также при упоминании частоты памяти может идти речь не о такте, а о скорости передачи. Этот показатель, которые правильно именовать скорость передачи данных представляет собой количество операции, результатом которых является обмен данными, совершенными за промежуток времени в одну секунду. Единицей измерения является гигатранфер или мегатрансфер (GT/s или MT/s). Характеристики приводятся в описании памяти.

Частота памяти влияет на скорость ее работы

Если говорить о тактовой частоте, то она составляет половину указанной удвоенной скорости передачи данных. Этот показатель скрывается под буквенным индексом DDR или Double Date Rate.

Список реальных показателей, которые чаще всего встречаются у производителей ОЗУ, приводится в таблице:

Следует обращать внимание на максимальный показатель такта, который поддерживает материнская плата. Если будет установлено две планки, одна из которых работает на более высоком такте, то фактический параметр частоты определяет низшие характеристики ОЗУ.

Тайминг

Тайминг означает способность задержки памяти. Существует такой параметр, как время доступа или CAS Latency. Его показатель определяет число тактовых циклов, создаваемых модулем памяти в процедуре задержки возврата информации, запрос на которую поступает от ЦП. Если показатель тайминга 9 включает девять проходов, то, например, цифра 7 будет означать всего семь тактовых циклов.

При равных показателях объема и скорости передачи информации, ОЗУ с таймингом в 7 циклов работает быстрее. Это называется латентностью.

Тайминги можно посмотреть в специализированных программах типа AIDA64

Вывод: Чем ниже показатель тайминга, тем быстрее осуществляется работа ОЗУ.

Очень часто производитель не устанавливает максимальную частоту работы памяти, чтобы сохранить оптимальные показатели тайминга. При повышении такта автоматически возрастает рабочий тайминг, что не лучшим образом сказывается на производительности модуля.

Как узнать объем ОЗУ, установленной на компьютере

Для того чтобы точно знать количество оперативной памяти, установленной на компьютере, существует несколько способов. Подобная процедура может потребоваться, чтобы знать, как повысить ОЗУ при недостаточном ее количестве.

Варианты просмотра объема (в порядке усложнения):

Нажатие клавиш Win+R приведет к появлению командной строки

«AIDA64» – программа, которая предоставляет исчерпывающие сведения о компьютере и системе

Разновидности оперативной памяти на компьютере

Современный компьютерные технологии предлагают пользователям всего два вида памяти: статистический и динамический

Статистическая разновидность

Этот тип называется «SRAM». При его создании используются полупроводниковые триггеры, что приводит к значительному ускорению скорости работы. Но затратная и сложная технология изготовления сказывается на стоимости. Также эта разновидность отличается своими большими размерами, поэтому не применяется в домашних ПК, а больше используется в промышленных серверах.

Динамическая разновидность

Этот вид носит название «DRAM» и применяется в большинстве современных ПК или ноутбуках. Основу данного типа составляют конденсаторы, что обеспечивает повышенную плотность записи данных и приемлемую стоимость. Недостатки вытекают из конструктивных особенностей. Повышение емкости конденсатора приводит к его быстрому саморязряду. Поэтому требуется постоянное пополнение, за счет процесса регенерации. Это тормозит работу ОЗУ, поэтому производителями применяются различные схемы для снижения времени задержки.

Современная память именуется «DDR» или «DRAM»

Также DRAM разделяется по поколениям или по времени создания. Эти виды различаются тактовой частотой и скоростью передачи данных. Всего существует 4 поколения ОЗУ:

Дополнительно существует подразделение на оперативную память для стационарных (настольных) ПК и ноутбуков. Очень часто на стикерах, имеющихся на оборотной стороне ноутбука или нетбука можно увидеть указание типа оперативной памяти SO DIMM. Что это? Это точно та же ОЗУ, только меньшего размера.

В ноутбуках применяется память SO DIMM

Для сравнения, привычные габариты DRAM третьего поколения составляют 133,35 мм в длину. А модуль SO DIMM будет длиной в 67.6 мм. Также различается количество пинов (контактов для подключения).

Основные различия между стандартной DRAM и SO DIMM приведены в таблице:

На первых компьютерах устанавливались модули памяти SIPP, которые представляют собой обычную печатную плату с гибкими контактами. Они часто ломались при установке. На смену SIPP пришли модули SIMM, которые уже больше напоминали современные планки.

Иногда на площадках интернет магазинов, преимущественно китайского происхождения, можно встретить в продаже оперативную память только для AMD. Что это такое и на самом деле подобная линейка будет работать только на архитектуре от данного производителя?

Есть модули, которые предназначены только с работой на платах AMD, что вызвано особенностями построения архитектуры

В реальности это оказывается правдой. Подобные подделки не соответствуют международным стандартам JEDEC. Поскольку инженеры AMD создали свою собственную архитектуру памяти с применением 11-разрядных столбцов и размером страницы в 16 Кбит. Все остальные производители используют показатель 10 на 8. Это приводит к повышению производительности, поскольку контроллер памяти дольше работает с определенной страницей.

Лучшие производители и стоимость

Чтобы знать, какую ОЗУ лучше купить, следует предварительно ознакомиться с лучшими производителями и отобрать модели, признанные наиболее оптимальными с точки зрения пользователей.

