Оперативная память (ОЗУ, $Random \ Access \ Memory$ – $RAM$, память с произвольным доступом) – запоминающее устройство сравнительно небольшого объёма, которое непосредственно связано с ЦП и предназначено для записи, чтения и хранения данных о выполняемых программах и данных, обрабатываемых этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, т.к. при выключении ПК информация, которая находилась в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой, т.е. каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Назначение ОЗУ
Оперативная память используется для хранения и передачи информации ЦП, на жесткий диск, на другие внешние устройства, которая располагается в специальных разъемах на материнской плате. ОЗУ представляет собой схему из огромного числа мельчайших конденсаторов и транзисторов (одна пара позволяет хранить $1$ бит). При выключении ПК введенная информация исчезает, т.к. данные не были записаны на жесткий диск, где могут долго сохраняться, а находились в ОЗУ. Но в случае отсутствия оперативной памяти, данные должны были бы располагаться на жестком диске, и тогда время обращения к ним резко бы увеличилось, что привело бы к резкому снижению общей производительности ПК.
Итак, ОЗУ используется для:
- хранения данных и команд для дальнейшей их передачи ЦП для обработки;
- хранение результатов вычислений, которые были произведены ЦП.
- считывание (или запись) содержимого ячеек.
Оперативная память изготовлена в виде микросхем, которые крепятся на специальных пластинах и устанавливаются на системной плате в соответствующие разъемы.
Рисунок 1. Модуль оперативной памяти, вставленный в системную плату
При включении ПК в ОЗУ загружается операционная система, затем программное обеспечение и документы. ЦП управляет загрузкой программ и данных в ОЗУ, далее данные в ОЗУ обрабатываются. Таки образом, ЦП работает с инструкциями и данными, которые находятся в ОЗУ, а другие устройства (диски, магнитная лента, модем и т.д.) действуют через нее. Поэтому оперативная память имеет огромное влияние на работу компьютера. Т.к. ОЗУ предназначена для хранения данных и программ только во время работы ПК, то после выключения электропитания все данные в ОЗУ теряются. Во избежание потери данных или внесенных в документы изменений перед выключением ПК необходимо сохранить данные на жесткий диск и только потом выйти из приложения.
Типы оперативной памяти
Выделяют $2$ вида оперативной памяти:
- статическую ($SRAM$) – используется в качестве кэш-памяти ЦП;
- динамическую ($DRAM$) – используется в качестве оперативной памяти ПК.
Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, которые способны накапливать электрический заряд. Недостатками $DRAM$-памяти является более низкая скорость записи и чтения данных и необходимость постоянной подзарядки.
Основными являются виды типа $SDRAM$ ($Synchronous \ Dynamic \ Random \ Access \ Memory$ – синхронная динамическая память с произвольным доступом):
$DDR$ ($Double \ Data \ Rate$ – двойная скорость передачи данных). Удвоенная скорость достигается за счет считывания данных по нарастанию и по спаду сигнала.
Рисунок 2. Схема платы памяти DDR
На плате оперативной памяти (рис. 2) с обеих сторон находятся микросхемы с памятью. Снизу находится ключ для вставки платы в разъем системной платы.
Рисунок 3. Разъемы для установки оперативной памяти
$DDR2$ от $DDR$ отличается удвоенной частотой шины, по которой данные передаются в буфер, и способность работы на более высокой частоте. Скорость работы $DDR2$ чуть выше, чем у $DDR$.
$DDR3$ отлична от $DDR2$ пониженным энергопотреблением (на $40 \ %$).
$DDR4$ отличается повышенными частотными характеристиками и пониженным напряжением питания.
Платы $DDR$, $DDR2$, $DDR3$ и $DDR4$ не являются взаимозаменяемыми, т.к. имеют различия в строении (смещение ключа, разное количество контактов и т.п.).
Основные характеристики ОЗУ
- Объем памяти – максимальное количество информации, которая может быть помещена в эту память, выражается в Кб, Мб и Гб.
- Время доступа к памяти (в наносекундах) представляет собой минимальное время, необходимое для размещения в памяти единицы информации.
- Плотность записи (в $бит/см^2$) – количество информации, которая записана на единице поверхности носителя.
$SIMM$-модули имеют объем $4$, $8$, $16$, $32$, $64$ Мб; $DIMM$-модули – $16$, $32$, $64$, $128$, $256$, $512$ Мб.
Время доступа SIMM-модулей – $50–70$ нс, $DIMM$-модулей – $7–10$ нс.
Модули оперативной памяти
Оперативная память в ПК размещена на стандартных панелях, которые называют модулями. Модули памяти представлены в двух видах:
- односторонне расположение выводов ($SIMM$-модули) можно устанавливать только парами;
- двухстороннее расположение выводов ($DIMM$-модули) можно устанавливать по одному, обладают большей скоростью передачи.
Устанавливать на одной плате разные модули нельзя.
Рисунок 4. Микросхемы памяти SIMM (сверху) и DIMM (снизу)
