Какой объем имеет ячейка оперативной памяти
Обновлено: 04.07.2024
Оперативная память (RAM — Random Access Метопy) — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но, с точки зрения физического принципа действия, различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не “подзаряжать”, утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.
Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы — триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.
Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.
Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоящее время в процессорах Intel Pentium и некоторых других принята 32-разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 2 32 . Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 2 32 = 4294967296 байт (4,3 Гбайт). Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в компьютере. Предельный размер поля оперативной памяти, установленной в компьютере, определяется микропроцессорным комплектом (чипсетом) материнской платы и обычно составляет несколько сот Мбайт.
Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.
Представление о том, сколько оперативной памяти должно быть в типовом компьютере, непрерывно меняется. В середине 80-х годов ноле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов достаточным считался объем 4 Мбайт, к середине 90-х годов он увеличился до 8 Мбайт, а затем и до 16 Мбайт. Сегодня минимальным считается размер оперативной памяти 32 Мбайт, а обычным — 64 Мбайт. Очень скоро и эта величина будет превышена в 2-4 раза даже для моделей массового потребления.
Оперативная память к компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Коли к разъемам есть удобный доступ, то операцию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потребоваться неполная разборка узлов системного блока, и в таких случаях операцию поручают специалистам.
Конструктивно модули памяти имеют два исполнения — однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIММ-модули). Многие модели материнских плат имеют разъемы как того, гак и другого типа, по комбинировать на одной плате модули разных типов нельзя.
Основными характерно гиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа. SIMM-модули поставляются объемами 4, 8, 16, 32 Мбайт, а DIMM-модули — 16, 32, 64, 128 Мбайт и более. Время доступа показывает, сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти, чем оно меньше, тем лучше. Время доступа измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс). Для современных DIMM-модулей оно составляет 7-10 нс.
Оперативная память бывает двух форматов и более пяти типов, каждый из которых работает в определенном диапазоне частот. Расскажем, как выбрать максимально допустимую частоту, оценить эффективность работы, и поможем определиться с объемом оперативной памяти для новой сборки или на замену старой.
Форм-фактор
Функционально они одинаковые, но у них разные размеры. Установить вместо DIMM модуль SO-DIMM и наоборот не получится. Форм-фактор указан в первом пункте в технических характеристиках памяти.
Тип памяти
Тип часто указывается в самом названии модуля памяти. Модули разного типа отличаются формой, так что установить один тип памяти в слот для другого не получится.
Объем памяти
Кажется, что чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее работает компьютер. При работе с Word вы не заметите разницы между 16 ГБ и 32 ГБ, так как программа не использует весь доступный объем. Но когда вы открываете несколько десятков вкладок в Chrome и работаете с Photoshop, компьютер задействует минимум 8 ГБ оперативной памяти. Если памяти не хватает, включаются алгоритмы сжатия и переноса части данных на жесткий диск, из-за этого компьютер долго думает над некоторыми командами и работает медленно.
Вот на какой объем памяти можно ориентироваться в 2021 году:
- 4–8 ГБ — хватит для работы в Word, небольших таблиц, пары десяток вкладок в браузере.
- 16 ГБ — хороший вариант для домашнего и бюджетного игрового компьютера. Позволит пользоваться всеми популярными программами (в том числе обрабатывать фото и монтировать видео), использовать браузеры, играть в 90% современных игр.
- 32 ГБ и больше — нужны программистам, видеоредакторам, визуализаторам. Всем, кто работает с большими проектами: несколько часов видео со сложным монтажом, 3D-планы зданий и десятки тысяч строк кода в одном проекте.
Объем указан в технических характеристиках. Учтите, что в одной коробке может быть несколько модулей, обратите внимание на пункт Количество модулей.
Если собираете новый компьютер
Посмотрите в характеристики материнской платы. Найдите графу Слоты памяти — в ней будут указаны тип (DDR4, DDR5) и количество модулей.
Обратите внимание на соседние пункты:
- Частотная спецификация памяти — максимальная частота оперативной памяти, которую поддерживает материнская плата.
