Оперативная память персонального компьютера, её разновидности и свойства

Под оперативной памятью (ОЗУ, RAM) принято понимать относительно быструю энергозависимую память компьютера, посредствам которой осуществляется большая часть операций по обмену информацией между устройствами. Данная разновидность памяти является энергозависимым, а потому в случае отключения питания, все имеющиеся в ней данные стираются.


Содержание статьи по разделам:

Из этой статьи вы узнаете об основных понятиях и возможностях оперативной памяти для персональных компьютеров.

Оперативная память

По сути, оперативную память можно сравнить с хранилищем потоков данных, ожидающих свою очередь для последующей обработки их процессором. Связь всех устройств с оперативной памятью производится посредствам системной шины, при этом с самой памятью обмен происходит при помощи кэша или напрямую.

RAM является памятью с произвольным доступом, а потому данный вид памяти может произвести прямое обращение к необходимому блоку в обход остальным. Скорость произвольного доступа остается неизменной независимо от местоположения нужных данных, что является плюсом.

Представлена оперативная память в виде отдельных модулей, которые можно менять и дополнять (как в ПК, например), а также же в виде отдельных блоков устройств или чипов (как в микроконтроллёрах).

Тип памяти ROM

Память типа ROM (ПЗУ) позволяет хранить данные, при этом возможностью их видоизменять она не располагает. По этой причине данный тип памяти применяется лишь для чтения информации. ROM также порой относят к категории энергонезависимой памяти, поскольку любая информация, записанная в нее, сохраняется в случае отключения питания. По этой причине ROM является хранилищем команд запуска компьютера, иными словами — программного обеспечения, загружаемого систему.

ROM

Не стоит говорить о ROM и оперативной памяти, как о противоположных понятиях, поскольку, по сути, ROM является частью системы под названием оперативная память. Проще говоря, часть адресного пространства оперативная память отводит под ROM. Данное разделение вызвано потребностью во временном хранении программного обеспечения, предназначенного для загрузки операционной системы.

Основной код BIOS помещен в микросхемы ROM, которыми снабжена системная плата и плата адаптеров. Они предназначены для хранения вспомогательных подпрограмм системы ввода-вывода, а также драйверов, необходимых для той или иной платы, особенно это актуально для плат, запуск которых должен производиться на ранней стадии загрузки, примером является видеоадаптер.

Тип памяти DRAM

Тип памяти DRAM является энергозависимой полупроводниковой памятью, обладающей прямым доступом (RAM). Помимо этого DRAM является запоминающим устройством, широко используемым в качестве RAM в выпускаемых сегодня компьютерах.

DRAM

Составляют память DRAM ячейки из полупроводникового материала, в каждой ячейки хранится определённый объём информации (до 4 бит). В совокупности эти ячейки напоминают «прямоугольник», который включает определённое количество строк и столбцов. Одна такая прямоугольная конструкция называется страницей, тогда как множество страниц именуется банком. Каждый набор вышеуказанных ячеек можно условно поделить на области.

В качестве запоминающего устройства DRAM-память является модулем, который состоит из электрической платы с микросхемами и разъёма, необходимого для взаимодействия модуля и материнской платы.

Что такое кэш память SRAM

SRAM – обозначение статической оперативной памяти полностью отличной от других типов памяти. Статической эта память называется потому, что главным ее отличием от динамической оперативной памяти является то, что она не нуждается в периодической регенерации во время сохранения своего содержимого. Относительно быстродействия у SRAM более высокие показатели, нежели у динамической оперативной памяти.

Несмотря на то, что быстродействие SRAM гораздо выше, чем у динамической оперативной памяти, все же имеются два негативных фактора, это то, что ее плотность ниже, а стоимость при этом выше. Под более низкой плотностью подразумевается то, что у SRAM большие габариты при незначительной информационной емкости. Все эти факторы не позволяют использовать SRAM, как оперативную память ПК.

Чтобы избежать существенного роста стоимости высокоскоростная память SRAM устанавливается лишь в небольшом объеме в качестве кэша. Во время работы кэш-память использует тактовые частоты, близкие или даже равные тактовым частотам процессора. Также стоит упомянуть о том, что именно этот тип памяти использует процессор во время чтения и записи данных.

Типы и производительность ОЗУ

Чтобы избежать путаницы в вопросе производительности памяти, следует отметить следующие положения: единицей измерения самой производительности являются наносекунды, тогда как быстродействие процессоров измеряется в МГц и ГГц.

Наносекунда представляет собой одну миллиардную долю секунды, другими словами – это довольно короткий временной промежуток.

Как уже упоминалось выше, единицей измерения быстродействия микросхем памяти и системы в целом являются МГц (миллион тактов в секунду) и ГГц (миллиард тактов в секунду). Выпускаемые сегодня процессоры наделены тактовой частотой до 4 ГГц, однако гораздо положительней на их производительность влияет более развитая внутренняя архитектура (пример тому – наличие нескольких ядер).

В результате эволюции компьютеров с целью повысить эффективность обращения к памяти разработчики создавали разные уровни кэширования, которые в дальнейшем позволили производить перехват обращений процессора к основной памяти, скорость которой существенно ниже. Лишь недавно модулям памяти DDR, DDR2, DDR3 SDRAM удалось «догнать» показатели производительности шины процессора, что, в свою очередь, оказало положительный эффект на производительность памяти.

DDR SDRAM

Модельный ряд микросхем оперативной памяти довольно разнообразен, при этом сегодня зачастую в ПК используются лишь два вида памяти именуемых, как SDRAM и DDR SDRAM.

SDRAM представляет собой динамичную оперативную память, которая будучи в рабочем состоянии производит синхронизацию с шиной памяти. Сегодня имеют место быть две разновидности памяти SDRAM: РС 100 и РС 133. Так, РС 100 работает на частоте 100 МГц, а РС 133 – на частоте 133 МГц. На данный момент SDRAM-память встречается крайне редко, чаще всего лишь на компьютерах с процессором Pentium 3.

DDR

Уже с 2001 г. предпочтение отдается более совершенному стандарту памяти DDR SDRAM. В переводе с английского языка «DDR» означает «двойную скорость передачи информации», что является сущностью этой разновидности оперативной памяти. Работа DDR SDRAM предусматривает три тактовые частоты – 266, 333, 400 МГц. При этом следует учитывать, что разными фирмами-продавцами в строке-спецификации может быть указана, как тактовая частота, так и пропускная способность оперативной памяти, измеряемая в Мб/С.

DDR2

DDR2 SDRAM является вторым поколением синхронной динамической памяти с произвольным доступом и двойной скоростью передачи информации. Данная разновидность оперативной памяти используется в вычислительной технике также в качестве видеопамяти. Предшественником DDR2 SDRAM была память DDR SDRAM.

Уже в 2010 г. данный вид памяти был в существенной мере вытеснен памятью стандарта DDR3.

К основным отличиям DDR2 от DDR можно отнести вдвое большую частоту работы шины, благодаря которой буфер микросхемы памяти получает данные. При этом для обеспечения необходимого потока данные на шину передаются из 4-х мест одновременно.

DDR3

DDR3 SDRAM является синхронной динамической памятью третьего поколения с произвольным доступом и двойной скоростью передачи информации. Помимо того, что данная разновидность памяти используется в вычислительной технике в качестве оперативной, также ее можно использовать как видеопамять. Предшественником DDR3 была память DDR2 SDRAM. С приходом DDR3 предподкачка увеличилась до 8 бит.

DDR3 потребляет меньше энергии, нежели модули DDR2, этому способствует пониженное напряжение питания ячеек памяти. Понизить напряжение питания удалось благодаря использованию более тонкого технического процесса во время производства микросхем и благодаря использованию транзисторов с двойным затвором, это, в свою очередь, снизило утечку тока.

Также существует разновидность памяти DDR3L, у которой с ещё более низкое энергопотребление, доходящее до 1,35 В, что на 10 процентов меньше, чем у DDR3.

В 2012 г. стало известно о новой разработке — память DDR3L-RS, выпущенная для использования на смартфонах.

Модули SIMM, DIMM и RIMM

Изначально физически оперативная память представляла собой отдельные микросхемы (DIP), при этом платы таких систем, как IBM XT и АТ могли включать 36 разъемов, которые были предназначены для активации микросхем памяти. Со временем микросхемы памяти стали помещаться на отдельных платах, подключавшихся к разъемам шины.

Также к недостаткам данной организации можно отнести тот факт, что микросхемы периодически «выскакивали» из своих гнезд, благодаря чему компьютерная техника постоянно включалась и выключалась, следствием того был перегрев микросхем, что, в свою очередь, вызывало ошибку памяти. Устранялась данная проблема после того, как микросхема более плотно вставлялась в гнездо.

Решить эту неприятность также могло лишь непосредственное припаивание контактов микросхем к поверхности материнской платы или карты расширения. Однако когда один из модулей выходил из строя, его необходимо было вырезать и припаять новую микросхему. Из этого следовало, что микросхемы должны были одновременно припаиваться и легко заменяться. Данный принцип был применен в модулях SIMM.

Абсолютное большинство настольных систем в качестве альтернативы при установке отдельных микросхем памяти использует модули SIMM, DIMM, RIMM, которые представляют собой небольших размеров платы с микросхемами памяти, вставляемые в материнскую плату.

Объем и другие характеристики модулей памяти

Чем больше программ пользователь планирует запустить одновременно, тем больший ему понадобится объем модуля памяти. При этом следует помнить о том, что часть данного объема затрачивается на нужды системы. Так, например, комфортная работа на Windows XP предполагает наличие минимум 1Гб ОЗУ, а на Windows 7 – минимум 2Гб ОЗУ.

Объем

К другим характеристикам модулей памяти можно отнести тактовую частоту, пропускную способность и чип. Вышеуказанные характеристики являются зависимыми друг от друга, а потому определенная частота отвечает лишь определенной пропускной способности, и определенному чипу. Чем показатели частоты выше, тем выше скорость передачи данных. Также стоит заострить внимание на следующем положении: суммарная пропускная способность каждого модуля памяти не должна быть выше пропускной способности шины RAM на материнской плате, иначе память не раскроет весь свой потенциал. Еще нужно помнить о том, что материнскими платами поддерживаются разные типы чипов, а потому стоит приобретать лишь поддерживаемую память, поскольку, если этого не сделать, память будет работать медленней или вообще не будет работать.

Представление о банках памяти

Системная плата и модули памяти (DIP, SIMM, SIPP и DIMM) в совокупности организуют банки памяти. Иметь какое-то представление о принципах распределения памяти между банками и об их расположение на плате необходимо тогда, когда пользователь намеривается добавить в свой компьютер дополнительную микросхему памяти.

Помимо этого, посредствам диагностических программ можно вывести адрес байта или бита неисправной ячейки, которая в результате поможет выявить поврежденный банк памяти.

Зачастую разрядность банков совпадает с разрядностью шины данных процессора.

Быстродействие памяти при замене

В случае возникновения необходимости заменить вышедший из строя модуль или микросхему памяти, новому элементу необходимо соответствовать типу заменяемого модуля, при этом его время доступа должно быть меньше или равно соответствующему показателю неисправной детали. Таким образом, новый элемент вполне может обладать более высоким быстродействием.

Проблемы могут возникнуть во время использования микросхем или модулей, которые не соответствуют определенному перечню требований, примером является длительность циклов регенерации. Также негативным фактором считается несоответствие в разводках выводов, емкостях, разрядностях и конструкции.

Оперативная память

В случае установки модулей памяти с более быстрым действием, на производительность это не оказывает положительного эффекта, так как частота обращаемой к ней системы остается неизменной. В системах, в которых используются модули DIMM, RIMM, считывание быстродействия производится посредствам специального ПЗУ SPD.

Производительность подобного рода систем можно повысить, установив более быстрые модули памяти.

Выбор модулей памяти

Чтобы увеличить объем памяти ПК необходимо установить дополнительные модули памяти на системную плату. Большая часть систем снабжена хотя бы одним незанятым слотом памяти, предназначенным для установки дополнительного модуля.

Некоторые высокопроизводительные системы нуждаются в установке двухканальной памяти, проще говоря — в двух идентичных модулях памяти.

Выбор модулей памяти

Существует несколько положений, на которые нужно обратить внимание во время покупки модулей памяти. Часть их касается производства и распределения памяти, остальные же зависят от разновидности покупаемых модулей.

Большая часть компаний занимается производством модулей памяти, однако только некоторые из них выпускают микросхемы. При этом существует лишь несколько фирм, которые производят микросхемы памяти, покупая их уже другие компании, выпускают разнообразные модули памяти, такие как, например, DIMM, RIMM.

При замене модулей памяти

В случае, когда каждый разъем памяти системной платы занят, возникает необходимость в установке более емких модулей. Если системная плата располагает двумя разъемами DIMM (являющимися банками памяти для процессоров с х65), предусматривается возможность замены модулей на более емкие модули. Так, например, если в ПК установлено два модуля объемом 256 Мб, заменив один из них на модуль с 512 Мб, размер оперативной памяти в общей сложности, увеличится до 768 Мб.

Однако даже если модули памяти соответствуют количеству контактных выводов, это не является гарантией их работоспособности. На используемые модули памяти BIOS и микросхемы системной логики налагают определенного рода ограничения.

Об ошибках в оперативной памяти

Устранение ошибок памяти — довольно сложная задача, поскольку не во всех случаях выявление причин их возникновения является возможным. Зачастую пользователи считают, что причины всех сбоев сводятся к программному обеспечению, тогда, как на самом деле всему виной память.

Ошибки оперативной памяти

Чтобы устранить ошибки пользователь должен иметь под рукой некоторые диагностические программы. Стоит отметить, что ряд ошибок памяти может быть выявлен одним приложением и остаться незамеченным для другого. Во время включения ПК BIOS производит проверку памяти. Чаще всего при покупке компьютера к нему прилагается диск, который содержит перечень специальных диагностических программ. Также сегодня рынок полон множеством других утилит для диагностики, которые содержат свои собственные методы тестирования памяти.

В сети Интернете при желании каждый пользователь может найти множество инструментов для диагностики памяти, примером являются:

Memtest86;

DocMemory Diagnostic;

Microsoft Windows Memory Diagnostic.

Теги: , , ,

Предыдущая/следующая

Вам может быть интересно:

Поделиться в соц сетях:

Twitter Facebook Vk Googlepluse Linkedin

Подпишитесь на обновления этого блога по RSSRSS, RSSMAILEmail или TwitterTwitter!

Случайная подборка из рубрики:

Добавить комментарий

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

Обсуждаемые темы:

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Генерация пароля