Функции оперативной памяти: Какие функции выполняет оперативная память? – Оперативная память компьютера

11.06.2020 alexxlab 0

Содержание

Какие функции выполняет оперативная память?

Какие функции выполняет оперативная память?

Ответ мастера:

Оперативная память выполняет функцию временного хранения данных и команд, которые необходимы процессору для выполнения определённых операций. Поступление данных в оперативную память происходит напрямую или через сверхбыструю память. Вся информация хранятся только при включенном компьютере, а после его выключения все данные стираются.

В процессе выполнения программы некоторые из её ее наиболее важных файлов загружаются в оперативную память (ОЗУ), сохраняясь до тех пор, пока приложение не будет закрыто. А сам процессор напрямую выполняет эти файлы, сохраняя результаты. В памяти хранятся все коды нажатых клавиш и величины проведённых математических операций. После выполнения команды «Save» всё, что находится в ОЗУ, сохраняется на жесткий диск.

Большая часть пользователей ПК стремятся к увеличению объема оперативной памяти, так как от него зависит скорость работы всех загруженных процессов. Это имеет особую ценность при запуске ресурсоемких программ, например, игр или различных графических редакторов. И, соответственно, чем больший объём имеет ОЗУ, тем скоростнее игровой процесс и редактирование.

Существует множество типов оперативной памяти. Чаще других встречаются DDR, DDRII и DDRIII, отличия друг от друга которых состоит в частоте передачи данных. Чем частота больше, тем быстрее работа. Самая медленная из названных – это DDR, а самая скоростная– DDR3. У всех этих планок разные разъёмы.

В каждом модуле находятся микросхемы, которые подключаются к системной плате. Эти модули имеют разные характеристики и обязательно должны быть совместимы с системой, в которой используются.

ROM – это постоянное запоминающее устройство, поэтому пользователь не имеет возможности осуществлять операции записи. DRAM — динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки. А SRAM представляет из себя статическую оперативную память. ROM и DRAM поддерживают хранение данных, но их нельзя изменять. По этой причине в них загружаются программы, которые запускают саму систему. ROM же можно считать частью оперативной памяти системы, а часть любой планки имеет адресное пространство для загрузки важнейшего программного обеспечения.

Отдельно от всего оперативная память — это микросхема. Существуют односторонние и двусторонние планки с расположением модулей на одной или обеих сторонах.

Оперативная память компьютера

Как вы наверняка, знаете, любой компьютер состоит из трех основных компонентов –  процессора, памяти и устройств ввода-вывода. При этом оперативная память компьютера у многих пользователей является первым понятием, которое приходит на ум, когда речь заходит о памяти вообще.

Строго говоря, существует две разновидности памяти – постоянная и временная. И временная память компьютера – это и есть оперативная память плюс кэш-память CPU, о которой мы уже рассказывали в отдельной статье. 

оперативная память - ОЗУ

Содержание статьи

Функции ОЗУ

Информация, которую содержит временная память, как можно догадаться, не сохраняется постоянно и после выключения питания компьютера бесследно исчезает, если, разумеется, пользователь не успел сохранить ее в постоянной, то есть, на жестком диске или каком-либо сменном носителе. Однако временная память имеет одно большое преимущество перед постоянной – это высокое быстродействие. В частности, оперативная память работает в несколько сот тысяч (!) раз быстрее, чем жесткий диск. Именно поэтому во временной памяти хранятся динамично меняющиеся данные и программы, которые запускаются в течение сессии работы операционной системы.

Оперативная память (которую также иногда называют ОЗУ, что означает «оперативное запоминающее устройство») является самым большим временным хранилищем данных в компьютере. По сравнению с кэш-памятью ОЗУ обладает гораздо большим объемом, но в то же время, и меньшим быстродействием. Однако быстродействие ОЗУ, тем не менее, вполне достаточно для выполнения текущих задач прикладных программ и операционной системы.

Принцип работы оперативной памяти

В настоящее время микросхемы ОЗУ изготавливаются на основе технологии динамической памяти (DRAM, или Dynamic Random Access Memory). Динамическая память, в отличие от статической, которая используется в кэш-памяти, имеет более простое устройство, и, соответственно ее цена на единицу объема гораздо ниже. Для хранения одной единицы информации (одного бита) в DRAM используется всего лишь один транзистор и один конденсатор.

Помимо этого, особенностью динамической памяти является ее постоянная потребность в периодической регенерации содержимого. Эта особенность обусловлена тем, что конденсаторы, обслуживающие ячейку памяти, очень быстро разряжаются, и поэтому через определенное время их содержимое необходимо прочитать и записать заново. Данная операция в современных микросхемах осуществляется автоматически через определенный промежуток времени, при помощи контроллера микросхемы памяти.

Максимальный объем доступной оперативной памяти, которую можно установить в системе, определяется разрядностью шины адреса процессора. С появлением 32-разрядных процессоров этот объем был равен 4 ГБ.  Современные 64-разрядные процессоры способны поддерживать адресное пространство ОЗУ в 16 ТБ. Это цифра представляется сейчас совершенно фантастической, но ведь когда-то и цифра в 4 ГБ для ОЗУ казалась абсолютно невероятной, а сегодня 32-разрядные системы уже уперлись в этот потолок, ограничивающий их возможности.

Как и в случае процессора, скорость работы ОЗУ во многом определяется ее тактовой частотой. Тактовая частота современных микросхем памяти типа DDR3 в среднем составляет примерно 1600 МГц.

Физически оперативная память представляет собой длинную и невысокую плату, к которой припаяны непосредственно микросхемы памяти. Эта плата вставляется в специальные слоты на материнской плате. В настоящее время наиболее распространены модули памяти форм-фактора DIMM (Dual In-line Memory Module или двухсторонний модуль памяти).

История развития микросхем

В эпоху господства компьютеров семейства XT/AT господствовали микросхемы памяти форм-фактора DIP. Эта память представляла собой отдельную микросхему, которую нужно было  вставлять в горизонтальном положении в специальный разъем на материнской плате. Оперативная память формата DIP, однако, имела несколько существенных недостатков. Во-первых, микросхема не очень крепко держалась в своем гнезде, и поэтому часть ее контактов могла не действовать, что приводило к ошибкам памяти. Кроме того, подобные микросхемы имели небольшую емкость и неэффективно использовали свободное пространство материнской платы.

Недостатки технологии DIP побудили конструкторов к разработке модулей памяти форм-фактора SIMM (Single-in-line Memory Module). Первые SIMM появились еще в системах AT. В отличие от DIP модули SIMM, как и современные DIMM, представляли собой длинные модульные платы, к которым были в один ряд прикреплены микросхемы памяти, и которые можно было вставлять в специальный разъем на материнской плате в вертикальном положении.

В разные годы выпускалось два типа SIMM – 8-разрядные SIMM c 30 контактами и более поздний вариант, впервые появившийся в системах на базе 486-х процессоров – 32 разрядные модули c 72-разъемами.

Модули SIMM необходимо было вставлять не как угодно, а таким образом, чтобы заполнялись так называемые банки памяти. Разрядность банка памяти соответствовала разрядности шины адреса процессора. Для заполнения банка памяти в компьютерах с 16-разрядной шиной минимальное количество модулей SIMM составляло два 8-разрядных модуля, а в компьютерах с 32-разрядной шиной их требовалось уже 4.

Модули типа SIMM стали выходить из употребления уже в системах на базе первого Pentium. Вместо них конструкторами был разработан модуль DIMM. Как можно догадаться из названия («двухсторонний модуль памяти»), этот модуль имеет два ряда контактов с обеих сторон, в то время, как в SIMM фактически был всего один ряд контактов.

Помимо этого, модуль DIMM отличается технологией изготовления самих микросхем устанавливаемых на нем. Если до появления DIMM использовались микросхемы типа EDO или FPM, то в DIMM используется более новая технология Synchronous DRAM. Кроме того, модули DIMM имеют встроенную микросхему контроля четности памяти.

Модуль DIMM первого поколения, в отличие от SIMM, имел 168 контактов, а также специальный ключ в разъеме, исключающий неправильную установку модуля.

Второе поколение DIMM, основанное на технологии DDR SDRAM, имело уже 184 контакта.  Следующие поколения – современные DDR2 и DDR3 могут похвастаться наличием 240 контактов.

Технология Double Data Rate Synchronous DRAM

Расскажем чуть подробнее о памяти технологии DDR SDRAM, которая стала настоящим технологическим прорывом и во многом предопределила дальнейшее развитие технологий оперативной памяти.

Модули ОЗУ типа DDR SDRAM были разработаны в начале 2000-х гг. и работали на тактовой частоте в 266 МГц. Первые модули DDR SDRAM появились в системах на базе AMD Athlon, а потом и на Pentium 4. По сравнению с предшественниками, микросхема DDR SDRAM позволила удвоить скорость считывания данных на одной и той же  тактовой частоте, то есть скорость работы DDR SDRAM на частоте 100 МГц была эквивалентна работе простых микросхем Synchronous DRAM на частоте в 200 МГц. Удвоение скорости достигалось в DDR SDRAM за счет усовершенствования методики передачи сигнала. В преемниках  технологии DDR SDRAM, технологиях DDR2 и DDR3 объем обрабатываемой за такт информации еще более увеличился.

Принципы работы современных микросхем памяти.

Память Rambus

Также стоит рассказать немного об одной интересной технологии ОЗУ, которая наделала в свое время много шума, однако так и не стала массовой. Речь идет о модулях памяти типа RIMM (Rambus in-line memory module), которые были разработаны компанией Rambus совместно с Intel в конце 90-х гг.

В основу модулей памяти RIMM Rambus положила технологию памяти, которая до этого использовалась в некоторых видеокартах. Технология RIMM до появления DIMM и DDR SDRAM казалась многообещающей и позиционировалась Rambus  как замена всем старым форматам памяти. В частности, модули памяти Rambus RIMM в несколько раз превосходили своих конкурентов, предлагая пользователем скорость передачи данных в 1600 МБ/с при тактовой частоте в 400 МГц.

Тем не менее, модули памяти типа RIMM, оказались не лишены и нескольких недостатков. Во-первых, модули RIMM были довольно велики по размеру. Кроме того модули RIMM выделяли слишком много тепла и нуждались в средствах охлаждения. Ну и самое главное, память типа RIMM была отнюдь не дешева.

Поэтому на сегодняшний день ОЗУ, основанное на модулях памяти форм-фактора RIMM, можно встретить лишь в некоторых серверах, а не в персональных компьютерах.

Заключение

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство персонального компьютера – один из важнейших его компонентов. Основное назначение оперативной памяти – временное хранение текущих данных. Оперативная память предоставляет необходимое пространство для работы прикладных программ  и операционной системы. От объема и скорости работы модулей оперативной памяти во многом зависит скорость работы и производительность всего компьютера.

Порекомендуйте Друзьям статью:

Что такое оперативная память и как она работает

Конечно же, вы слышали о  том, что компьютеры имеют оперативную память, называемую иначе ОЗУ или RAM – ведь именно с увеличения ее объема проще всего делать апгрейд компьютера. Давайте мы вместе попробуем разобраться с ее назначением и принципами работы.

Содержание статьи:

Немного теории

Очень часто пользователи путают оперативную память с информацией, хранящейся на винчестере. Это в корне неправильно, ведь в отличие от дисковой памяти, ОЗУ представляет собой устройство для временных данных, куда происходит запись выполняемых в текущий момент приложений. Иными словами, RAM – это своего рода буфер между диском и процессором.

ОЗУ имеет еще одну особенность – загруженные в нее данные не могут храниться постоянно, с отключением питания вся информация стирается.

Принцип работы оперативной памяти

Работа ОЗУ зависит, прежде всего, от процессора и внешних накопителей – в оперативную память стекается вся информация. Перед тем, как считанные с жесткого диска данные будет обработаны процессором, они прежде загрузятся в оперативную память.

За правильную работу оперативной памяти отвечает контроллер, находящийся в разделе «Северный мост» (North Brifge) материнской платы. Этот элемент отвечает за различные подключения центрального процессора к блокам, связанным с графическим контролером и оперативной памятью.

Следует также понимать, что процесс и записи данных в ОЗУ происходит таким образом, что предыдущее содержимое ячеек памяти безвозвратно стирается.

Какие функции у оперативной памяти

Кстати – для ускорения процесса прохождения потока данных между процессором и RAM может использоваться кэш-память (ее иногда называют сверхоперативной). В этом случае данными управляет специальный контроллер, проводящий анализ выполняемых приложений и определяет данные, которые в ближайшем времени затребует процессор, после чего подгружает их из ОЗУ в кэш-память. Из всех элементов аппаратной начинки компьютера процессор и оперативная память являются самыми быстродействующими.

После включения компьютера часть информации, хранящаяся на жестком диске, загружается в оперативную память: элементы операционной системы, драйвера и потом пользовательские программы, которые, по их закрытию будут удалены из ОЗУ.

Когда свободные ячейки оперативной памяти заканчиваются, не вошедшая туда информация записывается в файл подкачки. Так как такой файл расположен на жестком диске, это сильно снижает быстродействие системы.

Что представляет собой блок оперативной памяти

Модуль ОЗУ представляет собой так называемую планку, на которой располагаются микросхемы. С одной стороны планки имеются разъемы для установки в соответствующие гнезда материнской платы.

Оперативная память бывает разных типов: DDR, DDR1, DDR3 и DDR4. Для наилучшей совместимости лучше всего покупать планки одного типа (и желательно одного производителя).

Вместо послесловия

Мы познакомились с вами с тем, что такое оперативная память и для чего она нужна. Также мы рассмотрели основные принципы ее работы и узнали про ее основные типы. Думаем, что теперь у вас не должно возникать сомнений в том, с чего именно стоит начинать при апдейте вашего компьютера.