Что из себя представляет оперативная память?

Сейчас мы попробуем выяснить, что же такое ОЗУ (оперативная память), а также рассмотрим основные виды современной, и не очень, оперативной памяти компьютера.

Оперативная память (RAM) —  часть компьютерной системы, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им различных операций. Передача данных в оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память. Если говорить проще – это элементы «начинки» системного блока, которые служат для хранения запущенных пользователем программ, и для предоставления процессору быстрого доступа к ним. Теперь перейдём непосредственно к типам памяти. Оперативную память ПК, можно поделить на два типа: SRAM (статического типа) и DRAM (динамического типа). Далее подробнее о каждом из них:

(Dynamic Random Access Memory) – динамический тип памяти, вот это и есть те самые прямоугольные планки оперативной памяти, которые мы вставляем в слоты на материнской плате. Для хранения разряда бита или трита используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два) такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и, во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов), такой тип памяти имеет ряд недостатков:

• такая память работает медленнее, чем память типа SRAM, а значит увеличивается и время доступа к информации которая в ней содержится;
• второй минус заключается в разрядке конденсаторов, из которых состоит DRAM: дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, значительно снижается производительность данного вида ОЗУ.

SRAM (Static Random Access Memory) – статический тип памяти, который обычно основан на триггерах, этот тип ОЗУ не нуждается в регенерации и достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро, а вот недостаток этого типа памяти – дороговизна. Также группа транзисторов входящая в триггер занимает гораздо больше места, чем конденсаторы, соответственно объемы такой памяти ограничены. Данный тип памяти используется для организации сверхбыстрой памяти (кэш памяти), кэш в свою очередь используется в  процессорах, жёстких дисках, и в других устройствах.

Важнейшей характеристикой, от которой зависит производительность памяти, является ее пропускная способность. Современная память имеет шину шириной 64 бита (или 8 байт), поэтому пропускная способность памяти типа DDR800, составляет 800 МГц х 8 Байт = 6400 Мбайт в секунду. Отсюда, следует и другое обозначение памяти такого типа – PC6400. В последнее время часто используется двухканальное и трёхканальное подключение памяти, при котором ее пропускная способность соответственно удваивается и утраивается. Таким образом, в случае с двумя модулями DDR800 мы получим максимально возможную скорость обмена данных 6.4 Гбайт/с и 12,8 Гбайт/c, но это всего лишь в теории, на практике же, дела обстоят иначе и прирост от таких режимов совсем незначителен.

Теперь поговорим подробнее о типах динамической оперативной памяти:

DDR - используется в очень старых системах и из-за своей древности имеет ряд недостатков в структуре модулей, и имеет низкую скорость передачи данных.

DDR2 – этот тип памяти понемногу теряет актуальность в наши дни, но ещё используется  множеством компьютеров. Скорость передачи данных у DDR2  на порядок выше, чем у DDR(самая медленная модель DDR2, по своей скорости равна самой быстрой модели DDR).

DDR3- наиболее распространенный вид памяти на сегодняшний день. Если учитывать скорость передачи данных, то она опять же выше, чем у памяти предыдущего поколения (Самая медленная модель DDR3 по скорости передачи данных равна самой быстрой модели DDR2).

DDR4- новый тип оперативной памяти, отличающийся от предыдущих поколений более высокими частотными характеристиками и низким напряжением. Будет поддерживать частоты от 2133 до 4266 МГц.

Таблица 1: Технические характеристики оперативной памяти по стандартам JEDEC

На максимальную производительность памяти также влияют такие важные параметры как "тайминги памяти".

Тайминг - это задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти. Если рассмотреть состав памяти, получим: всё её пространство представлено в виде ячеек (прямоугольников), которые состоят из определённого количества строк и столбцов. Один такой "прямоугольник" называется страницей, а совокупность страниц называется банком. Для обращения к ячейке, контроллер задаёт номер банка, номер страницы в нём, номер строки и номер столбца, на все запросы тратится время, помимо этого довольно большая затрата уходит на открытие и закрытие банка после самой операции чтения/записи. На каждое действие требуется время, оно и называется таймингом.