Оперативна пам’ять персонального комп’ютера, її різновиди та властивості, білі віконця

Оперативна пам'ять персонального комп'ютера, її різновиди та властивості

П од оперативною пам'яттю (ОЗУ, RAM) прийнято розуміти відносно швидку енергозалежну пам'ять комп'ютера, посредствам якої здійснюється більша частина операцій з обміну інформацією між пристроями. Цей різновид пам'яті є енергозалежною, а тому в разі відключення живлення, всі наявні в ній дані стираються.

З цієї статті ви дізнаєтеся про основні поняття і можливості оперативної пам'яті для персональних комп'ютерів.

По суті, оперативну пам'ять можна порівняти зі сховищем потоків даних, які очікують свою чергу для подальшої обробки їх процесором. Зв'язок всіх пристроїв з оперативною пам'яттю виробляється посредствам системної шини, при цьому з самої пам'яттю обмін відбувається за допомогою кеша або безпосередньо.

RAM є пам'яттю з довільним доступом, а тому даний вид пам'яті може призвести пряме звернення до необхідного блоку в обхід іншим. Швидкість довільного доступу залишається незмінною незалежно від місця розташування потрібних даних, що є плюсом.

Представлена ​​оперативна пам'ять у вигляді окремих модулів, які можна змінювати і доповнювати (як в ПК, наприклад), а також ж у вигляді окремих блоків пристроїв або чіпів (як в мікроконтроллёрах).

Тип пам'яті ROM

Тип пам'яті DRAM

Тип пам'яті DRAM є енергозалежною напівпровідникової пам'яттю, що володіє прямим доступом (RAM). Крім цього DRAM є запам'ятовуючим пристроєм, широко використовуваним в якості RAM в випускаються сьогодні комп'ютерах.

Складають пам'ять DRAM осередку з напівпровідникового матеріалу, в кожного осередку зберігається певний обсяг інформації (до 4 біт). У сукупності ці осередки нагадують «прямокутник», який включає певну кількість рядків і стовпців. Одна така прямокутна конструкція називається сторінкою, тоді як безліч сторінок іменується банком. Кожен набір вищевказаних осередків можна умовно поділити на області.

В як жорсткий диск DRAM-пам'яті є модулем, який складається з електричної плати з мікросхемами і роз'єму, необхідного для взаємодії модуля і материнської плати.

Що таке кеш пам'ять SRAM

SRAM - позначення статичної оперативної пам'яті повністю відмінною від інших типів пам'яті. Статичної ця пам'ять називається тому, що головним її відмінністю від динамічної оперативної пам'яті є те, що вона не потребує періодичного регенерації під час збереження свого вмісту. Щодо швидкодії у SRAM більш високі показники, ніж у динамічної оперативної пам'яті.

Незважаючи на те, що швидкодія SRAM набагато вище, ніж у динамічної оперативної пам'яті, все ж є два негативних фактори, це те, що її щільність нижче, а вартість при цьому вище. Під більш низькою щільністю мається на увазі те, що у SRAM великі габарити при незначній інформаційної ємності. Всі ці фактори не дозволяють використовувати SRAM, як оперативну пам'ять ПК.

Щоб уникнути істотного зростання вартості високошвидкісна пам'ять SRAM встановлюється лише в невеликому обсязі в якості кеша. Під час роботи кеш-пам'ять використовує тактові частоти, близькі або навіть рівні тактовим частотам процесора. Також варто згадати про те, що саме цей тип пам'яті використовує процесор під час читання і запису даних.

Типи і продуктивність ОЗУ

Щоб уникнути плутанини в питанні продуктивності пам'яті, слід зазначити наступні положення: одиницею виміру самої продуктивності є наносекунди, тоді як швидкодія процесорів вимірюється в МГц і ГГц.

Наносекунд є ще однією мільярдну частку секунди, іншими словами - це досить короткий часовий проміжок.

Як уже згадувалося вище, одиницею виміру швидкодії мікросхем пам'яті і системи в цілому є МГц (мільйон тактів в секунду) і ГГц (мільярд тактів в секунду). Випускаються сьогодні процесори наділені тактовою частотою до 4 ГГц, проте набагато позитивно на їх продуктивність впливає більш розвинена внутрішня архітектура (приклад тому - наявність декількох ядер).

В результаті еволюції комп'ютерів з метою підвищити ефективність звернення до пам'яті розробники створювали різні рівні кешування, які в подальшому дозволили проводити перехоплення звернень процесора до основної пам'яті, швидкість якої істотно нижче. Лише недавно модулів пам'яті DDR, DDR2, DDR3 SDRAM вдалося «наздогнати» показники продуктивності шини процесора, що, в свою чергу, зробило позитивний ефект на продуктивність пам'яті.

Модельний ряд мікросхем оперативної пам'яті досить різноманітний, при цьому сьогодні часто в ПК використовуються лише два види пам'яті іменованих, як SDRAM і DDR SDRAM.

SDRAM являє собою динамічну оперативну пам'ять, яка будучи в робочому стані виробляє синхронізацію з шиною пам'яті. Сьогодні мають місце бути два різновиди пам'яті SDRAM: РС 100 і РС 133. Так, РС 100 працює на частоті 100 МГц, а РС 133 - на частоті 133 МГц. На даний момент SDRAM-пам'ять зустрічається вкрай рідко, найчастіше лише на комп'ютерах з процесором Pentium 3.

До основних відмінностей DDR2 від DDR можна віднести вдвічі більшу частоту роботи шини, завдяки якій буфер мікросхеми пам'яті отримує дані. При цьому для забезпечення необхідної кількості дані на шину передаються з 4-х місць одночасно.

DDR3 споживає менше енергії, ніж модулі DDR2, цьому сприяє знижена напруга живлення осередків пам'яті. Знизити напругу харчування вдалося завдяки використанню більш тонкого технічного процесу під час виробництва мікросхем і завдяки використанню транзисторів з подвійним затвором, це, в свою чергу, знизило витік струму.

Також існує різновид пам'яті DDR3L, у якій з ще більш низьке енергоспоживання, що доходить до 1,35 В, що на 10 відсотків менше, ніж у DDR3.

Модулі SIMM, DIMM і RIMM

Спочатку фізично оперативна пам'ять представляла собою окремі мікросхеми (DIP), при цьому плати таких систем, як IBM XT і АТ могли включати 36 роз'ємів, які були призначені для активації мікросхем пам'яті. Згодом мікросхеми пам'яті стали поміщатися на окремих платах, що підключаються до роз'ємів шини.

Також до недоліків даної організації можна віднести той факт, що мікросхеми періодично «вискакували» зі своїх гнізд, завдяки чому комп'ютерна техніка постійно включалася і вимикалася, наслідком того був перегрів мікросхем, що, в свою чергу, викликало помилку пам'яті. Усувалася дана проблема після того, як мікросхема більш щільно вставлялася в гніздо.

Вирішити цю неприємність також могло лише безпосереднє припаивание контактів мікросхем до поверхні материнської плати або карти розширення. Однак коли один з модулів виходив з ладу, його необхідно було вирізати і припаяти нову мікросхему. З цього випливало, що мікросхеми повинні були одночасно припаюватися і легко замінюватися. Даний принцип був застосований в модулях SIMM.

Абсолютна більшість настільних систем в якості альтернативи при установці окремих мікросхем пам'яті використовує модулі SIMM, DIMM, RIMM, які представляють собою невеликих розмірів плати з мікросхемами пам'яті, що вставляються в материнську плату.

Обсяг і інші характеристики модулів пам'яті

Чим більше програм користувач планує запустити одночасно, тим більший йому знадобиться обсяг модуля пам'яті. При цьому слід пам'ятати про те, що частина цього обсягу витрачається на потреби системи. Так, наприклад, комфортна робота на Windows XP передбачає наявність мінімум 1Гб ОЗУ, а на Windows 7 - мінімум 2 Гб ОЗУ.

До інших характеристик модулів пам'яті можна віднести тактову частоту, пропускну здатність і чіп. Вищевказані характеристики є залежними один від одного, а тому певна частота відповідає лише певної пропускної здатності, і певного чіпу. Чим показники частоти вище, тим вище швидкість передачі даних. Також варто загострити увагу на наступному положенні: сумарна пропускна здатність кожного модуля пам'яті не повинна бути вище пропускної здатності шини RAM на материнській платі, інакше пам'ять не розкриє весь свій потенціал. Ще потрібно пам'ятати про те, що материнськими платами підтримуються різні типи чіпів, а тому варто купувати лише підтримувану пам'ять, оскільки, якщо цього не зробити, пам'ять буде працювати повільніше або взагалі не буде працювати.

Подання про банках пам'яті

Системна плата і модулі пам'яті (DIP, SIMM, SIPP і DIMM) в сукупності організують банки пам'яті. Мати якесь уявлення про принципи розподілу пам'яті між банками і про їх розташування на платі необхідно тоді, коли користувач намеривается додати в свій комп'ютер додаткову мікросхему пам'яті.

Найчастіше розрядність банків збігається з розрядністю шини даних процесора.

Швидкодія пам'яті при заміні

У разі виникнення необхідності замінити що вийшов з ладу модуль або мікросхему пам'яті, новому елементу необхідно відповідати типу замінного модуля, при цьому його час доступу має бути менше або дорівнює відповідному показнику несправної деталі. Таким чином, новий елемент цілком може володіти більш високою швидкодією.

Проблеми можуть виникнути під час використання мікросхем або модулів, які не відповідають визначеним переліком вимог, прикладом є тривалість циклів регенерації. Також негативним фактором вважається невідповідність в сварках висновків, ємностях, розрядних і конструкції.

У разі установки модулів пам'яті з більш швидким дією, на продуктивність це не робить позитивного ефекту, так як частота обращаемой до неї системи залишається незмінною. У системах, в яких використовуються модулі DIMM, RIMM, зчитування швидкодії проводиться посредствам спеціального ПЗУ SPD.

Продуктивність подібного роду систем можна підвищити, встановивши більш швидкі модулі пам'яті.

Вибір модулів пам'яті

Щоб збільшити обсяг пам'яті ПК необхідно встановити додаткові модулі пам'яті на системну плату. Велика частина систем забезпечена хоча б одним незайнятим слотом пам'яті, призначеним для установки додаткового модуля.

Деякі високопродуктивні системи потребують встановлення двоканальної пам'яті, простіше кажучи - в двох ідентичних модулях пам'яті.

Існує кілька положень, на які потрібно звернути увагу під час покупки модулів пам'яті. Частина їх стосується виробництва і розподілу пам'яті, інші ж залежать від різновиду купованих модулів.

Велика частина компаній займається виробництвом модулів пам'яті, однак тільки деякі з них випускають мікросхеми. При цьому існує лише кілька фірм, які виробляють мікросхеми пам'яті, купуючи їх вже інші компанії, випускають різноманітні модулі пам'яті, такі як, наприклад, DIMM, RIMM.

При заміні модулів пам'яті

У разі, коли кожен роз'єм пам'яті системної плати зайнятий, виникає необхідність в установці більш ємних модулів. Якщо системна плата має у своєму розпорядженні двома роз'ємами DIMM (є банками пам'яті для процесорів з х65), передбачається можливість заміни модулів на більш місткі модулі. Так, наприклад, якщо в ПК встановлено два модулі об'ємом 256 Мб, замінивши один з них на модуль з 512 Мб, розмір оперативної пам'яті в цілому, збільшиться до 768 Мб.

Однак навіть якщо модулі пам'яті відповідають кількості контактних висновків, це не є гарантією їх працездатності. На використовувані модулі пам'яті BIOS і мікросхеми системної логіки накладають певного роду обмеження.

Про помилки в оперативній пам'яті

Усунення помилок пам'яті - досить складне завдання, оскільки не у всіх випадках виявлення причин їх виникнення є можливим. Найчастіше користувачі вважають, що причини всіх збоїв зводяться до програмного забезпечення, тоді, як насправді в усьому винна пам'ять.

Щоб усунути помилки користувач повинен мати під рукою деякі діагностичні програми. Варто відзначити, що ряд помилок пам'яті може бути виявлений одним додатком і залишитися непоміченим для іншого. Під час включення ПК BIOS виробляє перевірку пам'яті. Найчастіше при покупці комп'ютера до нього додається диск, який містить перелік спеціальних діагностичних програм. Також сьогодні ринок повний безліччю інших утиліт для діагностики, які містять свої власні методи тестування пам'яті.

У мережі Інтернеті при бажанні кожен користувач може знайти безліч інструментів для діагностики пам'яті, прикладом є:

• Microsoft Windows Memory Diagnostic.