- Максимальный объем оперативной памяти — максимальный суммарный объем всех модулей памяти, который поддерживает материнская плата. Например, если у вас два слота и максимальный объем 32 ГБ, то вы сможете установить два модуля объемом не более 16 ГБ каждый.
Лучше выбирать четное количество модулей — два или четыре: в двухканальном режиме память будет работать быстрее. Но при этом стоит оставить возможность для увеличения объема. Например, лучше сначала купить один модуль памяти на 16 ГБ, а через месяц-другой установить еще один такой же, чем занять оба слота модулями по 8 ГБ.
Если хотите увеличить объем памяти готового ПК
Посмотрите, какая память установлена в компьютере. Откройте боковую крышку корпуса и достаньте модуль памяти. На одном из бортов будут указаны производитель и маркировка.
Если у вас ноутбук или вы боитесь извлекать память, воспользуйтесь программой CPU-Z. После запуска зайдите во вкладку SPD, сверху слева найдите список всех доступных слотов памяти и посмотрите, какая память установлена в каждый слот. Если поля пустые, значит, слот не задействован (вы можете установить в него дополнительный модуль памяти с такими же характеристиками, как у остальных).
Обратите внимание на пункт Part Number, в нем указана маркировка модуля памяти. По ней можно узнать точные характеристики, включая тактовую частоту.
Если хотите установить комплект модулей с большим объемом памяти, посмотрите максимально допустимую частоту и объем для вашей материнской платы. Ее производителя и модель можно посмотреть во вкладке Mainboard.
После того как определились с форматом, типом, объемом и количеством планок, пора подумать про тактовую частоту и скорость работы памяти.
Тактовая частота и скорость работы памяти
Вы уже знаете, какую максимальную тактовую частоту памяти поддерживает ваш компьютер, но просто выбрать память с такой частотой недостаточно. Обратите внимание на поле Латентность (указана в формате CL 16-17-17) в характеристиках. Если коротко, из двух модулей с одинаковой тактовой частотой быстрее тот, у которого цифры в поле Латентность меньше.
Читать: Правда, что повышение частоты оперативной памяти дает прирост мощности?
Нужны ли радиаторы?
Обычно оперативная память нагревается несильно. При базовом напряжении (для DDR4 это 1,2 В) тепла выделяется немного. Но если производитель разогнал модуль и повысил напряжение до 1,3–1,4 В, нагрев увеличится.
Модули памяти Patriot Viper 4 Blackout с металлическими бортами и зубцами для отвода теплаКак правило, у таких модулей есть металлические боковые накладки и дополнительные зубчатые гребни сверху. Они позволяют отводить лишнее тепло и защищают от перегрева.
Если планируете разгонять оперативную память или в ее характеристиках указано напряжение более 1,35 В (у DDR4) или 1,25 В (у DDR5), убедитесь, что у модуля есть такие металлические детали и гребни.
А подсветка?
Никакой практической пользы от нее нет. Но если у вас системный блок с прозрачной боковой стенкой, а внутри находятся видеокарта, система охлаждения и вентиляторы с подсветкой, оперативная память дополнит картинку. Подсветка встречается только в модулях формата DDR4 (в DDR5, скорее всего, тоже будет).
Перед покупкой проверьте, с какими программами для синхронизации подсветки она совместима. Для этого найдите свою материнскую плату на сайте производителя и посмотрите, какие приложения там указаны. Например, у MSI это Mystic Light.
Затем посмотрите, какие программы поддерживают выбранные модули оперативной памяти. Это может быть тот же Mystic Light, Aura Sync, RGB Fusion 2.0 и др. Управлять цветом и эффектами подсветки получится только в том случае, если материнская плата и оперативная память работают с одной и той же программой.
Мы часто встречаем такие термины ОЗУ и RAM. ОЗУ означает- оперативно запоминающее устройство. И RAM- Random Access Memory. Порой многие совсем не понимают, что они означают. В сущности, это термины означают одно и то же, оперативную память компьютера, а попросту говоря оперативку. Наверное, вы обращали внимание, что при установке на компьютер какой-либо программы или игры, обязательно указывается минимальные требования ПК. Например, при установке программы указаны минимальные требования. Что это значит?
- CPU 1,8 ГГц- это тактовая частота процессора.
