Модуль памяти ddr3 — вопрос о выборе оперативной памяти для компьютера встает сразу после приобретения процессора или видеокарты. ОЗУ — один из главных компонентов системы, без которого она попросту работать не будет. Запросы пользователей растут и заставляют развиваться компьютерные технологии. Кажется, совсем недавно для нормальной работы было достаточно считанных мегабайт, а сегодня уже счет идет на гигабайты. Требовательные программы и еще более прожорливые игры требуют все больше ОЗУ. Так как же правильно выбрать оперативную память для компьютера или ноутбука в 2016 году? На этот актуальный вопрос мы постараемся в полной мере рассказать в сегодняшней статье.

Оперативная память: что это и зачем нужна

Прежде, чем перейти к техническим параметрам, следует обозначить, что такое оперативная память и для чего она необходима. Random Access Memory (память с произвольным доступом) — энерго-зависимая часть компьютера, которая сохраняет во время работы выполняемый код программ, а также данные процессора. Проще говоря, оперативная память либо модуль памяти ddr3 служит неким складом, на котором хранятся файлы и ожидают дальнейшей доставки. При выключении компьютера все данные из нее стираются. В простонародье ее часто называют «памятью» и «оперативкой».

Каждая выполняемая программа, прежде всего, загружается в оперативную память, а уже потом реализуется процессором. Если объема памяти недостаточно, то приложение грузится частями. Поэтому, чем больше объем «оперативки», тем быстрее работает компьютер. Сюда можно отнести и тактовую частоту, но об этом чуть ниже. Без оперативной памяти ваш ноутбук или компьютер попросту не включится.

Прежде всего

Правильный выбор оперативной памяти и как один из вариантов модуль памяти ddr3 , заключается не только в покупке модуля с огромным объемом. Прежде всего, следует учесть модель процессора и тип оперативной памяти. Как и многие другие компоненты системы, модули оперативной памяти не являются универсальными. Модули ОЗУ устанавливаются в слотысг на материнской плате, которая поддерживает лишь определенные типы, о которых речь пойдет ниже. Процессор, как не сложно догадаться, также работает напрямую с «материйкой».

Между этими компонентами существует постоянная взаимосвязь. Несоответствие хотя бы одного из них нарушает работоспособность всей системы. Процессор, неподходящий по сокету к материнской плате, понятное дело, и вовсе работать не будет. А вот оперативная память, если подходит по форм-фактору (о них мы тоже поговорим), скорее всего, функционировать будет. Вот только будут наблюдаться проблемы с совместимостью, да и производительность останется на низком уровне.

Для того чтобы правильно выбрать оперативную память для ноутбука или компьютера, первым делом следует посетить сайт производителя материнской платы. Здесь вы узнаете поддерживаемые типы и другие важные сведения.

Тип оперативной памяти

После всех отступлений, мы в первую очередь поговорим о типах оперативной памяти, также будет упомянут модуль памяти ddr3 . Именно на этот параметр, прежде всего, обращают внимание пользователи, да и сами продавцы. В современных аппаратах чаще всего используется тип DDR SDRAM. Он не только наиболее популярный, но и эффективный.

Производители постоянно занимаются его совершенствованием. Недавно повсеместно устанавливались модули DDR и DDR2. Сегодня о них лишь вспоминают опытные, старые пользователи ПК. На смену им пришла оперативная память DDR3 (работает на тактовой частоте до 2400 МГц), которая более эффективна. В 2016 году набирает популярность DDR4 (работает на частоте до 4266 МГц).

До сих пор можно встретить DDR2, и даже DDR. Спросом они не особенно пользуются, да и стоят существенно дороже своих современных братьев. Более выгодно смотрится приобретение новой материнской памяти, под которую можно купить последние типы ОЗУ.

Несмотря на рост популярности DDR4, все еще актуальная память DDR3. Если вы стеснены в средствах или не важна производительность, то смело можно брать «оперативку» третьего поколения.

Объем оперативной памяти

Еще один важный параметр, который многие пользователи делают самым главным при выборе оперативной памяти, это может быть модуль памяти ddr3 . Мол, чем больше — тем лучше. Да, согласиться с этим можно, но с некоторыми оговорками. Нередко поклонники современных игр устанавливают модули памяти в каждый свободный слот. Вот только используется лишь ее определенная часть, а оставшаяся играет роль балласта, за который приходится переплачивать.

Основным компонентом, отвечающим за быстродействие, является процессор. Оперативная память, как уже говорилось выше, играет роль хранилища исполняемых файлов. Пока суммарный объем ОЗУ не превышен, все работает на полную мощность. Как только она заполняется, система начинает использовать ресурсы жесткого диска. Ввиду спецификации винчестера скорость работы компьютера серьезно ухудшается.

Вообще, выбирать объем оперативной памяти в 2016 году следует, отталкиваясь от того, с какой интенсивностью вы нагружаете свой персональный компьютер или ноутбук. Учитывайте, что современные операционные системы под личные запросы отнимают около 1 ГБ.

• 2-4 ГБ. Этот объем оперативной памяти рекомендуется для бюджетных систем. Для
  просмотра фильмов, работы с документами и посещения интернета достаточно и 2 ГБ. но
  рекомендуется 4 ГБ.
• 4-8 ГБ. Для универсального компьютера в большинстве случаев достаточно 4 ГБ. Если любите
  поиграть, пользуетесь ресурсоемкими программами, то рекомендуем устанавливать 8 ГБ
  оперативной памяти.
• 16 ГБ. Сегодня этого объема оперативной памяти достаточно для игрового компьютера.
  Покупать больше имеет смысл только для некоторых игр, которые выйдут в ближайшее время.
• 32 ГБ и более. Такой объем предназначается для специализированных систем. Однако
  многое зависит от задач, на которые нацелена машина.

Опросы и тесты показывают, что сегодня пользователям достаточно 8 ГБ оперативной памяти. Да и немногие игры требуют большего объема. Есть смысл приобретать память на перспективу, но с некоторыми нюансами. Скорее всего, прежде чем вы задействуете весь объем, устареет процессор. Как мы уже установили, оперативная память работает не с каждым «камнем», что повлечет возможную замену модулей.

Учитывайте и то, что 32-битные операционные системы видят только 3.5 ГБ, а остальной объем будет попросту не виден. 64-битные от этой проблемы не страдают.

Характеристики оперативной памяти

Помимо типа и объема, оперативная память, например: модуль памяти ddr3 имеет еще несколько характеристик, которые напрямую влияют на эффективность ее работы. Самыми главными из них является частота и тайминги. Учитывать их, конечно, не обязательно среднестатистическим пользователям, а вот поклонникам компьютерных игр лишним не будет.

От этого параметра зависит скорость работы оперативной памяти. Логично, что чем она выше, тем быстрее система. Перед выбором оперативной памяти удостоверьтесь, на какой частоте работает материнская плата и компьютер. Нет, различия в значениях не говорят о том, что ОЗУ не запустится. Работать-то «оперативка» будет, но ее частоты будут занижены. Получится, что вы попросту переплатите за них.

С материнскими платами дело обстоит довольно просто. Бюджетные решения в 2016 году поддерживают частоты до 2000 МГц. Средний класс и решения для сборки игровых компьютеров — 3000 МГц. Узнать поддерживаемую частоту «материйки» можно на сайте производителя или при помощи специального софта.

С процессорами немного сложнее и разнообразнее. Бюджетные «камни» под DDR3 работают с частотами до 1333 МГц. Средний класс — 1600 МГц. Игровые мощные процессоры могут работать с частотой до 1866 МГц. Современные чипы получили поддержку оперативной памяти четвертого поколения. Работают они с частотой до 2133 МГц. Узнать, какая частота у вашего процессора можно на сайте производителя или же просто ввести его название в поисковой системе.

Высокочастотная память

Внимательные читатели заметили, что в пункте «Типы оперативной памяти» указано: DDR3 до 2400 МГц, DDR4 до 4266 МГц. Да, в продаже есть «оперативка» и с такой частотой. Как такое может быть, если процессор поддерживает более низкие значения?

Все дело в технологии extreme Memory Profile. Разработала ее компания Intel и использует во многих своих продуктах. Особенность ее в том, что она позволяет оперативной памяти работать на реальной частоте.

Заметьте, что технологию ХМР должен поддерживать и процессор, и материнская плата. Без этой технологии нет смысла выбирать оперативную память для компьютера с высокими частотами Процессоры и «материйки» с ХМР стоят дороже обычных представителей и относятся к среднему/высокому сегменту

Как же это возможно? Материнская плата с технологией умеет увеличивать скорость шины памяти, которая отвечает за передачу данных. Таким образом, высокочастотная оперативная память может работать на максимуме.

Есть подобная технология и у AMD, сокращенно называется она AMP. Суть работы примерно такая же. Используется AMP в дорогих решениях, направленных, как правило, на сборку игровых компьютеров.

