Что такое оперативная память и как она работает

Конечно, вы слышали, что компьютеры имеют оперативную память, иначе называемую RAM или RAM — в конце концов, с увеличением ее объема легче обновить компьютер. Попробуем вместе разобраться в его предназначении и принципах работы. Немного теории. Чаще всего пользователи путают оперативную память с информацией, хранящейся на жестком диске. Это в основном […]

Функционирование оперативной памяти зависит, прежде всего, от процессора и внешних накопителей: вся информация поступает в оперативную память. Прежде чем данные, считанные с жесткого диска, будут обработаны процессором, они сначала загружаются в оперативную память.

Контроллер, расположенный в секции «North Brifge» материнской платы, отвечает за правильную работу оперативной памяти. Этот элемент отвечает за различные подключения центрального процессора к блокам, связанным с графическим контроллером и оперативной памятью.

Также следует понимать, что процесс записи данных в RAM происходит таким образом, что предыдущее содержимое ячеек памяти безвозвратно стирается.

Оперативная память, RAM, также известная как RAM (англ. RAM), является энергозависимой частью компьютерной памяти, предназначенной для хранения временных данных, обрабатываемых процессором. Эти данные хранятся в виде двоичной последовательности.

Как устроена оперативная память компьютера

Вы знаете, что такое оперативная память? Конечно, знаешь. Это устройство, определяющее скорость вашего компьютера. В общем, как таковое, только это определение кажется немного дилетантским. Но что такое оперативная память? Как это работает, как работает и чем один тип памяти отличается от другого?

Компьютерная память

Оперативная память, RAM, также известная как RAM (англ. RAM), является энергозависимой частью компьютерной памяти, предназначенной для хранения временных данных, обрабатываемых процессором. Эти данные хранятся в виде двоичной последовательности, которая представляет собой набор нулей и единиц. Он называется энергозависимым, потому что для его работы требуется постоянное подключение к источнику электрического тока. Просто отключите его от источника питания, так как вся информация, хранящаяся в нем, будет потеряна.

Но если оперативная память — это одна часть памяти компьютера, что является другой ее частью? Носителем этой части памяти является жесткий диск. В отличие от ОЗУ, он может хранить информацию без подключения к источнику питания. Жесткие диски, флэш-накопители и компакт-диски — все эти устройства называются ПЗУ, что означает постоянную память. Как и ОЗУ, ПЗУ хранят данные в виде единиц и нулей.

Для чего нужна ОЗУ

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

Физическая структура ОЗУ такова, что чтение / запись происходит намного быстрее. Если бы у вас было ПЗУ вместо ОЗУ, ваш компьютер был бы очень медленным.

Физическое устройство ОЗУ

Физически оперативная память представляет собой съемную карту (модуль) с размещенными на ней микросхемами памяти. Микросхема основана на конденсаторе, устройстве, известном уже более ста лет.

Каждая микросхема содержит множество конденсаторов, соединенных в единую ячеистую структуру: матрицу или ядро ​​памяти. Кроме того, микросхема содержит выходной буфер — специальный элемент, куда поступает информация перед передачей на шину памяти. Из уроков физики мы знаем, что конденсатор способен принимать только два стабильных состояния: либо он заряжен, либо разряжен. Конденсаторы в RAM играют ту же роль, что и магнитная поверхность жесткого диска, то есть они содержат в себе электрический заряд, соответствующий биту информации. Наличие заряда в ячейке соответствует единице, а отсутствие заряда нулю.

Как в ОЗУ записывается и читается информация

Будет легче понять, как данные в ОЗУ записываются и читаются, если они представлены в виде обычной таблицы. Для чтения данных из ячейки на горизонтальную линию отправляется сигнал выбора адреса линии (RAS). После подготовки всех конденсаторов выбранной строки к чтению по вертикальному столбцу отправляется сигнал выбора адреса столбца (CAS), что позволяет считывать данные из определенной ячейки матрицы.

Характеристика, которая определяет количество информации, которая может быть записана или считана в операции чтения / записи, называется разрядностью чипа или, другими словами, шириной шины данных. Как мы уже знаем, перед передачей на шину микросхемы, а затем в центральный процессор, информация сначала поступает в выходной буфер. Он связывается с ядром через внутренний канал с полосой пропускания, равной ширине шины данных. Еще одна важная характеристика оперативной памяти — частота шины памяти. Что это? Это частота, с которой считывается информация, и она не должна совпадать с частотой сигнала, отправляемого в матрицу памяти, что мы увидим на примере памяти DDR.

Современные компьютеры используют так называемую синхронную динамическую память с произвольным доступом — SDRAM. Он использует специальный сигнал синхронизации для передачи данных. При отправке в микросхему информация считывается синхронно и передается в выходной буфер.

Представим, что у нас есть микросхема памяти с шириной шины данных 8 бит, на которую подается тактовый сигнал с частотой 100 МГц. В результате ровно 8 бит или 1 байт информации поступает в выходной буфер по одному каналу.8 бит в одной транзакции. Точно такой же тактовый сигнал поступает в выходной буфер, но на этот раз информация идет на шину микросхемы памяти. Умножая частоту тактового сигнала на ширину шины данных, мы получаем еще один важный параметр: пропускную способность памяти.

8 бит * 100 МГц = 100 Мбит / с

Память DDR

Это был простейший пример того, как память SDR работает с одной скоростью передачи данных. Этот тип памяти сейчас практически не используется; сегодня ее заменяет DDR — память с удвоенной скоростью передачи данных. Разница между SDR и DDR заключается в том, что данные из выходного буфера ОЗУ считываются не только при поступлении сигнала синхронизации, но и при его исчезновении. Кроме того, когда сигнал синхронизации отправляется в выходной буфер из ядра памяти, информация отправляется не по одному каналу, а по двум, а ширина шины данных и частота сигнала синхронизации остаются прежними.

Для памяти DDR принято различать два типа частот. Частота, с которой тактовый сигнал подается на модуль памяти, называется базовой частотой, и частота, с которой информация считывается из выходного буфера, является эффективной. Он рассчитывается по следующей формуле:

фактическая частота = 2 * базовая частота

В нашем примере с 8-битной микросхемой и частотой 100 МГц это будет выглядеть так.

8 бит * (2 * 100 МГц) = 200 Мбит / с

Чем отличаются DDR от DDR2, DDR3 и DDR4

Количество каналов, соединяющих ядро ​​с выходным буфером, фактическая частота и, следовательно, пропускная способность памяти. Что касается ширины шины данных (разрядности), то в большинстве современных модулей памяти она составляет 8 байт (64 бита). Допустим, у нас есть модуль памяти DDR2-800. Как рассчитать его пропускную способность? Очень простой. Сколько стоит 800? Это реальная частота памяти в мегагерцах. Умножаем его на 8 байтов и получаем 6400 МБ / с.

И последнее. Мы уже знаем, что такое пропускная способность, каков объем оперативной памяти и зависит ли он от ее пропускной способности? Между этими двумя характеристиками нет прямой связи. Объем оперативной памяти зависит от количества элементов хранения. И чем больше таких ячеек, тем больше данных можно сохранить в памяти без их перезаписи и использования файла подкачки.

Постоянная и оперативная память компьютеров, ноутбуков, телефонов, планшетов. Зачем нужно, как работает, что дает увеличение памяти компьютеров и телефонов.

Постоянная и оперативная память на компьютерах и в мобильных устройствах

Память устройства, которая не зависит от того, включено устройство или нет, называется энергонезависимой памятью. Только эта память может хранить данные, когда устройство выключено.

Энергонезависимая память также называется постоянной (или иногда внутренней) памятью устройства.

— Если память «постоянная», то в ней никогда ничего не меняется?
— Нет. Постоянная память, потому что все «постоянно» сохраняется в ней при выключении компьютера или смартфона.

Как только мы включаем компьютер или гаджет, устройство «извлекает» свою программу запуска из постоянной памяти и с ее помощью загружает операционную систему:

• На компьютерах это операционная система Windows (но может быть и другая система).
• Для смартфонов и планшетов — чаще всего операционная система Android (хотя могут быть и другие варианты).
• На компьютерах Apple Mac, iPhone и iPad это операционная система iOS (также есть исключения).

Затем операционная система загружается из постоянной памяти. А где грузится? Следовательно, так называемая оперативная память используется для загрузки операционной системы.

Почему «оперативный»? Потому что, в отличие от постоянной памяти, «операционная среда» в оперативной памяти изменяется с калейдоскопической скоростью.

Про объёмы памяти компьютеров и гаджетов

Количество запущенных программ и задач, которые компьютер или гаджет может запускать одновременно, зависит от объема оперативной памяти.

Объем оперативной памяти в компьютерах и гаджетах когда-то измерялся килобайтами, поэтому он уменьшился до мегабайт. И в наши дни нередки случаи, когда объем оперативной памяти исчисляется десятками гигабайт. Следующим шагом является объем памяти порядка сотен гигабайт и даже нескольких, а то и десятков терабайт (например, для серьезных серверов).

Объем постоянной памяти определяет, сколько различных приложений и приложений можно установить на компьютер или мобильный телефон, а также количество фотографий, видео, фильмов, документов и других полезных файлов, которые пользователь сохранил. Объемы постоянного хранения на современных устройствах измеряются в гигабайтах и ​​терабайтах.

Компьютеры и ноутбуки могут использовать жесткие диски в качестве носителей информации. В мобильных гаджетах в основном используются специальные микросхемы памяти, которые надежно хранят все данные при отключении электроэнергии. Технологии производства микросхем памяти постоянно совершенствуются. Поэтому в компьютерах и даже серверах идет активный переход от традиционных жестких дисков к микросхемам.

Многие пользователи компьютеров не знают, как оперативная память влияет на работу системы, и наша статья поможет ответить на этот вопрос!

Влияние объёма ОЗУ

Объем оперативной памяти — одна из важнейших характеристик. Специально для игровых компьютеров. Хотя те, кто любит открывать в браузере много вкладок одновременно или десятки окон одновременно, заметят небольшой объем оперативной памяти: медленная загрузка, зависание…

Чтобы понять, влияет ли объем оперативной памяти на игры, давайте посмотрим, что происходит, когда она отсутствует.

Если объем оперативной памяти меньше необходимого, «остатки» игры, как и любое другое приложение или файл, будут загружены в виртуальную память (файл подкачки на жестком диске) и уже из нее — в видеокарту. Информация все равно загрузится, но через несколько секунд или позже. И в то же время в процессе он будет постоянно замедляться и задерживаться. Это связано с тем, что оперативная память работает намного быстрее жесткого диска, а это значит, что данные будут отправляться на видюху с разной скоростью.

Те же последствия ждут геймеров, если модуль имеет большое время ОЗУ: задержки в циклах передачи сигналов.

Какое влияние оказывает оперативная память компьютера? Он напрямую влияет на скорость обработки загружаемых в него данных и является оперативным ресурсом.

Бонус: не только производительность

Если слишком принципиально определить, что влияет на оперативную память компьютера, то можно сказать, что она участвует в нагреве элементов корпуса. Чипы тоже нагреваются, и не случайно на некоторых планках есть свой пассивный радиатор. При понижении напряжения в DD3 и DD4 практически нет влияния на потребляемую мощность системы.

Короче вы правильно поняли? Количество полос и общий объем оперативной памяти сильно влияют на стоимость компьютера.

Возможно, этого достаточно, чтобы обсудить важность оперативной памяти для ПК. Надеюсь, информация в этой статье поможет вам выбрать оптимальный объем памяти для вашего компьютера.