- 512 МБ это есть требования к оперативной памяти вашего компьютера.
- HDD-3 ГБ именно столько свободного дискового пространства должно быть на вашем компьютере при установке данной программы.
Оперативная память вашего компьютера не должна быть ниже указанных минимальных системных требованиях, иначе после установки и запуска такой программы, ваш компьютер будет сильно тормозить или произойдет сбой. Оперативная память по сути, один из главных элементов компьютера. Это память для временного хранения информации о программах, службах и процессах, которые запущены на вашем компьютере. С помощью оперативной памяти осуществляется связь между процессором, жестким диском и с внешними устройствами ПК.
Как известно любая программа выполняется в процессоре ПК. Файлы в программе считываются с жёсткого диска, а оперативная память в данном случае служит посредником между процессором и жестким диском. То есть, в оперативной памяти хранятся программы, которые выполняются в данный момент времени. От объема оперативки и её скорости, зависит быстрота выполнения программ, а также то, какое количество программ она может хранить у себя в памяти одновременно. Все данные, которые содержатся в оперативной памяти, доступны только при включенном компьютере. При выходе из программы, стираются все файлы из оперативной памяти. Поэтому, при выходе из программы, обязательно нужно сохранить сделанные изменения на диске или другом устройстве внешней памяти с помощью команды СОХРАНИТЬ(SAVE).
Оперативная память компьютера состоит из ячеек. В этих ячейках хранится информация и при каждой новой записи предыдущий информация автоматически стирается и записываться новая информация. Поэтому, чем больше объем оперативной памяти, тем больше ячеек и тем больше информации может хранить оперативная память, без перезаписи и использования файла подкачки. И тем самым увеличивается производительность системы. Оперативная память, расположена на материнской плате, вставляется в специальный слот.
Слотов может быть от двух и более. Слоты которые разбиты попарно, различаются по цвету. Материнские платы могут работать в двухканальном режиме. Двухканальный режим поддерживается, когда в слот одинакового цвета вставлена одинаковое количество памяти, одинаковой частоты и объема. При использовании разных каналов модуля DIMM с различной скоростью, память будет работать на более медленной. При выборе оперативной памяти, часто можно встретить такие названия-
Сейчас мы научимся разбираться в подобных целомудренных названиях.
Оперативная память (ОЗУ, RAM), самая известная из всех рассмотренных ранее форм компьютерной памяти. Эту память называют памятью «произвольного доступа» («random access»), поскольку вы можете получить доступ к любой ее ячейке непосредственно. Для этого достаточно знать строку и столбец, на пересечении которых находится нужная ячейка. Известны два основных вида оперативной памяти: динамическая и статическая. Сегодня мы подробно рассмотрим принцип «дырявого ведра», на котором основана динамическая память. Некоторое внимание будет уделено и статической памяти, быстрой, но дорогой.
Ячейка памяти подобна дырявому ведру
Совсем иначе работает память с последовательным доступом (SAM). Как и следует из ее названия, доступ к ячейкам этой памяти осуществляется последовательно. Этим она напоминает пленку в магнитофонной кассете. Когда данные ищутся в такой памяти, проверяется каждая ячейка до тех пор, пока не будет найдена нужная информация. Память этого типа используется для реализации буферов, в частности буфера текстур видеокарт. То есть SAM имеет смысл применять в тех случаях, когда данные будут расположены в том порядке, в котором их предполагается использовать.
Подобно подробно рассмотренному ранее микропроцессору, чип памяти является интегральной микросхемой (ИС, IC), собранной из миллионов транзисторов и конденсаторов. Одним из наиболее распространенных видов памяти произвольного доступа является DRAM (динамическая память произвольного доступа, dynamic random access memory). В ней транзистор и конденсатор спарены и именно они образуют ячейку, содержащую один бит информации. Конденсатор содержит один бит информации, то есть «0» или «1». Транзистор же играет в этой паре роль переключателя (свитча), позволяющего управляющей схеме чипа памяти считывать или менять состояние конденсатора.
