Оперативная память персонального компьютера
Оперативная память (системная память компьютера)- это устройство для временного хранения выполняемых программ и обрабатываемых ими данных. В технической литературе для обозначения оперативной памяти обычно употребляют аббревиатуру RAM (Random Access Memory). Оперативная память имеет высокое быстродействие по сравнению с памятью на магнитных дисках, но ограниченный объём. При выключении компьютера содержимое оперативной памяти уничтожается. Физически оперативная память представлена микросхемами, для работающего микропроцессора оперативная память представляется как матрица, каждая ячейка которой содержит 1 байт информации. Доступ к ячейкам памяти осуществляется указанием их адреса (номера строки и столбца матрицы, на пересечении которых находится требуемая ячейка). Основные характеристики оперативной памяти следующие:
объём памяти,
способ хранения информации (статическая или динамическая память),
интерфейс памяти,
скорость срабатывания,
ширина полосы пропускания.
Рис.5.1. Внешний вид модуля оперативной памяти: это текстолитовая прямоугольная пластинка, к которой припаяно несколько микросхем памяти; на торце модуля имеется ножевой разъём, имеющий 240 мелких контактов, по которым от материнской платы ПК передаются сигналы и данные
Необходимый объём памяти на современном компьютере
Объём оперативной памяти существенно влияет на быстродействие персонального компьютера. При нехватке памяти Windows часто приостанавливает выполнение программ, выполняя "swapping"- перенос части информации из оперативной памяти во временные файлы на жёстком диске и обратно, что заметно снижает производительность компьютера. Для современной операционной системы Microsoft Windows 10 рекомендуется объём оперативной памяти не менее 4 Гигабайт. Большой объём памяти (более 8 Гигабайт) заметно удорожает компьютер без соответствующего повышения производительности.
Основные способы реализации оперативной памяти
Существуют 2 способа (принципа) запоминания информации в оперативной памяти: статическая память и динамическая память. В статической памяти (Static RAM, SRAM) каждый бит информации запоминается триггером - электронным реле, которое может находиться в одном из 2-х состояний - включено или выключено (бит 1 или бит 0).
В динамической памяти (Dynamic RAM, DRAM) каждый бит информации хранится в виде заряда конденсатора. Проверяя, имеется ли в конденсаторе заряд, компьютер проверяет состояние бита информации- 1 или 0.
Разновидности интерфейса динамической памяти
Динамическая память была изобретена ещё в 1966 году Робертом Деннардом (корпорация IBM), она отличается удачным соотношением ёмкость/цена и невысоким тепловыделением. Существуют десятки разновидностей DRAM. Их можно разделить на две группы: асинхронная и синхронная память. Все современные виды памяти относятся к типу синхронной.
С появлением в конце 90-х годов микропроцессоров Intel Pentium II старая асинхронная память не могла обеспечивать стабильную работу компьютера. Потребовались новые технологические решения, стала применяться синхронная (Synchronous) DRAM (SDRAM).
С появлением в 2000 году процессоров AMD Athlon и Intel Pentium 4 быстродействия SDRAM стало недостаточно, поэтому были предложены новые типы синхронной динамической памяти.
Синхронная динамическая память с удвоенной скоростью передачи данных DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) по принципу работы схожа с обычной SDRAM первого поколения, но в отличие от последней, может принимать и передавать данные в два раза быстрее (на обеих фронтах тактовых импульсов).
В 2006 году на персональных компьютерах появилась синхронная оперативная память нового типа- DDR2 SDRAM, обеспечивающая дальнейшее увеличение скорости работы оперативной памяти.
В 2010 году началось широкое внедрение синхронной памяти 3-го поколения- DDR3 SDRAM.
В 2015 году начался выпуск процессоров, использующих память DDR4.
Таким образом, существуют следующие виды памяти класса SDRAM:
SDR (Single Data Rate — память с одинарной скоростью передачи данных),
DDR (Double Data Rate — память с удвоенной скоростью передачи данных),
DDR2 (память DDR второго поколения),
DDR3 (память DDR 3-го поколения),
DDR4 (память DDR 4-го поколения).
Преимущество новейшей памяти DDR4 перед предшествующей DDR3 заключается в увеличении скорости работы и снижении энергопотребления (примерно на 40%), что особенно важно для ноутбуков и планшетов.
Рис.5.2. Модули оперативной памяти стандарта DDR4 SDRAM внешне не отличаются от модулей DDR3