Есть ли смысл тратиться на высокие частоты оперативной памяти и материнскую плату с поддержкой ХМР? Есть, Если вы собираете максимально мощный ПК для игр или профессиональных задач, в котором помимо дорогущей «матери» и оперативной памяти будет установлено «железо» топового уровня. Для компьютера среднего класса, а тем более бюджетного, в которых нет мощной видеокарты и процессора, это скорее выброшенные на ветер деньги.

Тайминги

Теперь немного пройдемся по ним. Что это? Таймингами принято называть задержками между различными операциями в оперативной памяти, такой как модуль памяти ddr3 . Сразу отметим напрашивающаяся закономерность: чем меньше задержки, тем лучше. Это так и мало кто поспорит. Вот только особого влияния на скорость работы оперативной памяти в 2016 году тайминги не оказывают. В этом плане все же более существенна частота.

Тайминги указываются на модулях памяти. Чем выше частота, тем выше задержка.

Обозначается тайминг буквами CL и рядом цифр. При выборе оперативной памяти следует обращать внимание на первую цифру. Для DDR3 с низкой частотой нормальным является значение 9. Высокие частоты — до 11. У DDR4 этот показатель может доходить до 16.

Покупать оперативную память с большим таймингом не советуется. У нее могут наблюдаться проблемы с быстродействием и работоспособностью. Как правило, «оперативка» с низкими таймингами стоит дороже, но не намного.

Напряжение питания

Важный пункт, о котором многие пользователи забывают или же попросту не знают. Особенно страдают те, кто докупает оперативную память для расширения объема. Приносят домой, а она отказывается работать. Нередко и вовсе после таких попыток она выходит из строя. В конце оказывается, что устанавливалось два модуля с разным напряжением. Да-да, уважаемый читатель, модуль памяти ddr3 еще и напряжением различается.

Материнская плата, в которую и устанавливается «оперативка», не умеет давать разное напряжение разным модулям. Если оно выставляется в соответствии с планкой более низкого вольтажа — наблюдается нестабильная работа системы. Если выставляется по планке оперативной памяти более высокого вольтажа, то может выйти из строя модуль с более низким.

Выбирайте оперативную память для компьютера с одинаковым вольтажом, дабы избежать проблем.

Стандартное напряжение для разных типов выглядит следующим образом:

• 5V-DDR
• 8V-DDR2
• 5V-DDR3
• 35 V — DDR3L (это не отдельный тип, а подвид, работающий на меньшем напряжении)
• 12V-DDR4

Заметьте, что представлены лишь стандартный вольтаж. Многие производители планок оперативной памяти для ноутбуков и компьютеров обеспечивают свой продукт отличным.

Немного о конструкции модулей

Различия оперативной памяти для компьютера можно разглядеть уже в самих модулях. Внешний вид не имеет практического значения для большинства пользователей, поэтому заморачиваться в этом плане не стоит. В общем, планки оперативной памяти можно разделить на односторонние и двухсторонние.

Подразумевается, что чипы памяти распаяны на одной или двух сторонах. Если собираете новый компьютер — выбирайте любые модули оперативной памяти, такие как модуль памяти ddr3 . А вот в случае добавления памяти к уже имеющейся, следует отдать предпочтение схожим модулям. Это убережет оперативную память компьютера от нестабильной работы и возможных ошибок.

Модули с радиатором

В 2016 году популярность снискала оперативная память с радиаторами для охлаждения, например: модуль памяти ddr3 . Устанавливаются они на планки с высокой частотой, которые сильно греются в процессе работы. Стоят дороже обычных представителей. Интересны могут быть, разве что при сборке игрового компьютера. При этом следует уделять особое внимание вентиляции и самого системного блока. Как показывает практика, среднестатистическому пользователю они не нужны — лишняя трата денег.

Режимы работы памяти

Многим читателям, думаю, будет интересно услышать и о режимах, в которых работает оперативная память компьютера. Момент этот очень важен, особенно для мощных ПК. Всего существуют четыре режима:

• Одноканальный
• Двуканальный
• Трех канальных
• Четырехканальный

Одноканальный режим уже давно устарел и встречается только в первом и втором поколении оперативной памяти. Работает он, записывая данные последовательно в каждый модуль. Многоканальные режимы в этом плане более эффективны. Они производят запись параллельно во все модули оперативной памяти. Как не сложно догадаться, существенно возрастает быстродействие системы.

Опять же, поддержка режимов работы напрямую зависит от материнской платы. Современные модели имеют двуканальный режим. Трехканальные и четырехканальные встречаются довольно редко, только в очень дорогих «материйках».

Есть и еще нюанс. Двуканальные режимы работают только при использовании двух или четырех планок оперативной памяти. Трехканальные — три или шесть, четырехканальные — четыре или восемь.

Рекомендуется использовать одинаковые модули оперативной памяти. Иначе работоспособность в многоканальном режиме не гарантирована. Если у вас появилось желание разогнать свой старый ПК, добавив планку для двухканального режима, то найдите идентичный модуль. Лучше и вовсе продать старую и купить две новых планки.

Оперативная память для ноутбуков

Сразу скажу, что отличается она только в одном — в размере. Оперативная память для ноутбука чуть меньше и маркируется надписью SO-DIMM DDR. Существуют такие же типы, как и для стационарного компьютера. Не отличается и по частоте, таймингам, напряжению.

Стоит учитывать, что в ноутбуках имеется чаще всего 1 или 2 слота, в которые можно установить модуль памяти ddr3 . Причем с серьезными ограничениями по объему. Перед выбором оперативной памяти для ноутбука, следует уточнить спецификацию модели

Производители

Не забыли мы и о производителях оперативной памяти. На рынке их представлено превеликое множество. Многих пользователей такое разнообразие сбивает с толку, поэтому мы отобрали несколько наиболее популярных и качественных брендов.

• Crucial. В 2016 году оперативную память от этой компании выбирает большинство
  пользователей. Отлично подходит под соотношение цена/качество. Предлагает модели и для
  бюджетного, и для геймерского сегмента.
• Corsair. Производят превосходные модули оперативно памяти, но стоимость существенно
  выше ближайших конкурентов.
• Goodram. Недорогая альтернатива оперативной памяти от Corsair. Работает быстро, без
  задержек, при этом недорого стоит.
• AMD, Transcend, Patriot. Этих производителей можно поставить в один ряд. Выпускают
  неплохие модули оперативной памяти по доступной цене. Однако спросом пользуется только
  бюджетные модели.
• Hynix, Samsung. Компании, занимающие лидирующие позиции среди производителей
  модулей оперативной памяти. В 2016 году немного потеряли вес на рынки, причиной чему
  стали подделки. Выбирать оперативную память от Hynix и Samsung следует осторожно, дабы
  не нарваться на китайскую копию.
• Skill, Geil, Team. Многим читателям, уверен, эти компании не известны. Понравятся они
  любителям разгона оперативной памяти. Стоят недорого, качество на высоком уровне.
• Kingston. Выпускает дешевые модели. Особым качеством не блещут, поэтому частенько
  планки оперативной памяти выходят из строя.

Главное правило: старайтесь не приобретать оперативную память от неизвестных производителей. Для начала изучите отзывы о его продукции на соответствующих форумах.

Рейтинг модулей оперативной памяти для компьютера

Закончить сегодняшнюю статью о правильном выборе оперативной памяти, было решено небольшим рейтингом 2016 года. Он наглядно покажет, кто сегодня доминирует на рынке и поможет пользователю облегчить этот процесс. В рейтинг лучших модулей оперативной памяти были отобраны решения, которые наиболее точно подходят под определение цена/качество.

• Samsung DDR31600 DIMM 4Gb (1400 рублей (цена за 1 модуль))
• Kingston HX318C10F74GD DDR3 1866 (1600 рублей) 9 Kingston HX316C10F74GD DDR3 1600 (1500 рублей)

• Samsung DDR31600 DIMM 8Gb (3000 рублей)
• Kingston HX318C10F*K2/8Gb DDR3 1866 (3300 рублей)
• Kingston HX421C14FB/8Gb DDR4 2133 (3500 рублей)

• Kingston HX318C10F*K2/16 2x8Gb DDR3 1866 (6000 рублей)
• Corsair CMK16GX4M2B3200C16 2x8Gb DDR4 3200 (8000 рублей)
• Crucial BLT2CP8G3D1608DT1TX0CEU 2x8Gb DDR3 1600 (7000 рублей)

• Kingston KVR13S9S8/4Gb DDR3 1333 (1600 рублей)
• Crucial CT102464BF160B 8Gb DDR3L 1600 (1800 рублей)
• Samsung DDR4 2133 SO-DIMM 8Gb (3000 рублей)

Итог

На этом, дорогие друзья, конец. Надеюсь, что представленные в статье советы, помогут вам определиться с выбором оперативной памяти для компьютера или ноутбука. Конечно, куда важнее процессор или видеокарта, но забывать об этих небольших компонентах не стоит. Правильно выбранная оперативная память, сделает ваш аппарат быстрее и эффективнее в работе, а также убережет кошелек от лишних трат. Удачного выбора!

Очень много пользователей компьютера часто задаются вопросом - что такое ОЗУ. Чтобы помочь нашим читателям подробно разобраться с ОЗУ, мы подготовили материал, в котором подробно рассмотрим, где его можно использовать и какие его типы сейчас используются. Также мы рассмотрим немного теории, после чего вы поймете, что собой представляет современная память.

Немного теории

Аббревиатура ОЗУ расшифровывается как - оперативное запоминающее устройство . По сути, это оперативная память, которая в основном используется в ваших компьютерах. Принцип работы любого типа ОЗУ построен на хранении информации в специальных электронных ячейках . Каждая из ячеек имеет размер в 1 байт, то есть в ней можно хранить восемь бит информации. К каждой электронной ячейке прикрепляется специальный адрес . Этот адрес нужен для того, чтобы можно было обращаться к определенной электронной ячейке, считывать и записывать ее содержимое.

Также считывание и запись в электронную ячейку должна осуществляться в любой момент времени. В английском варианте ОЗУ - это RAM . Если мы расшифруем аббревиатуру RAM (Random Access Memory) - память произвольного доступа , то становится ясно, почему считывание и запись в ячейку осуществляется в любой момент времени.

Информация хранится и перезаписывается в электронных ячейках только тогда, когда ваш ПК работает , после его выключения вся информация, которая находится в ОЗУ, стирается. Совокупность электронных ячеек в современной оперативке может достигать объема от 1 ГБ до 32 ГБ. Типы ОЗУ, которые сейчас используются, носят название DRAM и SRAM .

• Первая, DRAM представляет собой динамическую оперативную память, которая состоит из конденсаторов и транзисторов . Хранение информации в DRAM обусловлено наличием или отсутствием заряда на конденсаторе (1 бит информации), который образуется на полупроводниковом кристалле . Для сохранения информации этот вид памяти требует регенерации . Поэтому это медленная и дешевая память.
• Вторая, SRAM представляет собой ОЗУ статического типа . Принцип доступа к ячейкам в SRAM основан на статическом триггере, который включает в себя несколько транзисторов. SRAM является дорогой памятью, поэтому используется, в основном, в микроконтроллерах и интегральных микросхемах , в которых объем памяти невелик. Это быстрая память, не требующая регенерации .

Классификация и виды SDRAM в современных компьютерах

Наиболее распространенным подвидом памяти DRAM является синхронная память SDRAM . Первым подтипом памяти SDRAM является DDR SDRAM. Модули оперативной памяти DDR SDRAM появились в конце 1990-х. В то время были популярны компьютеры на базе процессов Pentium. На изображении ниже показана планка формата DDR PC-3200 SODIMM на 512 мегабайт от фирмы GOODRAM.

Приставка SODIMM означает, что память предназначена для ноутбука . В 2003 году на смену DDR SDRAM пришла DDR2 SDRAM . Эта память использовалась в современных компьютерах того времени вплоть до 2010 года, пока ее не вытеснила память следующего поколения. На изображении ниже показана планка формата DDR2 PC2-6400 на 2 гигабайта от фирмы GOODRAM. Каждое поколение памяти демонстрирует все большую скорость обмена данными.

На смену формата DDR2 SDRAM в 2007 году пришел еще более быстрый DDR3 SDRAM . Этот формат по сегодняшний день остается самым популярным, хоть и в спину ему дышит новый формат . Формат DDR3 SDRAM сейчас применяется не только в современных компьютерах, но также в смартфонах , планшетных ПК и бюджетных видеокартах . Также память DDR3 SDRAM используется в игровой приставке Xbox One восьмого поколения от Microsoft. В этой приставке используется 8 гигабайт ОЗУ формата DDR3 SDRAM. На изображении ниже показана память формата DDR3 PC3-10600 на 4 гигабайта от фирмы GOODRAM.

Вы можете установить вышеописанные модули от любого производителя, но лучше всего подойдут эти модули ОЗУ. Они представлены на официальной странице к материнской плате в пункте «Memory Support List », так как их совместимость проверена производителем.

Из примера видно, как легко можно узнать информацию по поводу рассматриваемого системника. Таким же образом подбирается оперативная память для всех остальных компьютерных конфигураций. Также хочется отметить, что на рассмотренной выше конфигурации можно запустить все новейшие игры с самыми высокими настройками графики.

Например, на этой конфигурации запустятся без проблем в разрешении 4K такие новые игры, как Tom Clancy’s The Division , Far Cry Primal , Fallout 4 и множество других, так как подобная система отвечает всем реалиям игрового рынка. Единственным ограничением для такой конфигурации будет ее цена . Примерная цена такого системника без монитора, включая два модуля памяти, корпус и комплектующие, описанные выше, составит порядка 2000 долларов .

Классификация и виды SDRAM в видеокартах

В новых видеокартах и в старых моделях используется тот же тип синхронной памяти SDRAM. В новых и устаревших моделях видеокарт наиболее часто используется такой тип видеопамяти:

• GDDR2 SDRAM - пропускная способность составляет до 9,6 ГБ/с;
• GDDR3 SDRAM - пропускная способность составляет до 156.6 ГБ/с;
• GDDR5 SDRAM - пропускная способность составляет до 370 ГБ/с.

Чтобы узнать тип вашей видеокарты, объем ее ОЗУ и тип памяти, нужно воспользоваться бесплатной утилитой GPU-Z . Например, на изображении ниже изображено окно программы GPU-Z , в котором описаны характеристики видеокарты GeForce GTX 980 Ti .

На смену популярной сегодня GDDR5 SDRAM в ближайшем будущем придет GDDR5X SDRAM . Это новая классификация видеопамяти обещает поднять пропускную способность до 512 ГБ/с . Ответом на вопрос, чего хотят добиться производители от такой большой пропускной способности, достаточно прост. С приходом таких форматов, как 4K и 8K, а также VR устройств производительности нынешних видеокарт уже не хватает.

Разница между ОЗУ и ПЗУ

ПЗУ расшифровывается как постоянное запоминающее устройство . В отличие от оперативной памяти, ПЗУ используют для записи информации, которая будет храниться там постоянно. Например, ПЗУ используют в таких устройствах:

• Мобильные телефоны;
• Смартфоны;
• Микроконтроллеры;
• ПЗУ БИОСа;
• Различные бытовые электронные устройства.

Во всех описанных устройствах выше, код для их работы хранится в ПЗУ . ПЗУ является энергонезависимой памятью , поэтому после выключения этих устройств вся информация сохранится в ней - значит это и является главным отличием ПЗУ от ОЗУ.

Подводим итог

В этой статье мы кратко узнали все подробности, как в теории, так и на практике, касающиеся оперативного запоминающего устройства и их классификации, а также рассмотрели, в чем разница между ОЗУ и ПЗУ.

Также наш материал будет особенно полезен тем пользователям ПК, которые хотят узнать свой тип ОЗУ, установленный в компьютере, или узнать какую оперативку нужно применять для различных конфигураций.

Надеемся, наш материал окажется интересным для наших читателей и позволит им решить множество задач, связанных с оперативной памятью.

Видео по теме

Что же она собой представляет, и какими особенностями обладает? И какие виды этой самой оперативной памяти есть? На эти и многие другие вопросы я постараюсь ответить в данной статье.

В оперативной памяти работают запущенные нами программы, процессор сбрасывает обработанные данные, которые вначале копируются в оперативную память, а потом сохраняются на жесткий диск .

Особенность оперативной памяти состоит в том что:

1. Она обладает быстрой скоростью,чтения и записи данных.
2. Информация в ней сохраняется только до того момента, пока на модули памяти подаётся напряжение

То есть если вы работали в любой программе: Word, Excel, фоторедакторе, не сохраняя эти данные и в этот момент выключили свет, то с этими данными или внесенными изменениями можно попрощаться.

Типы оперативной памяти

На сегодняшний день существует три основных типа памяти для ПК:

1. DDR (400 MHz)
2. DDR 2(533 MHz ,667 MHz, 800 MHz ,1066 MHz)
3. DDR 3(1333 MHz ,1600MHz, 1800MHz,2000MHz ,2133MHz, 2200MHz, 2400MHz, 2600MHz, 2800MHz, 3000MHz)
4. В 2014 году появилясь DDR 4 (2133MHz, 2400MHz и выше)

DDR - это самая старая и самая медленная оперативная память, которую можно еще встретить, в продаже. На её базе собирались компьютеры в период с 2003 по 2006 год.

DDR 2- это более скоростная память. Она в 2 раза шустрей чем DDR. На её основе собирались системные блоки с конца 2006 года и по 2011 год. Но сейчас лучше остановится на DDR 3 - так как одна планка объёмом 2 ГБ DDR 2 - стоит ровно в 2 раза дороже чем, планка DDR 3 - такого же объёма.

DDR 3- оперативная память увидела свет в 2007 году. Прирост производительности относительно DDR 2 (800 MHz)составил около 5-7% не так уж и много, но все равно приятно!

- SRAM (Static RAM - статическая RAM) - имеет быстрый доступ к информации и не требует регенерации, однако несколько дороже, чем DRAM. Используется в основном для кэш-памяти и в регистрах.

- DRAM (Dynamic RAM - динамическая RAM) - требует регенерации, в связи с чем время доступа больше, чем у предыдущего вида. Практически все современные модули оперативной памяти для персональных компьютеров имеют такой стандарт.

На рисунке выше показан элемент памяти DRAM. Фактически это микросхема, несколько этих микросхем устанавливаются на пластину.

- S D RAM (Synchronous Dynamic RAM – синхронная динамическая RAM) – подкласс памяти DRAM , который имеет особенность в том, что использует синхронный обмен данными. То есть, позволяет получать команды в не зависимости от того, выполнена была предыдущая команда или нет.

В силу того, что динамическая память дешевле, то именно она и используется для оперативной памяти. Она изготовлена из мельчайших конденсаторов и транзисторов для управления процессом заряда. Физически память выполнена из полупроводникового материала с образованием элементарных ячеек, в которых хранится информация строк от 1 до 4 бит. Строки объединены в матрицы, называемые страницей, которые в свою очередь создают массив, называемый банком. При считывании информации конденсаторы разряжаются и определяется, был ли в нем заряд или нет. Если заряд присутствовал, то конденсатор подзаряжается. Со временем заряд стекает, и время устойчивого хранения измеряется в миллисекундах. В статической памяти на один бит памяти задействовано два транзистора, один включен, другой выключен, они соответствуют двум состояниям памяти. В то же время у динамической памяти используется один транзистор на один бит, поэтому на одной и той же площади размещено больше памяти, однако она будет работать несколько медленнее. Поэтому для кэш-памяти используется статическая память.

Для сохранения информации используется операция перезаписи, которая называется регенерацией памяти , при которой конденсаторы подзаряжаются. Однако центральный процессор имеет доступ к данным в цикле, свободном от регенерации. Для согласования между оперативной памятью и тактовой частотой процессора существует параметр - цикл ожидания (Waitstate), указывающий количество тактов, который должен пропустить процессор между двумя операциями доступа к систем­ной шине. Чем больше количество циклов в данном параметре, тем медленнее работает компьютер. Для установки данного параметра используется программа Setup.

DRAM применялась в основном в компьютере 80286 и частично в 386SX. В настоящее время они используются в качестве составных модулей памяти SIMM, DIMM, которые будут рассмотрены далее.

Модули памяти могут отличаться друг от друга по типу архитектуры (Std или FPM, EDO, BEDO и SDRAM), по типу расположения (DIP, SIMM, DIMM и другие), по способу контроля ошибок. Могут иметь и другие отличия, например, разные номиналы напряжения, параметры регенерации и пр.

Методы контроля ошибок . Модули памяти разделяются на следующие типы:

Без паритета, то есть без проверки на ошибки. Этот вид наиболее распространен, так как память работает довольно надежно;

С паритетом, то есть проверкой на нечетность, при этом при возникновении ошибок посылается сигнал центральному процессору об их наличии;

ЕСС – контроль с кодом, который позволяет восстановить данные в случае ошибки;

EOS – контроль с кодом для восстановления информации при возникновении ошибки и проверки на нечетность;

Модули, которые искусственно выдают бит нечетности путем его пересчета, то есть практически без паритета. Позволяют работать на тех платах, которые требуют паритета.

Проверка четности означает следующее. Каждый байт, как известно, содержит восемь битов. Некоторые виды памяти содержат вместо восьми – девять байт, девятый для проверки на четность, то есть берется сумма первых восьми байт по модулю 2 и это значение помещается в девятый бит. При чтении данных, если сумма не совпадает со значением в девятом бите, то выдается ошибка, которая называется ошибкой четности. Аналогично производится проверка по нечетности, когда в девятый бит заносится значение, противоположное сумме первых восьми бит. Например, если имеется значение в первых восьми битах “00100100”, то сумма равна в двоичной системе 10В. Значение по модулю два равно нулю. При проверке на нечетность, в девятый бит будет помещено значение “1” (противоположное нулю). Для проверки по нечетности, значение будет равно “001001001”. Чаще используют проверку по нечетности, так как обнуление участка памяти выявляется именно данной проверкой (при этом сумма нулей будет четна и равна нулю для всех девяти битов). Можно использовать память с проверкой на четность в системах, которые её не требуют, но не наоборот.

Таким образом, если имеется 9 микросхем, то одна плата с микросхемами служит для проверки четности, 8 - без проверки, то есть число микросхем будет кратно 9 или 8 битам памяти. В последнее время , учитывая надежность выпускаемых микросхем, бит четности не используется (например, для схем 16 Мб один отказ на 2-3 года непрерывной работы). Память с проверкой четности (Parity - четность) используется в системах, где надежность очень критична, то есть в серверах, которые, кроме того, постоянно загружены. В некоторых случаях, когда материнская плата требует присутствия бита четности, можно использовать микросхемы оперативной памяти, которые эмулируют бит четности, то есть фактически не имеют девятый бит и не осуществляют проверку четности.

Существует память, называемая EСС, которая редко используется, но позволяет корректировать ошибки при их возникновении, то есть при возникновении ошибок производит анализ и может восстановить испорченный бит.

Надежность повышается при большей степени интегрированности. Она более высокая из-за того, что имеет меньше соединений , поэтому лучше покупать одну микросхему в 512 Мб, чем четыре по 128 Мб. В данном случае можно использовать не все слоты для оперативной памяти, а лишь некоторые, что позволяет в дальнейшем нарастить память.

Чередование памяти организовано таким образом, чтобы при совершении регенерации в одном банке (при этом с ним нельзя работать) другой банк позволял выполнить операции чтения/записи. При этом смежные блоки данных находятся в разных банках. В силу того, что часто происходит чтение последовательных данных, используются разные банки при нескольких операциях чтения/записи.

Разбиение памяти на страницы . Адресация организована подобно таблице, где каждый элемент таблицы соответствует элементу памяти в компьютере, то есть для обращения нужно указать сначала номер строки, затем столбца. В случае, когда следующее данное находится рядом, адреса строк могут совпадать, поэтому при операции с соседней ячейкой указывается только адрес столбца, что повышает быстродействие памяти.

Разделяемая память . Память, к которой могут обращаться разные устройства. Например, разделяемая память адаптера позволяет допускать обращения к ней как со стороны системной шины, так и со стороны адаптера.

Теневая память . В силу того, что данные, которые находятся в BIOS, считываются довольно медленно, а могут требоваться часто, они копируются в область оперативной памяти и далее, при работе операционной системы, считываются оттуда, а не из BIOS. Теневая память может быть реализована как программными, так и аппаратными методами.

Нестандартная память . В компьютере может встретиться нестандартная память, что часто имеет место в переносных компьютерах. Как правило, среди них распространено много видов, однако требуется приобретать память только того производителя, модули которого используются в компьютере. Покупка других производителей часто бывает дешевле, однако они могут не подойти в силу особых требований . Память для переносных компьютеров несколько дороже, чем для стационарных. Современные модели ноутбуков переходят на использование тех видов памяти, которые используются в стационарных компьютерах.

В разных видах ноутбуков для установки оперативной памяти имеются отверстия в разных частях корпуса, поэтому для них нужно иметь соответствующую инструкцию. В более современных ноутбуках память становится стандартизированной.

Тип архитектуры

Самой первой была архитектура FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - быстрая со страничным способом), имеющая два вида памяти с разным временем доступа: 60 и 70 нсек; микросхемы с доступом 60 нсек работают при частоте системной шины 60, 66 Мгц. FPM называется также стандартной памятью и работает в пакетном режиме чтения цикла 5-3-3-3.

Следующей модификацией памяти является EDO DRAM (Extended Data Output DRAM - расширенный вывод данных DRAM). Быстродействие достигается за счет дополнительных регистров, в которых хранятся данные в течение следующего запроса к микросхеме и которые позволяют начать следующий цикл до того, как закончится предыдущий. Работает на 10-15% быстрее, чем FPM DRAM. Имеет время доступа 50 нсек, 60 нсек (для шины с частотой 66 Мгц) и 70 нсек. Используется на материнских платах с частотой шины до 66 Мгц и процессорами Pentium, реже с 486-процессором. В силу того, что при частоте системной шины более 66 Мгц работает неустойчиво, постепенно ушла с рынка.

EDO обеспечивает конвейеризацию при работе памяти. Она используется в платах SIMM-72 и DIMM, при этом в них не используется проверка на нечетность, но могут запоминаться контрольные суммы ЕСС. Данный тип памяти может использоваться как в оперативной памяти, так и в видеопамяти. Для работы с данным типом нужно, чтобы BIOS мог работать с ними, так что старые материнские платы могут их не поддерживать. Некоторые платы определяют при помощи соответствующего BIOS тип модуля памяти и допускают одновременную установку стандартной и EDO памяти. Достигает при пакетном режиме чтения цикла 5-2-2-2.

BEDO (Burst EDO - пакетный EDO) - позволяет считывать данные блоками или пакетами за один такт. Развилась из SDRAM и работает на частоте системной шины 66 Мгц. В BEDO получили дальнейшее развитие принципы конвейерной обработки. Данная память требует несколько больше времени на выборку первого данного в пакетном режиме, но обеспечивает более быструю выборку следующих данных. Она также используется в платах SIMM-72 и DIMM. Достигает при пакетном режиме чтения цикла 5-1-1-1.

SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная DRAM) - обеспечивает конвейерную обработку данных и чередование адресов, что увеличивает ее производительность. Все операции в таких микросхемах синхронизированы с тактовой частотой CPU и работают с тактовыми частотами системной шины до 133 Мгц, причем время рабочего цикла составляет 8-10 нс при частоте системной шины 100 Мгц. Для современных шин существует память РС100, РС133, где цифры указывают частоту системной шины. Работает быстрее, чем EDO DRAM, однако при частоте шины до 66 Мгц разница в производительности не существенна.

Память SDRAM является наиболее перспективной, особенно для больших тактовых частотах системной шины компьютера, которую не может эффективно поддерживать памяти других типов. Данная память устанавливается на платах DIMM или как микросхема на системную или видеоплату. Достигает при пакетном режиме чтения цикла 5-1-1-1.

SDRAM II (DDR SDRAM) позволяет обрабатывать команды доступа параллельно в их независимых банках памяти, что убыстряет время доступа. Данная память ускоряет работу за счет использования переднего фронта и спада импульса в два раза, имеет обозначение РС1600, РС2100, где цифры обозначают количество Мбайт/сек, которые могут быть переданы по шине, соответственно 1 600 Мбайт/сек с использованием системной шины 100 Мгц, а 2100 - для 133 Мгц. Однако они должны поддерживаться чипсетом, об этом можно проконсультироваться в руководстве на материнскую плату. Более подробно о памяти DDR, DDR2, DDR3 рассказано выше.

Память Direct RDRAM является перспективной памятью, на которую перешла компании Intel . Она может работать с тактовой частотой шины 400 Мгц/сек, с пропускной способностью до 1 600 Мгц/сек, позволяя передавать данные на переднем и заднем фронтах импульса, обеспечивает конвейерную выборку данных. Кроме указанных, существует память SLDRAM, которая, как и Direct RDRAM, на частоте 400 Мгц позволяет осуществлять передачу данных до 1 600 байт/сек.

Существуют модификации вышеуказанных типов памяти, например, CDRAM (Cashe RAM), EDRAM (Enhanced RAM) – является памятью DRAM, в которой имеется статическая память, используется как буферная память в модуле. Время доступа к данным в указанных выше видах памяти составляет от 50 до 70 нс.

Кроме того, существуют другие виды памяти, которые устанавливаются на графических (видео) картах (но не для оперативной памяти) – VRAM , SGRAM , GDDR 2, GDDR 3, GDDR 4, GDDR 5 . Где GDDR 2 построен на основе DDR 2, GDDR 3, GDDR 4, GDDR 5 построены на основе DDR 3.

Современные компьютеры используют DDR , DDR 2 и DDR 3.

Виды корпусов, пластин. Установка памяти

Размещение модулей. В старых компьютерах могли использоваться дополнительные карты для увеличения оперативной памяти до 32 мегабайт. Такая память устанавливалась не при помощи DIMM и SIMM модулей, а при помощи специальной карты, подобно звуковой видеокарте . Однако в настоящее время эти карты уже не производятся.

Чтобы не иметь трудностей с установкой и использованием микросхем, память помещается на одной пластине, которая вставляется в специальное гнездо на материнской плате. В старых моделях компьютеров модуль DRAM может быть изготовлен в корпусе с двухряд­ным расположением выводов. При установке и извлечении этих элементов необходимо внимательно следить, чтобы ножки не погнулись. Для выпрямления ножек используют тонкие плоскогубцы.

DIP (Dual In-line Package - корпус с двусторонними выводами) - также старый вид памяти, емкостью до 1 мегабит, находящийся на материнской плате для моделей 8086, 286, 386, а также на графических адаптерах . Сейчас для оперативной памяти они практически не используется. Внешний их вид показан на рисунке ниже. Следующие виды памяти выпускаются в виде пластинок, на которых находятся микросхемы памяти.

Современные микросхемы выпускаются с корпусами: DIP, ZIP с зигзагообразным расположением контактов, иногда выпускаются для видеопамяти, SQJ используется в платах SIMM или для специальных разъемов на видеоплате, TSOP - для установки DIMM на плату.

Модули SIPP (Single Inline Pin Package - корпус с одним рядом проволочных выводов), или SIP (устарел). Чтобы умень­шить место, занимаемое на материнской плате, модули DRAM располагаются на пластине, которая имеет 30 выводов. Внешний вид данной платы показан на рисунке. До применения SIPP использовались модули SIP, но они безнадежно устарели.

На рисунке выше показана плата SIPP, а на рисунке ниже - SIMM.

Модули SIMM (Single Inline Memory Modules - модули памяти в один ряд), в просторечье называемые “симы” с ударением на последнем слоге. Плата SIMM отличается от модуля SIPP тем, что имеет другой вид контактов, расположенных на пластине, что видно на рисунке. Данные модули снабжены микросхемами памяти с 8, 16, 32 и более Мб памяти.

Все микросхемы, которые находятся на платах SIMM, DIMM, припаяны к плате, и заменить их практически невозможно, поэтому при неисправности одного модуля нужно заменять всю плату.

Для 30-контактных модулей SIMM нужно использовать 4 модуля для 486-процессора, так как один модуль имеет разрядность 8 бит (8 х 4 = 32), а для Pentium – 8, чтобы обеспечить 64-разрядность. 72-контактные модули SIMM имеют разрядность 32, поэтому для 486-процессоров нужно установить одну плату, для Pentium – две. Модули DIMM для Pentium устанавливаются по одному на материнскую плату.

Раньше применялись пластины с 30 выводами. В настоящее время модули памяти имеют 72 контакта. Разъем, куда вставляются пластины с памятью, показан на рисунке ниже.

Чтобы ее снять, нужно отогнуть два зажима по краям платы и наклонить плату, после чего вынуть. Стрелками показано, куда необходимо нажимать. Вставка производится в обратном порядке . Плата подносится под углом и переводится в вертикальное поло­жение. Зажимы по краям сами устанавливаются на свое место, как это показано на рисунке ниже.

Если вы собираетесь купить компьютер и на системной плате находится четыре разъема для памяти, жела­тельно выбирать тот компьютер, где заполнены не все слоты, с тем чтобы в дальнейшем можно было добавить другие модули. Лучшим способом проверить работоспособность памяти является установка ее в компьютер и запуск диагностической программы.

Вначале такие модули использовали стандарт SIMM, затем появились модули DIMM . Модуль SIMM позволяет считывать за один раз один байт. При установке нескольких модулей SIMM часто требовалось, чтобы они имели одинаковые характеристики, подчинялись одним сигналам и совпадала скорость выборки. Часто микросхемы с модулями разных компаний или разных типов одной компании не были совместимы с другими.

Модули могут быть односторонними и двухсторонними, при этом односторонние имеют, как правило, микросхемы на одной стороне платы, у двухсторонних, в которых находится два банка, модули расположены на двух сторонах.

Для материнской платы с процессором Pentium используются банки памяти, которые работают с SIMM и DIMM модулями.

DIMM (Dual In-Line Memory Module - упакованная в два ряда на корпусе память) имеет 168, 184, 200 или 240 контактов и меньшее время доступа, чем на платах SIMM. Кроме того, на платах преодолены ограничения на размер оперативной памяти в 128 мегабайт. Теперь она может достигать значительной величины, которая указана в документации на плату. Платы содержат 2 ряда по 92 или 120 контакта (всего 184 или 240, в старых компьютерах - 168). За счет большего числа контактов увеличивается число банков в модуле. В модуле DIMM уже 32 или 64 линии для считывания данных (соответственно 4 или 8 байт) и появилась возможность устанавливать их в разных компьютерах . Кроме того, модули DIMM имеют больше линий заземлений. На плате может располагаться энергонезависимая память, в которой находятся параметры микросхем. Если нужный тип микросхемы отсутствует, то плата не сможет работать с такой памятью. В отличие от плат SIMM , платы DIMM вставляются вертикально. Установка плат этого вида памяти показана в разделе подключения компьютера.

SO DIMM (Small Outline DIMM – малогабаритный DIMM) – платы, на которых имеется 72, 144, 168 или 200 контактов и которые используются для ноутбуков. Данная память имеет 16 независимых каналов памяти и позволяет работать с разными устройствами и программами, которые обращаются в разные области памяти одновременно.

Существует также вид – DDR 2 FB - DIMM , используемый в серверах, RIMM имеет 168, 184 или 242 контакта и металлический экран для защиты контактов от наводок (используется для памяти RIMM , которая почти сошла с производства), MicroDIMM с 60 контактами для субноутбуков и ноутбуков.

Кроме того, существует низкопрофильная (Low profile) память, которая имеет пониженную высоту платы для установки в низкопрофильных корпусах. Отметим также, что некоторые платы, работающие на повышенных частотах могут иметь радиатор в виде пластинок.

Установка памяти. Для установки модулей памяти SIMM нужно вначале снять крышку системного блока, извлечь старые модули (если это необходимо) и установить платы так, как это описано выше. Старые платы могут потребовать установки перемычек при добавлении памяти. Далее нужно закрыть крышкой системный блок. При работе помните об электростатическом электричестве, модули при перевозке из магазина должны находиться в антистатических мешочках, при установке микросхем нельзя касаться пальцами контактов, так как на пальцах имеется жир, который может стать причиной плохого контакта. Устанавливая модули, не нажимайте сильно на них, иначе можно повредить материнскую плату. При неудобствах установки лучше снять материнскую плату. Если модуль не устанавливается, то, может быть, вставляется не той стороной, и в этом случае попробуйте перевернуть модуль. Карты SIMM вставляются наклонно, а платы DIMM - вертикально.

Затем нужно проверить, определила ли система наличие памяти, размер которой можно узнать из программы BIOS. Можно также запустить тестовую программу для проверки установленной памяти , нет ли дефектов в какой-либо микросхеме.

Замечания. Микросхемы памяти существенно меньше, чем корпус, в котором они находятся, однако для того, чтобы было удобно их монтировать, и для соблюдения температурного режима применяется именно такая конструкция.

Карта расширения памяти использовалась для 286 потому, что материнская плата не имела специального слота для памяти. Эта карта подключалась к системной шине и требовала специального драйвера с определенным стандартом, который назывался Lim (Lotus, Intel, Microsoft).

Первые стандартные платы для новых процессоров Pentium имели, как правило, два вида разъемов для оперативной памяти: SIMM и DIMM, каждый из которых называется банком, причем их нумерация начинается с нуля (Банк0, Банк1 и так далее), однако многие платы не позволяют использовать оба эти типа памяти на плате. Банки заполняются последовательно, то есть вначале нужно установить Банк0, затем Банк1. Таким образом, нельзя установить только один Банк1. Можно попробовать определить, какая память находится на пластине: с контролем четности или нет. Если на пластине имеется 8 микросхем, то она без контроля, если девять - то с контролем. Понятно, что это связано с наличием девятого бита в байте, который используется для проверки четности. В настоящее время платы для процессоров Pentium выпускаются только с разъемами DIMM .

Существовала специальная плата-преобразователь, которая вставлялась в разъем SIMM, а в нее модули памяти, то есть, если заняты все разъемы SIMM, то их можно установить на преобразователь и получить свободные разъемы, куда можно добавить дополнительно оперативную память.

Номера банков оперативной памяти иногда маркируют на материнской плате.

При сбоях в работе оперативной памяти следует протереть ластиком контакты и вставить ее снова, затем поменять платы между собой. Если память заработала, то причиной мог быть плохой контакт , так как графическая плата потребляет много энергии и довольно сильно нагревается. Поэтому при установке нужно ее разместить таким образом, чтобы между ней и другими платами было свободное пространство , желательно около вентилятора. При этом нужно проследить, чтобы лопасти вентилятора не касались проводов, иначе он выйдет из строя.

Маркировка. На платах может встретиться маркировка 1/ /9/ /70, которая обозначает 1 - с проверкой четности (9 - число микросхем), 70 - время доступа в наносекундах. Чем оно меньше, тем лучше, но должно поддерживаться всеми устройствами, прежде всего материнской платой.

Последняя цифра часто определяет время доступа в наносекундах, которое может определять как само значение, так и в десять раз меньшее. Например, время доступа в 70 наносекунд может быть маркировано как 70 или просто -7. Значения для SDRAM могут быть –10 (означает 50 нс), –12 (60 нс) и –15 (70 нс).

В новых микросхемах вначале при помощи нескольких символов указывается название компании- производителя , например, M (компания OKI), TMM (Motorola), МТ – Micron, GM – LG и т.д. Каждая из компаний имеет код – вид шифра, о котором можно узнать через систему Интернет, обратившись на страницу компании-изготовителя.

Кэш- память

Оперативная память - не вся память, которая находится в компьютере. Кроме нее существует кэш-память, которая является буфером между центральным процессором и оперативной памятью, о которой уже упоминалось. В центральном процессоре имеется также специальная кэш-память для преобразования линейного адреса в физический, с тем чтобы его повторно не вычислять. Имеется кэш-память для работы с различными устройствами (например, с жестким диском), которая позволяет ускорить операции ввода-вывода, буфер для клавиатуры и пр. Все эти виды памяти не видны и часто не известны даже программисту, поскольку они реализуются на аппаратном уровне.

В этой главе будет рассмотрена кэш-память, работающая с процессором и находящаяся между центральным процессором и оперативной памятью. Применение кэш-памяти может значительно увеличить производительность компьютера, так как уменьшает время простоя процессора. достигается это в силу того, что передача данных от кэша или к нему производится быстрее, нежели к оперативной памяти. Если процессор должен записать данные в оперативную память, то вместо этого происходит запись в кэш-память, а процессор при этом продолжает работать. Далее, независимо от работы процессора, при освобождении системной шины, с помощью кэш-контроллера будет происходить передача данных в оперативную память. При этом имеется возможность не только записи, но и чтения данных из кэш-памяти.

Действие кэш-памяти эффективно за счет того, что программы обрабатывают, как правило, одни и те же данные. Кроме того, команды программы расположены одна за другой или внутри цикла, что увеличивает вероятность присутствия данных в кэш-памяти. Если требуемые данные для чтения находятся в кэш-памяти, то говорят о попадании в нее, если нужные данные не находятся в ней, то их нужно считывать из оперативной памяти и говорят о промахе. В общем, суть кэш-памяти в сохранении образа областей из оперативной памяти, которая работает быстрее.

Принципы организации кэш-памяти. Кэш с прямым отображением (Direct -mapped cache) частичный или наборно-ассоциативный (Set -associative cache). Как он работает? Адрес данного, которое нужно прочитать, делится на три части. Первая называется тэгом , вторая определяет строку, третья столбец. Кэш организован в виде таблицы из строк определенной длины, например, по 1+16=17 байт, где в первой ячейке содержится значение тэга, а далее находится 16 значений данных. Получив адрес (например, 123003Аh), он делится на три части: тэг (123h), номер строки (003h) и номер столбца (Аh). В данном примере приведено условное разбиение, так как размерность чисел может быть другой. По номеру определяется номер строки, в нашем примере он равен 4 (003h , где – 000h -первая строка, 001h -вторая, 002h – третья, 003h - четвертая и т.д.). В начале строки имеется значение тэга, которое сравнивается с тэгом полученного адреса (123h). При их соответствии происходит выборка или запись данного из соответствующей позиции (Аh – одиннадцатое значение, также 0h – для первого, 1h – для второго, … Аh – для одиннадцатого); если они не соответствуют, то нужного данного в кэш-памяти нет и оно выбирается из оперативной памяти. Данный тип кэш-памяти используется в 386 процессорах.

Полностью ассоциативная архитектура может хранить строку данных в любом месте кэш-памяти. Адрес, по которому данное считывается, делится на две части: тэг и номер в строке. При необходимости считывания или записи происходит проверка тэгов во всей кэш-памяти и данное выбирается, если имеется совпадение. В этом методе требуется уже больше действий для нахождения данного, так как нужно просматривать значения всех тэгов в памяти, то есть больше аппаратных затрат.

Наборно-ассоциативная архитектура использует комбинацию вышеуказанных методов и является наиболее распространенной. В этом случае несколько строк объединяются в так называемые наборы. Адрес делится на три части, третья, как и раньше, определяет номер данного в строке, средняя – номер набора, а первая часть является тэгом. По средней части адреса определяется набор, где ищется строка, которая имеет в начале номер тэга, совпадающий с первой частью адреса данного. Если она имеется, то данные пересылаются из кэш-памяти в центральный процессор, если нет, то операция производится с оперативной памятью.

Многие процедуры используют кэш-память для данных и кэш отдельно для команд центрального процессора. Этот метод называется Гарвардским . Если такого разделения нет, то метод называется Принстонским .

Кроме вышеуказанных методов, кэш-память может быть организована различными способами.

При сквозной записи (Write Through) после запоминания кэш-памяти осуществляется запись в оперативную память. Это самый простой в смысле реализации способ, однако не самый быстрый, так как после записи в кэш-память процессор может продолжить работу, и если ему потребуется шина для получения или записи данных, она будет занята для записи в оперативную память, в результате будет простаивать центральный процессор. Такой метод использовали первые процессоры с кэш-памятью (486), однако наблюдается переход к другим методам.

Метод буферизации сквозной записи (Buffered write through) является усовершенствованием предыдущего метода. При нем центральный процессор записывает несколько данных в буфер и может продолжать работу в то время, когда данные записываются в кэш-память, и эти данные затем будут перенесены в оперативную память независимо от центрального процессора методом сквозной записи.

Метод обратной записи (Write Back) позволяет после записи в кэш-память не записывать данные в оперативную память. Запись в нее будет происходить после записи всей строки во время обновления строк. Этот метод более быстрый и требует больше затрат аппаратных средств. В последнее время наблюдается переход на этот метод в современных процессорах.

В компьютерной литературе порой вкладывается разный смысл в названия кэш-памяти L1, L2. Иногда L1 обозначает кэш-память, находящуюся в процессоре, иногда в картридже. Мы же примем следующее обозначение: L1- кэш-память, которая находится в процессоре, L2 - в картридже, L3 - на материнской плате. На практике может быть иное наименование у разных фирм-производителей центральных процессоров , например, Intel и AMD.

Кэш первого уровня. Кэш-память находится внутри процессора и поэтому обращение к ней происходит с большей скоростью , чем по системной шине. Кэш-память в первых моделях содержала данные и команды в одной области. Потом она стала делиться на две части, одна из которых хранит машинные инструкции, другая - непосредственно данные, что увеличило эффективность работы компьютера. В некоторых процессорах появилась третья область – буфер ассоциативных трансляции для перевода виртуальных адресов в физические. Кэш первого уровня работает на частоте процессора. Объем ее небольшой, до 128 Кбайт.

Кэш второго уровня. Старые процессоры имеют кэш-память, встроенную в специальный картридж, в котором находится также и процессор. Эта память соединена с процессором отдельной шиной, имеющей большую тактовую частоту, чем системная шина, что позволяет эффективнее использовать компьютер. Современная кэш память второго уровня также находится на ядре процессора, осуществляет синхронизацию между ядрами процессора, практически находится между кэшем первого уровня и кэшем третьего уровня.

Кэш третьего уровня. В 486 компьютерах этот вид памяти стал встраиваться на материнскую плату. Эта память в то время называлась кэш-памятью второго уровня. В силу того, что данный кэш работает уже не на внутренней частоте центрального процессора, а на внешней, то скорость передачи данных к данной кэш-памяти ниже, чем к кэшу первого уровня. Это происходит потому, что внутренняя частота выше, чем внешняя. Так как оперативная память и кэш-память третьего уровня работают на одной частоте, а чтение/запись происходит к кэш-памяти за один такт (в старых компьютерах – за 2 и более), то она также имеет преимущества перед оперативной памятью и увеличивает производительность компьютера. Затем кэш третьего уровня стал называться кэш, находящемся на кристалле процессора (Pentium IV , достигая 4 Мб, в современных до 24 мегабайт).

В некоторых компьютерах может использоваться кэш четвертого уровня (обычно для серверов).

Кэш следующего уровня, как правило, больше по размеру, чем кэш предыдущего уровня и частота его медленней, чем у кэша предыдущего уровня.

Проблемы при работе с кэш-памятью. При работе с кэш-памятью могут возникнуть ошибочные ситуации, когда кэш-память еще не записала данные в оперативную память, а другое устройство (например, через канал DMA) пытается считать данные из памяти по этому же адресу, но получает уже старые данные. Чтобы этого не случилось, контроллер снабжен специальной подсистемой, которая определяет, кто обращается в оперативную память. Кроме того, возможен случай, когда в кэш-памяти находятся значения из ROM-памяти (только для чтения). Это реализовано для того, чтобы данные, хранящиеся в ROM-памяти, можно было считывать быстрее, так как они обычно чаще востребованы. Однако использовать кэш-память для записи в ROM нельзя, так как это может привести к ошибкам.

Второй ошибочный случай при работе с кэш-памятью возможен, когда данные из оперативной памяти считываются, а в это время через канал DMA туда же записываются новые данные. Те же проблемы могут возникать при использовании многопроцессорных систем, в которых каждый процессор применяет свою кэш-память. Чтобы не возникало таких случаев, все эти варианты должен отслеживать контроллер кэш-памяти, которому надлежит определить, что и в какой последовательности должно быть записано в оперативную и кэш-память. Однако он не всегда справляется с этими задачами.

Некоторые проблемы снимаются при указании в BIOS тех областей памяти, в которых можно производить буферизацию для кэш-памяти, а в какую - нельзя. При частых ошибках работы кэш-памяти ее можно отключить при помощи соответствующего параметра в BIOS.

Для кэш-памяти используется не динамические, а статические модули памяти. Несколько DIP элементов устанавливаются на материнскую плату. Кэш-память состоит из трех частей: контроллера, памяти для данных и памяти для команд. Первые процессоры с кэш-памятью имели контроллер и одну область памяти как для данных, так и для команд, однако в дальнейшем они стали разделяться. Как правило, кэш-память, располагаемая в процессоре, работает на той же тактовой частоте , что и процессор, на картридже имеет примерно половинную частоту, а на материнской плате - частоту системной шины. В современных компьютерах кэш-память на материнскую плату не устанавливается.

Производительность. Отключение кэш-памяти первого уровня иногда может понизить производительность системы в несколько раз для некоторых видов программ. Как правило, скорость работы данных микросхем бывает 20, 15, 12 нс и меньше, что позволяет выполнять пакетный цикл 2-1-1-1 на частоте 33 Мгц. Использование кэш-памяти 2-го уровня увеличивает производительность системы на 10-20 % (иногда указывается 20-30 %), что зависит от вида программ, которые используются. Практически рост производительности прекращается после 1 Мб, оптимальным является наличие 512 Кб (для кэш-памяти 2-го уровня).

В некоторых книгах рассматривается еще один уровень кэш-памяти, которая определяется фактически как размер буфера, находящегося в оперативной памяти и используемого для улучшения работы с некоторыми периферийными устройствами (жесткий диск, оптические дисководы и другие).

Время доступа не должно быть большим, поэтому используется статистическая память (SRAM). После ее установки необходимо установить пе­реключатели на плате. Так как на разных платах имеются свои виды переключателей, то для установки нужного переключения необходимо иметь документацию на плату.

Как правило, когда вы приобретаете материнскую плату, на ней уже находится кэш-память второго уровня размером 256, 512, 1 Мб памяти. Однако некоторые платы могут иметь гнезда для установки микросхем. Так, может быть установлен разъем COAST (Cache On A Stick – кэш на пластине), которая в настоящий момент не имеет установленных стандартов, поэтому память разных производителей может не соответствовать друг другу и не вставляться в гнездо. Лучше всего покупать материнскую плату вместе с памятью. Второй вид гнезда называется CELP (Card Edge Low Profile - край платы с низким профилем).

Микросхемы для кэш-памяти, так же, как и оперативная память, разбиваются на банки, которых может быть более одного. В банке должна находиться память, соответствующая разрядности системной шины, а максимальный объем ограничен возможностями системной платы . Установленные микросхемы должны быть однотипными, а многие установки параметров задаются через BIOS.

Sync SRAM (Synchronous Static RAM - синхронная статическая RAM), или Sync Burst SRAM, или SB SRAM – память, оптимизированная под пакетный режим операций, работает с временем доступа 8,5-13,5 нсек. Имеет при частоте системной шины более 75 Мгц диаграмму 3-2-2-2, при меньшей – 2-1-1-1.

PB SRAM (The Pipelined Burst Static RAM - конвейерная пакетная статическая RAM) - наиболее современный вид памяти, является развитием Sync SRAM.

Async SRAM (Asynchronous Static RAM - асинхронная статическая RAM) - самый старый вид памяти со временем доступа от 12 до 20 нсек с диаграммой 3-2-2-2 при частоте шины более 33 Мгц. Так как не поддерживает синхронные обращения, то производительность имеет небольшую.

При обращении к оперативной памяти проверяется наличие данных в кэш-памяти (которая работает практически как буфер), где хранятся наиболее часто используемые данные для про­грамм. Эти данные дублируются, так как они находятся и в оперативной памяти, и в кэш-памяти.

Для оперативной памяти в 16 Мб достаточно 512 Кб кэш-памяти. Кэш-память более дорогая, чем оперативная и поэтому используется для определенных целей. Конечно, можно было бы использовать сверхбыструю память как оперативную, но она дороже, чем существующая, а так как при работе вся память практически одновременно не используется, а только некоторые ее части, то, используя кэш-память, мы можем существенно увеличить мощность компьютера.

Тип кэш- памяти определяется материнской платой либо устанавливается при помощи джамперов, используя переключатели, можно устанавливать ее размер. Саму кэш-память можно отключить при помощи BIOS.

Модули оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) нужны компьютеру так же, как и процессор. Без ОЗУ процессор не сможет работать. В оперативную память он записывает и считывает из нее данные, необходимые ему для произведения тех или иных операций. Когда нужен быстрый доступ к данным, работать напрямую с жестким диском процессор не может в первую очередь из-за слишком низкой скорости его работы.

Чем быстрее оперативная память, тем лучше. Скорость памяти определяется частотой ее шины, которая зависит от типа памяти. Сегодня в ходу можно встретить оперативную память следующих типов (размещены по хронологии появления):

SDR SDRAM (тактовая частота шины 66 - 133 МГц);

DDR SDRAM(100 – 267 МГц);

DDR2 SDRAM (400 – 1066 МГц);

DDR3 SDRAM (800 – 2400 МГц).

Принцип работы памяти указанных типов одинаков. Они обрабатывают поток команд процессора как своеобразный конвейер. Главной особенностью этого конвейера является то, что при поступлении в запоминающее устройство команды чтения, данные на выходе появляются не сразу, а спустя какое-то время (через некоторое количество тактов шины). Это время называется задержкой или таймингами памяти (англ. - SDRAM latency) и чем оно короче, тем память продуктивнее. Этот параметр, как и частоту шины, также нужно учитывать при выборе ОЗУ.

Например, есть два модуля ОЗУ одного типа с частотой шины 800 МГц и задержками памяти 4-4-4 и 5-5-5. Из них продуктивнее будет первый вариант.

Сложнее сравнить память с разными частотами. Как правило, в модулях памяти с более высокой частотой выше оказываются и задержки, и выигрыш в скорости от этой частоты на самом деле будет не настолько большим, как кажется на первый взгляд. Например, DDR3-1333МГц с таймингами 9-9-9 лишь немного опережает DDR2-800МГц с задержками 4-4-4, а DDR3-1333МГц с задержками 7-7-7 по производительности где-то равна DDR2-1067МГц.

Но будущее все же за более новыми типами оперативной памяти. Уже разработана DDR4 SDRAM (2133 – 4266 МГц), использование которой, по прогнозам экспертов, к 2015 году станет массовым явлением.

Разные типы модулей ОЗУ существенно отличаются также и внешне (разъемом, количеством контактов и т.д.). Если материнская плата рассчитана на использование одного типа памяти, установить на нее другой тип ОЗУ нельзя, поскольку даже физически в слот он не войдет. Существуют переходники, позволяющие устанавливать модули DDR2 в слоты DDR, но широкого распространения они не получили, поскольку использовать их можно только на материнских платах, системная логика которых поддерживает работу одновременно с DDR и DDR2.

Кроме скорости работы, важной характеристикой оперативной памяти является также ее объем, который должен соответствовать кругу задач, решаемому с помощью компьютера, а также установленному на нем программному обеспечению. Например, офисному компьютеру с системой Windows XP для работы с текстом, просмотра страниц Интернета и осуществления других несложных операций вполне достаточно даже 512 MB оперативной памяти. Если на том же компьютере будет установлена операционная система Windows7, для решения тех же задач нужно будет уже как минимум 2048 MB ОЗУ, поскольку сама Windows7 требует больше памяти. Если в системе будет недостаточно ОЗУ, то при запуске ресурсоемких программ свободная память может закончиться. В этом случае компьютер для ее расширения будет использовать часть жесткого диска (так называемый файл подкачки или swap-файл, специально зарезервированный операционной системой). Учитывая, что скорость доступа к данным на жестком диске в сотни раз ниже скорости доступа к оперативной памяти, быстродействие компьютера в таких случаях сильно падает, на системном блоке постоянно горит индикатор занятости жесткого диска и слышен характерный треск его напряженной работы.

Во время приобретения модулей ОЗУ важно учитывать еще два момента:

1. Если на компьютере будет использоваться 32-битная операционная система (которая на момент подготовки этого материала предпочиталась большинством пользователей), ставить на эту машину больше 4 ГБ оперативной памяти особого смысла нет, поскольку система будет «видеть» только 3 ГБ ОЗУ и еще 25% от того, что осталось (т.е., если поставить 4 ГБ, будет использоваться только 3,25 ГБ). Для использования ОЗУ большего объема необходима 64-битная операционная система;

Модули оперативной памяти изготавливаются на основе прямоугольных печатных плат с односторонним или двухсторонним расположением микросхем. Они отличаются формфактором и имеют различную конструкцию: SIMM (Single In-line Memory Module - модуль памяти с однорядными контактами); DIMM (Dual In-line Memory Module - модуль памяти с двухрядными контактами); SO DIMM (Small Outline DIMM - малый размер DIMM). Контакты разъемов модулей памяти покрывают золотом или сплавом никеля и палладия.

Модули SIMM представляет собой плату с плоскими контактами вдоль одной стороны; в разъем материнской платы их устанавливают под углом с последующим поворотом в рабочее (вертикальное) положение с помощью защелок. Существуют два типа модулей SIMM: 30-контактные с разрядностью 9 бит (8 бит данных и 1 бит контроля четности); 72-контактные с разрядностью 32 бит (без контроля) или 36 бит (с контролем четности). Поэтому для 32-битной шины требовалось использовать четыре банка 30-контактных модулей SIMM или один 72-контактный модуль; для 64-разрядной шины - два банка 72-контактных модулей.

Модули DIMM бывают двух типов: 168-контактные (для установки микросхем SDRAM) и 184-контактные DIMM (для микросхем DDR SDRAM). Они одинаковы по установочным размерам, вставляются в разъем системной платы вертикально и фиксируются защелками. В переходный период материнские платы оснащались разъемами для обоих типов DIMM-модулей, но в настоящее время в ПЭВМ модули SIMM и 168-контактные DIMM устарели и не используются.

Модули SO DIMM с 72- и 144-контактными разъемами применяются в портативных ПЭВМ. В материнскую плату их устанавливают аналогично модулям SIMM.

В настоящее время наиболее востребованы модули DIMM с микросхемами DDR SDRAM, DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM.

Модули DIMM на основе микросхем DDR SDRAM выпускаются со 184 контактами (рис. 1).

Рис. 1. Плата 184-контактного модуля DIMM:

1 - микросхемы DDR SDRAM; 2 - микросхема буферной памяти и контроля ошибок; 3 - вырезы для крепления платы; 4 - ключ; 5 - разъем

Ключом на модуле памяти является вырез в плате, который в сочетании с соответствующим выступом в разъеме системной платы не позволяет установить модуль не той стороной. Кроме того, ключ у несовместимых модулей ОЗУ может иметь разное размещение (сдвигаться между контактами в одну или другую сторону), указывая номинал напряжения питания (2,5 или 1,8 В) и защищая от электрического повреждения.

Микросхемы памяти типа DDR2, DDR3, приходящие на смену DDR, производятся в виде 240-контактных модулей DIMM.

Современные модули памяти для ПЭВМ поставляются в вариантах 512 Мбайт, 1,2 и 4 Гбайт.

На момент написания этой статьи на рынке доминируют модули памяти DDR третьего поколения или DDR3. Память типа DDR3 имеет более высокие тактовые частоты (до 2400 мегагерц), пониженное примерно на 30-40% (по сравнению с DDR2) энергопотребление и соответственно меньшее тепловыделение.

Однако, до сих пор, можно встретить память стандарта DDR2 и морально устаревшую (а потому местами жутко дорогую) DDR1. Все эти три типа полностью несовместимы друг с другом как по электрическим параметрам (у DDR3 меньше напряжение), так и физическим (смотрите изображение).

Необходимый и достаточный объем оперативной памяти зависит от операционной системы и прикладных программ, определяющих целевое использование ПЭВМ. Если выпланируете использовать компьютер в офисных или «мультимедийных» целях (Интернет, работа с офисными приложениями, прослушивание музыки и др.) - вам хватит 1024 Мб памяти (1 Гб). Для требовательных компьютерных игр, работы с видео, звукозаписи и сведения музыкальных композиций в домаших условиях – минимум 2 Гб (2048 Мб) ОЗУ. Желательно - 3 гигабайта. Следует также отметить, что 32-битные версии (x86) Windows не поддерживают объём оперативной памяти свыше 3 гигабайт. Также отметим, что операционные системы Windows Vista и Windows 7 для комфортной работы с ними требуют как минимум 1 Гб оперативной памяти, а при включении всех графических эффектов - до 1.5 гигабайт.

Характеристики и маркировка оперативной памяти

Рассмотрим маркировки

4096Mb (2x2048Mb) DIMM DDR2 PC2-8500 Corsair XMS2 C5 BOX

1024Mb SO-DIMM DDR2 PC6400 OCZ OCZ2M8001G (5-5-5-15) Retail

Объем

Первым обозначением в строке идет объем модулей памяти. В частности, в первом случае это - 4 ГБ, а во втором - 1 ГБ. Правда, 4 ГБ в данном случае реализованы не одной планкой памяти, а двумя. Это так называемый Kit of 2 - набор из двух планок. Обычно такие наборы покупаются для установки планок в двухканальном режиме в параллельные слоты. Тот факт, что они имеют одинаковые параметры, улучшит их совместимость, что благоприятно сказывается на стабильности.

Тип корпуса

DIMM/SO-DIMM - это тип корпуса планки памяти. Все современные модули памяти выпускаются в одном из двух указанных конструктивных исполнений.

Тип памяти

Тип памяти - это архитектура, по которой организованы сами микросхемы памяти. Она влияет на все технические характеристики памяти - производительность, частоту, напряжение питание и др.

Частоты передачи данных для типов памяти:

DDR: 200-400 МГц

DDR2: 533-1200 МГц

DDR3: 800-2400 МГц

Цифра, указываемая после типа памяти - и есть частота: DDR400, DDR2-800.

Модули памяти всех типов отличаются напряжением питания и разъемами и не позволяют быть вставленными друг в друга.

Частота передачи данных характеризует потенциал шины памяти по передаче данных за единицу времени: чем больше частота, тем больше данных можно передать.

Однако, есть еще факторы, такие как количество каналов памяти, разрядность шины памяти. Они также влияют на производительность подсистем памяти.