Оперативная память (RAM – random access memory, ОЗУ) – устройство, предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации. Конструктивно представляет собой набор микросхем, размещенных на одной небольшой плате (модуль, планка). Модуль (модули) оперативной памяти вставляется в соответствующий разъем материнской платы, позволяя таким образом связываться с другими устройствами ПК.

Для того чтобы какая-либо программа начала свое выполнение, она должна быть загружена в оперативную память. Оперативная память является энергозависимой, т.е. хранит информацию, пока компьютер включен (подано питание на модуль оперативной памяти). В оперативную память программа и данные для ее работы попадают из других устройств, загружаются из внешней памяти, энергонезависимых устройств памяти (жесткий диск, компакт-диск и т.д.). Таким образом, загрузить программу означает прочесть ее из файла, находящегося на одном из устройств внешней памяти, и прочитанную копию разместить в оперативную память, после этого микропроцессор начнет ее выполнение.

Оперативная память хранит загруженную, выполняющуюся сей момент программу и данные, которые с ее помощью обрабатываются. Если после обработки предполагается дальнейшее использование данных (это может быть и текстовой документ, и графическое изображение, и табличные данные, и звук), то копию этого документа из оперативной памяти можно записать на одном из устройств внешней памяти (например, на жестком диске), создав на жестком диске файл, хранящий документ.

Как технически осуществить процесс загрузки нужной программы в оперативную память? Для этого нужна программа-посредник, посредник между “железом” и человеком. Такой программой является операционная система.

Операционная система (ОС) тоже должна быть загружена в оперативную память, но ОС загружается автоматически при включении компьютера (обычно с жесткого диска, но не обязательно с него). После ее загрузки можно использовать инструменты, предназначенные для загрузки других программ (например, в MS Windows – ярлыки программ или программа для работы с файлами Проводник).

Основными характеристиками памяти являются объем, время доступа и плотность записи информации. Объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память, и выражается в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах. Время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации. Плотность записи информации (бит/см²) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя. Важнейшей характеристикой компьютера в целом является его производительность, т.е. возможность обрабатывать большие объемы информации. Производительность ПК во многом определяется быстродействием процессора, а также объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней.

Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти). Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM), по быстродействию, по объему.

Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие – частота, с которой считывается или записывается информация в ячейки памяти. Современные модули памяти имеют частоту 133 МГц и выше.

Оперативная память состоит из огромного количества ячеек (десятки миллионов), в каждой из которых хранится определенная информация. От объема оперативной памяти зависит, сможет ли компьютер работать с той или иной программой. При недостаточном количестве памяти программы либо совсем не будут работать, либо будут работать медленно. Типичный современный компьютер имеет 256 или 512 Мб оперативной памяти.

Оперативная память энергозависима – при выключении электропитания информация, помещенная в оперативную память, исчезает безвозвратно (если она не была сохранена на какой-либо носитель информации).

Тип оперативной памяти, DDR2, DDR3

Тип DDR (Double Data Rate) подразумевает то, что за 1 такт выполняются 2 операции с данными. И для вычисления тактовой частоты памяти необходимо частоту её шины умножить на 2, так как данные передаются на подъеме и спаде тактового импульса. В каждом новом поколении DDR уменьшается размер транзисторов, уменьшение напряжения и большей плотностью памяти. При этом внутренняя тактовая частота памяти не меняется, а тактовая частота буфера ввода-вывода увеличилась за счет размера prefetch. Модуль DDR3-2400 работает на физической частоте 300 МГц и размером prefetch равный 8 бит. Тактовая частота буфера ввода-вывода равна 1200 МГц и за счет технологии удвоенной передачи данных 1200*2= 2400 Мгц.

Память DDR2 vs DDR3

Пока выбирать приходится между двумя типами – DDR2 и DDR3. Производство DDR4 прогнозируют на 2012 году.

DDR3 появились на рынке в 2007 году, однако новые модули памяти не пользовались особой популярностью. Слишком завышенная цена, низкий прирост производительности в первых партиях и небольшой выбор материнских плат поддерживающих DDR3 отталкивал не только покупателей, но и производителей. Исчерпав возможности DDR2, выпущенную в 2003 г., необходимо было переходить на новый тип памяти.

Спецификация памяти DDR2

Название	Частота памяти	Время такта	Частота шины	Число передач данных в секунду	Название модуля	Пиковая скорость передачи данных
DDR2-400	100 МГц	10 нс	200 МГц	400 млн.	PC2-3200	3 200 Мбайт/с
DDR2-533	133 МГц	7,5 нс	266 МГц	533 млн.	PC2-4200	4 266 Мбайт/с
DDR2-667	166 МГц	6 нс	333 МГц	667 млн.	PC2-5300	5 333 Мбайт/с
DDR2-800	200 МГц	5 нс	400 МГц	800 млн.	PC2-6400	6 400 Мбайт/с
DDR2-1066	266 МГц	3,75 нс	533 МГц	1 066 млн.	PC2-8500	8 533 Мбайт/с

Отличие в том, что DDR3 потребляет на 40% меньше энергопотребления (что полезно для ноутбуков) и имеет пропускной канал до 2400 МГц.  Снижение энергозатрат связано с уменьшением технологического процесса.

Спецификация памяти DDR3

Название	Частота памяти	Время такта	Частота шины	Передач данных в секунду	Название модуля	Пиковая скорость
DDR3-800	100 МГц	10 нс	400 МГц	800 млн.	PC3-6400	6 400 Мбайт/с
DDR3-1066	133 МГц	7,5 нс	533 МГц	1 066 млн.	PC3-8500	8 533 Мбайт/с
DDR3-1333	166 МГц	6 нс	667 МГц	1 333 млн.	PC3-10600	10 667 Мбайт/с
DDR3-1600	200 МГц	5 нс	800 МГц	1 600 млн.	PC3-12800	12 800 Мбайт/с
DDR3-1800	225 МГц	4,44 нс	900 МГц	1800 млн.	PC3-14400	14400Мбайт/с
DDR3-2000	250 МГц	4,00 нс	1000 МГц	2000 млн.	PC3-16000	16000 Мбайт/с
DDR3-2133	266 МГц	3,75 нс	1066 МГц	2133 млн.	PC3-17066	17066 Мбайт/с
DDR3-2200	275 МГц	3,64 нс	1100 МГц	2200 млн.	PC3-17600	17600 Мбайт/с
DDR3-2400	300 МГц	3,33 нс	1200 МГц	2400 млн.	PC3-19200	19200 Мбайт/с

Из недостатков DDR3: более высокие задержки памяти, которые не всегда компенсируются шириной пропускного канала. Модули памяти DDR2-800 и DDR3-1333 можно считать равноценными по производительности. Задержки памяти увеличиваются с каждым новым поколением: CL2-3 у DDR1, CL3-5 у DDR2, CL5 и выше у DDR3, где CL – условное обозначение CAS латентности (задержка, при которой процессор запрашивает данные из памяти и время, которое нужно памяти, что бы сделать эти данные доступные для чтения)

Форм-фактор оперативной памяти

Следует учитывать тот факт, что карта памяти DDR2 не подойдет в слот DDR3, поэтому выбирая тип памяти – выбирайте тех, что поддерживает ваша материнская плата.

Объем оперативной памяти

От объема оперативной памяти зависит, как быстро процессор сможет обработать промежуточные данные при работе программ, которые хранится в оперативной памяти. Виртуальная память частично решает проблему с малым объемом оперативной памяти и данные которые не умещаются в ОП – записываются на жесткий диск. Однако скорость передачи данных жесткого диска меньше, чем у оперативной памяти, а значит скорость обработки данных будет меньше. Если объема оперативной памяти недостаточно, процессор удалит не затребованные данные, которые не нужные для выполнение данной операции и потом заново запишет удаленные модули в память.

Максимальный объем оперативной памяти

Следует учитывать, что Windows XP может использовать только 4 GB оперативной памяти. 64-разрядные операционные системы могут поддерживать до 128 Gb, в зависимости от версии.

Каждая ячейка  оперативной памяти имеет адрес и в 32-х битной операционной системе он записывается как двоичный код длиной в 32 символа. Получаем – 2^32=4294967296 байт = 4 ГБ.

Иначе говоря, в 32-битной операционной системе, ячейки памяти расположенные за границей в 4Gb не получат адреса и не будут использованы. В 64-х битных операционных системах размер адресной памяти равен 2^64= 18446744073709551616 = 16 Гб. Однако, Windows 7 Professional, Windows 7 Enterprise, Windows 7 Ultimate могут поддерживать до 192 Gb оперативной памяти, а операционные системы для серверов Windows Server 2008 до 2 Tb. Такое расширение стало возможно за счет использования виртуального адресного пространства.

На сайте Microsoft можно подробно узнать, какой объем поддерживают разные версии Windows

Объем памяти необходимый для современного компьютера 2011

Сейчас в продаже имеются модули памяти с объемом 1024 Mb, 2048 Mb, 4096 Mb.

Для офисных компьютеров вполне хватит 1024 Мб оперативной памяти.

Для мультимедийных компьютеров уже нужно от 2048 Mb.

Для Windows 7 необходимо минимум 1024 Мб оперативной памяти.

Рекомендованные системные требования для объема оперативной памяти некоторых приложений:

Adobe Photoshop CS 5 и CorelDRAW Graphics Suite X5 – 1 Gb;

3ds Max 2011 – 2 Gb;

Adobe Audition 3 – 1-2 Gb в зависимости от качества воспроизведения (DV или HDV);

Sony Vegas 9 – 2 Gb.

Для игровых компьютеров минимально надо установить минимум 2048 Mb, как этого требуют многие современные игры, но для большей производительности этот объем все же лучше увеличить до 4096 Mb и выше.

Наглядный тест, где показана зависимость скорости загрузки от объема оперативной памяти 2 Гб, 4 Гб, 8 Гб.

Как повысить производительность компьютера?

Для повышения производительности компьютера, имеет смысл установить несколько планок оперативной памяти. Все зависит от вида контроллера памяти: если контроллер двухканальный  - желательно установить две планки оперативной памяти, если контроллер трехканальный – три модуля памяти. Хотя прирост производительности при трехканальной памяти, по сравнению с двухканальной, довольно незначительный.

Частота оперативной памяти

Частота оперативной памяти – один из главных параметров, и чем она больше, тем выше производительность.

DDR работали на частотах 200/266/333/400 МГц (тактовые частота 100/133/166/200МГц). DDR2 работают в спектр частот 400/533/667/800/1066 МГц  (200/266/333/400/533МГц тактовая частота).

DDR3 работают на частотах 800/1066/1333/1600/1800/2000/2133/2200/2400 Мгц  (400/533/667/800/1800/1000/1066/1100/1200 МГц тактовая частота). Но из-за высоких значений таймингов (задержек) одинаковые по частоте модули памяти проигрывают в производительности DDR2.

Для DDR4 спектр частот будет начинаться с  2133 Мгц.

Если вы собрались покупать оперативную память, нужно учитывать частоту на которой она может работать. Эта частота должна соответствовать частоте, поддерживаемой материнской платой. Если вы купите и установите модуль памяти DDR3 1600MHz на материнскую плату, у которой максимальная частота передачи данных только DDR3 1333MHz, то модуль памяти будет работать на частоте не выше 1333MHz, таким образом, пропускная способность понизится. Однако снижение пропускной способности не единственная проблема, могут появится ошибки при загрузке операционной системе и критических ошибках в ходе работы.