Оперативная память компьютера

Оперативная память компьютера

Определение понятия

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначается для записывания сведений о выполняемых компьютером задачах. Центральный процессор извлекает из него необходимую информацию. В компьютере документы сохраняются на жёстком диске и оперативке. Устройства отличаются друг от друга скоростью работы и зависимостью от электропитания. После выключения компьютера на винчестере остаются данные, загруженные пользователем. ОЗУ полностью очищается при отсутствии напряжения в сети.

Основная миссия оперативной памяти — быстрое решение сиюминутных задач. При запуске ПК служебные программы загружают востребованную информацию в оперативку. Отсюда данные поступают в центральный процессор, где происходит их обработка. Результат работы возвращается в ОЗУ, а далее направляется на жёсткий диск для сохранения или в приложения, задействованные в работе в текущее время.

RAM сохраняет один байт информации в одной электронной ячейке. Если при поступлении новых данных в ОЗУ не хватает места, то старые сведения стираются. Чтобы этого не происходило, используется файл подкачки или кэш-память. Способность оперативки запускать несколько вычислительных процессов одновременно повышает быстродействие и эффективность всей системы.

Мы уверены, что Вам будет интересна статья с описанием дискретных и интегрированных видеокарт.

Виды запоминающих устройств

Запись и сохранение информации в оперативке происходит при подаче заряда в набор конденсаторов либо при переключении состояния комплекта полупроводниковых триггеров. Различные схемы ОЗУ обусловили применение устройств 2 типов:

  1. Принцип работы динамической памяти DRAM (англ. dynamic random access memory) основан на схеме из одного или двух конденсаторов и транзистора. Из-за токов утечки DRAM требует постоянной динамической подзарядки, что считается недостатком. Ещё одной слабой стороной считается низкая скорость обработки информации. К достоинствам такой схемы относятся дешевизна конструкции и малая занимаемая площадь.
  2. Статическая память SRAM (англ. static random access memory) использует работу пакета триггеров с обратной положительной связью, что позволяет обойтись без дополнительной подзарядки. Однако, полупроводники занимают большую площадь, чем ёмкости динамической памяти. Кроме того, производство транзисторов дороже, чем изготовление конденсаторов. Негативные особенности оперативки SRAM объясняют её небольшой объём. Отсутствие токов утечки и быстрота выполнения операций обусловили применение этого вида оперативной памяти в кэш-памяти процессора и видеоадаптера.

Эксплуатация и профилактика

На материнской плате размещены слоты для установки модулей ОЗУ. На планке памяти сделаны специальные вырезы, которые не позволят вставить пластинку неправильно. Устанавливаемые на ПК модули должны иметь одинаковые параметры. Иначе устройство будет работать по наименьшим значениям технических характеристик.

Размер оперативной памяти определяется операционной системой, установленной на компьютере. 32-разрядная ОС потребует не более 4 Гб, а 64-разрядной ОС потребуется до 9 Гб памяти. Объём оперативки зависит от модели материнской платы, установленной на П. К. Соответствие ОЗУ мощности компьютера проверяется в BIOS, таблица которого отобразится на экране монитора при нажатии клавиши Del или F2 во время загрузки. В пункте Installed memory указывается объём оперативки.

При удалении пыли во внутреннем пространстве компьютера не лишней будет операция чистки оперативки. Вытащенный из слота модуль продувают вентилятором или протирают сухой и чистой салфеткой. Группу контактов очищают от загрязнения смоченным в спирте тампоном. Просушенное устройство вставляют на прежнее место.

Для чего нужна оперативная память в компьютере?

Для чего нужна оперативная память в компьютере и какую смысловую нагрузку она несет? Таким вопросом наверняка задавались многие начинающие «юзеры» ПК и ноутбуков.

Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) является одним из жизненно важных элементов компьютера и отвечает за быстродействие работы его приложений.

Такая memory кратковременная, ей подвластно лишь временное хранение команд и данных, после выключения компьютера вся информация из Оперативной памяти автоматически стирается. Т.е. все данные хранятся максимум в пределах одного сеанса работы. От того, каким объемом обладает ваша «оперативка» и какие у нее параметры, зависит скорость работы и, соответственно, работоспособность компьютера.

Непросвященные «юзеры» могут возразить, для чего служит оперативная память компьютера, если имеется Hard-диск? Они по простоте душевной считают, что память — это объем жесткого диска, но это непростительное заблуждение! При работе компьютер берет с Hard-диска все необходимые данные и помещает в оперативную память, контактируя непосредственно с ней. ОЗУ служит своего рода проводником между процессором и жестким диском, удали его, машина может вообще не запуститься, предупреждая вас о возможной неполадке системы, к тому же это приведет к серьезной нагрузке на жесткий диск — что чревато потерей важных данных и документов.

Зачем нужна оперативная память в компьютере?

Чтобы объяснить дословно на пальцах, что дает оперативная память в компьютере, рассмотрим на примере набора текста. Допустим, вы набираете в новом файле Ворда любой текст (курсовую или диплом, к примеру), пока вы не нажали кнопку «сохранить», файла с текстом как такового нигде на Hard-диске не имеется. Но где-то он должен висеть в системе?! Вот в этот момент становится немного понятнее, зачем необходимо ОЗУ — именно в оперативной памяти висит информация о набираемом документе, и будет висеть ровно до тех пор, пока рабочий сеанс компьютера не завершиться или пока вы не сохраните документ на Hard-диске.

Любители компьютерных игр, дизайнеры и другие специалисты, связанные с масштабной графикой и видео, хорошо знают, насколько важен объем «оперативки». Когда любая игра или программа просто висит в компьютере, ОЗУ для нее ни капельки не требуется, но как только вы запускаете программу — она автоматически начинает «пожирать» оперативную память вашей машины. Так для стандартного Фотошопа требуется невероятное количество ОЗУ, чтобы он работал более менее эффективно.

От чего зависит оперативная память компьютера?

Оперативная память, точнее ее скорость, абсолютно зависит от частоты ее шины, а та в свою очередь от типа памяти. Следует учесть, если «материнка» рассчитана на использование только одного типа памяти, установка на нее другого ОЗУ неосуществима.

Как устроена оперативная память компьютера

Знаете ли вы, что такое оперативная память? Конечно, знаете. Это такое устройство, от которого зависит скорость работы компьютера. В общем, так оно и есть, только выглядит такое определение немного дилетантски. Но что в действительности представляет собой оперативная память? Как она устроена, как работает и чем один вид памяти отличается от другого?

Компьютерная память

Оперативная память, ОЗУ она же RAM (англ.) — это энергозависимая часть компьютерной памяти, предназначенной для хранения временных данных, обрабатываемых процессором. Хранятся эти данные в виде бинарной последовательности, то есть набора нулей и единиц. Энергозависимой же она называется потому, что для её работы необходимо постоянное подключение к источнику электрического тока. Стоит только отключить её от питания, как вся хранящаяся в ней информация будет утеряна.

Но если ОЗУ это одна часть компьютерной памяти, тогда что представляет собой её другая часть? Носителем этой части памяти является жесткий диск. В отличие от ОЗУ, он может хранить информацию, не будучи подключён к источнику питания. Жесткие диски, флешки и CD-диски — все эти устройства именуются ПЗУ, что расшифровывается как постоянное запоминающее устройство. Как и ОЗУ, ПЗУ хранят данные в виде нулей и единиц.

Для чего нужна ОЗУ

Тут может возникнуть вопрос, а зачем вообще нужна оперативная память? Разве нельзя выделить на жестком диске буфер для временного помещения обрабатываемых процессором данных? В принципе можно, но это был бы очень неэффективный подход.

Физическое устройство оперативной памяти таково, что чтение/запись в ней производится намного быстрее. Если бы вместо ОЗУ у вас было ПЗУ, компьютер бы работал очень медленно.

Физическое устройство ОЗУ

Физически ОЗУ представляет съёмную плату (модуль) с располагающимися на ней микросхемами памяти. В основе микросхемы лежит конденсатор — устройство, известное уже больше сотни лет.

Каждая микросхема содержит множество конденсаторов связанных в единую ячеистую структуру — матрицу или иначе ядро памяти. Также микросхема содержит выходной буфер — особый элемент, в который попадает информация перед тем, как быть переданной на шину памяти. Из уроков физики мы знаем, что конденсатор способен принимать только два устойчивых состояния: либо он заряжен, либо разряжен. Конденсаторы в ОЗУ играют ту же роль, что и магнитная поверхность жёсткого диска, то есть удержание в себе электрического заряда, соответствующего информационному биту. Наличие заряда в ячейке соответствует единице, а отсутствие — нулю.

Как в ОЗУ записывается и читается информация

Понять, как в ОЗУ происходит запись и считывание данных будет проще, если представить её в виде обычной таблицы. Чтобы считать данные из ячейки, на горизонтальную строку выдаётся сигнал выбора адреса строки (RAS). После того как он подготовит все конденсаторы выбранной строки к чтению, по вертикальной колонке подаётся сигнал выбора адреса столбца (CAS), что позволяет считать данные с конкретной ячейки матрицы.

Характеристика, определяющая количество информации, которое может быть записано или прочитано за одну операцию чтения/записи, именуется разрядностью микросхемы или по-другому шириной шины данных. Как нам уже известно, перед тем как быть переданной на шину микросхемы, а затем в центральный процессор, информация сначала попадает в выходной буфер. С ядром он связывается внутренним каналом с пропускной способностью равной ширине шины данных. Другой важной характеристикой ОЗУ является частота шины памяти. Что это такое? Это периодичность, с которой происходит считывание информации, а она совсем не обязательно должна совпадать с частотой подающегося на матрицу памяти сигнала, что мы и увидим на примере памяти DDR.

В современных компьютерах используется так называемая синхронная динамическая оперативная память — SDRAM. Для передачи данных в ней используется особый синхросигнал. При его подаче на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер.

Представим, что у нас есть микросхема памяти с шириной шины данных 8 бит, на которую с частотой 100 МГц подаётся синхросигнал. В результате за одну транзакцию в выходной буфер по 8-битовому каналу попадает ровно 8 бит или 1 байт информации. Точно такой же синхросигнал приходит на выходной буфер, но на этот раз информация попадает на шину микросхемы памяти. Умножив частоту синхросигнала на ширину шины данных, мы получим ещё один важный параметр — пропускную способность памяти.

8 бит * 100 МГц = 100 Мб/с

Память DDR

Это был простейший пример работы SDR — памяти с однократной скоростью передачи данных. Этот тип памяти сейчас практически не используется, сегодня его место занимает DDR — память с удвоенной скоростью передачи данных. Разница между SDR и DDR заключается в том, что данные с выходного буфера такой ОЗУ читаются не только при поступлении синхросигнала, но и при его исчезновении. Также при подаче синхросигнала в выходной буфер с ядра памяти информация попадает не по одному каналу, а по двум, причём ширина шины данных и сама частота синхросигнала остаются прежними.

Для памяти DDR принято различать два типа частоты. Частота, с которой на модуль памяти подаётся синхросигнал, именуется базовой, а частота, с которой с выходного буфера считывается информация — эффективной. Рассчитывается она по следующей формуле:

эффективная частота = 2 * базовая частота

В нашем примере с микросхемой 8 бит и частотой 100 МГц это будет выглядеть следующим образом.

8 бит * (2 * 100 МГц) = 200 Мб/с

Чем отличаются DDR от DDR2, DDR3 и DDR4

Количеством связывающих ядро с выходным буфером каналов, эффективной частотой, а значит и пропускной способностью памяти. Что касается ширины шины данных (разрядности), то в большинстве современных модулей памяти она составляет 8 байт (64 бит). Допустим, что у нас есть модуль памяти стандарта DDR2-800. Как рассчитать его пропускную способность? Очень просто. Что такое 800? Это эффективная частота памяти в мегагерцах. Умножаем её на 8 байт и получаем 6400 Мб/с.

И последнее. Что такое пропускная способность мы уже знаем, а что такое объём оперативной памяти и зависит ли он от её пропускной способности? Прямой взаимосвязи между этим двумя характеристиками нет. Объём ОЗУ зависит от количества запоминающих элементов. И чем больше таких ячеек, тем больше данных может хранить память без их перезаписи и использования файла подкачки.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *