Какво е оперативна памет и как работи?

Когато компютърът ни е бавен, едно от първите неща, които разглеждаме, е дали имаме достатъчно RAM памет. Освен това едно от изискванията, които обикновено имат всички програми, игри и операционни системи, е минимум RAM. Какво представлява RAM всъщност и за какво е тя? Всичко това и още днес ще видим в тази статия.

Индекс на съдържанието

Какво е RAM

RAM (Random Access Memory) е физически компонент на нашия компютър, обикновено инсталиран на една и съща дънна платка. Оперативната памет е сменяема и може да се разширява чрез модули с различен капацитет.

Функцията на RAM паметта е да зарежда всички инструкции, които се изпълняват в процесора. Тези инструкции идват от операционната система, устройства за вход и изход, твърди дискове и всичко, което е инсталирано на компютъра.

В паметта на RAM се съхраняват всички данни и инструкции на изпълняваните програми, които се изпращат от устройствата за съхранение преди тяхното изпълнение. По този начин можем да имаме на разположение всички програми, които стартираме, ако едва чакате.

Ако RAM не съществува, инструкциите трябва да се вземат директно от твърдите дискове и те са много по-бавни от тази памет с произволен достъп, което я прави критичен компонент при работата на компютър.

Нарича се памет с произволен достъп, тъй като може да се чете и записва на всяко от нейните места в паметта, без да се налага спазване на последователен ред за достъпа му. Това позволява практически да няма интервали на чакане за достъп до информация.

Физически компоненти на RAM

Що се отнася до физическите компоненти на RAM памет модул, можем да различим следните части:

Компонентна табела

Именно структурата поддържа другите компоненти и електрическите коловози, които комуникират всяка от частите на тях.

Всеки от тези табла формира RAM модул памет. Всеки от тези модули ще има определен капацитет на паметта, според съществуващите на пазара.

Банки с памет

Те са физическите компоненти, които отговарят за съхраняването на записите. Тези банки от памет се формират от чипове с интегрална схема, които са съставени от транзистори и кондензатори, които образуват клетки за съхранение. Тези елементи позволяват да се съхраняват битове информация в тях.

За да остане информацията вътре в транзисторите, ще е необходимо периодично електрическо захранване в тях. Ето защо, когато изключим компютъра си, тази памет е напълно празна.

Това е голямата разлика между например RAM и SSD единици за съхранение.

За да знаете повече за SSD устройствата, можете да посетите нашата статия, където най-добрите модели и техните характеристики са обяснени подробно:

Всеки RAM модул има няколко от тези банки с памет, физически разделени с чипове. По този начин е възможен достъп до информацията на един от тях, докато друг се зарежда или разтоварва.

часовник

Синхронните RAM памет имат часовник, който отговаря за синхронизирането на операциите за четене и запис на тези елементи. Асинхронните спомени нямат този тип интегриран елемент.

SPD чип

SPD (Serial Presence Detect) чип е отговорен за съхраняването на данни, свързани с модула RAM памет. Тези данни са размер на паметта, време на достъп, скорост и тип памет. По този начин компютърът ще знае каква памет RAM е инсталирана вътре, като проверява това по време на включване.

Свързваща шина

Тази шина, съставена от електрически контакти, отговаря за осигуряването на комуникация между модула памет и дънната платка. Благодарение на този елемент ще имаме отделни модули памет от дънната платка, като по този начин ще можем да разширим капацитета на паметта с помощта на нови модули.

Видове RAM памет модули

След като видяхме различните физически компоненти на RAM паметта, ще трябва да знаем и вида на капсулирането или модулите, които монтират. Тези модули са съставени основно от компонентната платка и свързващата шина, заедно с техните контактни щифтове. Наред с другите, това са най-използваните модули преди и сега:

• RIMM: Тези модули са монтирани RDRAM или Rambus DRAM памет. Тогава ще ги видим. Тези модули имат 184 връзки и 16-битова шина. SIMM: Този формат се използва от по-стари компютри. Ще имаме 30 и 60 контактни модула и 16 и 32 битова шина за данни. DIMM: това е форматът, който в момента се използва за DDR памет във версии 1, 2, 3 и 4. Шината за данни е 64 бита и може да има: 168 пина за SDR RAM, 184 за DDR, 240 за DDR2 и DDR3 и 288 за DDR4. SO-DIMM: това ще бъде специфичният DIMM формат за преносими компютри. FB-DIMM: DIMM формат за сървъри.

Видове RAM технологии

Като цяло съществуват или съществуват два типа оперативна памет. Асинхронен тип, които нямат часовник за синхронизация с процесора. И тези от типа Synchronous, които са в състояние да поддържат синхронизация с процесора, за да получат ефикасност и ефективност при достъпа и съхраняването на информация в тях. Нека видим кои съществуват от всеки тип.

Асинхронни спомени или DRAM

Първите DRAM (Dinamic RAM) или динамичните RAM памет бяха от асинхронен тип. Нарича се DRAM поради характеристиката си да съхранява информация по случаен и динамичен начин. Структурата му на транзистор и кондензатор означава, че за да се съхраняват данни вътре в клетка памет, ще е необходимо периодично да захранва кондензатора.

Тези динамични спомени бяха от асинхронен тип, така че нямаше елемент, способен да синхронизира честотата на процесора с честотата на самата памет. Това доведе до по-малка ефективност в комуникацията между тези два елемента. Някои асинхронни спомени са както следва:

• FPM-RAM (RAM за бърза страница): Тези спомени бяха използвани за първия Intel Pentium. Дизайнът му се състоеше в това да може да изпрати един адрес и в замяна да получи няколко от тези последователни. Това позволява по-добър отговор и ефективност, тъй като не е необходимо непрекъснато да изпращате и получавате отделни адреси. EDO-RAM (разширена RAM за извеждане на данни): Този дизайн е подобрението на предишния. Освен че може да получава едновременно съседни адреси, се чете и предишната колона от адреси, така че не е необходимо да чакате адреси при изпращане на такъв. BEDO-RAM (Burst Extended Data RAM): Подобряване на EDO-RAM, тази памет беше в състояние да получи достъп до различни места в паметта, за да изпраща изблици на данни (Burt) във всеки часовник на процесора. Този спомен никога не е бил комерсиализиран.

Синхронни или SDRAM памет

За разлика от предишните, тази динамична оперативна памет има вътрешен часовник, способен да я синхронизира с процесора. По този начин значително се подобряват времената за достъп и ефективността на комуникацията между двата елемента. В момента всички наши компютри имат този тип памет, работеща върху тях. Нека разгледаме различните видове синхронни спомени.

Rambus DRAM (RDRAM)

Тези спомени са пълният ремонт на асинхронните DRAM. Той подобри това както в честотната лента, така и в честотата на предаване. Те бяха използвани за конзолата Nintendo 64. Тези спомени бяха монтирани в модул, наречен RIMM и достигнаха честоти от 1200 MHz и 64-битова ширина на думите. В момента са оттеглени

SDR SDRAM

Те бяха просто предшествениците на сегашния DDR SDRAM. Те бяха представени в модули тип DIMM. Те имат възможност за свързване към слотовете на дънната платка и се състоят от 168 контакта. Този тип памет поддържа максимален размер от 515 MB. Те бяха използвани в процесори AMD Athlon и Pentium 2 и 3

DDR SDRAM (SDRAM с двойна скорост на данни)

Това са RAM паметта, използвани в момента в нашите компютри, с различни актуализации. DDR паметта позволява прехвърляне на информация по два различни канала едновременно в един и същ цикъл на часовника (Double Data).

Капсулацията се състоеше от 184-пинов DIMM и максимален капацитет от 1 GB. DDR паметта се използва от AMD Athlon и по-късно от Pentium 4. Максималната му тактова честота е 500 MHz

DDR2 SDRAM

Чрез тази еволюция на DDR RAM битовете, прехвърлени във всеки цикъл на часовника, са удвоени на 4 (четири прехвърляния), два напред и два за връщане.

Капсулирането е 240-пинов DIMM тип. Максималната му тактова честота е 1200 MHz. Латентността (време за достъп до информация и време за реакция) за чипове от тип DDR2 се увеличава в сравнение с DDR, така че в това отношение намалява тяхната производителност. DDR2 паметта не е съвместима при инсталиране с DDR, тъй като те работят при различно напрежение.

DDR3 SDRAM

Още една еволюция на стандарта DDR. В този случай енергийната ефективност се подобрява чрез работа на по-ниско напрежение. Капсулирането все още е 240-пинов DIMM тип, а тактовата честота достига до 2666 MHz, Капацитетът на модула с памет е до 16 GB.

Както при технологичния скок, тези DDR3 са памет с по-висока латентност от предишните и не са съвместими при инсталиране с предишни версии.

DDR4 SDRAM

Както и в предишните случаи, той има значително подобрение по отношение на тактовата честота, като е възможно да достигне до 4266 MHz. Както при технологичния скок, тези DDR4 са памет с по-голяма латентност от предишните и несъвместими с слотове за разширение за по-стари технологии.

DDR4 паметта монтира 288-пинови модули.

Използвана номенклатура

Трябва да обърнем специално внимание на номенклатурата, използвана за назоваване на текущите оперативни оперативни системи DDR. По този начин можем да идентифицираме каква памет купуваме и колко често я има.

Първо ще разполагаме с наличния капацитет на паметта, последван от „DDR (x) - (честота) PC (x) - (скорост на предаване на данни). Например:

2 GB DDR2-1066 PC2-8500: имаме работа с 2 GB DDR2 тип RAM модул, който работи с честота 1066 MHz и със скорост на предаване 8500 MB / s

Операция с RAM памет

За да знаем как работи RAM паметта, първото нещо, което ще трябва да видим, е как тя физически комуникира с процесора. Ако вземем предвид йерархичния ред на RAM паметта, това е разположено точно на следващото ниво в кеша на процесора.

Има три типа сигнали, които RAM контролерът трябва да обработва, сигнали за данни, адресиращи сигнали и управляващи сигнали. Тези сигнали циркулират главно по шини за данни и адреси и други контролни линии. Нека да разгледаме всеки от тях.

Шина за данни

Този ред е отговорен за пренасянето на информацията от контролера на паметта към процесора и другите чипове, които го изискват.

Тези данни са групирани в 32 или 64 битови елемента. В зависимост от битовата ширина на процесора, ако процесорът е 64, данните ще бъдат групирани в 64-битови блокове.

Адресна шина

Този ред отговаря за транспортирането на адресите на паметта, които съдържат данните. Тази шина не зависи от системната адресна шина. Ширината на шината на тази линия ще бъде ширината на оперативната памет и процесора, в момента 64 бита. Адресната шина е физически свързана с процесора и RAM паметта.

Контролна шина

По тази шина ще пътуват контролни сигнали като Vdd захранващи сигнали, сигнали за четене (RD) или запис (RW), часовник сигнал (часовник) и сигнал за нулиране (нулиране).

Двуканална работа

Двуканалната технология позволява повишаване на производителността на оборудването благодарение на факта, че ще бъде възможен едновременният достъп до два различни модула памет. Когато двуканалната конфигурация е активна, ще можете да получите достъп до блокове с 128-битово разширение вместо до типичните 64. Това е особено забележимо, когато използваме графични карти, интегрирани в дънната платка, тъй като в този случай част от оперативната памет се споделя за използване с тази графична карта.

За прилагането на тази технология ще е необходим допълнителен контролер на паметта, разположен в чипсета на северния мост на дънната платка. За да бъде ефективен двуканален, модулите с памет трябва да са от същия тип, да имат същия капацитет и скорост. И трябва да бъде инсталиран в слотовете, посочени на дънната платка (обикновено двойки 1-3 и 2-4). Въпреки че не се притеснявайте, защото дори и да са различни спомени, те също ще могат да работят на Dual Channel

Понастоящем можем да намерим тази технология, използвайки триканален или дори четворен канал с новите DDR4 памет.

Инструкция за цикъла на RAM паметта

Оперативната схема е представена с две двуканални памет. За това ще имаме 128-битова шина за данни, 64 бита за всяка информация, съдържаща се във всеки от двата модула. В допълнение ще имаме процесор с два контролера за памет CM1 и CM2

Една 64-битова шина за данни ще бъде свързана към CM1, а друга към CM2. За да може 64-битовият процесор да работи с два блока данни, той ще ги разпространява през два цикъла на часовника.

Адресната шина ще съдържа адреса на паметта на данните, от които процесорът се нуждае във всеки даден момент. Този адрес ще бъде както от модул 1, така и от модул 2 клетки.

Процесорът иска да прочете данни от памет 2

Процесорът иска да чете данните от местоположението на паметта 2. Този адрес съответства на две клетки, разположени в два двуканални RAM модула с памет.

Тъй като това, което искаме, е да четем данните от паметта, контролната шина ще активира кабела за четене (RD), така че паметта да знае, че процесорът иска да чете тези данни.

Едновременно шината с памет ще изпрати този адрес на паметта в RAM, цялата синхронизирана с часовника (CLK)

Паметта вече е получила заявката от процесора, сега няколко цикъла по-късно тя ще подготви данните от двата модула, за да ги изпрати през шината на данните. Казваме няколко цикъла по-късно, защото латентността на RAM прави процеса не незабавен.

128 бита данни от RAM паметта ще бъдат изпратени през шината за данни, 64-битов блок за едната част на шината и 64-битов блок за другата част.

Всеки от тези блокове вече ще достигне до контролерите на паметта CM1 и CM2 и в два цикъла на часовника процесорът ще ги обработва.

Цикълът на четене ще приключи. За да извършите действието на запис ще бъде абсолютно същото, но активирането на RW кабела на контролната шина

Как да разбера дали RAM е добра

За да знаем дали RAM има добро или лошо изпълнение, ще трябва да разгледаме някои аспекти от нея.

• Технология на производство: основното ще бъде да знаете коя технология внедрява RAM паметта. В допълнение, това трябва да е същото, което поддържа дънната платка. Например, ако е DDR4 или DDR3 и т.н. Размер: Друг основен аспект е капацитетът за съхранение. Колкото повече, толкова по-добре, особено ако ще използваме оборудването си за игри или много тежки програми, ще ни трябва RAM с голям капацитет, 8, 16, 32 GB и т.н. Капацитет на дъската за кой канал: Друг аспект, който трябва да се има предвид, е ако платката позволява двуканален. Ако е така и например искаме да инсталираме 16 GB RAM, най-доброто нещо, което трябва да направим, е да закупим два модула по 8 GB всеки и да ги инсталираме в двуканален, преди да инсталираме само един от 16 GB. Закъснение: Закъснението е времето, необходимо за паметта, за да се извърши процесът на търсене и запис на данни. Колкото по-ниско е този път, толкова по-добре, въпреки че ще трябва да бъде претеглено и с други аспекти като преносна способност и честота. DDR 4 паметта например има висока латентност, но се противодейства на висока честота и пренос на данни. Честота: е скоростта, с която работи паметта. Колкото повече, толкова по-добре.

Може да се интересувате също от:

С това приключва нашата статия за това какво представлява RAM и как работи, надяваме се да ви е харесала. Ако имате някакви въпроси или искате да изясните нещо, просто го оставете в коментарите.