Оперативная память - все, что вам нужно знать [техническая информация]

ОЗУ является одним из основных компонентов нашего ПК, наряду с процессором и материнской платой, что очень хорошо объясняется нами в соответствующих статьях. На этот раз мы сделаем то же самое с модулями оперативной памяти, речь идет не только о том, какой ГБ нам нужен, но и о том, какую скорость поддерживает плата, какие являются более совместимыми или какие основные характеристики нам следует знать. Мы увидим все это в следующей статье, так что давайте начнем!

В конце мы оставим вам руководство с наиболее рекомендованным объемом оперативной памяти в текущем сценарии, чтобы статья не была слишком длинной.

Указатель содержания

Какова функция оперативной памяти в ПК?

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) - это хранилище, в которое загружаются все инструкции и задачи, которые составляют программы и которые будут использоваться процессором. Это хранилище с произвольным доступом, потому что можно читать или записывать данные в любой доступной ячейке памяти в порядке, указанном системой. ОЗУ получает информацию непосредственно из основного хранилища, с жестких дисков, которые работают намного медленнее, что позволяет избежать узких мест при передаче данных в ЦП.

Текущее ОЗУ имеет тип DRAM или Динамическое ОЗУ, потому что оно требует сигнала напряжения, чтобы данные, хранящиеся в нем, не исчезали. Когда мы выключаем компьютер и нет питания, все, что на нем хранится, будет удалено. Эти воспоминания являются самыми дешевыми, если хранить один бит информации для каждого транзистора и конденсатора (ячейки).

Существует другой тип памяти, SRAM или статическая RAM, которая не нуждается в обновлении, поскольку бит информации сохраняется даже без питания. Это дороже в производстве и требует больше места, поэтому они меньше, например, кеш процессора. Другой статический вариант - это SSD-память, хотя они используют вентили NAND, дешевле, но гораздо медленнее, чем кэш-память SRAM.

Краткий обзор истории

Мы дадим очень краткий обзор эволюции оперативной памяти, пока не достигнем текущего поколения DDR или Double Data Rate.

ОЗУ с магнитным сердечником

Все начинается примерно в 1949 году, с воспоминаний, которые использовали магнитный сердечник для хранения каждого бита. Это ядро ​​было не более нескольких миллиметров тороида, но огромным по сравнению с интегральными микросхемами, поэтому они имели очень небольшую емкость. В 1969 году, когда начали использовать полупроводники на основе кремния (транзисторы), Intel создала 1024- байтовую ОЗУ, которая была первой на рынке. Начиная с 1973 года, технологии развивались и, следовательно, увеличивали объем памяти, что требовало использования слотов расширения для модульной установки модулей памяти SIPP и более поздних SIMM.

Следующими воспоминаниями стали память FPM-RAM (Fast Page Mode RAM) в 1990 году и первый Intel 486 с тактовой частотой 66 МГц со скоростью около 60 нс. Его дизайн состоял в том, что он мог отправлять один адрес и взамен получать несколько таких последовательных адресов.

BEDO RAM

После них появились EDO-RAM (расширенное ОЗУ для вывода данных) и BEDO-RAM (расширенный пакет …). Первые были способны принимать и отправлять данные, достигая 320 МБ / с, используемых Pentium MMX и AMD K6. Последние смогли получить доступ к различным ячейкам памяти для отправки пакетов данных (Burt) в каждом тактовом цикле на процессор, хотя они никогда не были коммерциализированы.

Таким образом, мы достигли эры памяти SDRAM (синхронной динамической памяти), которая была синхронизирована с внутренними часами для чтения и записи данных. Они достигли 1200 МГц со знаменитым Rambus (RD-RAM). После них появились SDR-SDRAM (Single Data Rate-SDRAM), являющиеся предшественниками нынешней DDR. Эти воспоминания были напрямую связаны с системными часами, так что в каждом тактовом цикле они могли читать и записывать по одной информации за раз.

Эволюция в ГДР

DDR или Double Data Rate - это текущая технология оперативной памяти, существующая в 4 поколениях в зависимости от ее скорости и инкапсуляции. С ними стала использоваться инкапсуляция DIMM, при которой выполнялась не одна, а две одновременные операции с данными в одном такте, что удваивало производительность.

DDR

Первые версии DDR обеспечивали скорость передачи от 200 МГц до 400 МГц, в них использовалась инкапсуляция DIMM из 182 контактов при 2, 5 В. Важно хорошо различать частоту шины и частоту передачи (I / O), поскольку при работе с двумя данными одновременно частота передачи в два раза выше частоты шины. Например: DDR-400 имеет шину 200 МГц и передачу 400 МГц.

DDR2, DDR3 и DDR4

В DDR2 количество битов, передаваемых в каждой операции, удваивалось с 2 до 4 одновременно, поэтому частота передачи также удваивалась. В инкапсуляции DIMM было 240 контактов при 1, 8 В. DDR-1200 были самыми быстрыми, с тактовой частотой 300 МГц, частотой шины 600 МГц и скоростью передачи 1200 МГц.

3-е и 4-е поколение были просто улучшениями по сравнению с предыдущим, с меньшим напряжением и более высокой частотой по мере уменьшения размера транзисторов. При увеличении частоты задержка также увеличивается, хотя это было быстрее памяти. DDR3 поддерживали модуль DIMM из 240 контактов при 1, 5 В, хотя и не совместим с DDR2, в то время как DDR4 вырос до 288 контактов при 1, 35 В, в настоящее время достигая передачи 4800 или 5000 МГц.

В следующих разделах мы сфокусируемся на DDR4, которые в настоящее время используют бытовое оборудование и серверы.

Часто используемые типы интерфейсов и где их найти

У нас уже есть хорошее представление о памяти RAM, которая распространялась через компьютеры на протяжении всей истории, поэтому давайте сосредоточимся на текущей памяти и посмотрим, какие типы инкапсуляции мы можем найти в различном оборудовании.

В настоящее время используется инкапсуляция типа DIMM (Dual In-Line Memory Module), состоящая из двойной линии медных контактных штырьков, непосредственно приклеенных к двухстороннему краю платы памяти.

RAM DIMM (настольные компьютеры)

Этот тип инкапсуляции всегда используется на настольных материнских платах. Пакет имеет 288 контактов для DDR4 и 240 для DDR3. В центральной области, прикованной к одной стороне, у нас есть матрица, чтобы обеспечить правильное размещение памяти в вертикальном слоте, доступном на плате. Рабочие напряжения находятся в диапазоне от 1, 2 В до 1, 45 В на максимальных частотах.

SO-DIMM RAM (портативное оборудование)

Это компактная версия предыдущего двойного контакта. В текущих версиях DDR4 мы находим 260 контактов в слотах, которые расположены горизонтально, а не вертикально. По этой причине этот тип слота используется прежде всего на ноутбуках, а также на серверах с памятью DDR4L и DDR4U. Эти воспоминания обычно работают при напряжении 1, 2 В для повышения потребления по сравнению с настольными компьютерами.

Паянная память RAM

DirectIndustry

С другой стороны, у нас есть микросхемы памяти, которые непосредственно припаяны на плате, метод, подобный разъемам BGA процессоров для ноутбуков. Этот метод используется в особенно небольших устройствах, таких как HTPC или смартфоны с памятью типа LPDDR4 с потреблением всего 1, 1 В и частотой 2133 МГц.

Это также происходит в случае ОЗУ, в котором в настоящее время используются чипы GDDR5 и GDDR6, превосходящие по скорости DDR4 и которые непосредственно припаиваются к печатной плате.

Типы оперативной памяти и инкапсуляции, которые существуют в настоящее время

Технические характеристики, которые мы должны знать о оперативной памяти

Посмотрев, как и где он подключен, давайте разберемся с основными характеристиками для учета оперативной памяти. Все эти факторы будут указаны в техническом описании приобретаемого нами модуля и повлияют на его производительность.

архитектура

В архитектуре мы можем сказать, что это способ взаимодействия памяти с различными элементами, с которыми они связаны, очевидно, с процессором. В настоящее время у нас есть архитектура DDR в версии 4, которая способна записывать и считывать четыре ячейки информации в двух одновременных операциях в каждом тактовом цикле.

Наличие меньших транзисторов и конденсаторов облегчает работу при более низких напряжениях и более высоких скоростях, с экономией энергии до 40% по сравнению с DDR3. Полоса пропускания также была улучшена на 50%, достигая скорости до 5000 МГц. В этом смысле у нас не будет сомнений, память на покупку всегда будет DDR4.

емкость

Это пинта с 1 ТБ ОЗУ

Эти DDR4-память имеют меньшие транзисторы внутри банков памяти и, следовательно, более высокую плотность ячеек. В этом же модуле мы сможем иметь до 32 ГБ в настоящее время. Чем больше емкость, тем больше программ можно загрузить в память, имея меньше доступа к жесткому диску.

Как современные процессоры AMD, так и Intel поддерживают максимум 128 ГБ, ограниченные емкостью материнской платы и ее слотов. Фактически, такие производители, как G-Skill, начинают выпускать наборы объемом 256 ГБ, подключенные к 8 слотам расширения для серверных плат следующего поколения и энтузиазма. В любом случае, 16 или 32 ГБ - это тренд сегодня для домашних компьютеров и игр.

скорость

Когда мы говорим о скорости в текущих воспоминаниях, мы должны различать три различных показателя.

• Тактовая частота: которая будет при частоте обновления банков памяти. Частота шины: в настоящее время она в четыре раза больше тактовой частоты, поскольку DDR4 работают с 4 битами в каждом тактовом цикле. Эта скорость отражена в программах типа CPU-Z в «Частоте DRAM». Скорость передачи: это эффективная скорость, достигаемая данными и транзакциями, которая в DDR будет двойной при наличии двойной шины. Это измерение дает название модулям, например, PC4-2400 или PC4600.

И вот пример: память PC4-3600 имеет тактовую частоту 450 МГц, а ее шина работает на частоте 1800 МГц, в результате чего скорость составляет 3600 МГц.

Говоря о скорости в преимуществах материнской платы или оперативной памяти, мы всегда говорим о скорости передачи.

латентность

Задержка - это время, которое требуется ОЗУ для обработки запроса, сделанного ЦП. Чем больше частота, тем больше будет задержка, хотя скорость всегда заставляет их работать быстрее, несмотря на большую задержку. Значения измеряются в тактах или часах.

Задержки представлены в виде XXX-XX. Давайте посмотрим, что означает каждое число на типичном примере, 3600 МГц DDR4 с CL 17-17-17-36:

поле	описание
Задержка CAS (CL)	Это такты, поскольку адрес столбца отправляется в память и начинается с сохраненных в нем данных. Это время, которое требуется, чтобы прочитать первый бит памяти ОЗУ с правильной открытой строкой.
Задержка RAS в CAS (tRCD)	Количество тактов, необходимое для открытия строки памяти и доступа к столбцам в ней. Время чтения первого бита памяти без активной строки - CL + TRCD.
Время предварительной зарядки RAS (tRP)	Количество тактов, необходимое с момента отправки команды предварительной загрузки и открытия следующей строки. Время чтения первого бита памяти, если открыта другая строка, - CL + TRCD + TRP
Время активной строки (tRAS)	Количество тактов, необходимых между командой запуска строки и отправкой команды предварительной загрузки. Это время, которое требуется для внутреннего обновления строки с перекрытием TRCD. В модулях SDRAM (обычное синхронное динамическое ОЗУ) это значение просто CL + TRCD. В противном случае он приблизительно равен (2 * CL) + TRCD.

Эти регистры могут быть затронуты в BIOS, хотя не рекомендуется изменять заводские настройки, поскольку это повлияет на целостность модуля и микросхем. В случае Ryzen есть довольно полезная программа под названием RAM Calculator, которая сообщает нам наилучшую конфигурацию в зависимости от имеющегося у нас модуля.

напряжение

Напряжение - это просто значение напряжения, при котором работает модуль ОЗУ. Как и в случае с другими электронными компонентами, чем выше скорость, тем больше напряжения потребуется для достижения частоты.

Модуль базовой частоты DDR4 (2133 МГц) работает при напряжении 1, 2 В, но если мы разгонимся с помощью профилей JEDEC, нам придется повысить это напряжение примерно до 1, 35-1, 36 В.

ECC и не-ECC

Эти термины часто встречаются в характеристиках оперативной памяти, а также в материнской плате. ECC (код, исправляющий ошибки) - это система, в которой ОЗУ имеет дополнительный бит информации в передачах для обнаружения ошибок между данными, передаваемыми из памяти и процессором.

Чем выше скорость, тем более восприимчива система к ошибкам, и для этого есть память ECC и Non-ECC. Тем не менее, мы всегда будем использовать не-ECC типа на наших домашних ПК, то есть без исправления ошибок. Другие предназначены для компьютеров, таких как серверы и профессиональные среды, где измененные биты могут быть исправлены без потери данных при работе. Только процессоры Intel и AMD Pro серии и серверные процессоры поддерживают память ECC.

Шина данных: двойной и четырехканальный

Для этой характеристики мы лучше сделаем независимую секцию, так как это очень важная функция в текущих воспоминаниях, которая сильно влияет на производительность памяти. Прежде всего, давайте посмотрим, каковы различные шины, с которыми ОЗУ взаимодействует с процессором.

• Шина данных: линия, по которой циркулирует содержимое инструкций, обрабатываемых в ЦП. Это 64 бит сегодня. Адресная шина: запрос данных осуществляется через адрес памяти. Существует специальная шина для выполнения этих запросов и определения места хранения данных. Шина управления: определенная шина, используемая RAM для чтения, записи, синхронизации и сигналов сброса.

Двухканальная или двухканальная технология обеспечивает одновременный доступ к двум разным модулям памяти. Вместо 64-битной шины данных она дублируется до 128 битов, поэтому в процессор поступает больше инструкций. Контроллеры памяти, встроенные в ЦП (северный мост), обладают такой емкостью, если модули подключены к модулю DIMM одного цвета на плате. В противном случае они будут работать независимо.

На платах с чипсетом AMD X399 и чипсетом Intel X299 можно работать с четырьмя модулями параллельно, то есть с Quad Channel, генерирующим 256-битную шину. Для этого эти воспоминания должны иметь в своих характеристиках эту емкость.

Производительность настолько высока, что, если мы решим иметь 16 ГБ ОЗУ на нашем ПК, лучше сделать это с двумя модулями 8 ГБ, чем с одним модулем 16 ГБ.

Разгон и профили JEDEC

RAM, как и любой другой электронный компонент, может быть разогнан. Это означает увеличение частоты выше априорных пределов, установленных самим производителем. Хотя это правда, что эта практика гораздо более контролируема и ограничена для пользователя, чем, например, графические карты или процессоры.

Фактически, разгон оперативной памяти осуществляется контролируемым образом с момента ее создания непосредственно производителем через частотные профили, которые мы можем выбрать из BIOS нашего компьютера. Это называется пользовательскими профилями JEDEC. JEDEC - это организация, которая разработала базовые спецификации, которым должны соответствовать производители оперативной памяти как по частоте, так и по задержкам.

Таким образом, на уровне пользователя мы имеем функциональность, реализованную в BIOS материнской платы, которая позволяет нам выбирать максимальный рабочий профиль, поддерживаемый платой и памятью. Чем выше частота профиля, тем выше задержки и все это сохраняется в профиле, поэтому, когда мы выбираем его, он дает нам безупречную работу без необходимости ручного прикосновения к частоте или времени. В случае, если плата не поддерживает эти профили, она настроит базовую частоту оперативной памяти, то есть 2133 МГц в DDR4 или 1600 МГц в DDR3.

Со стороны Intel у нас есть технология, названная XMP (Extreme Memory Profiles), которая является системой, о которой мы упоминали, чтобы всегда иметь самый высокий профиль производительности установленной нами оперативной памяти. AMD называется DOCP, и ее функция точно такая же.

Знайте, какой, сколько и какой тип оперативной памяти мне нужен

После ознакомления с наиболее актуальными характеристиками и концепциями оперативной памяти было бы очень полезно узнать, как определить, сколько оперативной памяти мы поддерживаем и на какой скорости она может достигать. Кроме того, будет полезно купить, чтобы узнать, какую оперативную память мы сейчас установили на наш компьютер.

Если у нас есть HTPC, эта задача не принесет особого плода, так как обычно это компьютеры, которые допускают незначительное обновление модулей, поскольку они припаяны на плате. Мы должны были бы взглянуть на это в спецификациях рассматриваемого оборудования или непосредственно открыть его и провести осмотр глаз, который мы не рекомендуем, потому что мы потеряем гарантию.

В случае с ноутбуками константа есть почти на всех компьютерах: у нас есть два слота SO-DIMM, которые будут поддерживать максимум 32 или 64 ГБ оперативной памяти на 2666 МГц. Вопрос заключается в том, чтобы узнать, установлены ли в нем один или два модуля. Со стороны настольных компьютеров она будет несколько более изменчивой, хотя почти всегда у нас будет 4 модуля DIMM, которые в зависимости от платы будут поддерживать более или менее высокую скорость. Ключ к знанию того, что поддерживает наш ПК, состоит в том, чтобы увидеть спецификации платы, а знание характеристик установленной нами оперативной памяти сводится к установке бесплатного программного обеспечения CPU-Z.

Вот статьи, которые вас интересуют в каждой детали:

Совместимость: всегда важный фактор в оперативной памяти

Иногда становится настоящей головной болью найти оперативную память с лучшей совместимостью для нашего компьютера. Скорее это произошло в процессорах предыдущих поколений, а точнее в AMD Ryzen 1-го поколения, у которой было немало несовместимостей.

В настоящее время для определенных процессоров по-прежнему существует больше подходящей памяти, чем у других, и это связано с типом используемого чипа. Например, если мы говорим о Quad Channel для Ryzen, памяти ECC для процессоров серии Pro и т. Д. В случае с процессорами Intel они практически съедят память, которую мы на них наделили, что очень хорошо, поскольку такие бренды, как Corsair, HyperX, T-Force или G.Skill, обеспечат оптимальную совместимость.

В случае AMD Ryzen 2-го и 3-го поколения у нас также не возникнет серьезных проблем, хотя верно то, что модули Corsair или G.Skill, как правило, являются для них самой большой ставкой, особенно с чипами Samsung. В частности, серия Dominator первого и диапазон Trident второго. Всегда полезно ознакомиться со спецификациями на официальном сайте, чтобы заранее узнать эту информацию.

У нас есть полная статья, в которой мы шаг за шагом учим, как определять совместимость между всеми компонентами ПК.

Заключение и руководство по лучшей оперативной памяти на рынке

Наконец, мы оставляем вам руководство по памяти RAM, где мы собираем самые интересные модели на рынке для Intel и AMD с их спецификациями и многое другое. Если вы хотите купить память, это лучшее, что у нас есть, чтобы вы не слишком усложняли свою жизнь.

Какую оперативную память вы используете и на какой скорости? Если вы пропустили какую-либо важную информацию об оперативной памяти, оставьте нам комментарий, чтобы обновить статью.