Примерный рейтинг производителей имеет следующий вид:

Corsair

Американская фирма, которая специализируется не только на производстве памяти, но также множества иных компьютерных аксессуаров. Одной из лучших моделей является Corsair CMK16GX4M2A2400C14. Это модуль DDR4, обладающий низким профилем радиатора, но не самой маленькой ценой (14 000 рублей).

Kingston

Еще одна американская компания, специализация которой – производство накопителей. Кроме обычных DRAM конвейер выпускает SSD накопители и флэш-память. К числу наиболее популярных моделей можно отнести Kingston HX324C11SRK2/16. Модуль, продающийся по цене 11 тысяч рублей, отличается повышенными тактовыми частотами и стильным дизайном.

Patriot

Компания, основанная в 1985 году. Главной задачей создания бренда явилась разработка модулей памяти для компьютерных энтузиастов. Каждая планка отличается улучшенным таймингом, повышенной скоростью передачи данных и возможностью оверклокинга. Одной из популярных моделей является Patriot Viper 4 (PV416G340C6K), стоимость которой составляет 13500 рублей. Ее достоинствами являются высокий разгонный потенциал, малое тепловыделение и низкая высота планок.

Muskin

Mushkin Enhanced Redline (994206F)

Американская компания, которая приобрела известность благодаря своим блокам питания. Также в продукции бренда присутствует линейка моделей памяти. Оптимальный выбором станет Mushkin Enhanced Redline (994206F). Эта память предлагает разгон до 3280 МГц и отличается высокой надежностью. Стоимость начинается от 14 000 рублей.

G.Skill

Бренд, родом из Тайваня, который ведет историю с 1989 года. Основная специализация компании – производства оперативной памяти. Одной из лучших моделей считается G.SKill Trident Z 32GB Kit DDR4-3200 CL14 (F4-3200C14D-32GTZR). Память типа DDR4 на 32 Гб, обеспечивающая высокий показатель такта, не требующая дополнительного корректирования напряжения при разгоне. Минус – запредельная стоимость, которая составляет 33 тысячи рублей.

Как увеличить оперативную память на компьютере

При появлении подтормаживания в работе ПК пользователь невольно задумывается над вопросом, как повысить оперативную память. Существует несколько способов, как повысить объем ОЗУ и улучшить производительность ПК.

Именно скорость работы является главной причиной, для чего увеличивают оперативную память компьютера.

Можно выделить три основных способа, как добиться прироста производительности памяти:

Не лишним будет подсчитать количество слотов для размещения памяти, поскольку при наличии недостаточного количества производить увеличение без удаления старых модулей не получится. При установке следует совместить вырезы на плате и зафиксировать стопорные защелки по бокам слота.

При помощи флэш накопителя можно воспользоваться технологией ReadyBoost для увеличения памяти

Минимальные требования, предъявляемые к флэшке для ReadyBoost включают объем не менее 256 Мб, скорость записи 1,75 Мбит/с, а чтения 2,5 Мбит/с.

В БИОС можно поменять тайминги, что приведет к ускорению работы ОЗУ

Чтобы разогнать оперативную память следует зайти в БИОС (кнопка Del или F2, в зависимости от модели ПК). Далее необходимо перейти во вкладку Video Ram или Shared Memory. Там находится вкладка DRAM Read Timing. После выбора ручного режима пользователю будет доступно изменение таймингов. Стоит отметить, что все операции совершаются на свой страх и риск. Требуется глубокое познание в особенностях работы микропроцессорной техники.

ПЗУ – что это такое

Кроме ОЗУ в компьютере имеется ПЗУ или постоянное запоминающее устройство. Чтобы понять, что такое ОЗУ и ПЗУ в компьютере, требуется перечислить источники хранения информации, которые относятся к постоянным:

Под ПЗУ понимаются контроллеры, БИОС, наборы микросхем, а также накопители

Также к числу ПЗУ в компьютере относят микросхемы (северный и южный мост), в которых заложены алгоритмы работы всей системы. Северный мост отвечает за правильную работу процессора и видеускорителя. Южный мост является контроллером, который, расшит на материнской плате и отвечает за процессы ввода/вывода.

Особенностью работы данного типа запоминающего устройства заключается в его энергонезависимости. Сохранение информации происходит даже при выключенном питании.

Как почистить ОЗУ (оперативную память)?

Появление лагов при работе компьютера может свидетельствовать о переполнении оперативной памяти. В этом случае потребуется ее очищение. Наиболее кардинальным методом является перезагрузка ПК, но в этом случае автоматически будут закрыты все окна и может потеряться важная информация, если пользователь не сделает сохранение.

Более щадящим способом является применение диспетчера задач. Он вызывается сочетанием клавиш Ctrl+Alt+Del. В открывшемся окне пользователь увидит запущенные процессы с указанием количества занимаемой памяти. Клик правой кнопкой на выбранном процессе позволить снять задачу с выгрузкой из памяти.

Запуск диспетчера задач позволяет отследить использование памяти процессами

Еще одним способом снять нагрузку на ОЗУ является регулирование процессов, находящихся в автозагрузке. Все маловажные программы для обновления установленного софта или иные неиспользуемые задачи можно смело отключать.

Качественно почистить оперативную память можно при помощи специальных утилит. Их минусом является удалением нужных задач, что может привести к сбою в работе.

Источник