Конденсатор можно представить себе в виде небольшого дырявого «ведерка», которое при необходимости заполняется электронами. Если оно заполнено электронами, его состояние равно единице. Если опустошено, то нулю. Проблемой конденсатора является утечка. За считанные миллисекунды (тысячные доли секунды) полный конденсатор становится пустым. А это значит, что или центральный процессор, или контроллер памяти вынужден постоянно подзаряжать каждый из конденсаторов, поддерживая его в наполненном состоянии. Подзарядку следует осуществлять до того, как конденсатор разрядится. С этой целью контроллер памяти осуществляет чтение памяти, а затем вновь записывает в нее данные. Это действие обновления состояния памяти осуществляется автоматически тысячи раз за одну только секунду.
Конденсатор динамической оперативной памяти можно сравнить с протекающим ведром. Если его не заполнять электронами снова и снова, его состояние станет нулевым. Именно эта операция обновления и внесла в название данного вида памяти слово «динамическая». Такая память или обновляется динамически, или «забывает» все, что она «помнила». Есть у этой памяти существенный недостаток: необходимость постоянно обновлять ее требует времени и замедляет работу памяти.
Устройство ячейки динамической оперативной памяти (DRAM)
Структуру памяти можно представить себе в виде трехмерной сетки. Еще проще: в виде листка из школьной тетради в клеточку. Каждая клеточка содержит один бит данных. Сначала определяется столбец, затем данные записываются в определенные строки посредством передачи сигнала по данному столбцу.
Только вместо листа из тетради в оперативной памяти используется кремниевая пластина, в которую «впечатаны» столбцы (разрядные линии, bitlines) и строки (словарные шины, wordlines). Пересечение столбца и строки является адресом ячейки оперативной памяти.
Динамическая оперативная память передает заряд по определенному столбцу. Этот заряд называют стробом адреса столбца (CAS, Column Adress Strobe) или просто сигналом CAS. Этот сигнал может активировать транзистор любого бита столбца. Управляющий сигнал строки именуется стробом адреса строки (RAS, Row Adress Strobe). Для указания адреса ячейки следует задать оба управляющих сигнала. В процессе записи конденсатор готов принять в себя заряд. В процессе чтения усилитель считывания (sense-amplifier) определяет уровень заряда конденсатора. Если он выше 50 %, бит читается, как «1»; в остальных случаях, как «0».
Осуществляется также обновление заряда ячеек. За порядком обновления следит счетчик. Время, которое требуется на все эти операции, измеряется в наносекундах (миллиардных долях секунды). Если чип памяти 70-наносекундный, это значит, полное чтение и перезарядка всех его ячеек займет 70 наносекунд.
Сами по себе ячейки были бы бесполезны, если бы не существовало способа записать в них информацию и считать ее оттуда. Соответственно, помимо самих ячеек, чип памяти содержит целый набор дополнительных микросхем. Эти микросхемы выполняют следующие функции:
- Идентификации строк и столбцов (выбор адреса строки и адреса ячейки)
- Отслеживание порядка обновления (счетчик)
- Чтение и возобновление сигнала ячейки (усилитель)
- Донесение до ячейки сведений о том, следует ли ей удерживать заряд или нет (активация записи)
У контроллера памяти есть и другие функции. Он выполняет набор обслуживающих задач, среди которых следует отметить идентификацию типа, скорости и объема памяти, а также проверку ее на ошибки.
Статическая оперативная память
Хотя статическая оперативная память (подобно динамической) является памятью произвольного доступа, она основана на принципиально иной технологии. Триггерная схема этой памяти позволяет удерживать каждый бит сохраненной в ней информации. Триггер каждой ячейки памяти состоит из четырех или шести транзисторов и содержит тончайшие проводки. Эта память никогда не нуждается в обновлении заряда. По этой причине, статическая оперативная память работает существенно быстрее динамической. Но поскольку она содержит больше компонентов, ее ячейка намного крупнее ячейки динамической памяти. В итоге чип статической памяти будет менее емким, чем динамической.
Статическая оперативная память быстрее, но и стоит дороже. По этой причине статическая память используется в кэше центрального процессора, а динамическая в качестве системной оперативной памяти компьютера. Более подробно о статической памяти написано в разделе «Кэш-память и регистр процессора» материала, посвященного преодолению ограничений компьютерной памяти.
Читайте также: