Оперативная память компьютера

Когда ОЗУ- слабое звено

Лучше всего это видно на таких хорошо знакомых многим приложениях как фоторедактор Adobe Photoshop и браузер Google Chrome. Загрузите изображение со множеством слоев или откройте с десяток вкладок. И вы почувствуете, как ваш комп начнет тормозить.

Убедиться в том, что всему виной оперативка можно, запустив диспетчер задач (Ctirl + Alt +Del) и перейдя во вкладку «Производительность», где вы увидите загруженность ОЗУ. Уточнить, что же съедает вашу память можно во вкладке «Процессы». Здесь же можно отключить самые ресурсоёмкие программы.

В некоторых случаях небольшой объем RAM памяти не столь критичен. Если видеокарта мощная, то она возьмет на себя большую часть работы, разгрузив ОЗУ и процессор. Но это и если это всё дело правильно настроить. Это отдельная тема, вдаваться в тонкости здесь не будем.

Мы подошли к ключевому ответу на вопрос: на что влияет оперативная память в компьютере? А именно.

Настройка таймингов средствами BIOS

В большинстве случаев BIOS устанавливает тайминги автоматически. Как правило, вся необходимая информация о таймингах содержится в специальной микросхеме SPD, которая присутствует в любом модуле памяти. Однако при необходимости значения таймингов можно устанавливать и вручную – BIOS большинства материнских плат предоставляет для этого широкие возможности. Обычно для управления таймингами используется опция DRAM Timings, в которой пользователь может установить значения основных таймингов — CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge и Row Active Time, а также ряда дополнительных. Кроме того, пользователь может оставить значения, используемые BIOS по умолчанию, выбрав вариант Auto.

Пример окна настройки таймингов BIOS

Почему возникает необходимость в самостоятельной установке таймингов? Это может потребоваться в разных случаях, например в ходе мероприятий по разгону оперативной памяти. Как правило, установка меньших значений таймингов позволяет увеличить быстродействие оперативной памяти. Однако в ряде случаев бывает полезной и установка больших значений таймингов по сравнению с номиналом – это позволяет улучшить стабильность работы памяти. Если вы затрудняетесь с установкой данных параметров и не знаете, какие величины таймингов лучше всего установить, то следует довериться значениям BIOS по умолчанию.

Назад в прошлое

Одним из основных компонентов первых компьютеров были электромагнитные переключатели, разработанные известным американским ученым Джозефом Хенри еще в 1835 году, когда ни о каких компьютерах никто даже не помышлял. Простой механизм состоял из обмотанного проводом металлического сердечника, подвижной железной арматуры и нескольких контактов. Разработка Хенри легла в основу электрического телеграфа Сэмюеля Морзе и Чарльза Витстоуна.

Первый компьютер, построенный на переключателях, появился в Германии в 1939 году. Инженер Конрад Зюс использовал их при создании системной логики устройства Z2. К сожалению, прожила машина недолго, а ее планы и фотографии были утеряны во время бомбардировок Второй мировой войны. Следующее вычислительное устройство Зюса (под именем Z3) увидело свет в 1941 году. Это был первый компьютер, управляемый программой. Основные функции машины реализовывались при помощи 2000 переключателей. Конрад собирался перевести систему на более современные компоненты, но правительство прикрыло финансирование, посчитав, что идеи Зюса не имеют будущего. Как и ее предшественница, Z3 была уничтожена во время бомбардировок союзников.

Электромагнитные переключатели работали очень медленно, но развитие технологий не стояло на месте. Вторым типом памяти для ранних компьютерных систем стали линии задержки. Информацию несли электрические импульсы, которые преобразовывались в механические волны и на низкой скорости перемещались через ртуть, пьезоэлектронный кристалл или магниторезистивную катушку. Есть волна — 1, нет волны — 0. В единицу времени по проводящему материалу могли путешествовать сотни и тысячи импульсов. По завершении своего пути каждая волна трансформировалась обратно в электрический импульс и отсылалась в начало — вот вам и простейшая операция обновления.

Линии задержки разработал американский инженер Джон Преспер Экерт. Компьютер EDVAC, представленный в 1946 году, содержал два блока памяти по 64 линии задержки на основе ртути (5,5 Кб по современным меркам). На тот момент этого было более чем достаточно для работы. Вторичная память также присутствовала в EDVAC — результаты вычислений записывались на магнитную пленку. Другая система, UNIVAC 1, увидевшая свет в 1951 году, использовала 100 блоков на основе линий задержки, а для сохранения данных у нее была сложная конструкция со множеством физических элементов.

Дети Бобека
За кадром нашего исследования осталось два довольно значимых изобретения в области носителей данных. Оба сделал талантливый сотрудник Bell Labs Эндрю Бобек. Первая разработка — так называемая твисторная память — могла стать прекрасной альтернативой памяти на основе магнитных сердечников. Она во многом повторяла последнюю, но вместо ферритовых колец для хранения данных использовала магнитную пленку. У технологии были два важных преимущества. Во-первых, твисторная память могла одновременно записывать и считывать информацию с целого ряда твисторов. Плюс к этому, было легко наладить ее автоматическое производство. Руководство Bell Labs надеялось, что это позволит существенно снизить цену твисторной памяти и занять перспективный рынок

Разработку финансировали ВВС США, а память должна была стать важной функциональной ячейкой ракет Nike Sentinel. К сожалению, работа над твисторами затянулась, а на первый план вышла память на основе транзисторов

Захват рынка не состоялся. «Не повезло в первый раз, так повезет во второй»,— подумали в Bell Labs. В начале 70-х годов Эндрю Бобек представил энергонезависимую пузырьковую память. В ее основе лежала тонкая магнитная пленка, которая удерживала небольшие намагниченные области (пузырьки), хранящие двоичные значения. Спустя какое-то время появилась первая компактная ячейка емкостью 4096 бит — устройство размером один квадратный сантиметр обладало емкостью целой планки с магнитными сердечниками. Изобретением заинтересовались многие компании, и в середине 70-х разработками в области пузырьковой памяти занялись все крупные игроки рынка. Энергонезависимая структура делала пузырьки идеальной заменой как первичной, так и вторичной памяти. Но и тут планам Bell Labs не удалось сбыться — дешевые винчестеры и транзисторная память перекрыли кислород пузырьковой технологии.

Незаменимый помощник процессора

Теперь посмотрим, для чего оперативка нужна компьютеру и как она работает. Я начну издалека. Представьте, что вы инженер, работающий над определенным проектом. У вас есть книжный шкаф с документацией, справочниками и книгами по разным направлениям. Но чтобы постоянно не ходить к нему вы поместили у себя на столе все те источники, к которым вы обращаетесь. По сути, стол – это ваша оперативная память, а шкаф – жесткий диск со всей информацией.

Точно так и в компьютере, процессор оперирует данными и командами, записанными в программах. Чтобы не обращаться каждый раз к относительно медленному HDD, гораздо эффективнее загрузить все, что нужно во временную, но быструю память каковой является ОЗУ. Естественно, объем данных может быть слишком большой. Тогда вместимости оперативки не хватает и процессор вынужден снова обращаться к винчестеру и подгружать в оперативку новую информацию.

Чем быстрее взаимодействует между собой процессор и ОЗУ без участия жесткого диска, тем производительнее работает компьютер. Здесь так же имеет значение влияние частоты RAM и ее соответствие с аналогичным параметром CPU: идеально, если они высокие и совпадают.

Если нет, операции будут выполняться с наименьшей частотой.

Выходит, можно зарядить системник оперативкой по максимуму и получать удовольствие от шустрой работы ПК? Или не?

На что влияет оперативная память в телефоне

Не исключено, что некоторые читатели так и не поняли значение характеристики оперативной памяти для мобильного устройства. В таком случае предлагаем рассмотреть принцип ее действия на конкретном примере.

Любой смартфон функционирует на операционной системе. Она занимает определенное место во внутренней памяти. ОЗУ при этом отвечает за отображение элементов, к которым можно отнести:

• иконки;
• изображения;
• анимация;
• вычислительные процессы.

На все это уходит определенное количество оперативки. Говоря простым языком, если бы ее не было, вместо интерфейса вы бы видели черный экран

Причем было бы не важно, насколько мощным процессором оснащено мобильное устройство

Кроме того, ОЗУ вступает в бой, когда человек запускает то или иное приложение. Он может посещать интернет через браузер, играть или смотреть видео. Для отображения смартфону просто необходима оперативная память. И чем ее объем внушительнее, тем больше возможностей появляется у мобильного устройства.

Подробнее о том, как работает оперативка на смартфоне, можно узнать из следующего видео.

Несмотря на все вышесказанное, объем ОЗУ практически не влияет на скорость работы устройства. Намного важнее будет класс памяти, одной из главных характеристик которого является обработка информации.

С 2006 года показателю скорости обработки информации производителями ОЗУ начало уделяться много внимания. Был создан первый класс LPDDR. Он продолжает использоваться по сей день. Но за годы своего существования класс памяти претерпел серьезные изменения, о серьезности которых можно судить по следующей диаграмме.

Как видно по изображению, с 2006 года по настоящий момент скорость обработки информации увеличилась в сотни раз. Смартфоны по своей мощности стали ближе к полноценным компьютерам. И без улучшения характеристик оперативной памяти этого бы не произошло.

А теперь можно подвести небольшой итог. Оперативная память – важнейший элемент смартфона, влияющий как на скорость работы, так и на общий потенциал устройства.

Для чего нужна оперативная память?

Оперативная память, наряду с памятью накопительной (жесткий диск), являются накопительными устройствами, и необходимы для хранения данных.

Для чего нужна оперативная память? Если жесткий диск используется для постоянного хранения файлов: музыки, фильмов, изображений, то оперативная память нужна для временного хранения данных, которые используются при работе компьютера процессором.

После выключение компьютера, все содержимое оперативной памяти удаляется. ОЗУ – оперативно запоминающее устройство, так еще обозначают данный вид памяти.

Виды оперативной памяти

Основными характеристиками, которыми должна обладать оперативная память – это скорость и быстрота доступа к содержащимся в ней данным. Различают два вида памяти: SRAM и DRAM.

DRAM –динамический вид оперативной памяти. Главное преимущество доступность и экономичность. Преимущественно установлена на большинстве персональных компьютеров и ноутбуков.

SRAM – статический вид оперативной памяти. Благодаря особой реализации модуля, обладает повышенной скоростью в работе, позволяя оперировать большим объемом данных. К недостаткам относят дороговизну производства.

Организация работы

Каким образом организована работа, и для чего служит оперативная память? ОЗУ представляет собой отдельный модуль, который интегрируется в материнскую плату, путем размещения в специальном слоте. Обладает набором регистров, в которых размещены данные и команды, адресуемые центральному процессору. Взаимообмен происходит через регистры нулевого уровня или через кэш.

Что делает оперативная память? По сути, она содержит данные и команды, обрабатываемые в текущий момент времени, а также хранит переменные текущего сеанса ОС. Оперативная система использует память в своей работе, что позволяет ее реализовать все свои функциональные возможности. При переходе компьютера в спящий режим, хранит в себе текущий сеанс.

Размер модуля оперативной памяти

От объема оперативной памяти напрямую зависит скорость работы компьютера. Чем больший объем модуля ОЗУ, тем скорее функционируют программы: игры не тормозят, видео обрабатывается быстрее, появляется возможность использования большего количества программ одновременно. Существующие размеры модулей оперативной памяти:

• 128 MB
• 256 MB
• 512 MB
• 1 GB
• 2 GB
• 4 GB
• 8 GB

На данный момент развития компьютерной техники и программного обеспечения оптимальным установленным размером ОЗУ будет от 1 до 2 гигабайт оперативной памяти.

Вот мы и разобрались, зачем нужна оперативная память. Осталось лишь привести список наиболее популярных обозначений на компьютерном жаргоне, что бы быть в курсе. ОЗУ компьютерщики также часто называют такими словами, как: оперативка, память, мозги.

Основные понятия

Так что такое оперативная память? В литературе она обозначается аббревиатурой ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), еще чаще встречается английский вариант – RAM. Эта комплектующая необходима для временного хранения данных, что обеспечивает нормальное функционирование программного обеспечения. Обычно ее микросхемы подключаются к материнской плате через соответствующие разъемы, но нередко их просто распаивают на ней.

Вообще, главная задача ОЗУ – во время работы компьютера быть буфером между процессором и жестким диском, сохраняя все «промежуточные» данные и способствуя высокой скорости работы системы (особенно хороша в этом отношении оперативная память Intel).

Другие характеристики выбора

О том, как правильно выбрать оперативную память мы уже говорили, но перечислили только основные особенности, на которые стоит обратить внимание. Однако есть еще характеристики, позволяющие подбирать модули, исходя из требований пользователя

Они не так важны, как тайминги, частота или латентность, но о них нужно упомянуть:

• Двухканальный режим. Он зависит от того, какое количество планок может быть установлено в ПК. Даже если там всего два слота, то данный режим можно активировать. Суть его заключается в том, что два аналогичных модуля, работая в таком режиме, обеспечивают самую высокую производительность. Но планки должны иметь одинаковый объем, аналогичную частоту и прочее. Желательно, чтобы это были модули от одной фирмы.
• Энергоэффективная память. ОЗУ такого типа имеет в своем названии литеру L (например, DDR3L). Ее особенность заключается в том, что она потребляет меньше энергии для работы. Такие модули могут быть полезны в ноутбуках. Ведь они положительно повлияют на общую автономность девайса. Максимальная планка производительности в этом случае понижается. Ведь RAM не может быть энергоэффективной и мощной одновременно.
• Бренды. В этой отрасли существуют лучшие производители, выпускающие надежную и производительную оперативку. Это такие фирмы, как Samsung, Kingston, HyperX, Corsair, G.SKILL и Patriot. Они выпускают как модели начального уровня, так и мощные варианты, предназначенные для геймерских машин.

Зачем нужна эта самая оперативная память?

Как мы уже знаем, обмен данными между процессором и памятью происходит чаще всего с участием кэш-памяти. В свою очередь, ею управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их, т.е. кэш-контроллер загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памят­и, и возвращает, когда нужно, модифицирован­ные процессором данные в оперативку.

После процессора, оперативную память можно считать самым быстродействующим устройством. Поэтому основной обмен данными и происходит между этими двумя девайсами. Вся информация в персональном компьютере хранится на жестком диске. При включении компа в ОЗУ с винта записываются драйверы, специальные программы и элементы операционной системы. Затем туда записываются те программы – приложения, которые мы будем запускать, при закрытии последних они будут стерты из оной.

Данные, записанные в оперативной памяти, передаются в CPU (он же не раз упомянутый процессор, он же Central Processing Unit), там обрабатываются и записываются обратно. И так постоянно: дали команду процессору взять биты по таким-то адресам (как то: обработатьих и вернуть на место или записать на новое) – он так и сделал (смотрите изображение).

Все это хорошо до тех пор, пока ячеек памяти (1) хватает. А если нет?

Тогда в работу вступает файл подкачки (2). Этот файл расположен на жестком диске и туда записывается все, что не влезает в ячейки оперативной памяти. Поскольку быстродействие винта значительно ниже ОЗУ, то работа файла подкачки сильно замедляет работу системы. Кроме этого, это снижает долговечность самого жесткого диска. Но это уже совсем другая история.

Примечание.Во всех современных процессорах имеется кэш (cache) — массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти.

Однако, кэш-память малоэффективна при работе с большими массивами данных (видео, звук, графика, архивы), ибо такие файлы просто туда не помещаются, поэтому все время приходится обращаться к оперативной памяти, или к HDD (у которого также имеется свой кэш).