Что такое оперативная память и как она работает?

Когда наш компьютер работает медленно, одной из первых вещей, на которые мы обращаем внимание, является ли у нас достаточно оперативной памяти. Кроме того, одно из требований, которое обычно имеют все программы, игры и операционные системы, - это минимум оперативной памяти. Что такое ОЗУ на самом деле и для чего она нужна? Все это и многое другое мы увидим сегодня в этой статье.

Указатель содержания

Что такое оперативная память

RAM (Random Access Memory) - это физический компонент нашего компьютера, обычно устанавливаемый на той же материнской плате. Оперативная память является съемной и может быть расширена за счет модулей различной емкости.

Функция оперативной памяти заключается в загрузке всех инструкций, которые выполняются в процессоре. Эти инструкции исходят от операционной системы, устройств ввода и вывода, жестких дисков и всего, что установлено на компьютере.

В оперативной памяти хранятся все данные и инструкции запущенных программ, которые передаются из блоков хранения перед их выполнением. Таким образом, мы можем получить доступ ко всем программам, которые мы запускаем, если вы не ждете.

Если ОЗУ не существует, инструкции должны быть взяты непосредственно с жестких дисков, и они намного медленнее, чем эта оперативная память, что делает ее критически важным компонентом производительности компьютера.

Это называется памятью произвольного доступа, потому что она может быть прочитана и записана в любую из ее областей памяти без необходимости соблюдения последовательного порядка для ее доступа. Это практически не допускает интервалов ожидания для доступа к информации.

Физические компоненты ОЗУ

Что касается физических компонентов модуля памяти RAM, мы можем выделить следующие части:

Компонентная пластина

Это структура, которая поддерживает другие компоненты и электрические дорожки, которые связывают каждую из этих частей.

Каждая из этих плат образует модуль оперативной памяти. Каждый из этих модулей будет иметь определенный объем памяти в соответствии с теми, которые существуют на рынке.

Банки памяти

Это физические компоненты, отвечающие за хранение записей. Эти банки памяти образованы интегральными микросхемами, которые состоят из транзисторов и конденсаторов, которые образуют ячейки памяти. Эти элементы позволяют битам информации храниться в них.

Чтобы информация оставалась внутри транзисторов, в них будет необходимо периодическое электропитание. Вот почему, когда мы выключаем наш компьютер, эта память полностью пуста.

Это большая разница между, например, RAM и SSD-накопителями.

Чтобы узнать больше о SSD накопителях, вы можете посетить нашу статью, где подробно описаны лучшие модели и их характеристики:

Каждый модуль RAM имеет несколько таких банков памяти, физически разделенных микросхемами. Таким образом, можно получить доступ к информации одного из них, когда другой загружается или выгружается.

часы

Память синхронного ОЗУ имеет часы, которые отвечают за синхронизацию операций чтения и записи этих элементов. Асинхронные воспоминания не имеют этого типа интегрированного элемента.

SPD чип

Чип SPD (Serial Presence Detect) отвечает за хранение данных, относящихся к модулю оперативной памяти. Этими данными являются объем памяти, время доступа, скорость и тип памяти. Таким образом, компьютер узнает, какая оперативная память установлена ​​внутри, проверяя это при включении питания.

Шина подключения

Эта шина, состоящая из электрических контактов, отвечает за обеспечение связи между модулем памяти и материнской платой. Благодаря этому элементу у нас будут модули памяти, отделенные от материнской платы, что позволит расширить объем памяти с помощью новых модулей.

Типы модулей оперативной памяти

Как только мы увидим различные физические компоненты памяти RAM, нам также нужно будет знать тип инкапсуляции или модулей, которые они монтируют. Эти модули в основном состоят из платы компонентов и соединительной шины вместе с их контактными контактами. Среди прочего, это наиболее используемые модули раньше и сейчас:

• RIMM: Эти модули монтировали память RDRAM или Rambus DRAM. Тогда мы их увидим. Эти модули имеют 184 соединительных контакта и 16-битную шину. SIMM: этот формат использовался старыми компьютерами. У нас будет 30 и 60 контактных модулей и 16 и 32-битная шина данных. DIMM: этот формат в настоящее время используется для памяти DDR в версиях 1, 2, 3 и 4. Шина данных имеет 64 бита и может иметь: 168 контактов для ОЗУ SDR, 184 для DDR, 240 для DDR2 и DDR3 и 288 для DDR4. SO-DIMM: это будет специальный формат DIMM для портативных компьютеров. FB-DIMM: формат DIMM для серверов.

Типы технологий оперативной памяти

В общем, два типа ОЗУ существуют или существовали. Асинхронный тип, у которого нет часов для синхронизации с процессором. И те из них типа Синхронный, которые способны поддерживать синхронизацию с процессором, чтобы получить эффективность и действенность в доступе и хранении информации в них. Давайте посмотрим, какие существуют каждого типа.

Асинхронные воспоминания или DRAM

Первые DRAM (Dinamic RAM) или динамические RAM памяти были асинхронного типа. Он называется DRAM из-за того, что он хранит информацию случайным и динамическим образом. Его структура транзистора и конденсатора означает, что для хранения данных в ячейке памяти необходимо периодически питать конденсатор.

Эти динамические запоминающие устройства были асинхронного типа, поэтому не было элемента, способного синхронизировать частоту процессора с частотой самой памяти. Это привело к тому, что связь между этими двумя элементами была менее эффективной. Вот некоторые асинхронные воспоминания:

• FPM-RAM (оперативная память в быстром режиме страницы): эта память использовалась для первого Intel Pentium. Его дизайн состоял в том, что он мог отправлять один адрес и взамен получать несколько таких последовательных адресов. Это обеспечивает лучший отклик и эффективность, поскольку вам не нужно постоянно отправлять и получать отдельные адреса. EDO-RAM (расширенное ОЗУ для вывода данных): этот дизайн является улучшением предыдущего. Помимо возможности одновременного получения смежных адресов, читается предыдущий столбец адресов, поэтому нет необходимости ждать адреса при его отправке. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): улучшение EDO-RAM, эта память имела доступ к различным ячейкам памяти для отправки пакетов данных (Burt) в каждом тактовом цикле в процессор. Эта память никогда не была коммерциализирована.

Синхронная память или память типа SDRAM

В отличие от предыдущих, это динамическое ОЗУ имеет внутренние часы, способные синхронизировать его с процессором. Таким образом, время доступа и эффективность связи между двумя элементами значительно улучшаются. В настоящее время на всех наших компьютерах работает этот тип памяти. Давайте посмотрим на различные типы синхронных воспоминаний.

Rambus DRAM (RDRAM)

Эти воспоминания представляют собой полный пересмотр асинхронных DRAM. Это улучшило это как по пропускной способности, так и по частоте передачи. Они использовались для консоли Nintendo 64. Эти модули памяти были смонтированы в модуле под названием RIMM и достигли частот 1200 МГц и ширины 64-битного слова. В настоящее время устарели

SDR SDRAM

Они были просто предшественниками нынешней DDR SDRAM. Они были представлены в модулях типа DIMM. Они имеют возможность подключения к слотам материнской платы и состоят из 168 контактов. Этот тип памяти поддерживает максимальный размер 515 МБ. Они использовались в процессорах AMD Athlon и Pentium 2 и 3

DDR SDRAM (SDRAM с двойной скоростью передачи данных)

Это оперативная память, используемая в настоящее время на наших компьютерах, с различными обновлениями. Память DDR позволяет передавать информацию по двум разным каналам одновременно в одном такте (Double Data).

Инкапсуляция состояла из 184-контактного модуля DIMM и максимальной емкостью 1 ГБ. Память DDR использовалась AMD Athlon, а затем Pentium 4. Его максимальная тактовая частота составляла 500 МГц.

DDR2 SDRAM

Благодаря этой эволюции оперативной памяти DDR биты, передаваемые в каждом тактовом цикле, удваивались до 4 (четыре передачи), двух вперед и двух для возврата.

Инкапсуляция представляет собой 240-контактный тип DIMM. Его максимальная тактовая частота составляет 1200 МГц. Задержка (доступ к информации и время отклика) для чипов типа DDR2 увеличивается по сравнению с DDR, поэтому в этом отношении они снижают их производительность. Память DDR2 несовместима при установке с DDR, потому что они работают при другом напряжении.

DDR3 SDRAM

Еще одна эволюция стандарта DDR. В этом случае энергоэффективность повышается за счет работы при более низком напряжении. Инкапсуляция по-прежнему представляет собой 240-контактный тип DIMM, а тактовая частота достигает 2666 МГц. Емкость на модуль памяти составляет до 16 ГБ.

Как и в случае скачка технологии, эти DDR3 являются памятью с большей задержкой, чем предыдущие, и не совместимы при установке с предыдущими версиями.

DDR4 SDRAM

Как и в предыдущих случаях, он имеет существенное улучшение с точки зрения тактовой частоты, позволяя достигать до 4266 МГц. Как и в технологическом скачке, эти DDR4 являются памятью с большей задержкой, чем предыдущие, и несовместимы с слоты расширения для старых технологий.

Память DDR4 монтирует 288-контактные модули.

Используемая номенклатура

Мы должны обратить особое внимание на номенклатуру, используемую для обозначения текущих оперативных памяти типа DDR. Таким образом, мы можем определить, какую память мы покупаем и как часто это происходит.

Сначала у нас будет доступный объем памяти, за которым следует «DDR (x) - (частота) PC (x) - (скорость передачи данных). Например:

2 ГБ DDR2-1066 PC2-8500: мы имеем дело с модулем оперативной памяти типа DDR2 2 ГБ, работающим на частоте 1066 МГц и скоростью передачи 8500 МБ / с.

Оперативная память

Чтобы узнать, как работает оперативная память, первое, что нам нужно увидеть, это как она физически взаимодействует с процессором. Если принять во внимание иерархический порядок оперативной памяти, он расположен точно на следующем уровне кеша процессора.

Существует три типа сигналов, которые должен обрабатывать контроллер ОЗУ, сигналы данных, сигналы адресации и сигналы управления. Эти сигналы в основном циркулируют по шинам данных и адресов и другим линиям управления. Давайте посмотрим на каждого из них.

Шина данных

Эта линия отвечает за передачу информации от контроллера памяти к процессору и другим чипам, которые в ней нуждаются.

Эти данные сгруппированы в 32 или 64-битные элементы. В зависимости от битовой ширины процессора, если процессор 64, данные будут сгруппированы в 64-битные блоки.

Адресная шина

Эта строка отвечает за транспортировку адресов памяти, которые содержат данные. Эта шина не зависит от системной адресной шины. Ширина шины этой линии будет равна ширине оперативной памяти и процессора, в настоящее время 64 бит. Адресная шина физически подключена к процессору и оперативной памяти.

Шина управления

Управляющие сигналы, такие как сигналы питания Vdd, сигналы чтения (RD) или записи (RW), тактовый сигнал (часы) и сигнал сброса (сброс), будут передаваться по этой шине.

Двухканальная работа

Двухканальная технология позволяет повысить производительность оборудования благодаря возможности одновременного доступа к двум разным модулям памяти. Когда двухканальная конфигурация активна, будет возможно получить доступ к блокам с 128-битным расширением вместо типичных 64. Это особенно заметно, когда мы используем видеокарты, встроенные в материнскую плату, поскольку в этом случае часть ОЗУ используется совместно с этой видеокартой.

Для реализации этой технологии потребуется дополнительный контроллер памяти, расположенный в чипсете северного моста материнской платы. Чтобы двухканальный канал был эффективным, модули памяти должны быть одного типа, иметь одинаковую емкость и скорость. И он должен быть установлен в слоты, указанные на материнской плате (обычно пары 1-3 и 2-4). Хотя не беспокойтесь, потому что даже если у них разные воспоминания, они также смогут работать на двухканальном

В настоящее время мы также можем найти эту технологию, используя трехканальный или даже четырехместный канал с новыми памятью DDR4.

Оперативный цикл памяти RAM

Схема работы представлена ​​двумя двухканальными запоминающими устройствами. Для этого у нас будет 128-битная шина данных, 64 бита для каждой информации, содержащейся в каждом из двух модулей. Кроме того, у нас будет процессор с двумя контроллерами памяти CM1 и CM2

Одна 64-битная шина данных будет подключена к CM1, а другая - к CM2. Чтобы 64-битный процессор работал с двумя блоками данных, он будет распределять их по двум тактам.

Адресная шина будет содержать адрес памяти данных, которые нужны процессору в любой момент времени. Этот адрес будет от ячеек модуля 1 и модуля 2.

Процессор хочет прочитать данные из памяти 2

Процессор хочет прочитать данные из ячейки памяти 2. Этот адрес соответствует двум ячейкам, расположенным в двух двухканальных модулях памяти RAM.

Поскольку мы хотим прочитать данные из памяти, шина управления активирует кабель чтения (RD), чтобы память знала, что процессор хочет прочитать эти данные.

Одновременно шина памяти отправит этот адрес памяти в ОЗУ, все синхронизируются по часам (CLK)

Память уже получила запрос от процессора, теперь через несколько циклов она подготовит данные из обоих модулей для отправки их по шине данных. Мы говорим несколько циклов позже, потому что задержка ОЗУ делает процесс не немедленным.

128 бит данных из ОЗУ будут отправлены по шине данных, 64-битный блок для одной части шины и 64-битный блок для другой части.

Каждый из этих блоков теперь достигнет контроллеров памяти CM1 и CM2, и за два такта ЦПУ их обработает.

Цикл чтения закончится. Чтобы выполнить действие записи, оно будет точно таким же, но активировать кабель RW шины управления.

Как определить, хороша ли оперативка?

Чтобы узнать, имеет ли ОЗУ хорошую или плохую производительность, нам нужно рассмотреть некоторые ее аспекты.

• Технология изготовления: главное будет знать, какую технологию реализует оперативная память. Кроме того, это должно быть то же самое, что поддерживает материнская плата. Например, если это DDR4 или DDR3 и т. Д. Размер: еще одним важным аспектом является емкость. Чем больше, тем лучше, особенно если мы собираемся использовать наше оборудование для игр или очень тяжелых программ, нам потребуется большой объем оперативной памяти, 8, 16, 32 ГБ и т. Д. Емкость платы для какого канала: еще один аспект, который следует учитывать, - если плата допускает двухканальный. Если так, например, мы хотим установить 16 ГБ ОЗУ, лучше всего купить два модуля по 8 ГБ каждый и установить их в двухканальном режиме, прежде чем устанавливать только один из 16 ГБ. Задержка: Задержка - это время, которое требуется памяти для поиска и записи данных. Чем меньше это время, тем лучше, хотя его также придется взвешивать с другими аспектами, такими как пропускная способность и частота. Память DDR 4, например, имеет высокую задержку, но противодействует высокой частоте и передаче данных. Частота: скорость, с которой работает память. Чем больше, тем лучше.

Вы также можете быть заинтересованы в:

На этом заканчивается наша статья о том, что такое ОЗУ и как она работает, мы надеемся, что она вам понравилась. Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите что-то уточнить, просто оставьте это в комментариях.