следующий → ← предыдущая

RAM, что означает оперативную память, представляет собой аппаратное устройство, обычно расположенное на материнской плате компьютера и выступающее в качестве внутренней памяти ЦП. Это позволяет ЦП сохранять данные, программу и результаты программы при включении компьютера. Это память для чтения и записи компьютера, что означает, что информация может быть записана в нее, а также считана из нее.

RAM является энергозависимой памятью, что означает, что она не хранит данные или инструкции постоянно. При включении компьютера данные и инструкции с жесткого диска сохраняются в оперативной памяти, например, при перезагрузке компьютера и открытии программы операционная система (ОС) и программа загружаются в оперативную память, как правило, с жесткого диска или твердотельного накопителя. CPU использует эти данные для выполнения необходимых задач. Как только вы выключаете компьютер, оперативная память теряет данные. Таким образом, данные остаются в оперативной памяти до тех пор, пока компьютер включен, и теряются при выключении компьютера. Преимущество загрузки данных в ОЗУ заключается в том, что чтение данных из ОЗУ происходит намного быстрее, чем чтение с жесткого диска.

Проще говоря, мы можем сказать, что оперативная память подобна краткосрочной памяти человека, а хранилище на жестком диске похоже на долговременную память человека. Кратковременная память запоминает вещи на короткое время, тогда как долговременная память помнит на долгое время. Кратковременную память можно освежить информацией, хранящейся в долговременной памяти мозга. Компьютер также работает так; когда ОЗУ заполняется, процессор переходит к жесткому диску, чтобы наложить старые данные в ОЗУ на новые данные. Это похоже на многоразовую бумагу для заметок, на которой вы можете писать заметки, цифры и т. д. карандашом. Если у вас закончилось место на бумаге, вы можете стереть то, что вам больше не нужно; Так же ведет себя и оперативная память, ненужные данные в оперативной памяти удаляются по мере ее заполнения, и заменяются новыми данными с жесткого диска, которые необходимы для текущих операций.

поставляется в виде микросхемы, которая индивидуально устанавливается на материнскую плату, или в виде нескольких микросхем на небольшой плате, подключенной к материнской плате. Это основная память компьютера. Запись и чтение выполняются быстрее по сравнению с другими запоминающими устройствами, такими как жесткий диск (HDD), твердотельный накопитель (SSD), оптический привод и т. д.

Производительность компьютера в основном зависит от размера или емкости оперативной памяти. Если у него недостаточно ОЗУ (оперативной памяти) для запуска ОС и программного обеспечения, это приведет к снижению производительности. Итак, чем больше оперативной памяти у компьютера, тем быстрее он будет работать. Доступ к информации, хранящейся в оперативной памяти, осуществляется случайным образом, а не в такой последовательности, как на компакт-диске или жестком диске. Таким образом, его время доступа намного быстрее.

Функция ОЗУ

не имеет возможности для хранения постоянных данных из-за ее нестабильности. Жесткий диск можно сравнить с долговременной памятью человека, а оперативную память — с кратковременной памятью. Кратковременная память может удерживать в памяти только ограниченное количество фактов в любой момент времени; однако он концентрируется на неотложных задачах. Факты, хранящиеся в долговременной памяти мозга, можно использовать для пополнения кратковременной памяти, когда она заполняется.

Так работают и компьютеры. Когда ОЗУ заполнено, ЦП компьютера должен постоянно обращаться к жесткому диску, чтобы перезаписывать старые данные в ОЗУ свежими данными. Этот процесс снижает производительность компьютера.

не будет исчерпана память, в отличие от жесткого диска компьютера, который может хранить только определенное количество данных, прежде чем он полностью заполнится. Однако и в ОЗУ, и в памяти может не хватить места.

Как работает ОЗУ?

Термин «произвольный доступ» происходит от того факта, что любое место хранения, которое используется для описания ОЗУ, иногда называют любым адресом памяти, к которому можно получить прямой доступ. Как правило, оперативная память изначально использовалась для описания автономной памяти, а не обычной оперативной памяти.

В большинстве случаев термин «автономная память» относится к магнитной ленте, с которой можно получить доступ к определенному фрагменту данных только с помощью поиска адреса последовательно, начиная с начала ленты. Данные могут быть сохранены и извлечены непосредственно из указанных мест благодаря организации и управлению оперативной памятью.

Несмотря на то, что доступ к этим другим носителям информации, включая жесткий диск и CD-ROM, осуществляется как напрямую, так и случайным образом, слово «произвольный доступ» для их описания не используется.

очень похоже на набор ящиков, где каждый ящик может хранить либо 0, либо 1. Вы можете найти конкретный адрес для каждого ящика, пронумеровав строки вверх и столбцы вниз. Массив — это набор блоков ОЗУ, а ячейка — это один блок ОЗУ в массиве.

Контроллер ОЗУ передает адрес столбца и строки по тонкому электрическому проводу, вытравленному в чипе, чтобы найти конкретную ячейку. В массиве оперативной памяти каждая строка и столбец содержат собственную адресную строку. Любые прочитанные данные возвращаются по другой линии данных.

содержится в микросхемах и имеет физически небольшой размер. Кроме того, он имеет ограниченную емкость для хранения данных. Типичный портативный компьютер может иметь 8 ГБ оперативной памяти, тогда как на жестком диске может храниться 10 терабайт.

С другой стороны, жесткий диск хранит данные на поверхности с магнитным покрытием, которая выглядит как виниловая пластинка. Напротив, SSD хранит данные в микросхемах памяти, которые являются энергонезависимыми, в отличие от оперативной памяти. Они не требуют постоянного питания и не теряют информацию при отключении питания. Микросхемы оперативной памяти собираются одновременно в модули памяти. Они вставляются в слоты материнской платы компьютеров. Слоты материнской платы и процессор соединены шиной, представляющей собой сеть электрических дорожек.

Пользователи часто могут добавлять модули оперативной памяти до определенного количества на ПК. Компьютер с большим объемом оперативной памяти использует меньше времени процессора для чтения информации с жесткого диска, что происходит медленнее по сравнению со чтением информации из оперативной памяти. Время доступа к памяти измеряется в миллисекундах, тогда как время доступа к ОЗУ измеряется в наносекундах.

Сколько оперативной памяти вам нужно?

То, что пользователь делает в системе, определяет, сколько оперативной памяти требуется. Например, в системе должно быть не менее 16 ГБ оперативной памяти, а для редактирования видео предпочтительнее больше. Кроме того, Adobe рекомендует, чтобы в системе было не менее 3 ГБ ОЗУ, чтобы запускать Photoshop CC на Mac для редактирования фотографий. Однако даже 8 ГБ ОЗУ могут замедлить работу, если пользователь одновременно использует другие приложения.

История оперативной памяти:

• Первый тип RAM был представлен в 1947 году с трубкой Вильямса. Он использовался в ЭЛТ (электронно-лучевой трубке), а данные сохранялись в виде электрически заряженных пятен на лице.
• Вторым типом оперативной памяти была память на магнитных сердечниках, изобретенная в 1947 году. Она состояла из крошечных металлических колец и проводов, соединяющихся с каждым кольцом. В кольце хранится один бит данных, и к нему можно получить доступ в любое время.
• ОЗУ, известное нам сегодня как твердотельная память, было изобретено Робертом Деннардом в 1968 в исследовательском центре IBM Thomas J Watson. Она известна как динамическая память с произвольным доступом (DRAM) и имеет транзисторы для хранения битов данных. Для поддержания состояния каждого транзистора требовалась постоянная подача питания.
• В октябре 1969 года Intel представила свою первую DRAM, Intel 1103. Это была ее первая коммерчески доступная DRAM.
• В 1993 году Samsung представила синхронную динамическую память KM48SL2000 (SDRAM).
• В 1996 году в продажу поступила DDR SDRAM.
• В 1999 году RDRAM была доступна для компьютеров.
• В 2003 году началась продажа DDR2 SDRAM.
• В июне 2007 г. началась продажа DDR3 SDRAM.
• В сентябре 2014 года на рынке появилась память DDR4.

Типы оперативной памяти:

Встроенные микросхемы оперативной памяти могут быть двух типов:

1. Статическое ОЗУ (SRAM):
2. Динамическое ОЗУ (DRAM):

Оба типа ОЗУ энергозависимы, так как оба теряют свое содержимое при отключении питания.

1) Статическое ОЗУ:

Статическое ОЗУ (SRAM) — это тип памяти с произвольным доступом, которая сохраняет свое состояние для битов данных или хранит данные, пока на нее подается питание. Она состоит из ячеек памяти и называется статической ОЗУ, поскольку ее не нужно регулярно обновлять, поскольку ей не требуется питание для предотвращения утечки, в отличие от динамической ОЗУ. Таким образом, это быстрее, чем DRAM.

Он имеет особое расположение транзисторов, образующих триггер, разновидность ячейки памяти. Одна ячейка памяти хранит один бит данных. Большинство современных ячеек памяти SRAM состоят из шести КМОП-транзисторов, но без конденсаторов. Время доступа в микросхемах SRAM может составлять всего 10 наносекунд. Принимая во внимание, что время доступа в DRAM обычно остается выше 50 наносекунд.

Кроме того, его время цикла намного короче, чем у DRAM, так как он не делает пауз между обращениями. Из-за этих преимуществ, связанных с использованием SRAM, она в основном используется для системной кэш-памяти, высокоскоростных регистров и небольших банков памяти, таких как буфер кадров на видеокартах.

Статическое ОЗУ работает быстро, потому что конфигурация его схемы с шестью транзисторами поддерживает протекание тока в одном или другом направлении (0 или 1). Состояние 0 или 1 может быть записано и прочитано мгновенно, не дожидаясь заполнения или разрядки конденсатора. Ранние микросхемы асинхронной статической RAM выполняли операции чтения и записи последовательно, но современные микросхемы синхронной статической RAM перекрывают операции чтения и записи.

Недостаток статической ОЗУ заключается в том, что ее ячейки памяти занимают больше места на микросхеме, чем ячейки памяти DRAM, при том же объеме памяти (памяти), поскольку она состоит из большего количества частей, чем DRAM. Таким образом, он предлагает меньше памяти на чип.

2) Динамическое ОЗУ:

Dynamic Ram (DRAM) также состоит из ячеек памяти. Это интегральная схема (ИС), состоящая из миллионов транзисторов и конденсаторов чрезвычайно малого размера, и каждый транзистор выстроен в линию с конденсатором, чтобы создать очень компактную ячейку памяти, так что миллионы из них могут поместиться на одном чипе памяти. Таким образом, ячейка памяти DRAM имеет один транзистор и один конденсатор, и каждая ячейка представляет или хранит один бит данных в своем конденсаторе внутри интегральной схемы.

Конденсатор хранит этот бит информации или данных либо как 0, либо как 1. Транзистор, который также присутствует в ячейке, действует как переключатель, который позволяет электрической цепи на микросхеме памяти считывать конденсатор и изменять его состояние. .

Конденсатор необходимо обновлять через регулярные промежутки времени, чтобы поддерживать заряд в конденсаторе. По этой причине она называется динамической оперативной памятью, поскольку ее необходимо постоянно обновлять для сохранения своих данных, иначе она забудет, что в ней хранится. Это достигается размещением памяти в схеме обновления, которая перезаписывает данные несколько сотен раз в секунду. Время доступа в DRAM составляет около 60 наносекунд.

Можно сказать, что конденсатор подобен ящику, в котором хранятся электроны. Для хранения ?1? в ячейке памяти ящик заполнен электронами. Принимая во внимание, что для хранения ?0? он очищается. Недостаток в том, что коробка имеет течь. Всего за несколько миллисекунд полный ящик становится пустым. Таким образом, чтобы динамическая память работала, ЦП или контроллер памяти должны перезарядить все конденсаторы до того, как они разрядятся. Для этого контроллер памяти считывает память, а затем записывает ее обратно. Это называется обновлением памяти, и этот процесс продолжается автоматически тысячи раз в секунду. Таким образом, этот тип ОЗУ необходимо постоянно динамически обновлять.

Типы DRAM:

i) Асинхронная динамическая память:

Этот тип DRAM не синхронизирован с часами ЦП. Таким образом, недостатком этого ОЗУ является то, что ЦП не мог знать точное время, когда данные будут доступны из ОЗУ на шине ввода-вывода. Это ограничение было преодолено следующим поколением оперативной памяти, известной как синхронная DRAM.

ii) Синхронная динамическая память:

SDRAM (Synchronous DRAM) начала появляться в конце 1996. В SDRAM оперативная память была синхронизирована с часами процессора. Это позволяло ЦП или, если быть точным, контроллеру памяти знать точный тактовый цикл или время или количество циклов, после которых данные будут доступны на шине. Таким образом, ЦП не нуждается в доступе к памяти, и, таким образом, скорость чтения и записи памяти может быть увеличена. SDRAM также известна как SDRAM с одинарной скоростью передачи данных (SDR SDRAM), поскольку данные передаются только при каждом переднем фронте тактового цикла. См. изображение в следующем описании.

iii) DDR SDRAM:

Следующее поколение синхронной DRAM известно как RAM DDR. Он был разработан для преодоления ограничений SDRAM и использовался в памяти ПК в начале 2000 года. В DDR SDRAM (DDR RAM) данные передаются дважды в течение каждого тактового цикла; во время положительного фронта (нарастающий фронт) и отрицательного фронта (задний фронт) цикла. Таким образом, она известна как SDRAM с удвоенной скоростью передачи данных.

Существуют различные поколения DDR SDRAM, включая DDR1, DDR2, DDR3 и DDR4. Сегодня память, которую мы используем в настольных компьютерах, ноутбуках, мобильных устройствах и т. д., в основном представляет собой оперативную память DDR3 или DDR4. Типы DDR SDRAM:

а) DDR1 SDRAM:

DDR1 SDRAM — первая усовершенствованная версия SDRAM. В этом ОЗУ напряжение было снижено с 3,3 В до 2,5 В. Данные передаются как по переднему, так и по заднему фронту тактового цикла. Таким образом, в каждом тактовом цикле вместо 1 бита предварительно выбираются 2 бита, что обычно называется 2-битной предварительной выборкой. В основном он работает в диапазоне от 133 МГц до 200 МГц.

Кроме того, скорость передачи данных на шине ввода-вывода в два раза превышает тактовую частоту, поскольку данные передаются как во время переднего, так и во время заднего фронта. Таким образом, если оперативная память DDR1 работает на частоте 133 МГц, скорость передачи данных будет удвоена, 266 мегабайт в секунду.

ii) DDR2 SDRAM:

Это расширенная версия DDR1. Он работает на 1,8 В вместо 2,5 В. Его скорость передачи данных вдвое превышает скорость передачи данных предыдущего поколения из-за увеличения количества битов, которые предварительно выбираются во время каждого цикла; 4 бита предварительно выбираются вместо 2 бит. Ширина внутренней шины этой оперативной памяти была удвоена. Например, если шина ввода-вывода имеет ширину 64 бита, внутренняя разрядность ее шины будет равна 128 битам. Таким образом, один цикл может обрабатывать вдвое больше данных.

iii) DDR3 SDRAM:

В этой версии напряжение дополнительно снижено с 1,8 В до 1,5 В. Скорость передачи данных была удвоена по сравнению с ОЗУ предыдущего поколения, поскольку количество предварительно выбранных битов было увеличено с 4 до 8 бит. Можно сказать, что ширина внутренней шины данных оперативной памяти увеличена в 2 раза по сравнению с прошлым поколением.

iv) DDR4 SDRAM:

В этой версии рабочее напряжение дополнительно снижено с 1,5 В до 1,2 В, но количество битов, которые могут быть предварительно выбраны, такое же, как и в предыдущем поколении; 8 бит за цикл. Внутренняя тактовая частота оперативной памяти удвоена по сравнению с предыдущей версией. Если вы работаете на частоте 400 МГц, тактовая частота шины ввода-вывода будет четырехкратной, 1600 МГц, а скорость передачи будет равна 3200 мегабайтам в секунду.

Разница между Статической ОЗУ и Динамической ОЗУ:

ОЗУ	ДРАМ
Это статическая память, так как ее не нужно повторно обновлять.	Это динамическая память, которую необходимо постоянно обновлять, иначе данные будут потеряны.
Ячейка памяти состоит из 6 транзисторов. Таким образом, его ячейки занимают больше места на чипе и предлагают меньшую емкость (память), чем DRAM того же физического размера.	Ячейка памяти состоит из одного транзистора и одного конденсатора. Таким образом, его ячейки занимают меньше места на кристалле и обеспечивают больше памяти, чем SRM того же физического размера.
Дороже DRAM и размещается на процессорах или между процессором и основной памятью.	Он дешевле, чем SRAM, и в основном расположен на материнской плате.
Имеет меньшее время доступа, т.е. 10 наносекунд. Таким образом, это быстрее, чем DRAM.	Имеет более высокое время доступа, т. е. более 50 наносекунд. Таким образом, это медленнее, чем SRAM.
Хранит информацию в бистабильной схеме фиксации. Он требует постоянного питания, поэтому он потребляет больше энергии.	Информация или каждый бит данных хранится в отдельном конденсаторе внутри интегральной схемы, поэтому он потребляет меньше энергии.
Это быстрее, чем DRAM, так как его ячейки памяти не нуждаются в обновлении и всегда доступны. Таким образом, он в основном используется в регистрах ЦП и кэш-памяти различных устройств.	Он не такой быстрый, как SRAM, так как его ячейки памяти постоянно обновляются. Но все же он используется в материнской плате, потому что дешевле в производстве и занимает меньше места.
Время цикла меньше, так как нет необходимости делать паузу между доступом и обновлением.	Время цикла больше, чем время цикла SRAM.
Примеры: Кэш L2 и LE в ЦП.	Пример: DDR3, DDR4 в мобильных телефонах, компьютерах и т. д.
Размер варьируется от 1 МБ до 16 МБ.	Размер варьируется от 1 ГБ до 3 ГБ в смартфонах и от 4 ГБ до 16 ГБ в ноутбуках.

ОЗУ и виртуальная память

Когда пользователь запускает несколько приложений одновременно, в компьютерной системе может не хватать памяти. Операционные системы могут добавлять виртуальную память, чтобы компенсировать нехватку физической памяти. Данные временно перемещаются из ОЗУ в дисковое хранилище в виртуальной памяти, а виртуальное адресное пространство расширяется за счет активной оперативной памяти и бездействующей памяти жесткого диска для создания непрерывных адресов, которые могут содержать программу и ее данные. Программы Havier или несколько программ, работающих одновременно, могут быть загружены в систему с помощью виртуальной памяти, что позволяет каждой из них функционировать так, как будто она имеет бесконечную емкость без необходимости в дополнительной оперативной памяти.

Виртуальная память может обрабатывать адреса в два раза больше, чем ОЗУ. Первоначально хранящиеся в виртуальных местах, данные и инструкции программы позже преобразуются в адреса физической памяти во время выполнения. Виртуальная память имеет недостаток, заключающийся в том, что она может замедлить работу компьютеров, поскольку данные должны быть преобразованы между физической и виртуальной памятью. Программы запускаются прямо из оперативной памяти при использовании только физической памяти.

против флэш-памяти

Твердотельные микросхемы используются как для оперативной, так и для флэш-памяти. Однако из-за различий в конструкции, требованиях к производительности и цене они выполняют разные функции в компьютерных системах. Когда данные извлекаются из хранилища, расчеты выполняются в оперативной памяти, которая используется как активная память.

Данные должны быть удалены из флэш-памяти NAND целыми блоками, что является ключевым отличием флэш-памяти от ОЗУ. Поэтому она медленнее по сравнению с оперативной памятью, где данные могут быть удалены по одному биту за раз.

Однако флэш-память NAND является энергонезависимой и менее дорогой по сравнению с оперативной памятью. Он может сохранять данные даже при отключенном питании, в отличие от оперативной памяти. Флэш-память часто используется в качестве памяти для хранения данных в твердотельных накопителях, несмотря на более низкую скорость, энергонезависимость и более низкую цену.

ОЗУ против ПЗУ

Память компьютера, из которой можно только читать, но не записывать, известна как постоянная память или ПЗУ. При включении компьютера каждый раз используется загрузочное программирование из ПЗУ. В большинстве случаев его нельзя перепрограммировать или изменить.

Данные в ПЗУ не теряются при отключении питания компьютера, поскольку по своей природе они энергонезависимы. Следовательно, постоянная память используется для постоянного хранения данных. С другой стороны, оперативная память может хранить информацию только на мгновение, что означает, что данные теряются при отключении питания компьютера. В то время как оперативная память часто имеет несколько гигабайт памяти, ПЗУ обычно имеет несколько мегабайт.

Тенденции и будущие направления

Энергонезависимая память, известная как резистивная оперативная память (RRAM или ReRAM), способна изменять сопротивление твердого диэлектрического вещества, из которого она изготовлена. Устройства, использующие ReRAM, имеют мемристоры, сопротивление которых изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Кислородные вакансии, которые представляют собой структурные дефекты в оксидном слое, создаются ReRAM. В бинарной системе эти вакансии представляют два значения, как электроны и дырки в полупроводнике.

По сравнению с другими технологиями энергонезависимой памяти, такими как флэш-память NAND, ReRAM обеспечивает более высокую скорость переключения. Кроме того, он обещает потреблять меньше энергии по сравнению с флэш-памятью NAND и имеет высокую плотность хранения. Из-за этого ReRAM является отличным выбором памяти для датчиков, используемых в промышленных, автомобильных приложениях и приложениях для Интернета вещей. Чтобы разработать технологию ReRAM и запустить чипы в производство, поставщики боролись годами. Сейчас их отгружают несколько продавцов.

В будущем технология 3D XPoint, такая как Intel Optane, может стать связующим звеном между динамической оперативной памятью и флэш-памятью NAND. Селекторы и ячейки памяти существуют на пересечении перпендикулярных проводов в конструкции точки пересечения 3D XPoint, в которой отсутствуют транзисторы. Хотя 3D XPoint является энергонезависимой памятью, она медленнее по сравнению с DRAM.

На что следует обратить внимание при покупке оперативной памяти?

Самые последние поколения оперативной памяти DDR4 работают на частоте около 2400 МГц. Память DDR4 с частотой около 3600 МГц для процессоров AMD и 3200 МГц для процессоров Intel — это то, что нужно геймерам. Заядлые геймеры, профессиональные программисты и мультимедийные редакторы, среди прочих пользователей, могут предпочесть память с более высокой тактовой частотой от специализированных поставщиков, таких как G. Skill или Corsair, которая имеет скорость до 4800 МГц.

Помимо тактовой частоты, латентность — интервал времени между вводом и выполнением команды в памяти; — еще один важный фактор, который следует учитывать при покупке оперативной памяти. Производительность увеличивается с уменьшением задержки.

Вам потребуется память, работающая на частоте 4000 МГц или выше и с задержкой CAS (строб или сигнал адреса столбца) от 15 до 18 или меньше для производительности высокого уровня. Когда вы собираетесь приобрести ОЗУ, вы можете увидеть, например, что это описано как CL 16 (задержка столбца 16). Геймерам стоит обратить на это внимание, хотя обычные пользователи вряд ли заметят большую разницу.

Кроме того, если вы являетесь пользователем Mac и хотите обновить оперативную память в своей системе, убедитесь, что вы можете сделать это до начала покупки.

Имейте в виду 32-разрядные версии Windows

Наконец, простая установка бесконечного количества оперативной памяти в вашу компьютерную систему не сделает ее функциональной. Для использования более 4 ГБ ОЗУ в вашей системе требуется 64-разрядная версия Windows; 32-разрядные версии могут использовать только 3,5 ГБ. Если вы являетесь пользователем 32-разрядной версии Windows 7, вам необходимо обновить 32-разрядную версию Windows 7 до 64-разрядной версии, чтобы использовать 4 ГБ ОЗУ или более.

Однако имейте в виду, что если у вас старая система и вы устанавливаете 64-разрядную версию Windows на этот компьютер, это может иметь негативные последствия. Адреса Windows теперь имеют длину 64 бита, а не просто 32 бита. Это приводит к тому, что каждое приложение требует больше памяти. Объем оперативной памяти, используемой 64-разрядной версией Windows, может увеличиться на 20–50 % в зависимости от используемых вами приложений. Поэтому использование 64-битной версии имеет смысл только в том случае, если в вашей системе больше памяти.

Получить больше оперативной памяти простым способом

Если вы обновляете или очищаете оперативную память вручную, это может стать проблемой.