Как сокращенно оперативная память

Обновлено: 07.07.2024

SDRAM: Определение

Микросхемы SDRAM: Физическая организация и принцип работы

Важно заметить, что с динамической матрицей памяти связан особый буфер статической природы, именуемый «усилителем уровня» (SenseAmp), размер которого равен размеру одной строки, необходимый для осуществления операций чтения и регенерации данных, содержащихся в ячейках памяти. Поскольку последние физически представляют собой конденсаторы, разряжающиеся при совершении каждой операции чтения, усилитель уровня обязан восстановить данные, хранящиеся в ячейке, после завершения цикла доступа (более подробно участие усилителя уровня в цикле чтения данных из микросхемы памяти рассмотрено ниже).

Кроме того, поскольку конденсаторы со временем теряют свой заряд (независимо от операций чтения), для предотвращения потери данных необходимо периодически обновлять содержимое ячеек. В современных типах памяти, которые поддерживают режимы автоматической регенерации (в «пробужденном» состоянии) и саморегенерации (в «спящем» состоянии), обычно это является задачей внутреннего контроллера регенерации, расположенного непосредственно в микросхеме памяти.

Схема обращения к ячейке памяти в самом общем случае может быть представлена следующим образом:

В современных микросхемах SDRAM схема обращения к ячейкам памяти выглядит аналогично. Далее, в связи с обсуждением задержек при доступе в память (таймингов памяти), мы рассмотрим ее более подробно.

Микросхемы SDRAM: Логическая организация

Модули SDRAM: Организация

Модули памяти: Микросхема SPD

Тайминги памяти

Схема доступа к данным микросхемы SDRAM

1. Активизация строки

Повторная активизация какой-либо другой строки того же банка не может быть осуществлена до тех пор, пока предыдущая строка этого банка остается открытой (т.к. усилитель уровня, содержащий буфер данных размером в одну строку банка и описанный в разделе «Микросхемы SDRAM: Физическая организация и принцип работы», является общим для всех строк данного банка микросхемы SDRAM). Таким образом, минимальный промежуток времени между активизацией двух различных строк одного и того же банка определяется минимальным временем цикла строки (Row Cycle Time, t_RC).

2. Чтение/запись данных

Возвращаясь к чтению данных, заметим, что существует две разновидности команды чтения. Первая из них является «обычным» чтением (READ), вторая называется «чтением с автоматической подзарядкой» (Read with Auto-Precharge, «RD+AP»). Последняя отличается тем, что после завершения пакетной передачи данных по шине данных микросхемы автоматически будет подана команда подзарядки строки (PRECHARGE), тогда как в первом случае выбранная строка микросхемы памяти останется «открытой» для осуществления дальнейших операций.

3. Подзарядка строки

Соотношения между таймингами

В заключение этой части, посвященной задержкам при доступе к данным, рассмотрим основные соотношения между важнейшими параметрами таймингов на примере более простых операций чтения данных. Как мы рассмотрели выше, в самом простейшем и самом общем случае — для пакетного считывания заданного количества данных (2, 4 или 8 элементов) необходимо осуществить следующие операции:

1) активизировать строку в банке памяти с помощью команды ACTIVATE;

2) подать команду чтения данных READ;

3) считать данные, поступающие на внешнюю шину данных микросхемы;

4) закрыть строку с помощью команды подзарядки строки PRECHARGE (как вариант, это делается автоматически, если на втором шаге использовать команду «RD+AP»).

Наконец, промежуток времени между четвертой операцией и последующим повтором первой операции цикла составляет «время подзарядки строки» (t_RP).

В то же время, минимальному времени активности строки (от подачи команды ACTIVATE до подачи команды PRECHARGE, t_RAS), по его определению, как раз отвечает промежуток времени между началом первой и началом четвертой операции. Отсюда вытекает первое важное соотношение между таймингами памяти:

Очень много пользователей компьютера часто задаются вопросом — что такое ОЗУ. Чтобы помочь нашим читателям подробно разобраться с ОЗУ, мы подготовили материал, в котором подробно рассмотрим, где его можно использовать и какие его типы сейчас используются. Также мы рассмотрим немного теории, после чего вы поймете, что собой представляет современная память.

Немного теории

Аббревиатура ОЗУ расшифровывается как — оперативное запоминающее устройство. По сути, это оперативная память, которая в основном используется в ваших компьютерах. Принцип работы любого типа ОЗУ построен на хранении информации в специальных электронных ячейках. Каждая из ячеек имеет размер в 1 байт, то есть в ней можно хранить восемь бит информации. К каждой электронной ячейке прикрепляется специальный адрес. Этот адрес нужен для того, чтобы можно было обращаться к определенной электронной ячейке, считывать и записывать ее содержимое.

Также считывание и запись в электронную ячейку должна осуществляться в любой момент времени. В английском варианте ОЗУ — это RAM. Если мы расшифруем аббревиатуру RAM (Random Access Memory) — память произвольного доступа, то становится ясно, почему считывание и запись в ячейку осуществляется в любой момент времени.

Информация хранится и перезаписывается в электронных ячейках только тогда, когда ваш ПК работает, после его выключения вся информация, которая находится в ОЗУ, стирается. Совокупность электронных ячеек в современной оперативке может достигать объема от 1 ГБ до 32 ГБ. Типы ОЗУ, которые сейчас используются, носят название DRAM и SRAM.

Первая, DRAM представляет собой динамическую оперативную память, которая состоит из конденсаторов и транзисторов. Хранение информации в DRAM обусловлено наличием или отсутствием заряда на конденсаторе (1 бит информации), который образуется на полупроводниковом кристалле. Для сохранения информации этот вид памяти требует регенерации. Поэтому это медленная и дешевая память.
Вторая, SRAM представляет собой ОЗУ статического типа. Принцип доступа к ячейкам в SRAM основан на статическом триггере, который включает в себя несколько транзисторов. SRAM является дорогой памятью, поэтому используется, в основном, в микроконтроллерах и интегральных микросхемах, в которых объем памяти невелик. Это быстрая память, не требующая регенерации.

Классификация и виды SDRAM в современных компьютерах

Наиболее распространенным подвидом памяти DRAM является синхронная память SDRAM. Первым подтипом памяти SDRAM является DDR SDRAM. Модули оперативной памяти DDR SDRAM появились в конце 1990-х. В то время были популярны компьютеры на базе процессов Pentium. На изображении ниже показана планка формата DDR PC-3200 SODIMM на 512 мегабайт от фирмы GOODRAM.

Приставка SODIMM означает, что память предназначена для ноутбука. В 2003 году на смену DDR SDRAM пришла DDR2 SDRAM. Эта память использовалась в современных компьютерах того времени вплоть до 2010 года, пока ее не вытеснила память следующего поколения. На изображении ниже показана планка формата DDR2 PC2-6400 на 2 гигабайта от фирмы GOODRAM. Каждое поколение памяти демонстрирует все большую скорость обмена данными.

На смену формата DDR2 SDRAM в 2007 году пришел еще более быстрый DDR3 SDRAM. Этот формат по сегодняшний день остается самым популярным, хоть и в спину ему дышит новый формат. Формат DDR3 SDRAM сейчас применяется не только в современных компьютерах, но также в смартфонах, планшетных ПК и бюджетных видеокартах. Также память DDR3 SDRAM используется в игровой приставке Xbox One восьмого поколения от Microsoft. В этой приставке используется 8 гигабайт ОЗУ формата DDR3 SDRAM. На изображении ниже показана память формата DDR3 PC3-10600 на 4 гигабайта от фирмы GOODRAM.

В ближайшее время тип памяти DDR3 SDRAM заменит новый тип DDR4 SDRAM. После чего DDR3 SDRAM ждет судьба прошлых поколений. Массовый выпуск памяти DDR4 SDRAM начался во втором квартале 2014 года, и она уже используется на материнских платах с процессорным разъемом Socket 1151. На изображении ниже показана планка формата DDR4 PC4-17000 на 4 гигабайта от фирмы GOODRAM.

Пропускная способность DDR4 SDRAM может достигать 25 600 Мб/c.

Как определить тип оперативки в компьютере

В этом окне видно, что в компьютере, на котором открыта утилита, установлена оперативная память типа DDR3 PC3-12800 на 4 гигабайта от компании Kingston. Таким же образом можно определить тип памяти и ее свойства на любом компьютере. Например, ниже изображено окно CPU-Z с ОЗУ DDR2 PC2-5300 на 512 ГБ от компании Samsung.

А в этом окне изображено окно CPU-Z с ОЗУ DDR4 PC4-21300 на 4 ГБ от компании ADATA Technology.

Данный способ проверки просто незаменим в ситуации, когда нужно проверить на совместимость память, которую вы собираетесь приобрести для расширения ОЗУ вашего ПК.

Подбираем оперативку для нового системника

Процессор — Intel Core i7-6700K;
Материнская плата — ASRock H110M-HDS на чипсете Intel Н110;
Видеокарта — GIGABYTE GeForce GTX 980 Ti 6 ГБ GDDR5;
SSD — Kingston SSDNow KC400 на 1000 ГБ;
Блок питания — Chieftec A-135 APS-1000C мощностью 1000 Вт.

На странице можно найти строку «Supports DDR4 2133», которая гласит, что для материнской платы подходит оперативка с частотой 2133 MHz. Теперь перейдем в пункт меню «Specifications» на этой странице.

В открывшейся странице можно найти строку «Max. capacity of system memory: 32GB», которая гласит, что наша материнская плата поддерживает до 32 гигабайт ОЗУ. Из данных, которые мы получили на странице материнской платы можно сделать вывод, что для нашей системы приемлемым вариантом будет оперативка такого типа — два модуля памяти DDR4-2133 16 ГБ PC4-17000.

Мы специально указали два модуля памяти по 16 ГБ, а не один на 32, так как два модуля могут работать в двухканальном режиме.

Вы можете установить вышеописанные модули от любого производителя, но лучше всего подойдут эти модули ОЗУ. Они представлены на официальной странице к материнской плате в пункте «Memory Support List», так как их совместимость проверена производителем.

Из примера видно, как легко можно узнать информацию по поводу рассматриваемого системника. Таким же образом подбирается оперативная память для всех остальных компьютерных конфигураций. Также хочется отметить, что на рассмотренной выше конфигурации можно запустить все новейшие игры с самыми высокими настройками графики.

Классификация и виды SDRAM в видеокартах

В новых видеокартах и в старых моделях используется тот же тип синхронной памяти SDRAM. В новых и устаревших моделях видеокарт наиболее часто используется такой тип видеопамяти:

GDDR2 SDRAM — пропускная способность составляет до 9,6 ГБ/с;
GDDR3 SDRAM — пропускная способность составляет до 156.6 ГБ/с;
GDDR5 SDRAM — пропускная способность составляет до 370 ГБ/с.

Чтобы узнать тип вашей видеокарты, объем ее ОЗУ и тип памяти, нужно воспользоваться бесплатной утилитой GPU-Z. Например, на изображении ниже изображено окно программы GPU-Z, в котором описаны характеристики видеокарты GeForce GTX 980 Ti.

На смену популярной сегодня GDDR5 SDRAM в ближайшем будущем придет GDDR5X SDRAM. Это новая классификация видеопамяти обещает поднять пропускную способность до 512 ГБ/с. Ответом на вопрос, чего хотят добиться производители от такой большой пропускной способности, достаточно прост. С приходом таких форматов, как 4K и 8K, а также VR устройств производительности нынешних видеокарт уже не хватает.

Разница между ОЗУ и ПЗУ

ПЗУ расшифровывается как постоянное запоминающее устройство. В отличие от оперативной памяти, ПЗУ используют для записи информации, которая будет храниться там постоянно. Например, ПЗУ используют в таких устройствах:

Мобильные телефоны;
Смартфоны;
Микроконтроллеры;
ПЗУ БИОСа;
Различные бытовые электронные устройства.

Во всех описанных устройствах выше, код для их работы хранится в ПЗУ. ПЗУ является энергонезависимой памятью, поэтому после выключения этих устройств вся информация сохранится в ней — значит это и является главным отличием ПЗУ от ОЗУ.

Подводим итог

В этой статье мы кратко узнали все подробности, как в теории, так и на практике, касающиеся оперативного запоминающего устройства и их классификации, а также рассмотрели, в чем разница между ОЗУ и ПЗУ.

Также наш материал будет особенно полезен тем пользователям ПК, которые хотят узнать свой тип ОЗУ, установленный в компьютере, или узнать какую оперативку нужно применять для различных конфигураций.

Надеемся, наш материал окажется интересным для наших читателей и позволит им решить множество задач, связанных с оперативной памятью.

Оперативная память (сокращённо ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), в англ. варианте RAM – Random Access Memory) - относительно быстрая память компьютера с произвольным доступом. Множество операций по обмену данными между устройствами осуществляется именно в ОЗУ. Данная память имеет энергозависимость, то есть при отключении питания все данные, которые в ней хранятся, исчезают.

Все потоки информации, обрабатываемые процессором или ожидающие обработки, хранятся именно в ОЗУ. Связь устройств с ОЗУ осуществляется через системную шину, а с ней они обмениваются либо напрямую, либо же через кэш.

ОЗУ – это память, имеющая произвольный (прямой) доступ, то есть при надобности память может напрямую связаться с необходимым блоком, при этом, не касаясь остальных. Большим преимуществом является то, что местонахождение нужной информации не влияет на скорость прямого доступа.

В отличии от памяти, которая зависит от питания, на срок эксплуатации данной памяти не влияет количество операций чтения-записи. Поломка оперативной памяти практически исключена, если при производстве были соблюдены все нормы, касающиеся изготовления. Поломка памяти влечет за собой ошибку в расчетах, что приводит к системным сбоям и неправильной работе различных устройств.

ОЗУ может быть представлен как отдельный взаимозаменяемый и дополняющийся модуль (компьютер), так и отдельный блок чипа или устройства (как в микроконтроллерах или простых SoC).

Применение оперативной памяти.

Современные ОС активно применяют ОЗУ, она применяется для того, чтобы хранить и обрабатывать важные и часто используемые данные. При помощи ОЗУ обработка данных производится максимально быстро, если бы оперативной памяти в современных электронных устройствах не было, то все операции совершались бы очень медленно, и для того чтобы считать информацию с ПЗУ (постоянный источник памяти), уходило бы гораздо больше времени, возможность многопоточной обработки также была бы исключена.

Оперативная память обеспечивает более быстрый запуск и работу приложений. За счет адресуемости (наличие адресов существует у всех машинных слов) обеспечивается беспрепятственная обработка данных и их нахождение в очереди на обработку.

К примеру, ОС Windows 7 может использовать данную память для хранения часто просматриваемых файлов, открываемых приложений и т.п. Таким образом, запуск программ происходит максимально быстро, и время, затрачиваемое на ожидание, для того чтобы программа запустилась с более медленного диска, нивелируется. Поэтому в том, что при проверке загруженности ОЗУ в диспетчере задач вы можете увидеть, что она загружена больше чем на 50%, нет ничего страшного, это означает что ОЗУ выполняет свою непосредственную задачу для того чтобы вы могли использовать свой ПК более комфортно. Если же запускаемые приложения требуют больше ресурса, нежели имеется в доступе, старые данные вытесняются из нее.

В большом количестве устройств, применяется динамическая память с произвольным доступом DRAM (Dynamic Random Access Memory), она несколько дешевле по цене, но медленнее статической SRAM (Static Ramdom Access Memory). Имеющая высшую стоимость статическая память используется в быстрой кэш памяти процессоров, контроллёров и видеочипов. Статистическая память занимает больше места на кристалле, нежели динамическая, именно этой данностью и руководствовались производители, когда делали ставку на большой объем и отказывались от высокой скорости. И не лишним будет заметить, что их выбор оказался верным. Самой массовой и производительной памятью в ПК, начиная с начала 21 века законно стала DDR SDRAM.

Характерно, что обратная совместимость не поддерживается ни одной из версий. Разные частоты и принципы работы контроллёров памяти для различных версий и есть причиной не совместимости. Потому, замена памяти DDR3 путем установки ее в слот памяти DDR2 невозможна.

Дальнейшие новые версии DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM значительно прибавили в эффективности. Но добавление в скорости было весьма ощутимым лишь при переходе с DDR1 на DDR2 за счет сохранения времени задержки на допустимой отметке, при внушительном росте рабочей частоты. На DDR3 памяти при увеличении частоты увеличивается и время задержки. Таким образом, выигрыша в скорости работы в реальности не существует. Но определённые преимущества от перехода на новые версии все же имеются – это снижение энергопотребления и теплоотдачи. Данные характеристики обеспечивают стабильность и возможность разгонки. Современные версии DDR3 преодолевают отметку нагрева в 50 градусов по Цельсию очень редко.

Любая электроника содержит микросхемы оперативной памяти, где выполняется код программы и содержаться промежуточные данные, необходимы процессору. Ни один компьютер, смартфон, планшет или умные часы неспособны работать без микросхемы оперативной памяти. Причем возможности устройства и быстродействие напрямую связаны с оперативной памятью. В статье вы найдете ответы на вопросы: что такое ОЗУ, как работает и где используется, сколько нужно оперативной памяти, а так же как увеличить имеющийся объем памяти.

Что такое оперативная память

Оперативная память или сокращенно ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. В английском языке ОЗУ именуется «Random Access Memory» или сокращенно RAM, что означает «Память с произвольным доступом». Оперативная память представляет собой ограниченное пространство энергозависимого типа, где выполняется машинный код запущенных приложений; хранятся временные данные необходимые для процессора, видеокарты или других компонентов электронно-вычислительного устройства.

ОЗУ изготавливается в виде микросхемы – SRAM или набранного на печатной плате модуля – DRAM. Оба варианта используют конденсаторы для хранения данных, но отличаются конструктивно и по назначению.

SRAM не нуждается в регулярной подзарядке, что бы хранить записанную информацию. Поэтому наличие управляющего контроллера не требуется. Производительность, как и стоимость памяти выше в сравнении с DRAM. Поэтому такой тип памяти используется в интегральных схемах, где не важен объем памяти, но требуются компактные размеры и высокая скорость, например для кэширования данных.

DRAM для сохранения записанной информации требуется периодическая подзарядка. В момент зарядки память не доступна, что вызывает задержки и сказывается на производительности. Для управления всеми процессорами дополнительно требуется соответствующий контроллер. С другой стороны себестоимость памяти в сравнении с SRAM ниже. А высокая плотность упаковки позволяет изготавливать модули объемом вплоть до 64 ГБ. Благодаря доступной цене и широкому объему, DRAM память используется в компьютерах и другой электронике.

Как устроена оперативная память

Модули ОЗУ содержат несколько напаянных чипов с плотноупакованными ячейками конденсаторов и транзисторов в несколько слоев. Одна ячейка хранит 1 байт информации и позволяет записать до 8 бит. Каждой ячейке присвоен адрес, что позволяет контроллеру записывать и считывать данные. Поэтому чем больше возможностей заложено в контроллер, тем выше эффективность обмена информации.

Записью считается наличие положительного заряда на конденсаторе, 1 электрон равен 1 биту. Поэтому электроны улавливаются затворами и удерживаются до окончания выполнения операции. С определенной периодичностью ячейки перезаписываются. В затвор помещается новый электрон, благодаря чему предотвращается потеря данных.

Информации в оперативной памяти хранится, пока на модули поступает энергия. Перезагрузка операционной системы или кратковременная потеря электроснабжения полностью обнуляет все записанные ячейки.

Принцип работы

Оперативная память соединена со всеми компонентами при помощи системной шины – канала, где перемещаются данные. При решении определенных задач область ОЗУ используется в качестве буфера для работы программ или хранения информации, что пригодится в будущем. Такой подход оправдан, так как пропускная способность ОЗУ минимум в 200 раз превосходит жесткие диски.

К примеру, у процессора имеется ограниченный объем памяти для использования востребованных инструкций. Информация, что не поместилась в памяти процессора, помещается в оперативную память, после чего используется по мере необходимости. Аналогичным образом работает и видеокарта. При нехватке собственной памяти, текстуры и прочие данные перемещаются для временного хранения в область оперативной памяти.

Если же пространства в оперативной памяти недостаточно, информация сохраняется в кэше жесткого диска. В таком случае быстродействие ухудшается. Если же запись производится на SSD диск, задержка доступа заметно ниже, при этом регулярный ввод-вывод данных ускоряет износ твердотельного накопителя.

Тип памяти

Модули оперативной памяти для компьютеров маркируют SO-DIMM и SDRAM. Первая используется в ноутбуках, а вторая в настольных компьютерах. Причем SDRAM делится на non-ECC и ECC. В ECC памяти используется автоматическая коррекция ошибок битов памяти, что важно в компьютерах и серверах с бесперебойным режимом работы. В домашних ПК используется обычная non-ECC память.

На возможности и пропускную способность влияет поколение оперативной памяти. По состоянию на сентябрь 2019 года эксплуатируется преимущественно DDR4 и DDR3 память, тогда как DDR2 и DDR не востребована и используется единичными владельцами старых ПК. Каждое поколение не имеет обратной совместимости.

Модули DDR3 используются преимущественно на старых сборках или списанном серверном оборудовании, что пользуется широкой популярностью среди владельцев домашних ПК. Тогда как планки DDR4 устанавливаются только в современные сборки и предпочтительнее DDR3. Это объясняется насыщением рынка, благодаря чему стоимость двух поколений ОЗУ сравнялась. При этом рабочая частота DDR4, как и пиковая скорость передачи данных, превышает показатели DDR3, а сниженное напряжение и запас по разгону позволяет увеличить базовые значения. Скоростные показатели DDR3 едва догоняют начальные значения DDR4 под экстремальным разгоном. Причем только единичной памяти покоряются высокие частоты, да ещё и при условии функции разгона в материнской плате.

Сколько нужно оперативной памяти

На объем влияют поставленные задачи и тип устройства. Чем выше требования, тем больше требуется памяти.

Умные часы и браслеты

Для аксессуаров, что работают в связке со смартфоном достаточно 256 или 512 МБ. Если же устройство работает отдельно – желательно выбирать модель на 512 МБ.

Смартфоны и планшеты

Минимум 2 ГБ при использовании «чистого Android» или Android GO. Если используются сторонние оболочки – 3 ГБ. Оптимальный объем 4-6 ГБ, с учетом использования объемных приложений – instagram, Facebook Messenger и т.д. Для любителей поиграть в игры желательно не меньше 4 ГБ, для тяжелых игр лучше 6-8 ГБ.

Для ноутбуков и ПК

На заметку! Для ноутбуков часто требуется на 1-2 ГБ дополнительной оперативки для нужд видеокарты. Поскольку собственной памяти в видеокарты устанавливают не часто, из-за чего требуется использовать оперативную память. В компьютерах, что используют процессоры со встроенным графическим ядром без дискретной видеокарты, так же требуется до 2 ГБ оперативной памяти.

Как увеличить объем оперативки

В наручных аксессуарах, смартфонах, планшетах и некоторых нетбуках расширить память невозможно. Блоки распаяны непосредственно на материнской плате. Попытки увеличить память сопряжены трудностями и нецелесообразны с финансовой точки зрения.

Видео инструкции

Вывод

В статье детально описано, что такое ОЗУ, строение и принцип работы. Ещё присутствует пояснение за тип ОЗУ, сколько нужно и как увеличить объем ОЗУ. Ни одно устройство не обходится без оперативной памяти, что одновременно выполняет функцию буфера обмена информации и среду для работы запущенных приложений. Причем в большинстве задач производительность определяется количеством доступной памяти и частоты.

А какой тип памяти в вашем компьютере и мобильном устройстве? Оставляйте характеристики в комментариях под статьей, а заодно расскажите, устраивает ли текущие характеристики вашей ОЗУ или пришло время обновляться.

Читайте также: