Модулі ОЗУ

Модулі оперативної пам'яті виготовляються на основі прямокутних друкованих платз одностороннім чи двостороннім розташуванням мікросхем. Вони відрізняються формфактором і мають різну конструкцію: SIMM (Single In-line Memory Module – модуль пам'яті з однорядними контактами); DIMM (Dual In-line Memory Module – модуль пам'яті з дворядними контактами); SO DIMM (Small Outline DIMM – малий розмір DIMM). Контакти роз'ємів модулів пам'яті покривають золотом чи сплавом нікелю та паладію.

МодуліSIMM є платою з плоскими контактами вздовж однієї сторони; у роз'єм материнської плати їх встановлюють під кутом з подальшим поворотом у робоче (вертикальне) положення за допомогою клямок. Існують два типи модулів SIMM: 30-контактні з розрядністю 9 біт (8 біт даних та 1 біт контролю парності); 72-контактні з розрядністю 32 біти (без контролю) або 36 біти (з контролем парності). Тому для 32-бітної шини потрібно використовувати чотири банки 30-контактних модулів SIMM або один 72-контактний модуль; для 64-розрядної шини – два банки 72-контактних модулів.

МодуліDIMM бувають двох типів: 168-контактні (для встановлення мікросхем SDRAM) та 184-контактні DIMM (для мікросхем DDR SDRAM). Вони однакові за настановними розмірами, вставляються в роз'єм системної плативертикально та фіксуються засувками. У перехідний період материнські плати оснащувалися роз'ємами для обох типів DIMM-модулів, але в даний час у ПЕОМ модулі SIMM та 168-контактні DIMM застаріли і не використовуються.

МодуліSO DIMM з 72- та 144-контактними роз'ємами застосовуються в портативних ПЕОМ. У материнську платуїх встановлюють аналогічно до модулів SIMM.

В даний час найбільш популярні модулі DIMM з мікросхемами DDR SDRAM, DDR2 SDRAM і DDR3 SDRAM.

Модулі DIMM на основі мікросхем DDR SDRAM випускаються зі 184 контактами (рис. 1).

Мал. 1. Плата 184-контактного модуля DIMM:

1 - мікросхеми DDR SDRAM; 2 - мікросхема буферної пам'яті та контролю помилок; 3 - Вирізи для кріплення плати; 4 – ключ; 5 - роз'єм

Ключем на модулі пам'яті є виріз у платі, який у поєднанні з відповідним виступом у роз'єм системної плати не дозволяє встановити модуль не тією стороною. Крім того, ключ у несумісних модулів ОЗУ може мати різне розміщення (зсуватися між контактами в один або інший бік), вказуючи номінал напруги живлення (2,5 або 1,8) і захищаючи від електричного пошкодження.

Мікросхеми пам'яті типу DDR2, DDR3, що приходять на зміну DDR, виготовляються у вигляді 240-контактних модулів DIMM.

Сучасні модулі пам'яті для ПЕОМ поставляються у випадках 512 Мбайт, 1,2 і 4 Гбайт.

На момент написання цієї статті на ринку домінують модулі пам'яті DDR третього покоління або DDR3. Пам'ять типу DDR3 має більш високі тактові частоти (до 2400 мегагерц), знижене приблизно на 30-40% (порівняно з DDR2) енергоспоживання та відповідно менше тепловиділення.

Однак, досі можна зустріти пам'ять стандарту DDR2 і морально застарілу (а тому місцями дуже дорогу) DDR1. Всі ці три типи повністю несумісні один з одним як по електричним параметрам(DDR3 менше напруга), так і фізичним (дивіться зображення).

Необхідний та достатній обсяг оперативної пам'яті залежить від операційної системита прикладних програм, що визначають цільове використання ПЕОМ. Якщо ви плануєте використовувати комп'ютер з офісною або «мультимедійною» метою (Інтернет, робота з офісними програмами, прослуховування музики та ін) - вистачить 1024 Мб пам'яті (1 Гб). Для вимогливих комп'ютерних ігор, роботи з відео, звукозапису та музичних композицій в домашніх умовах – мінімум 2 Гб (2048 Мб) ОЗУ. Бажано - 3 гігабайти. Слід зазначити, що 32-бітові версії (x86) Windows не підтримують обсяг оперативної пам'яті понад 3 гігабайт. Також зазначимо, що операційні системи Windows Vista та Windows 7 для комфортної роботи з ними вимагають щонайменше 1 Гб оперативної пам'яті, а при включенні всіх графічних ефектів – до 1.5 гігабайт.

Характеристики та маркування оперативної пам'яті

Розглянемо маркування

Об `єм

Першим позначенням у рядку йде обсяг модулів пам'яті. Зокрема, у першому випадку це – 4 ГБ, а у другому – 1 ГБ. Щоправда, 4 ГБ у разі реалізовані не однією планкою пам'яті, а двома. Це так званий Kit of 2 – набір із двох планок. Зазвичай такі набори купуються для встановлення планок у двоканальному режимі у паралельні слоти. Той факт, що вони мають однакові параметри, покращить їхню сумісність, що сприятливо позначається на стабільності.

Тип корпусу

DIMM/SO-DIMM – це тип корпусу планки пам'яті. Всі сучасні модулі пам'яті випускаються в одному із двох зазначених конструктивних виконань.

Тип пам'яті

Тип пам'яті - це архітектура, якою організовані самі мікросхеми пам'яті. Вона впливає всі технічні характеристики пам'яті - продуктивність, частоту, напруга харчування та інших.

Частоти передачі для типів пам'яті:

DDR: 200-400 МГц

DDR2: 533-1200 МГц

DDR3: 800-2400 МГц

Цифра, що вказується після типу пам'яті – і є частота: DDR400, DDR2-800.

Модулі пам'яті всіх типів відрізняються напругою живлення та роз'ємами і не дозволяють бути вставленими один в одного.

Частота передачі характеризує потенціал шини пам'яті передачі даних за одиницю часу: що більше частота, то більше даних можна передати.

Однак є ще фактори, такі як кількість каналів пам'яті, розрядність шини пам'яті. Вони також впливають на продуктивність підсистем пам'яті.

Стандарт швидкості модуля пам'яті

Для комплексної оцінки можливостей RAM використовується термін пропускну здатність пам'яті. Він враховує і частоту, на якій передаються дані та розрядність шини та кількість каналів пам'яті.

Пропускна здатність (B) = Частота (f) x розрядність шини пам'яті (c) x у каналів (k)

Наприклад, при використанні пам'яті DDR400 400 МГц та двоканального контролера пам'яті пропускна здатність буде: (400 МГц x 64 біт x 2)/8 біт = 6400 Мбайт/с

У позначенні для полегшення розуміння швидкості модуля вказується стандарт пропускної спроможності пам'яті. Він і показує, яку пропускну здатність має модуль.

Всі ці стандарти починаються з літер PC і далі йдуть цифри, що вказують на пропускну здатність пам'яті в Мбайтах в секунду.

Таймінги

Таймінги – це затримки при зверненні до мікросхем пам'яті. Звісно, ​​що вони менше - то швидше працює модуль.

Справа в тому, що мікросхеми пам'яті на модулі мають матричну структуру - представлені у вигляді осередків матриці з номером рядка та номером стовпця. При зверненні до комірки пам'яті зчитується весь рядок, в якому знаходиться необхідна комірка.

Спочатку відбувається вибір потрібного рядкапотім потрібного стовпця. На перетині рядка і номера стовпця знаходиться потрібний осередок. З урахуванням величезних обсягом сучасної RAM такі матриці пам'яті не цілікові - для швидшого доступу до осередків пам'яті вони розбиті на сторінки та банки. Спочатку відбувається звернення до банку пам'яті, активізація сторінки в ньому, потім відбувається робота в межах поточної сторінки: вибір рядка і стовпця. Всі ці дії відбувається з затримкою один щодо один одного.

Основні таймінги RAM - це затримка між подачею номера рядка та номера стовпця, звана часом повного доступу (RAS to CAS delay, RCD), затримка між подачею номера стовпця та отриманням вмісту осередку, звана часом робочого циклу (CAS latency, CL), затримка між читанням останнього осередку та поданням номера нового рядка (RAS precharge, RP). Таймінги вимірюються у наносекундах (нс).

Ці таймінги так і йдуть один за одним у порядку виконання операцій та також позначаються схематично 5-5-5-15. В даному випадку всі три таймінги по 5 нс, а загальний робочий цикл – 15 нс з моменту активізації рядка.

Головним таймінгом вважається CAS latency, який часто позначається скорочено CL=5. Саме він найбільше "гальмує" пам'ять.

Грунтуючись на цій інформації, ви зможете грамотно вибрати потрібний модуль пам'яті.

Виробник та його part number

Кожен виробник кожному своєму продукту чи деталі дає його внутрішнє виробниче маркування, зване P/N (part number) - номер деталі.

Для модулів пам'яті різних виробниківвона виглядає приблизно так:

Kingston KVR800D2N6/1G

• Corsair XMS2 CM2X1024-6400C5

На сайті багатьох виробників пам'яті можна вивчити, як читається їхня Part Number. Модулі Kingston сімейства ValueRAM:

Остання маркування говорить багато про що, а саме:

KVR – виробник Kingston ValueRAM

1066 – робоча частота (Mhz)

D3 – тип пам'яті (DDR3)

D (Dual) – rank/ранг. Дворанговий модуль – це два логічні модулі, розпаяні на одному фізичному і користуються почергово одним і тим же фізичним каналом (потрібний для досягнення максимального обсягу оперативної пам'яті при обмеженій кількості слотів)

8 – 8 чіпів пам'яті DRAM

R – Registered, вказує на стабільне функціонування без збоїв та помилок протягом якнайбільшого безперервного проміжку часу

7 – затримка сигналу (CAS=7)

S – термодатчик на модулі

K3 – набір (кит) із трьох модулів

6G - сумарний обсяг кита (трьох планок) дорівнює 6 GB.

За маркуванням OCZ можна зрозуміти, що це модуль DDR2 об'ємом 1 Гбайт, частотою 800 МГц.

По маркуванню CM2X1024-6400C5 зрозуміло, що це модуль DDR2 об'ємом 1024 Мбайт стандарту PC2-6400 та затримками CL=5.

Деякі виробники замість частоти або стандарту пам'яті вказують час нс доступу до чіпа пам'яті. На цей час можна зрозуміти, яка використовується частота. Так робить Micron: MT47H128M16HG-3. Цифра в кінці означає, що час доступу - 3 нс (0.003 мс).

По відомому форумі T=1/f частота роботи чіпа f=1/T: 1/0,003 = 333 МГц. Частота передачі в 2 рази вище - 667 МГц. Відповідно, цей модуль DDR2-667.

Діагностика можливих проблем із модулями пам'яті

Модуль пам'яті складається з кількох мікросхем, розміщених однією платі. Він є одним із найнадійніших компонентів комп'ютера. До того ж, дуже малоймовірно надходження у продаж модулів із якимись дефектами, оскільки виробники перед відправкою у продаж ретельно їх тестують. Але така ймовірність все ж таки існує, оскільки навіть один виробник зараз випускає дуже велику кількість модулів.

У реальній ситуації зашкодити його дуже просто. Досить згадати про статичну електрику. Наприклад, краще не пробуйте, купивши модуль пам'яті на 1ГБ, вставляти його однією рукою в комп'ютер, а другою – гладити свого кота. Крім статичної електрики на працездатності мікросхем негативно відбиваються перепади напруги в мережі та несправність блоку живлення. Те ж можна сказати і про необдумане підвищення напруги живлення при розгоні.

Якщо комп'ютер знаходиться в запиленому або вологому приміщенні, це може призвести до псування контактів у роз'ємах пам'яті на материнській платі. Причиною несправності може стати підвищення температури самих модулів та інших компонентів усередині корпусу. При неакуратному використанні можна просто фізично пошкодити модуль пам'яті. Це одна з причин, через яку ми за радіатори на модулях пам'яті, вони не сильно знижують їх температуру, але служать хорошу службу у підвищенні міцності.

Несправність модуля пам'яті може виявитися безліччю різних симптомів. Спробуємо виділити найпоширеніші:

Поява синіх екранів з повідомленнями про помилки під час установки Windows 98/2000/XP. Це один із самих вірних ознакіснування проблем із пам'яттю.

Періодичні збої в роботі та поява синіх екранівпід час роботи Windows. Причиною цього може бути не тільки пам'ять, а й підвищення температури всередині корпусу, тому варто перевірити і цю можливість.

Збої під час операцій, що інтенсивно використовують пам'ять: тривимірні ігри, тести, компіляція, Photoshop і т.п.

Неможливість завантаження комп'ютера. Це може супроводжуватись тривалими звуковими сигналами, за допомогою яких BIOS повідомляє про проблему пам'яті. У цьому випадку ви не зможете перевірити пам'ять за допомогою програм, що діагностують. Єдиний спосіб переконатися, що справа дійсно в пам'яті – поміняти модуль чи самостійно, чи у сервісному центрі.

Щоб це перевірити, вимкніть комп'ютер, звільніть роз'єм, відкривши дві клямки, дістаньте модуль з роз'єму і обережно поставте його в інший роз'єм, притиснувши клямки. Після цього увімкніть комп'ютер та повторіть тестування. Якщо виявлено помилки, то модуль несправний, а якщо помилок немає, то роз'єм.

- Встановлювати модулі пам'яті з однаковим об'ємом;

– модулі повинні збігатися за частотою роботи (Mhz), інакше всі вони працюватимуть на частоті найповільнішої пам'яті;

– поєднувати таймінги, латентності (затримки) пам'яті;

– модулі пам'яті краще одного виробника та однієї моделі.

Основні правила встановлення пам'яті:

всі роботи проводите при повністю відключеному від мережі живлення комп'ютері, сухими руками;

не докладайте зайвих зусиль – модулі пам'яті дуже тендітні!

системний блок розташовуйте на міцній та стійкій поверхні.

Крок 1.

відкрийте бічну кришку системного блоку(У стандартного вертикального корпусу – це ліва кришка, якщо дивитися на системник спереду).

Примітка.Кількість слотів ВП зазвичай становить 2-6 роз'ємів більшості материнських плат, застосовуваних у домашніх комп'ютерах. Перед встановленням зверніть увагу на відеокарту – вона може заважати встановленню оперативної пам'яті. Якщо вона заважає, тимчасово демонтуйте її.

Крок 2

На вільному слоті, вибраному для встановлення оперативної пам'яті, відстібніть спеціальні клямки на краях.

Примітка.Усередині кожного роз'єму є невеликі ключі-перемички, а на контактній частині модулів пам'яті відповідні вирізи. Їхнє взаємне суміщення виключає неправильне встановлення пам'яті або встановлення модулів іншого типу. У кожного типу різне розташування і кількість прорізів, а отже, і ключів на роз'ємах материнської плати (про це ми вже згадували, коли говорили про типи пам'яті).

Крок 3

Поєднайте проріз на пам'яті з ключем у слоті материнської плати (як показано на зображенні).

Крок 4.

Вставте модуль DIMM у гніздо, натискаючи на верхній край.

Крок 5.

Обережно натискайте, доки модуль повністю не встановиться в гніздо, і фіксуючі клямки по краях гнізда не встануть на місце.

Крок 6

Переконайтеся, що фіксатори, що утримують, стали на місце і закрилися повністю.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

Порівняйте модулі ОЗУ: SIMM, DIMM та SO DIMM.

Схема 184-контактного модуля DIMM.

Чим відрізняються модулі пам'яті стандартів DDR, DDR2, DDR3 (усно).

Який достатній обсяг пам'яті ПЕОМ?

Перерахуйте характеристики пам'яті, які можна прочитати у її маркуванні?

Пропускна спроможність пам'яті, як розрахувати пропускну спроможність?

Що таке таймінг? У чому вимірюється? Як позначається?

Що таке part number? Розшифруйте маркування, позначене рамкою малюнку.

Розшифруйте маркування:

4096Mb (2x2048Mb) DIMM DDR2 PC2-8500 Corsair XMS2 C5 BOX

1024Mb SO-DIMM DDR2 PC6400 OCZ OCZ2M8001G (5-5-5-15) Retail

Перерахуйте найпоширеніші несправності модуля пам'яті.

Основні правила встановлення пам'яті ( усно).

ПРАКТИЧНІ ЗАВДАННЯ:

Для представленої системної плати добиратиме відповідний модуль оперативної пам'яті.

Дослідити маркування модуля.

Встановіть модуль на системній платі.

Дуже багато користувачів комп'ютера часто запитують - що таке ОЗУ. Щоб допомогти нашим читачам докладно розібратися з ОЗУ, ми підготували матеріал, у якому докладно розглянемо, де його можна використовуватиі які його типизараз використовуються. Також ми розглянемо трохи теорії, після чого ви зрозумієте, що є сучасна пам'ять.

Трохи теорії

Абревіатура ОЗУ розшифровується як оперативний запам'ятовуючий пристрій. По суті це оперативна пам'ять, яка в основному використовується у ваших комп'ютерах. Принцип роботи будь-якого типу ОЗП побудований на зберіганні інформації в спеціальних електронних осередках. Кожна з осередків має розмір 1 байт, тобто у ній можна зберігати вісім біт інформації. До кожного електронного осередку прикріплюється спеціальний адреса. Ця адреса потрібна для того, щоб можна було звертатися до певного електронного осередку, зчитувати та записувати його вміст.

Також зчитування та запис в електронний осередок має здійснюватися у будь-який момент часу. В англійському варіанті ОЗУ – це RAM. Якщо ми розшифруємо абревіатуру RAM(Random Access Memory) - пам'ять довільного доступу, то стає зрозуміло, чому зчитування та запис у комірку здійснюється у будь-який момент часу.

Інформація зберігається та перезаписується в електронних осередках тільки тоді, коли ваш ПК працює, після його вимкнення вся інформація, яка знаходиться в ОЗП, стирається. Сукупність електронних осередків у сучасній оперативній пам'яті може досягати обсягу від 1 ГБ до 32 ГБ. Типи ОЗУ, які зараз використовуються, звуться DRAMі SRAM.

• Перша, DRAM є динамічнуоперативну пам'ять, яка складається з конденсаторіві транзисторів. Зберігання інформації у DRAM обумовлено наявністю чи відсутністю заряду на конденсаторі (1 біт інформації), що утворюється на напівпровідниковому кристалі. Для збереження інформації цей вид пам'яті вимагає регенерації. Тому це повільната дешева пам'ять.
• Друга, SRAM є ОЗУ статичного типу. Принцип доступу до осередків в SRAM заснований на статичному тригері, який включає кілька транзисторів. SRAM є дорогою пам'яттю, тому використовується, в основному, в мікроконтролерах та інтегральних мікросхем, у яких об'єм пам'яті невеликий. Це швидкапам'ять, не потребує регенерації.

Класифікація та види SDRAM у сучасних комп'ютерах

Найбільш поширеним підвидом пам'яті DRAM є синхроннапам'ять SDRAM. Першим підтипом SDRAM пам'яті є DDR SDRAM. Модулі оперативної пам'яті DDR SDRAM з'явилися наприкінці 90-х. Тоді були популярні комп'ютери з урахуванням процесів Pentium. На зображенні нижче показано планку формату DDR ​​PC-3200 SODIMM на 512 мегабайт від фірми GOODRAM.

префікс SODIMMозначає, що пам'ять призначена для ноутбука. У 2003 році на зміну DDR ​​SDRAM прийшла DDR2 SDRAM. Ця пам'ять використовувалася в сучасних комп'ютерах на той час аж до 2010 року, поки її не витіснила пам'ять наступного покоління. На зображенні нижче показано планку формату DDR2 PC2-6400 на 2 гігабайти від фірми GOODRAM. Кожне покоління пам'яті демонструє дедалі більшу швидкість обміну даними.

На зміну формату DDR2 SDRAM у 2007 році прийшов ще швидший DDR3 SDRAM. Цей формат по сьогодні залишається найпопулярнішим, хоч і в спину йому дихає новий формат. Формат DDR3 SDRAM зараз застосовується не тільки в сучасних комп'ютерах, але також у смартфонах, планшетних ПКі бюджетних відеокарт. Також пам'ять DDR3 SDRAM використовується в ігровій приставці Xbox Oneвосьмого покоління від Microsoft. У цій приставці використовують 8 гігабайт ОЗУ формату DDR3 SDRAM. На зображенні нижче показано пам'ять формату DDR3 PC3-10600 на 4 гігабайти від фірми GOODRAM.

Найближчим часом тип пам'яті DDR3 SDRAM замінить новий тип DDR4 SDRAM. Після цього DDR3 SDRAM чекає доля минулих поколінь. Масовий випуск пам'яті DDR4 SDRAMрозпочався у другому кварталі 2014 року, і вона вже використовується на материнських платах із процесорним роз'ємом Socket 1151. На зображенні нижче показано планку формату DDR4 PC4-17000на 4 гігабайти від фірми GOODRAM.

Пропускна здатність DDR4 SDRAM може досягати 25 600 Мб/с.

Як визначити тип оперативної пам'яті в комп'ютері

Визначити тип оперативної пам'яті, що знаходиться в ноутбуці або в стаціонарному комп'ютері, можна дуже легко, використовуючи утиліту CPU-Z. Ця утиліта є абсолютно безкоштовною. Завантажити CPU-Zможна з офіційного сайту www.cpuid.com. Після завантаження та встановлення відкрийте утиліту та перейдіть до вкладки « SPD». На зображенні нижче показано вікно утиліти з відкритою вкладкою « SPD».

У цьому вікні видно, що в комп'ютері, на якому відкрито утиліту, встановлено оперативну пам'ять типу DDR3 PC3-12800Неймовірна ціна на 4 гігабайти від компанії Kingston. Так само можна визначити тип пам'яті та її властивості на будь-якому комп'ютері. Наприклад, нижче зображено вікно CPU-Zз ОЗУ DDR2 PC2-5300Неймовірна ціна на 512 ГБ в Samsung.

А у цьому вікні зображено вікно CPU-Zз ОЗУ DDR4 PC4-21300від ADATA Technology.

Даний спосіб перевірки просто незамінний у ситуації, коли потрібно перевірити на сумісністьпам'ять, яку ви збираєтеся придбати для розширення ОЗУвашого ПК.

Підбираємо оперативку для нового системника

Щоб підібрати оперативну пам'ять до певної конфігурації комп'ютера, ми опишемо нижче приклад, з якого видно як легко можна підібрати ОЗУ до будь-якої конфігурації ПК. Наприклад ми візьмемо таку нову конфігурацію з урахуванням процесора Intel:

• Процесор - Intel Core i7-6700K;
• Материнська плата- ASRock H110M-HDS на чіпсеті IntelН110;
• Відеокарта- GIGABYTE GeForce GTX 980 Ti 6 ГБ GDDR5;
• SSD- Kingston SSDNow KC400 на 1000 ГБ;
• Блок живлення- Chieftec A-135 APS-1000C потужністю 1000 Вт.

Щоб підібрати оперативну пам'ять для такої конфігурації, потрібно перейти на офіційну сторінку материнської плати ASRock H110M-HDS - www.asrock.com/mb/Intel/H110M-HDS.

На сторінці можна знайти рядок « Supports DDR4 2133», яка свідчить, що для материнської плати підходить оперативка із частотою 2133 MHz. Тепер перейдемо до пункту меню « Specifications" на цій сторінці.

У сторінці можна знайти рядок « Max. capacity of system memory: 32GB», що свідчить, що наша материнська плата підтримує до 32 гігабайт ОЗУ. З даних, які ми отримали на сторінці материнської плати, можна зробити висновок, що для нашої системи прийнятним варіантом буде оперативка такого типу - два модулі пам'яті DDR4-2133 16 ГБ PC4-17000.

Ми спеціально вказали два модулі пам'яті по 16 ГБ, а не один на 32, оскільки два модулі можуть працювати у двоканальному режимі.

Ви можете встановити вищезазначені модулі від будь-якого виробника, але найкраще підійдуть ці модулі ОЗУ. Вони представлені на офіційній сторінці до материнської плати у пункті « Memory Support List», оскільки їхня сумісність перевірена виробником.

З прикладу видно, як легко можна дізнатися інформацію з приводу системника, що розглядається. Так само підбирається оперативна пам'ять всім інших комп'ютерних конфігурацій. Також хочеться відзначити, що на розглянутій вище конфігурації можна запустити усі нові ігриз найвищими налаштуваннями графіки.

Наприклад, на цій конфігурації запустяться без проблем у вирішенні 4K такі нові ігри, як Tom Clancy's The Division, Far Cry Primal, Fallout 4і багато інших, оскільки подібна система відповідає всім реаліям ігрового ринку. Єдиним обмеженням для такої конфігурації буде її ціна. Орієнтовна ціна такого системника без монітора, включаючи два модулі пам'яті, корпус та комплектуючі, описані вище, складе порядку 2000 доларів.

Класифікація та види SDRAM у відеокартах

У нових відеокартах і старих моделях використовується той самий тип синхронної пам'яті SDRAM. У нових і застарілих моделях відеокарт найчастіше використовується такий тип відеопам'яті:

• GDDR2 SDRAM – пропускна здатність становить до 9,6 ГБ/с;
• GDDR3 SDRAM – пропускна здатність становить до 156.6 ГБ/с;
• GDDR5 SDRAM – пропускна здатність становить до 370 ГБ/с.

Щоб дізнатися тип вашої відеокарти, обсяг її ОЗП та тип пам'яті, потрібно скористатися безкоштовною утилітою GPU-Z. Наприклад, на зображенні нижче зображено вікно програми GPU-Z, в якому описано характеристики відеокарти GeForce GTX 980 Ti.

На зміну популярної сьогодні GDDR5 SDRAM у найближчому майбутньому прийде GDDR5X SDRAM. Це нова класифікація відеопам'яті обіцяє підняти пропускну здатність до 512 ГБ/с. Відповіддю на питання, чого хочуть добитися виробники від такої великої пропускної спроможності, досить проста. З приходом таких форматів як 4K і 8K, а також VR пристроїв продуктивності нинішніх відеокарт вже не вистачає.

Різниця між ОЗУ та ПЗУ

ПЗУрозшифровується як постійний пристрій. На відміну від оперативної пам'яті, ПЗУ використовують для запису інформації, яка зберігатиметься там постійно. Наприклад, ПЗУ використовують у таких пристроях:

• Мобільні телефони;
• Смартфони;
• Мікроконтролери;
• ПЗУ БІОС;
• Різні електронні побутові пристрої.

У всіх описаних пристроях вище, код для їх роботи зберігається в ПЗУ. ПЗУє енергонезалежною пам'яттюТому після вимкнення цих пристроїв вся інформація збережеться в ній - значить це і є головною відмінністю ПЗУ від ОЗУ.

Підбиваємо підсумок

У цій статті ми коротко дізналися всі подробиці, як у теорії, так і на практиці, що стосуються оперативного запам'ятовуючого пристроюта їх класифікації, а також розглянули, у чому різниця між ОЗП та ПЗП.

Також наш матеріал буде особливо корисний тим користувачам ПК, які хочуть дізнатися про свій тип ОЗУ, встановлений у комп'ютері, або дізнатися яку оперативкуНеобхідно використовуватиме різних конфігурацій.

Сподіваємося, наш матеріал виявиться цікавим для наших читачів та дозволить їм вирішити безліч завдань, пов'язаних із оперативною пам'яттю.

Відео на тему

ОЗУ є спеціальну мікросхему, використовувану для зберігання даних усілякого виду. Існує безліч різновидів даних пристроїв, вони випускаються різноманітними компаніями. Найкращі виробники найчастіше мають японське походження.

Що це таке і навіщо вона потрібна?

ОЗУ (так звана РАМ-пам'ять) – різновид енергозалежної мікросхеми, що використовується для зберігання всілякої інформації. Найчастіше в ній знаходиться:

• машинний код виконуваних у Наразіпрограм (або перебувають у режимі очікування);
• вхідні та вихідні дані.

Фото: оперативна пам'ять різних виробників

Обмін даними між центральним процесором та ОЗУ здійснюється двома способами:

• за допомогою ультрашвидкого регістру АЛУ;
• через спеціальний кеш (якщо є у конструкції);
• безпосередньо (безпосередньо через шину даних).

Розглянуті аксесуари є схеми, побудовані на напівпровідниках. Вся інформація, що зберігається у всіляких електронних компонентах, залишається доступною лише за наявності електричного струму. Як тільки напруга відключається повністю або відбувається короткочасний обрив харчування, то все, що містилося всередині ОЗУ, стирається, або руйнується. Альтернативою є пристрої типу ROM.

Види та обсяг пам'яті

Плата на сьогоднішній день може мати об'єм у кілька десятків гігабайт. Сучасні технічні засобидозволяють використовувати її максимально швидко. Більшість операційних систем оснащуються можливістю взаємодіяти з такими пристроями. Є пропорційна залежність між обсягом ОЗП та вартістю. Чим більший її розмір, тим паче вона дорога. І навпаки.

Також розглянуті пристрої можуть мати різну частоту.Даний параметр визначає, як швидко здійснюється взаємодія між ОЗП та іншими пристроями ПК (ЦП, шиною даних та відеокартою). Що швидкість роботи, то більше операцій виконає ПК за одиницю часу.

Величина цієї характеристики також безпосередньо впливає вартість розглянутого пристрою. Сучасна найшвидша модифікація може запам'ятати 128 Гб. Випускається вона компанією під назвою Hynix і має такі робочі характеристики:

Всі сучасні ОЗП можна розділити на два різновиди:

• статичну;
• динамічний.

Статичний тип

Найдорожчою на сьогоднішній день є статична мікросхема. Маркується вона як SDRAM. Динамічна ж є дешевшою.

Відмінними рисами SDRAM-різновиду є:

Також відмінною особливістю RAM є наявність можливості здійснювати вибір того біта, який буде здійснено запис будь-якої інформації.

До недоліків можна віднести:

• малу густину запису;
• щодо високу вартість.

Пристрої оперативної пам'яті комп'ютера різноманітного вигляду (SDRAM та DRAM) мають зовнішні відмінності.Вони полягають у довжині контактної частини. Також має відмінності її форма. Позначення оперативної пам'яті знаходиться як на етикетці-наклейці, так і надруковано безпосередньо на самій планці.

Сьогодні існує безліч різних модифікацій SDRAM. Позначається вона як:

• DDR 2;
• DDR 3;
• DDR 4.

Динамічний тип

Ще один вид мікросхем позначається як DRAM. Він є також повністю енергозалежним, доступ до біт запису здійснюється довільним чином. Цей різновид широко використовується в більшості сучасних ПК. Також вона застосовується в тих комп'ютерних системах, де високі вимоги до затримок – швидкодія DRAM значно вище SDRAM.

DRAM - динамічна пам'ять

Найчастіше цей різновид має форм-фактор типу DIMM. Таке ж конструктивне рішення використовується для виготовлення статичної схеми (SDRAM). Особливістю DIMM виконання є те, що контакти є з обох боків поверхні.

Параметри ВП

Основними критеріями вибору мікросхем даного типує їх робочі характеристики.

Орієнтуватися слід передусім на такі моменти:

• частоту роботи;
• таймінги;
• напруга.

Усі вони залежать від типу конкретної моделі. Наприклад, ДДР 2 виконуватиме різні дії однозначно швидше, ніж планка ДДР 1. Оскільки має більш видатні робочі характеристики.

Таймінг називається час затримки інформації між різними компонентами пристрою.Типів таймінгів досить багато, вони безпосередньо впливають на швидкодію. Маленькі таймінги дозволяють збільшити швидкість виконання різних операцій. Є одна неприємна пропорційна залежність – чим вища швидкодія оперативно-запам'ятувального пристрою, тим більше значення таймінгів.

Виходом з цього положення служить підвищення робочої напруги - чим воно вище, тим менше стають таймінги. Кількість виконаних операцій за одиницю часу водночас зростає.

Частота та швидкість

Чим вище пропускна здатність ОЗУ, тим більша її швидкість. Частота є параметром, визначальним пропускну здатність каналів, якими здійснюється передача даних різного роду ЦП через материнську плату.

Бажано, щоб дана характеристиказбігалася з допустимою швидкістю роботи материнської плати.

Наприклад, якщо планка підтримує частоту 1600 МГц, а материнська плата – не більше 1066 МГц, швидкість обміну даними між ОЗУ і ЦП буде обмежена саме можливостями материнської плати. Тобто швидкість буде трохи більше 1066 МГц.

Продуктивність

Швидкодія залежить від багатьох факторів. Дуже великий вплив на даний параметр надає кількість планок, що використовуються. Двоканальна ОЗУ працює набагато швидше, ніж одноканальна.Наявність можливості підтримувати режими багатоканальності позначається на наклейці, розташованій поверх плати.

Дані позначення мають такий вигляд:

Для визначення того, який режим є оптимальним для конкретної материнської плати, необхідно порахувати загальну кількість слотів для підключення та розділити їх на два. Наприклад, якщо їх 4, то необхідно 2 ідентичні планки від одного виробника. При їхній паралельній установці активується режим Dual.

Принцип роботи та функції

Реалізовано функціонування ВП досить просто, запис чи читання даних здійснюється так:

Кожен стовпець підключений до надзвичайно чутливого підсилювача. Він реєструє потоки електронів, що виникають у разі, якщо конденсатор розряджається.У цьому подається відповідна команда. Таким чином, відбувається здійснення доступу до різних осередків, розташованих на платі. Є один важливий аспект, який слід обов'язково знати. Коли подається електричний імпульс на який-небудь рядок, він відкриває її транзистори. Вони підключені безпосередньо до неї.

З цього можна зробити висновок, що один рядок є мінімальним обсягом інформації, який можна прочитати під час здійснення доступу. Основне призначення ОЗУ – зберігати різного роду тимчасові дані, які необхідні, доки персональний комп'ютер увімкнено та функціонує операційна система. У ОЗУ завантажуються найважливіші виконувані файли, ЦП здійснює їх виконання безпосередньо, просто зберігаючи результати виконаних операцій.

Фото: взаємодія пам'яті з процесором

Також у осередках зберігаються:

• бібліотеки, що виконуються;
• коди клавіш, натискання на які було здійснено;
• результати різноманітних математичних операцій.

При необхідності все, що знаходиться в RAM, центральний процесор може зберегти на жорсткий диск. Причому зробити це у тому вигляді, в якому це необхідно.

Виробники

У магазинах можна зустріти величезну кількість RAM від різних виробників. Велика кількість таких виробів почала поставлятися саме від китайських компаній.

На сьогоднішній день найбільш продуктивною та якісною є продукція наступних брендів:

• Kingston;
• Hynix;
• Corsair;
• Kingmax.
• Samsung.

Вона є компромісним вибором між якістю та продуктивністю.

Таблиця показників оперативної пам'яті

Оперативна пам'ятьодного виду від різних виробників має схожі робочі характеристики.

Саме тому коректно здійснювати порівняння, враховуючи лише тип:

Порівняння продуктивності та ціни

Продуктивність оперативної пам'яті залежить від її вартості. Дізнатися, скільки коштує модуль DDR3, можна у найближчому комп'ютерному магазині, також слід ознайомитися з ціною на DDR 1. Зіставивши їх робочі параметри та ціну, а після цього протестувавши, можна легко в цьому переконатися.

Найбільш коректно здійснювати порівняння ОЗУ одного виду, але з різною продуктивністю, яка залежить від частоти роботи:

В Aida 64 тестування всіх DDR 3 було виконано на ідентичному обладнанні:

• ОС: Windows 8.1;
• ЦП: i5-4670K;
• відеокарта: GeForce GTX 780 Ti;
• материнська плата LGA1150, Intel Z87.

ОЗУ є дуже важливою складовою ПК, що сильно впливає на його продуктивність.Саме тому для її збільшення рекомендується встановлювати планки з високою частотою та невеликими таймінгами. Це дасть великий приріст продуктивності комп'ютера, вона особливо важлива для ігор та різноманітних професійних програм.

Пам'ять

У комп'ютері є кілька видів пам'яті: кеш-пам'ять, оперативна пам'ять, відеопам'ять, зовнішня пам'ять. Існують також пристрої із вбудованою пам'яттю, про яку користувачі часто й не знають. Ця пам'ять знаходиться в буфері обміну і має на меті прискорення операції введення-виводу (наприклад, для дисків) або зберігання її, поки процесор її не потребує (наприклад, клавіатури). Регістри в центральному процесорі також є області пам'яті.

Зовнішня пам'ятьназивається пам'ять, яка розташована поза материнської плати і включає дискову пам'ять (на гнучких і жорстких дисках), пам'ять на магнітних стрічках, пам'ять на звуковій платі, пам'ять у принтера і т.д., тобто практично кожен пристрій має свою пам'ять. Ці види пам'яті розглядатимуться у відповідних розділах. Пам'ять у вигляді регістрів, як вона влаштована і як вона працює – це специфічна інформація і для розуміння роботи на комп'ютері мало що дає, якщо ви не є системним програмістом, і тому тут не розглянуто. А тепер почнемо розгляд оперативної пам'яті.

Оперативна пам'ять

Одним з основних компонентів комп'ютера є оперативна пам'ятьь, яка служить місцем зберігання інформації та для подальшої її передачі процесору, жорсткому диску, іншим зовнішнім пристроям. Вона розташовується у спеціальних роз'ємах на материнській платі. Оперативна пам'ять є тим місцем, де зберігаються дані і команди, з якими працює центральний процесор, і є схемою з величезної кількості дрібних конденсаторів і транзисторів (одна така пара дозволяє зазвичай зберігати один біт). Тому при вимкненні комп'ютера або раптовому відключенні електроживлення виявляється, що введена інформація зникла. Це тому, що дані були записані на жорсткий диск, де можуть довго зберігатися, а перебували у оперативної пам'яті. Якби не існувало оперативної пам'яті, то дані розташовувалися б на жорсткому диску і час звернення до них різко збільшився, що призвело б до різкого зниження загальної продуктивності комп'ютера.

Оперативну пам'ять також позначають RAM (Random Аccess Memory – пам'ять довільного доступу). Поняття довільного доступу означає, що можна звернутися до довільної комірки пам'яті, на відміну від послідовного методу доступу, коли для доступу до комірки потрібно спочатку прочитати інші дані, які знаходяться до цієї комірки (прикладом може бути магнітна стрічка).

Оперативна пам'ять виготовляється у вигляді мікросхем, що кріпляться на спеціальних пластинах, які встановлюються на материнській платі у відповідні роз'єми. При включенні комп'ютера операційна система завантажується в оперативну пам'ять, потім у неї завантажуються програми, наприклад, Word, і дані, наприклад, документи. Центральний процесор управляє завантаженням програми, даних у оперативну пам'ять, далі відбувається з даними, що у оперативної пам'яті, а чи не на жорсткому диску. Якщо потрібні дані, що знаходяться на жорсткому диску, інформація спочатку завантажується в оперативну пам'ять, після чого вона викликається для обробки центральним процесором. Після обробки вона знову поміщається в оперативну пам'ять, а потім заноситься на жорсткий диск. Тобто центральний процесор працює з інструкціями та даними, що знаходяться в оперативній пам'яті, а всі інші пристрої (диски, магнітна стрічка, модемний зв'язок тощо) діють через неї. Тому оперативна пам'ять має великий вплив працювати комп'ютера. Так як оперативна пам'ять призначена для зберігання даних і програм тільки під час роботи комп'ютера, то після вимкнення електроживлення всі дані, що в ній знаходилися, губляться. Тому перед вимкненням комп'ютера потрібно зберегти дані на жорсткому диску, для чого потрібно вийти з програм.

Передача данихміж оперативною пам'яттю та процесором відбувається по системній шині, яка характеризується тактовою частотою, тобто кількістю тактів на секунду. Цей показник вимірюється у мегагерцях, тобто кількістю мільйонів тактів за секунду. Кількість даних, що передаються протягом одного циклу шини, називаються шириною шини. У порівнянні з процесором, продуктивність оперативної пам'яті менша, і щоб центральний процесор не простоював, організована кеш-пам'ять, яка працює швидше, ніж оперативна пам'ять, і зберігає образ ділянок оперативної пам'яті. Якби жорсткі дискипрацювали набагато швидше, то оперативної пам'яті могло б не знадобитися, проте жорсткі диски працюють приблизно у 200 разів повільніше.

Існує кілька видів оперативної пам'яті, але основними є види типу SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory - синхронна динамічна пам'ять з довільним доступом):

DDR(Double Data Rate – подвійна швидкість передачі). Подвоєна швидкість досягається за рахунок зчитування даних не тільки по фронту (наростання сигналу), але й спаду сигналу. Таким чином, за один такт передається два біти даних, тобто якщо частота системної шини дорівнює 100 Мгц/сек, то отримуємо ефективну частоту в 200 Мгц/сек. Ширина шини даних становить 64 біт, тобто для попереднього прикладу отримуємо пропускну здатність 100 Мгц х 2 х 64 біт = 12,8 Гбіт/сек. Мікросхеми виконуються за технологією 0.13 і 0.09 мкм процесу.

Існують такі типи пам'яті: DDR 200 до роботи на частоті 100 Мгц, DDR 266 на частоті 133 Мгц, DDR 333 – 166 Мгц, DDR 400 – 200 Мгц, DDR 433 – 217 Мгц, DDR 465 – 2 , DDR 533 - 267 МГц. Плати можуть мати й іншу назву, яка починається з РС зі значенням заокругленої пропускної спроможності пам'яті. Так пам'ять DDR 200 може мати назву РС1600, пам'ять DDR 266 назва РС2100 (пропускна спроможність – 2133 мегабайт на секунду), DDR 300 – РС2400, DDR 333 – РС2700 (пропускна спроможність – 2667 МБ) 433 - РС3500 (3467 Мб / с), DDR 466 - РС3700, DDR 500 - РС4000, DDR 533 - РС4300 (4267Мб / с). Пропускна здатність вказується в одноканальному режимі, у двоканальному цей показник збільшується вдвічі. Більшість плат дозволяють працювати у двоканальному режимі, але існують і чотириканальні модулі.

Вказана вище частота позначає гарантовану частоту, де працює модуль. Модуль можна використовувати на нижчій (це називається underclocking або андерклокінг) і вищій частоті (overclocking або оверклокінгу).

На малюнку вище схематично показано плату пам'яті DDR. На платі з обох сторін перебувають мікросхеми з пам'яттю, малюнку з одного боку їх вісім. Ліворуч і праворуч знаходяться по дві виїмки для встановлення плати в роз'єм на материнській платі. Знизу знаходиться ключ (виїмка на платі). Так як на місці ключа в роз'єм знаходиться перегородка, то вона повинна увійти в ключ. Якщо ключ перебуватиме в іншому місці, то перегородка завадить встановленню плати в роз'єм. Також знизу є контакти, ліворуч від ключа – 52, праворуч – 40 контактів, лише 92 на одній стороні. Так як контакти розташовані на двох сторонах плати, то їх загальна кількість – 184.

На малюнку вище показано два роз'єми для встановлення оперативної пам'яті. Як видно, недалеко від середини роз'єму знаходиться перебірка (на малюнку вона названа як ключ).

Основною характеристикою плати оперативної пам'яті є її ємність. Вона вимірюється у мегабітах. Якщо одна мікросхема має ємність 512 Мбіт, то загальна ємність на цій платі буде 512 х 8 (8 мікросхем на одній стороні) х 2 (2 сторони плати) = 8194 мегабіт = 1024 мегабайт = 1 гігабайт. Таким чином, плата на малюнку має ємність 1 гігабайт.

Як видно на малюнку, на платі з одного боку знаходиться 8 мікросхем, тобто на 1 байт буде 8 мікросхем, кожна з мікросхем міститиме по 1 біту. Такі плати зазвичай є на домашніх комп'ютерах.

Однак є плати, на яких знаходиться дев'ять мікросхем, тобто по 9 біт на один байт. Дев'ятий біт використовується для ECC(Error Checking and Correcting – виявлення та виправлення помилок). Ідея досить проста. Якщо підсумувати всі вісім біт, то отримаємо парне чи непарне число. Якщо число парне, то дев'ятий біт дорівнюватиме 1, якщо непарне, то 1. Таким чином, сума всіх дев'яти біт завжди буде непарна. Якщо відбудеться помилка і один біт буде інвертований, тобто дорівнюватиме 0, замість 1 або 1 замість 0, то сума всіх бітів буде дорівнює парному числу і система сигналізує помилку. Через які причини біт може бути змінений? Через магнітні поля, через космічні промені та випромінювання. Ці помилки досить рідкісні, але для деяких систем, наприклад, що забезпечують банківську систему, є надзвичайно важливими. Ці зміни відстежуються на апаратному рівні. На жаль даний методне дозволяє визначити, який біт був інвертований, а у випадку, коли інвертується два біти, метод це не виявить. Тому було розроблено метод Chipkill,який дозволяє на апаратному рівні визначити, який біт був інвертований і виправити його. Причому визначити помилку не одного, а кількох бітів. Також є й інші методи корекції помилок – memory scrubbing , Intel SDDC .

Мікросхеми можуть мати розрядність в 4 (х4) або 8 (х8), причому розрядність у х8 є дешевшою і не дозволяє використовувати методи Chipkill, memory scrubbing та Intel SDDC.

DDR 2 друге покоління цього виду пам'яті, що з'явилося в 2004 році. Відмінність від DDR полягає в удвічі більшій частоті шини, за якою дані передаються буфер. Головна відмінність полягає в тому, що даний вид пам'яті може працювати на більш високій частоті, тому що DDR мав обмеження. Тести показують, що швидкість роботи DDR 2 трохи вище, ніж у DDR ​​наближаючись до заявленої.

Плати також мають відмінність. Ключ зрушений ліворуч, ліворуч від ключа знаходиться 64 контакти, праворуч – 56, всього на одній стороні – 120, всього на двох сторонах – 240. Таким чином, пам'ять DDR не можна вставити в роз'єм DDR 2 і навпаки, тобто вони не взаємозамінні.

Є модулі DDR 2-400 (PC 2-3200), DDR 2-533 (PC 2-4200), DDR 2-667 (PC 2-5300), DDR 2-675 (PC 2-5400), DDR 2-700 (PC 2-5600), DDR 2-711 (PC 2-5700), DDR 2-750 (PC 2-6000), DDR 2-800 (PC 2-6400), DDR 2-888 (PC 2-7100) , DDR 2-900 (PC 2-7200), DDR 2-1000 (PC 2-8000), DDR 2-1066 (PC 2-8500), DDR 2-1150 (PC 2-9200), DDR 2-1200 PC 2-9600).

DDR 3 третє покоління цього виду пам'яті. Відмінність від DDR 2 полягає в зниженій енергоспоживання (на 40%), так як відбувся перехід на технології 90, 65, 50, 40 нанометрів (один нінометр дорівнює одній тисячній мікрометра).

Плати також мають відмінність. Ключ зрушений ще ліворуч, ліворуч від ключа знаходиться 48 контактів, праворуч - 72, всього на одній стороні - 120, всього на двох сторонах - 240. Таким чином, пам'ять DDR 2 не можна вставити в роз'єм DDR 3 і навпаки, тобто вони не взаємозамінні.

Є модулі DDR 3-800 (PC 3-6400), DDR 3-1066 (PC 3-8500), DDR 3-1333 (PC 3-10600), DDR 3-1600 (PC 3-12800), DDR 3-1800 (PC 3-14400), DDR 3-1866 (PC 3-14900), DDR 3-2000 (PC 3-16000), DDR 3-2133 (PC 3-17000), DDR 3-2200 (PC 3-17600) , DDR 3-2400 (PC 3-19200)

DDR 4 наступне покоління цього виду пам'яті, яке планується масово випускати у 2013 році. Цей видпам'яті буде підтримувати частоти від 2133 до 4266 МГц/сек.

Пам'ять організована блоками по 8 біт, які становлять 1 байт. Щоб збільшити надійність пам'яті, іноді додається дев'ятий біт, званий бітом парностіщо приймає значення таким чином, щоб сума всіх дев'яти біт становила певну величину по модулю два (0 або 1), і порушення цього правила означає помилку в пам'яті. За її наявності на екрані з'явиться повідомлення про помилку парності. Однак не всі мікросхеми мають 9 біт, так як не у всіх модулях пам'яті використовується даний метод і такі мікросхеми трохи дешевші, ніж з перевіркою на парність. Деякі виробники на здешевленні мікросхем використовують 8 біт, обчислюють значення дев'ятого і посилають значення 9 біта в процесор, і такі мікросхеми важко від 9-бітних.

Деякі виробники випускають мікросхеми з корекцією помилокза тим же принципом, як це зроблено у жорстких дисках, тобто дозволяють у деяких випадках відновити зіпсовану інформацію. Ця пам'ять використовує додатково 7 біт (ЕСС) для 32 розрядів і 8 для 64. Така пам'ять дорожча і використовується для комп'ютерів, які потребують особливої ​​надійності зберігання даних. У разі частого виникнення помилок можна за допомогою спеціальних програм визначити місце збоїв. Зазвичай для домашніх комп'ютерів використовується пам'ять без перевірки на парність та кодів ЕСС, оскільки робота пам'яті і так достатньо надійна. Якщо виникають помилки, то можна зробити перезавантаження комп'ютера, щоб позбавитися наведених помилок і, крім того, час від часу виконати тести пам'яті.

Оперативна пам'ять не вся складається з комірок пам'яті, що перезаписуються (RAM або ОЗУ - Оперативний Запам'ятовуючий Пристрій). Частина оперативної пам'яті складається з неперезаписуваних осередків (ROM або ПЗУ - Пасивний Пристрій, що запам'ятовує), вона не дозволяє записати в неї інформацію. Дані та програми, записані в ній, встановлені один раз і протягом тривалого часу не змінюються. Цей вид пам'яті використовується в BIOS і необхідний при включенні комп'ютера, щоб можна було запустити операційну систему після живлення.

Існує також пам'ять у BIOS, у якій зберігаються найважливіші параметри комп'ютерної системи, які можна коригувати. Після вимкнення електроживлення їх підтримує енергія електричних батарей або акумуляторів, що встановлені на материнській платі. Енергія цих батарей дозволяє працювати і системним годинникам, які працюють при вимкненому комп'ютері. Пам'ять, яка використовує енергію батарейок, буває різних типівАле коштує досить дорого і як оперативна пам'ять не використовується.

Коли комп'ютер увімкненопроцесор звертається до вмісту пам'яті, що знаходиться за адресою 1 мегабайт -16, де знаходиться перша інструкція, яку потрібно виконати. Природно, що в цій клітинці знаходиться пам'ять ROM (тільки для зчитування), інакше вона не збереглася б. Перший мегабайт оперативної пам'яті досить визначено: на самому початку знаходиться таблиця векторів переривань, дані для BIOS або DOS, операційна система. Потім слідує область пам'яті, яка використовується для програм користувача, розміром до 640 кілобайт, кінець пам'яті (до першого мегабайта) виділений для відеобуфера BIOS та інших цілей операційної системи. Одна з відмінностей оперативної пам'яті від інших пристроїв полягає в тому, що після встановлення комп'ютер сам її знаходить і тестує, ніякої установки драйверів і нового математичного забезпечення при цьому не потрібно. Докладніше перші процедури після включення комп'ютера описані нижче.

Після увімкнення комп'ютерапочинає працювати спеціальна програма BIOS POST, причому перший кілобайт пам'яті зарезервований під таблицю векторів переривань (IVT), а верхня частина першого мегабайта містить програму завантаження операційної системи (BIOS). Ця програмазаповнює адреси програм переривань у таблиці IVT та дані, що знаходяться у другому кілобайті пам'яті, після чого завантажується завантажувальна програмана згадку за адресою 700h, і їй передається керування для завантаження операційної системи. Потім завантажується програма переривань та ядро ​​операційної системи, замінюється завантажувальна програма, далі ядро ​​операційної системи запускає конфігураційні файли Autoexec.bat та Config.sys (або файли Windows).

Операційна система DOS має спеціальну таблицю, звану списком списків, де є покажчик першу таблицю МСВ, де зазначено розподіл пам'яті для програм. Причому перший блок МСВ свідчить про розподіл пам'яті самої DOS, інші - для прикладних завдань. Одному завданню може належати кілька таких таблиць, у той час одна таблиця належить лише до однієї програмі. У цій таблиці визначається пам'ять перших 640 кілобайт, звідси й проблема деяких старих програм у межах 640 Кілобайт. Після закінчення роботи прикладної програми пам'ять повертається прикладною програмою для операційної системи. Якщо програма перестала працювати, але залишилася в пам'яті, то така програма є резидентної. Прикладом такої програми є програма роботи з мишею. Кожен блок МСВ знаходиться перед областю, що описується. Блок має 16 байт даних, які включають тип блоку, ідентифікатор (якщо 0, то пам'ять, описувана блоком, вільна) та інші дані. Щоб переглянути ланцюжок МСВ, можна скористатися програмою Debug або Mem з ключем /d.

Після увімкнення комп'ютера він працює в реальному режимі часу. Потім завантажується Windows 9х і відбувається перехід у захищений режим. При емуляції режиму DOS програмі виділяється необхідна їй пам'ять і створюється таблиця векторів переривань, завантажуються програми емуляції операційної системи, необхідні їй драйвери та програми, після чого завантажується програма, яка починає виконуватися. Складається враження, що вона працює у реальному режимі часу, а насправді – у захищеному. Якщо викликати паралельно їй ще один режим емуляції DOS, то нове завдання знову буде виділено вже іншу область пам'яті, де програма працюватиме зі створенням необхідної для неї середовища. Робота в системі Windows відбувається лише у захищеному режимі. Однак ранні системи Windows 9х іноді переходять у реальний режим, звертаючись до DOS для виконання системних дій на низькому рівні, але після їх виконання відразу переходить у захищений режим.

Єдиним винятком цього правила є перехід у системі Windows 98 за допомогою команди Пуск → Завершення роботи → Перезавантажити комп'ютер у режимі емуляції MS-DOS, у якому відбувається перехід у реальний режим роботи.

Чим більше програм працює, тим значніше за обсягом потрібна пам'ять для них. Крім того, можуть бути програми, які самі використовують велику кількість пам'яті. Якщо оперативної пам'яті не вистачає, то частина інформації переміщається до тимчасового файлу на жорсткому диску, причому це відбувається з областями, які рідко використовуються. Це призводить до зниження продуктивності використання цих областей, але дозволяє виконувати велику кількість завдань одночасно та підвищує продуктивність роботи комп'ютера. Тому чим більше оперативної пам'яті в комп'ютері, тим менше інформації потрібно скидати на жорсткий диск і тим швидше працює комп'ютер.

Оперативна пам'ять ділитьсяна п'ять областей, причому цей поділ зберігся від перших персональних комп'ютерів. У той час пам'ять розміром кілька сотень кілобайт здавалася дуже значною за своїм обсягом і перші ХТ випускалися з пам'яттю не більше 640 Кбайт. Ця область пам'яті називається стандартною, базовий, Основнийпам'яттю або звичайноюоперативної пам'яттю (Conventional Memory ), у якій початок області віддано операційної системи, а решта - до роботи програм. При цьому перший кілобайт призначений для таблиці векторів переривань, далі розташована область даних BIOS, а потім програма ядра операційної системи. Після розширення пам'яті комп'ютерів до 1 мегабайта, до якої можна було звертатися за допомогою виду адресації база: зсув, область пам'яті від 640 кілобайт до 1 мегабайта, звана UMA(Upper Memory Area або іноді Extended Conventional Memory), або верхняпам'ять, або старшапам'ять стала використовуватися для роботи операційної системи. Вона містить буфери для графічного адаптера, програми BIOS, буфери для сторінки пам'яті. Для того, щоб повноцінніше використовувати область перших 640 Кбайт, багато програм і драйверів завантажуються у верхню частину пам'яті, яка розташована від 640 Кілобайт до одного мегабайта. Робиться це в системі DOS за допомогою команди DOS = UMB Config .sys і команд Lh і Dh , які завантажують драйвери в цю область. Під час роботи з Windows багато хто з цих проблем вирішується автоматично.

У верхній пам'яті відведено: A 000-BFFF відеопам'ять (використовується не повністю), C 000-C 3FF для відеоадаптера EGA, BIOS ROM, C 000-C 7FF для відеобуфера VGA, BIOS RAM, C 800-CBFFмістить BIOS жорсткого диска, F 000-FFFF – BIOS, F 000-F 0FF – область для конфігурування Plug & Play, С000h-BAAAh – для адаптерів, які мають свої ROM BIOS.

Пам'ять понад 1 мегабайт називається розширеною або додатковою (XMSабо Extended) пам'яттю. Перші 64 кілобайт понад перший мегабайт називається HMA . До цієї області можна звернутись у реальному режимі. У ранніх комп'ютерах при зверненні на адресу FFFF :000F відбувався перехід на нульову адресу (0000:0000), тобто пам'ять представлялася циклічно. Згодом адреса вище першого мегабайта стала звертатися до даних, які знаходяться понад один мегабайт, а не до нульової адреси, і таким чином ці 64 кілобайти почали використовувати в реальному режимі.

Для того, щоб використовувати пам'ять понад 1 мегабайт, були потрібні спеціальні системні утиліти Himem.sys і Еmm386.exe у файлі Config.sys, де пам'ять 64 кбайт понад 1 мегабайт підтримується драйвером Himem. Дані драйвери потрібні для систем DOS і Windows 3.11. За їх допомогою область розширеної пам'яті відображається на 4 сторінки по 4 кілобайти у спеціальному буфері у верхній області першого мегабайта (сторінковий режим). В даний час доступ до пам'яті понад один мегабайт використовується в захищеному режимі, який підтримується в Windows 95 і вище.

Особливе місце посідає відеопам'ять. У ранніх моделях, коли виводилася в основному текстова інформація, відеобуфер знаходився у верхній області першого мегабайта основної пам'яті і займав 16, 32 кілобайт пам'яті. Однак з появою графічних режимів великої роздільної здатності для відеобуфера була потрібна значна за обсягом пам'ять, яку стали розташовувати на відеоплаті. Вона займає вже 64, 128, 256 мегабайт пам'яті.

В оперативній пам'яті зберігся буфер із максимальним розміром 128 кілобайт, який відображає частину відеопам'яті у відеоплаті, що знаходиться у відеобуфері. З цим буфером працює центральний процесор, і він може в різні моменти часу відображати фрагменти відеопам'яті для обробки.

Сама відеопам'ять знаходиться на відеоплаті (або на материнській платі, якщо відеопідсистема інтегрована в плату) і потрібна для того, щоб створювати образ і передавати його на дисплей. Так як зображення оновлюється кілька десятків разів на секунду, то під час виведення зображення з одного кадру екрана наступний починає оброблятися в іншій частині пам'яті. При великій кількості обробки графічної інформації частина обчислень може бути віддана спеціальному процесору, який знаходиться на відеоплаті, наприклад, для таких цілей, як обчислення елементарних об'єктів зображень, що часто використовується у відеоіграх. Чим потужніший процесорна відеоплаті, тим паче якісне зображення виводиться на дисплеї.

У реальному режиміРобота прикладна програма може користуватися всіма можливостями комп'ютера, практично не маючи обмежень. У захищеному режимісправа дещо інакше. Фізична адреса обчислюється безпосередньо, а використовуючи спеціальні таблиці. У комп'ютері є чотири рівні пріоритетів, при цьому нульовий рівень належить самій операційній системі та має практично ті ж можливості, що й у реальному режимі. Рівні 1 та 2 мають менше можливостей, і на сьогоднішній день практично не використовуються. Останній, третій рівень використовується для прикладних програм. Програма цього рівня має менше можливостей втручатися в роботу операційної системи, однак для своєї роботи, наприклад, при зверненні до диска або іншого пристрою, вона може отримати від операційної системи необхідні дані. При цьому передбачається, що операційна система надійніша, ніж прикладна програма, що підтверджується практикою.

Обмеження закладені, передусім, у процедурі перетворення адреси, оскільки у своїй використовуються спеціальні таблиці, де містяться поля з правами доступу і біти рівнів привілеїв запиту, які визначають, що може бути зроблено програмою у цій галузі пам'яті. Система DOS працює в реальному режимі, система Windows 95 і вище працює в захищеному режимі, тобто система Windows виділяє для прикладних програм всю пам'ять, що є на комп'ютері, яку сама і розподіляє.

При роботі у багатозадачному режимівідбувається часте перемикання між завданнями, коли операційна система виділяє якийсь проміжок часу одному завданню, потім іншою, потім третьою, знову першою і т.д. Ці проміжки часу є надзвичайно короткими і повторюються багаторазово за одну секунду, так що користувачу здається, ніби всі програми працюють одночасно, а саме, звучить музика, принтер виводить сторінку, вводиться символ з клавіатури в текст документа і т.д.

Для передачі управління від одного завдання до іншого, поточний станзавдання (точніше, основних регістрів у центральному процесорі) зберігається у спеціальній області пам'яті, званої стекомта перебуває в оперативній пам'яті. Потім викликаються збережені значення іншого завдання регістри центрального процесора і управління передається їм.

Те, кому і який час передати управління, операційна система вирішує залежно від алгоритму, вкладений розробниками під час її написанні. Можливо два різних режими роботи програм. У першому випадку процеси рівноправні, а у другому один процес має перевагу перед іншим і називається фоновим режимом. В останньому випадку програма отримує управління, коли основна програма перебуває в стані очікування, наприклад, введення від клавіатури, тобто використовує тимчасові проміжки, коли основна програма вільна.

Під час звернення до підпрограми або перемикання від одного завдання до іншого потрібно тимчасово розмістити поточні значення, наприклад ті, що знаходилися в регістрах, в деяку область пам'яті. Тобто необхідно запам'ятати стан завдання в даний час, щоб потім, відновивши їх, продовжити виконання програми. Для цього організовано стекова система. Ідея її проста. В області пам'яті приділяється ділянка для організації стека. Спеціальний регістр вказує на поточну позицію в стеку, і коли це туди поміщається або витягується, він збільшується або зменшується на довжину даних. У стеку використовується принцип «останній прийшов, перший вийшов», тобто вибираються останні дані, потім передостанні і так далі. Дії з метою вибірки даних здійснює програміст під час написання програми. Якщо стек переповнений, тобто не вистачило області даних, виникає помилкова ситуація і на екрані з'являється повідомлення про це, а виконання завдання припиняється. Як правило, це не означає, що комп'ютер не працює або зламався, краще перезавантажити комп'ютер і почати працювати заново. Якщо дана помилкапродовжуватиметься в одній і тій самій програмі, а інші програми працюють нормально, то винна програма, а не комп'ютер. Звичайно, така помилка може виникнути і з вини комп'ютера, наприклад, через погану оперативну пам'ять, але це зустрічається досить рідко.

Скільки потрібно оперативної пам'ятіу комп'ютері? Чим більше тим краще. Все залежить від тих програм, з якими працює користувач. Якщо їх багато і робота відбувається з графікою або відео, потрібно значний обсяг пам'яті. Бажано мати для Windows 98 не менше 32 мегабайт, а для роботи декількох додатків - 64 і вище. Система Windows ХР вимагає значно більше оперативної пам'яті. Для неї бажано мати 512 мегабайт, а краще 1 гігабайт. Наступні операційні системи (Windows Vista, Windows 7) потребують ще більше пам'яті. Тому для цих систем потрібно мати не менше 1 гігабайта, а краще 2 або 3 гігабайти. Йдеться про 32бітні системи, які в основному поширені. Для 64-розрядних систем розмір пам'яті потрібно помножити на 2, тобто для Windows 7 потрібно мати мінімум 2 гігабайти, краще 3-4. Чим більше встановлено пам'яті, тим вищою буде продуктивність комп'ютера, тим більше, що ціни на пам'ять неухильно падають.

Якщо на екрані з'явиться повідомлення Parity Error, то серед причин найчастіше збій пам'яті. У цьому випадку вийдіть з Windows і знову увійдіть. Якщо це повідомлення часто з'являється, перевірте установки BIOS. Можна також перевстановити пам'ять, тобто вийняти її та знову вставити. Якщо помилки продовжуються знову, використовуйте тестову програму для перевірки пам'яті.

Основними характеристикамиоперативної пам'яті є час доступу (час виконання операції зчитування/запису, тобто час від початку циклу читання до отримання даних на виході), її розмір, продуктивність, розрядність і т.д. Продуктивність вимірюється в мегабайт у сік, це кількість даних, які пам'ять може зчитувати та записувати в одиницю часу. Розрядність шини пам'яті визначається кількістю біт, з якими може бути виконана операція читання/запису за один час. Ці та інші параметри розглянемо докладніше.

Пам'ять організованау вигляді матриці, приблизно як екран дисплея, на якому є стовпці та рядки, де на перетині кожен елемент є схемою з одного-двох конденсаторів і транзисторів. При читанні адреса перетворюється на номер стовпця (CAS) та номер рядка (RAS). При цьому вибирається вміст всього рядка, посилюється і передається до тимчасового буфера, звідки вибирається за адресою стовпця елемент, який зчитується і передається на вихід мікросхемі. Так як при переміщенні в тимчасовий буфер розряджаються конденсатори, то потім їх значення відновлюються. При записі подається номер рядка та стовпця, а в комірку на перетині рядка та стовпця записується потрібне значення.

Щоб прискорити операції, мікросхема може мати кілька таблиць, як правило, 4, 8 або 16. Якщо мікросхема дозволяє зберігати 1 Мбайт пам'яті та має 8 ліній вводу/виводу, то кожна лінія обслуговує матрицю розміром 128 Кбайт або 1 Мбайт, що називається глибиною адресного простору. У цьому прикладі при зверненні до цієї мікросхеми вона зможе видавати значення байта, кожен біт якого знаходиться у різних матрицях. Чим більше ліній введення/виводу, тим більше даних можна отримати одночасно.

Одним із основних параметрів виступає час доступудо даних, що менше, тим краще і може бути від 40 до 80 наносекунд. З цим параметром часто співвідноситься мінімальний період синхронізації, який дорівнює 10 нс, відповідає часу доступу 50 наносек, 12нс - 60нс і т.д. Якщо пам'ять працює повільніше, ніж вимагає системна шина, комп'ютер працюватиме повільніше, оскільки виникнуть затримки очікування процесора. Тому необхідно вибрати оптимальну пам'ять за ціною та продуктивністю.

Оперативна пам'ять монтується у про банках ( банк- Комплект мікросхем, що забезпечує необхідну розрядність). Якщо працює 32-розрядна системна шина (486), а мікросхема має 8 ліній вводу/виводу, то необхідно 4 мікросхеми (4х8=32 ліній), і вони, якщо встановлені на одній пластині, складають банк, у Pentium – 64 ліній і тому потрібно 8 мікросхем без перевірки на парність, 9 - з перевіркою. Банк – це мінімальний обсяг пам'яті, з яким може працювати процесор за одне звернення. Банк може бути заповненим та незаповненим, часткове його заповнення не допускається. Якщо модулі пам'яті знаходяться на пластині, яка кріпиться на материнській платі, то комплект роз'ємів, в яких розташовуватимуться пластини з мікросхемами оперативної пам'яті, що забезпечують необхідну розрядність, також називається банком. Банк може містити як один, так і кілька роз'ємів на материнській платі. Усередині банку мікросхеми повинні підбиратися одного виду та одного обсягу, бажано одного виробника. Різні банки за своїми характеристиками можуть відрізнятися і бажано мінімізувати відмінності, інакше вони не зможуть узгоджено працювати. Сучасні комп'ютеримають оперативну пам'ять, у якій один банк розташований одній пластині.

Однією з найважливіших характеристик пам'яті є пакетний цикл обміну, який з'явився у 486 процесорах та моделях Pentium. При звичайному циклі обміну вказується адреса та одна дана, при пакетному циклі вказується адреса та кілька сусідніх (послідовно розташованих) даних. У цьому перше це зчитується довше, а такі - швидше. Запис 5-2-2-2 означає, що зчитування першого даного потрібно 5 одиниць часу (системних тактів), а наступних - по два. Або для читання першого даного потрібно 4 такти очікування (один такт на операцію читання), і по одному такту очікування для наступних тактів (4-1-1-1). Коли написано, що час доступу становить 40 нсек, потрібно мати на увазі, що йому відповідає перше звернення до пам'яті, наступні будуть швидше. Інші параметри визначають час робочого циклу, і якщо час доступу 50 нс, то робочий цикл становитиме 20 нс у записі 5-2-2-2.

Для материнської плати 486 із тактовою частотою 33 МГц застосовуються елементи пам'яті з часом доступу 70 нс (наносекунд). Швидші плати мають працювати з пам'яттю доступу 60 нс і менше. Плати Pentium використовують пам'ять із часом доступу 40 нс і менше. Час доступу вимірюється в наносекундах, де 1нс = 0,000000001 сек. Якщо обсяг вибірки з чіпа становить 1 байт, такий чіп називається шириною в байт, якщо 4 біта, то шириною в німбл (німбл - половина байта або 4 біта).

Мікросхеми пам'яті не встановлюються безпосередньо на материнську плату, вони групуються в кілька модулів і встановлюються на спеціальній пластині, яка називається форм-фактором SIMM (застаріла) або DIMM, які вставляються в спеціальний роз'єм. Часто ємність мікросхеми вимірюється у бітах, а пластини – у байтах.

На пластинах бажано встановлювати пам'ять з одним часом доступу, бажано одного типу та однієї компанії. Не всі слоти для оперативної пам'яті необхідно вставляти пластини, тобто можна залишати слоти вільними. Наприклад, 512 Мб можна вставити у двох варіантах: або 4 слоти по 128 Мб, або один слот 512 Мб. На кожній пластині може бути різна кількість пам'яті. На пластині може бути кілька елементів, кожен з яких може містити 256 Кб, 1 Мб, 4 Мб та деякі інші.

Оперативна пам'ять на материнській платі відрізняється від відеопам'яті, пам'яті в принтері та кеш-пам'яті тим, що їх не можна міняти один з одним, тому що вони випускаються в різному виконанні та мають свої характеристики, але принципи їхньої роботи однакові.

Типи оперативної пам'яті

Оперативна пам'ять називається RAM(Random-Access Memory – пам'ять з довільним доступом). У 70-80-х роках у нас в країні використовувалася серія машин ЄС (Єдина Серія), в якій оперативна пам'ять називалася ОЗУ (Оперативний пристрій). Тому досі в комп'ютерній літературі може зустрітися таке найменування.

Інший вид пам'яті - ROM(Read Only Memory – пам'ять тільки для читання). Як видно з назви, вона може використовуватися тільки для читання без запису. Подібна пам'ять використовується для BIOS-пам'яті, де зберігається важлива інформація, яка не повинна бути стерта. Ця пам'ятьбуде розглянуто далі в інших розділах.

Поділ пам'яті.Оперативна пам'ять поділяється на динамічну та статичну пам'ять:

- SRAM(Static RAM – статична RAM) – має швидкий доступ до інформації та не вимагає регенерації, проте дещо дорожче, ніж DRAM. Використовується в основному для кеш-пам'яті та в регістрах.

- DRAM(Dynamic RAM – динамічна RAM) – вимагає регенерації, у зв'язку з чим час доступу більше, ніж у попереднього виду. Майже всі сучасні модулі оперативної пам'яті для персональних комп'ютерів мають такий стандарт.

На малюнку вище показано елемент пам'яті DRAM. Фактично це мікросхема, кілька мікросхем встановлюються на пластину.

- SD RAM(Synchronous Dynamic RAM – синхронна динамічна RAM) – підклас пам'яті DRAM, який має особливість у тому, що використовує синхронний обмін даними. Тобто, дозволяє отримувати команди незалежно від того, виконана була попередня команда чи ні.

У силу того, що динамічна пам'ять дешевша, то саме вона і використовується для оперативної пам'яті. Вона виготовлена ​​з найдрібніших конденсаторів та транзисторів для управління процесом заряду. Фізично пам'ять виготовлена ​​з напівпровідникового матеріалу з утворенням елементарних осередків, у яких зберігається інформація рядків від 1 до 4 біт. Рядки об'єднані в матриці, які називаються сторінкою, які у свою чергу створюють масив, званий банком. При зчитуванні інформації конденсатори розряджаються і визначається, був у ньому заряд чи ні. Якщо заряд був присутній, то конденсатор заряджається. Згодом заряд стікає і час стійкого зберігання вимірюється в мілісекундах. У статичній пам'яті на один біт пам'яті задіяні два транзистори, один увімкнений, інший вимкнений, вони відповідають двом станам пам'яті. У той же час у динамічної пам'яті використовується один транзистор на один біт, тому на одній і тій же площі розміщено більше пам'яті, проте вона буде працювати повільніше. Тому для кеш-пам'яті використовується статична пам'ять.

Для збереження інформації використовується операція перезапису, яка називається регенерацією пам'яті, при якій конденсатори заряджаються. Однак центральний процесор має доступ до даних у циклі, вільному від регенерації. Для узгодження між оперативною пам'яттю і тактовою частотою процесора існує параметр - цикл очікування (Waitstate), що вказує на кількість тактів, який повинен пропустити процесор між двома операціями доступу до системної шини. Чим більше циклів у цьому параметрі, тим повільніше працює комп'ютер. Для встановлення цього параметра використовується програма Setup.

DRAM застосовувалася в основному в комп'ютері 80286 та частково в 386SX. В даний час вони використовуються як складові модулі пам'яті SIMM, DIMM, які будуть розглянуті далі.

Модулі пам'яті можуть відрізнятись один від одного за типом архітектури (Std або FPM, EDO, BEDO та SDRAM), за типом розташування (DIP, SIMM, DIMM та інші), за способом контролю помилок. Можуть мати й інші відмінності, наприклад, різні номінали напруги, параметри регенерації та ін.

Методи контролю помилок. Модулі пам'яті поділяються на такі типи:

Без паритету, тобто без перевірки помилок. Цей вид найпоширеніший, оскільки пам'ять працює досить надійно;

З паритетом, тобто перевіркою на непарність, при цьому при виникненні помилок надсилається сигнал центральному процесору про їх наявність;

ЕСС – контроль із кодом, який дозволяє відновити дані у разі помилки;

EOS – контроль із кодом для відновлення інформації при виникненні помилки та перевірки на непарність;

Модулі, які штучно видають біт непарності шляхом його перерахунку, тобто майже без паритету. Дозволяють працювати на тих платах, які потребують паритету.

Перевірка парності означає таке. Кожен байт, як відомо, містить вісім бітів. Деякі види пам'яті містять замість восьми - дев'ять байт, дев'ятий для перевірки на парність, тобто береться сума перших восьми байт за модулем 2 це значення міститься в дев'ятий біт. При читанні даних, якщо сума не збігається зі значенням у дев'ятому біті, то видається помилка, яка називається помилкою парності. Аналогічно проводиться перевірка з непарності, як у дев'ятий біт заноситься значення, протилежне сумі перших восьми біт. Наприклад, якщо є значення перших восьми бітах “00100100”, то сума дорівнює двійковій системі 10В. Значення по модулю два дорівнює нулю. При перевірці на непарність, у дев'ятий біт буде вміщено значення “1” (протилежне нулю). Для перевірки по непарності, значення дорівнює “001001001”. Найчастіше використовують перевірку по непарності, оскільки обнулення ділянки пам'яті виявляється саме цією перевіркою (при цьому сума нулів буде парна і дорівнюватиме нулю для всіх дев'яти бітів). Можна використовувати пам'ять із перевіркою на парність у системах, які її вимагають, але з навпаки.

Таким чином, якщо є 9 мікросхем, то одна плата з мікросхем служить для перевірки парності, 8 - без перевірки, тобто число мікросхем буде кратно 9 або 8 біт пам'яті. У Останнім часом, враховуючи надійність випускаються мікросхем, біт парності не використовується (наприклад, для схем 16 Мб одна відмова на 2-3 роки безперервної роботи). Пам'ять з перевіркою парності (Parity – парність) використовується в системах, де надійність дуже критична, тобто в серверах, які, крім того, постійно завантажені. У деяких випадках, коли материнська плата вимагає присутності пари парності, можна використовувати мікросхеми оперативної пам'яті, які емулюють біт парності, тобто фактично не мають дев'ятий біт і не здійснюють перевірку парності.

Існує пам'ять, звана EСС, яка рідко використовується, але дозволяє коригувати помилки при їх виникненні, тобто при виникненні помилок здійснює аналіз і може відновити зіпсований біт.

Надійність підвищується за більшої міри інтегрованості. Вона більш висока через те, що має менше з'єднань, тому краще купувати одну мікросхему 512 Мб, ніж чотири по 128 Мб. У разі можна використовувати в повному обсязі слоти для оперативної пам'яті, лише деякі, що дозволяє надалі наростити пам'ять.

Чергування пам'ятіорганізовано таким чином, щоб під час здійснення регенерації в одному банку (при цьому з ним не можна працювати) інший банк дозволяв виконати операції читання/запису. При цьому суміжні блоки даних знаходяться у різних банках. З огляду на те, що часто відбувається читання послідовних даних, використовуються різні банки при кількох операціях читання/запису.

Розбиття пам'яті на сторінки. Адресація організована подібно до таблиці, де кожен елемент таблиці відповідає елементу пам'яті в комп'ютері, тобто для звернення потрібно вказати спочатку номер рядка, потім стовпця. У випадку, коли наступне дане знаходиться поруч, адреси рядків можуть збігатися, тому при операції з сусіднім осередком вказується лише адреса стовпця, що підвищує швидкість пам'яті.

Пам'ять, що розділяється. Пам'ять, до якої можуть звертатися різні пристрої. Наприклад, пам'ять адаптера, що розділяється, дозволяє допускати звернення до неї як з боку системної шини, так і з боку адаптера.

Тіньова пам'ять. В силу того, що дані, які знаходяться в BIOS, зчитуються досить повільно, а можуть бути потрібними часто, вони копіюються в область оперативної пам'яті і далі, при роботі операційної системи, зчитуються звідти, а не з BIOS. Тіньова пам'ять може бути реалізована як програмними, і апаратними методами.

Нестандартна пам'ять. У комп'ютері може зустрітися нестандартна пам'ять, що має місце у переносних комп'ютерах. Як правило, серед них поширено багато видів, проте потрібно набувати пам'яті лише того виробника, модулі якого використовуються в комп'ютері. Купівля інших виробників часто буває дешевшою, проте вони можуть не підійти через особливі вимоги. Пам'ять для переносних комп'ютерів дещо дорожча, ніж для стаціонарних. Сучасні моделі ноутбуків переходять використання тих видів пам'яті, які використовують у стаціонарних комп'ютерах.

У різних видах ноутбуківдля установки оперативної пам'яті є отвори у різних частинах корпусу, тому їм потрібно мати відповідну інструкцію. У більш сучасних ноутбуках пам'ять стає стандартизованою.

Тип архітектури

Найпершою була архітектура FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM - швидка зі сторінковим способом), що має два види пам'яті з різним часом доступу: 60 і 70 нсек; мікросхеми з доступом 60 нсек працюють при частоті системної шини 60, 66 МГц. FPM називається також стандартною пам'яттю та працює в пакетному режимі читання циклу 5-3-3-3.

Наступною модифікацією пам'яті є EDO DRAM(Extended Data Output DRAM – розширений висновок даних DRAM). Швидкодія досягається за рахунок додаткових регістрів, в яких зберігаються дані протягом наступного запиту до мікросхеми і дозволяють розпочати наступний цикл до того, як закінчиться попередній. Працює на 10-15% швидше ніж FPM DRAM. Має час доступу 50 нсек, 60 нсек (для шини з частотою 66 МГц) та 70 нсек. Використовується на материнських платах із частотою шини до 66 МГц та процесорами Pentium, рідше з 486-процесором. Через те, що при частоті системної шини понад 66 МГц працює нестійко, поступово пішла з ринку.

EDO забезпечує конвеєризацію під час роботи пам'яті. Вона використовується у платах SIMM-72 та DIMM, при цьому в них не використовується перевірка на непарність, але можуть запам'ятовуватися контрольні суми ЄСС. Цей тип пам'яті може використовуватися як в оперативній пам'яті, так і відеопам'яті. Для роботи з цим типом потрібно, щоб BIOS міг працювати з ними, тому старі материнські плати можуть їх не підтримувати. Деякі плати визначають за допомогою відповідного BIOS тип модуля пам'яті та допускають одночасне встановлення стандартної та EDO пам'яті. Досягає за пакетного режиму читання циклу 5-2-2-2.

BEDO(Burst EDO – пакетний EDO) – дозволяє зчитувати дані блоками або пакетами за один такт. Розвинулася із SDRAM і працює на частоті системної шини 66 МГц. У BEDO отримали подальший розвитокпринципи конвеєрної обробки Ця пам'ять вимагає трохи більше часу на вибірку першого даного в пакетному режимі, але забезпечує швидшу вибірку наступних даних. Вона також використовується у платах SIMM-72 та DIMM. Досягає за пакетного режиму читання циклу 5-1-1-1.

SDRAM(Synchronous DRAM – синхронна DRAM) – забезпечує конвеєрну обробку даних та чергування адрес, що збільшує її продуктивність. Усі операції у таких мікросхемах синхронізовані з тактовою частотою CPU і з тактовими частотами системної шини до 133 Мгц, причому час робочого циклу становить 8-10 нс при частоті системної шини 100 Мгц. Для сучасних шин існує пам'ять РС100, РС133 де цифри вказують частоту системної шини. Працює швидше, ніж EDO DRAM, проте при частоті шини до 66 МГц різниця у продуктивності не суттєва.

Пам'ять SDRAM є найперспективнішою, особливо на великих тактових частотах системної шини комп'ютера, яку може ефективно підтримувати пам'яті інших типів. Ця пам'ять встановлюється на платах DIMM або мікросхема на системну або відеоплату. Досягає за пакетного режиму читання циклу 5-1-1-1.

SDRAM II(DDR SDRAM) дозволяє обробляти команди доступу паралельно у їхніх незалежних банках пам'яті, що прискорює час доступу. Дана пам'ять прискорює роботу за рахунок використання переднього фронту та спаду імпульсу в два рази, має позначення РС1600, РС2100, де цифри позначають кількість Мбайт/сек, які можуть бути передані по шині відповідно 1600 Мбайт/сек з використанням системної шини 100 Мгц, а 2100 – для 133 МГц. Однак вони повинні підтримуватись чіпсетом, про це можна проконсультуватися у посібнику на материнську плату. Докладніше про пам'ять DDR, DDR2, DDR3 розказано вище.

Пам'ять Direct RDRAMє перспективною пам'яттю, на яку перейшла компанії Intel. Вона може працювати з тактовою частотою шини 400 Мгц/сек, з пропускною здатністю до 1600 Мгц/сек, дозволяючи передавати дані на передньому та задньому фронтах імпульсу, забезпечує конвеєрну вибірку даних. Крім зазначених, існує пам'ять SLDRAM, яка, як і Direct RDRAM, на частоті 400 МГц дозволяє здійснювати передачу даних до 1600 байт/сек.

Існують модифікації вищезгаданих типів пам'яті, наприклад, CDRAM (Cashe RAM), EDRAM (Enhanced RAM) – є пам'яттю DRAM, В якій є статична пам'ять, використовується як буферна пам'ять у модулі. Час доступу до даних у зазначених видах пам'яті становить від 50 до 70 нс.

Крім того, існують інші види пам'яті, які встановлюються на графічних картах (але не для оперативної пам'яті) – VRAM , SGRAM , GDDR 2, GDDR 3, GDDR 4, GDDR 5 . Де GDDR 2 побудований на основі DDR 2, GDDR 3, GDDR 4, GDDR 5 побудовані на основі DDR 3.

Сучасні комп'ютеривикористовують DDR, DDR 2 і DDR 3.

Види корпусів, пластин. Встановлення пам'яті

Розміщення модулів.У старих комп'ютерах могли використовуватися додаткові карти збільшення оперативної пам'яті до 32 мегабайт. Така пам'ять встановлювалася не за допомогою DIMM і SIMM модулів, а за допомогою спеціальної карти, подібно до звукової відеокарти. Проте нині ці карти не виробляються.

Щоб не мати труднощів із встановленням та використанням мікросхем, пам'ять міститься на одній пластині, яка вставляється у спеціальне гніздо на материнській платі. У старих моделях комп'ютерів модуль DRAM може бути виготовлений у корпусі із дворядним розташуванням висновків. Під час встановлення та вилучення цих елементів необхідно уважно стежити, щоб ніжки не погнулися. Для випрямлення ніжок використовують тонкі плоскогубці.

DIP(Dual In-line Package – корпус з двосторонніми висновками) – також старий вид пам'яті, ємністю до 1 мегабіт, що знаходиться на материнській платі для моделей 8086, 286, 386, а також на графічних адаптерах. Наразі для оперативної пам'яті вони практично не використовуються. Зовнішній їхній вигляд показаний на малюнку нижче. Наступні види пам'яті випускаються як пластинок, у яких перебувають мікросхеми пам'яті.

Сучасні мікросхеми випускаються з корпусами: DIP, ZIP із зигзагоподібним розташуванням контактів, іноді випускаються для відеопам'яті, SQJ використовується в платах SIMM або для спеціальних роз'ємів на відеоплаті, TSOP - для встановлення DIMM на плату.

Модулі SIPP(Single Inline Pin Package – корпус з одним рядом дротяних висновків), або SIP (застарілий). Щоб зменшити місце на материнській платі, модулі DRAM розташовуються на пластині, яка має 30 висновків. Зовнішній вигляд плати показаний малюнку. До застосування SIPP використовувалися модулі SIP, але вони безнадійно застаріли.

На малюнку вище показано плату SIPP, а малюнку нижче - SIMM.

Модулі SIMM(Single Inline Memory Modules - модулі пам'яті в один ряд), у просторіччі звані “сими” з наголосом на останньому складі. Плата SIMM відрізняється від модуля SIPP тим, що має інший вид контактів, що розташовані на пластині, що видно на малюнку. Дані модулі мають мікросхеми пам'яті з 8, 16, 32 і більше Мб пам'яті.

Усі мікросхеми, що знаходяться на платах SIMM, DIMM, припаяні до плати, і замінити їх практично неможливо, тому при несправності одного модуля потрібно замінити всю плату.

Для 30-контактних модулів SIMM потрібно використовувати 4 модулі для 486-процесора, оскільки один модуль має розрядність 8 біт (8 х 4 = 32), а Pentium – 8, щоб забезпечити 64-разрядность. 72-контактні модулі SIMM мають розрядність 32, тому для 486-процесорів потрібно встановити одну плату, Pentium – дві. Модулі DIMM Pentium встановлюються по одному на материнську плату.

Раніше застосовувалися пластини із 30 висновками. В даний час модулі пам'яті мають 72 контакти. Роз'єм, куди вставляються пластини з пам'яттю, показано на малюнку нижче.

Щоб її зняти, потрібно відігнути два затискачі по краях плати та нахилити плату, після чого вийняти. Стрілки показують, куди необхідно натискати. Вставка здійснюється у зворотному порядку. Плата підноситься під кутом і переводиться у вертикальне положення. Затискачі по краях самі встановлюються на місце, як це показано на малюнку нижче.

Якщо ви збираєтеся купити комп'ютер і на системній платі є чотири роз'єми для пам'яті, бажано вибирати той комп'ютер, де заповнені не всі слоти, щоб надалі можна було додати інші модулі. Найкращим способомПеревірити працездатність пам'яті є встановлення її в комп'ютері та запуску діагностичної програми.

Спочатку такі модулі використовували стандарт SIMM, а потім з'явилися модулі DIMM. Модуль SIMM дозволяє зчитувати один раз один байт. При установці кількох модулів SIMM часто потрібно було, щоб вони мали однакові характеристики, підкорялися одним сигналам і збігалася швидкість вибірки. Часто мікросхеми з модулями різних компаній чи різних типів однієї компанії були сумісні з іншими.

Модулі можуть бути односторонніми та двосторонніми, при цьому односторонні мають, як правило, мікросхеми на одній стороні плати, у двосторонніх, в яких знаходиться два банки, модулі розташовані на двох сторонах.

Для материнської плати із процесором Pentium використовуються банки пам'яті, які працюють із SIMM та DIMM модулями.

DIMM(Dual In-Line Memory Module - упакована в два ряди на корпусі пам'ять) має 168, 184, 200 або 240 контактів і менше доступу, ніж на платах SIMM. Крім того, на платах подолано обмеження на розмір оперативної пам'яті 128 мегабайт. Тепер вона може досягати значної величини, яка вказана у документації на плату. Плати містять 2 ряди по 92 або 120 контактів (всього 184 або 240, у старих комп'ютерах - 168). За рахунок більшого числаконтактів збільшується кількість банків у модулі. У модулі DIMM вже 32 або 64 лінії для зчитування даних (відповідно 4 або 8 байт) і з'явилася можливість встановлювати їх у різних комп'ютерах. Крім того, модулі DIMM мають більше ліній заземлення. На платі може розташовуватися енергонезалежна пам'ять, де знаходяться параметри мікросхем. Якщо потрібний тип мікросхеми відсутня, то плата зможе працювати з такою пам'яттю. На відміну від SIMM, плати DIMM вставляються вертикально. Встановлення плат цього виду пам'яті відображається в розділі підключення комп'ютера.

SO DIMM(Small Outline DIMM – малогабаритний DIMM) – плати, на яких є 72, 144, 168 або 200 контактів та які використовуються для ноутбуків. Дана пам'ять має 16 незалежних каналів пам'яті та дозволяє працювати з різними пристроямита програмами, які звертаються до різних областей пам'яті одночасно.

Існує також вид – DDR 2 FB - DIMM, що використовується в серверах, RIMMмає 168, 184 або 242 контакти та металевий екран для захисту контактів від наведень (використовується для пам'яті RIMM , яка майже зійшла з виробництва), MicroDIMMз 60 контактами для субноутбуків та ноутбуків.

Крім того, існує низькопрофільна(Low profile) пам'ять, яка має знижену висоту плати для встановлення в низькопрофільних корпусах. Зазначимо також, деякі плати, що працюють на підвищених частотах можуть мати радіатор у вигляді пластинок.

Встановлення пам'яті.Для встановлення модулів пам'яті SIMM потрібно спочатку зняти кришку системного блоку, вийняти старі модулі (якщо це необхідно) та встановити плати так, як описано вище. Старі плати можуть вимагати встановлення перемичок під час додавання пам'яті. Далі слід закрити кришкою системний блок. При роботі пам'ятайте про електростатичну електрику, модулі при перевезенні з магазину повинні знаходитися в антистатичних мішечках, при установці мікросхем не можна торкатися пальцями контактів, оскільки на пальцях є жир, який може спричинити поганий контакт. Встановлюючи модулі, не сильно натискайте на них, інакше можна пошкодити материнську плату. При незручності установки краще зняти материнську плату. Якщо модуль не встановлюється, то можливо вставляється не тією стороною, і в цьому випадку спробуйте перевернути модуль. Карти SIMM вставляються похило, а плати DIMM вертикально.

Потім потрібно перевірити, чи система визначила наявність пам'яті, розмір якої можна дізнатися з програми BIOS. Можна також запустити тестову програму для перевірки встановленої пам'ятічи немає дефектів у будь-якій мікросхемі.

Зауваження.Мікросхеми пам'яті значно менші, ніж корпус, в якому вони знаходяться, але для того, щоб було комфортно їх монтувати, і для дотримання температурного режиму застосовується конкретно така конструкція.

Карта розширення пам'яті використовувалася для 286, тому що материнська плата не мала спеціального слота для пам'яті. Ця карта підключалася до системної шини та вимагала спеціального драйвера з певним стандартом, який називався Lim (Lotus, Intel, Microsoft).

Перші стандартні плати для нових процесорів Pentiumмали, як правило, два види роз'ємів для оперативної пам'яті: SIMM і DIMM, кожен з яких називається банком, причому їх нумерація починається з нуля (Банк0, Банк1 і так далі), проте багато плат не дозволяють використовувати обидва ці типи пам'яті на платі. Банки заповнюються послідовно, тобто спочатку необхідно встановити Банк0, потім Банк1. Таким чином, не можна встановити лише один Банк1. Можна спробувати визначити, яка пам'ять на пластині: з контролем парності чи ні. Якщо пластині є 8 мікросхем, вона без контролю, якщо дев'ять - то з контролем. Зрозуміло, що це пов'язано з наявністю дев'ятого біта в байті, який використовується для перевірки парності. В даний час плати для процесорів Pentium випускаються тільки з роз'ємами DIMM.

Існувала спеціальна плата-перетворювач, яка вставлялася в роз'єм SIMM, а в неї модулі пам'яті, тобто, якщо зайняті всі роз'єми SIMM, їх можна встановити на перетворювач і отримати вільні роз'єми, куди можна додати додатково оперативну пам'ять.

Номери банків оперативної пам'яті інколи маркують на материнській платі.

При збоях у роботі оперативної пам'яті слід протерти гумкою контакти та вставити її знову, потім поміняти плати між собою. Якщо пам'ять запрацювала, то причиною міг бути поганий контакт, тому що графічна плата споживає багато енергії та досить сильно нагрівається. Тому при встановленні потрібно її розмістити таким чином, щоб між нею та іншими платами був вільний простір, бажано біля вентилятора. При цьому потрібно простежити, щоб лопаті вентилятора не торкалися проводів, інакше він вийде з ладу.

Маркування.На платах може зустрітися маркування 1//9//70, яке означає 1 - з перевіркою парності (9 - число мікросхем), 70 - час доступу в наносекундах. Чим воно менше, тим краще, але має підтримуватись усіма пристроями, насамперед материнською платою.

Остання цифра часто визначає час доступу в наносекундах, який може визначати як саме значення, так і вдесятеро менше. Наприклад, час доступу в 70 наносекунд може бути маркований як 70 або просто -7. Значення для SDRAM можуть бути –10 (означає 50 нс), –12 (60 нс) та –15 (70 нс).

У нових мікросхемах спочатку з допомогою кількох символів вказується назва компанії-виробника, наприклад, M (компанія OKI), TMM (Motorola), МТ – Micron, GM – LG тощо. Кожна з компаній має код - вид шифру, про який можна дізнатися через систему Інтернет, звернувшись на сторінку компанії-виробника.

Кеш-пам'ять

Оперативна пам'ять – не вся пам'ять, яка знаходиться у комп'ютері. Крім неї існує кеш-пам'ять, яка є буфером між центральним процесором та оперативною пам'яттю, про яку вже згадувалося. У центральному процесорі є також спеціальна кеш-пам'ять для перетворення лінійної адреси на фізичну, щоб її повторно не обчислювати. Є кеш-пам'ять для роботи з різними пристроями (наприклад, з жорстким диском), яка дозволяє прискорити операції введення-виводу, буфер для клавіатури та ін. .

У цьому розділі буде розглянута кеш-пам'ять, що працює з процесором і знаходиться між центральним процесором та оперативною пам'яттю. Застосування кеш-пам'яті може значно збільшити продуктивність комп'ютера, оскільки зменшує час простою процесора. досягається це через те, що передача даних від кешу або до нього проводиться швидше, ніж до оперативної пам'яті. Якщо процесор повинен записати дані в оперативну пам'ять, замість цього відбувається запис в кеш-пам'ять, а процесор при цьому продовжує працювати. Далі, незалежно від роботи процесора при звільненні системної шини, за допомогою кеш-контролера відбуватиметься передача даних в оперативну пам'ять. У цьому є можливість як записи, а й читання даних із кеш-пам'яті.

Дія кеш-пам'яті ефективна завдяки тому, що програми обробляють, зазвичай, одні й самі дані. Крім того, команди програми розташовані одна за одною або всередині циклу, що збільшує можливість присутності даних в кеш-пам'яті. Якщо необхідні дані для читання знаходяться в кеш-пам'яті, то говорять про попадання до неї, якщо потрібні дані не знаходяться в ній, їх потрібно зчитувати з оперативної пам'яті і говорять про промах. Загалом суть кеш-пам'яті у збереженні образу областей з оперативної пам'яті, яка працює швидше.

Принципи організації кеш-пам'яті Кеш із прямим відображенням (Direct -mapped cache ) частковий або набірно-асоціативний (Set-associative cache). Як він працює? Адреса даного, яке потрібно прочитати, поділяється на три частини. Перша називається тегом, Другий визначає рядок, третій стовпець. Кеш організований як таблиці з рядків певної довжини, наприклад, по 1+16=17 байт, де у першому осередку міститься значення тега, а далі перебуває 16 значень даних. Отримавши адресу (наприклад, 123003Аh), він ділиться на три частини: тег (123h), номер рядка (003h) та номер стовпця (Аh). У цьому прикладі наведено умовне розбиття, оскільки розмірність чисел може бути іншою. За номером визначається номер рядка, у прикладі він дорівнює 4 (003h , де – 000h -перший рядок, 001h -другий, 002h– третя, 003 h - Четверта і т.д.). На початку рядка є значення тега, яке порівнюється з тегом отриманої адреси (123h). За їх відповідності відбувається вибірка або запис даного з відповідної позиції (Аh – одинадцяте значення, також 0h – для першого, 1h – для другого, … Аh – для одинадцятої); якщо вони не відповідають, то необхідного цього в кеш-пам'яті немає і воно вибирається з оперативної пам'яті. Даний тип кеш-пам'яті використовується у 386 процесорах.

Повністю асоціативна архітектура може зберігати рядок даних у будь-якому місці кеш-пам'яті. Адреса, за якою це зчитується, ділиться на дві частини: тег і номер у рядку. При необхідності зчитування або запису відбувається перевірка тегів у всій кеш-пам'яті і це вибирається, якщо є збіг. У цьому методі потрібно вже більше дій для знаходження даного, тому що потрібно переглядати значення всіх тегів у пам'яті, тобто більше апаратних витрат.

Набірно-асоціативнаархітектура використовує комбінацію вищезазначених методів і є найпоширенішою. І тут кілька рядків об'єднуються у звані набори. Адреса ділиться на три частини, третя, як і раніше, визначає номер цього рядка, середня – номер набору, а перша частина є тегом. По середній частині адреси визначається набір, де шукається рядок, який має на початку номер тега, що збігається з першою частиною даної адреси. Якщо вона є, дані пересилаються з кеш-пам'яті в центральний процесор, якщо ні, то операція проводиться з оперативною пам'яттю.

Багато процедур використовують кеш-пам'ять для даних та кеш окремо для команд центрального процесора. Цей метод називається Гарвардським. Якщо такого поділу немає, то метод називається Прінстонським.

Крім вищезгаданих методів, кеш-пам'ять може бути організована різними способами.

При наскрізний запис (Write Through) після запам'ятовування кеш-пам'яті здійснюється запис в оперативну пам'ять. Це найпростіший у сенсі реалізації спосіб, проте не найшвидший, тому що після запису в кеш-пам'ять процесор може продовжити роботу, і якщо йому знадобиться шина для отримання або запису даних, вона буде зайнята для запису в оперативну пам'ять, в результаті простоюватиме центральний процесор. Такий метод використовували перші процесори з кеш-пам'яттю (486), проте спостерігається перехід до інших методів.

Метод буферизації наскрізного запису (Buffered write through) є удосконаленням попереднього методу. При ньому центральний процесор записує кілька даних у буфер і може продовжувати роботу в той час, коли дані записуються в кеш-пам'ять, і ці дані будуть перенесені в оперативну пам'ять незалежно від центрального процесора методом наскрізного запису.

Метод зворотного запису (Write Back ) дозволяє після запису в кеш-пам'ять не записувати дані до оперативної пам'яті. Запис у неї буде відбуватися після запису всього рядка під час оновлення рядків. Цей метод швидший і потребує більше витрат апаратних засобів. Останнім часом спостерігається перехід на цей метод у сучасних процесорах.

У комп'ютерній літературі часом вкладається різний зміст назви кеш-пам'яті L1, L2. Іноді L1 означає кеш-пам'ять, що знаходиться в процесорі, іноді в картриджі. Ми ж приймемо таке позначення: L1 - кеш-пам'ять, що знаходиться в процесорі, L2 - у картриджі, L3 - на материнській платі. Насправді може бути інше найменування в різних фірм-виробників центральних процесорів, наприклад, Intel і AMD.

Кеш першого рівня.Кеш-пам'ять знаходиться всередині процесора і тому звернення до неї відбувається з більшою швидкістю, ніж системною шиною. Кеш-пам'ять у перших моделях містила дані та команди в одній області. Потім вона почала ділитися на дві частини, одна з яких зберігає машинні інструкції, інша - безпосередньо дані, що збільшило ефективність роботи комп'ютера. У деяких процесорах з'явилася третя область – буфер асоціативних трансляцій для переведення віртуальних адрес у фізичні. Кеш першого рівня працює на частоті процесора. Об'єм її невеликий, до 128 Кбайт.

Кеш другого рівня.Старі процесори мають кеш-пам'ять, вбудовану в спеціальний картридж, в якому знаходиться також процесор. Ця пам'ять з'єднана з процесором окремою шиною, що має більшу тактову частоту, ніж системна шина, що дозволяє ефективніше використовувати комп'ютер. Сучасна кеш пам'ять другого рівня знаходиться на ядрі процесора, здійснює синхронізацію між ядрами процесора, практично знаходиться між кешем першого рівня і кешем третього рівня.

Кеш третього рівня.У 486 комп'ютерах цей вид пам'яті став вбудовуватися на материнську плату. Ця пам'ять тоді називалася кеш-пам'яттю другого рівня. В силу того, що даний кеш працює вже не на внутрішній частоті центрального процесора, а на зовнішній, швидкість передачі даних до даної кеш-пам'яті нижче, ніж до кешу першого рівня. Це тому, що внутрішня частота вище, ніж зовнішня. Оскільки оперативна пам'ять та кеш-пам'ять третього рівня працюють на одній частоті, а читання/запис відбувається до кеш-пам'яті за один такт (у старих комп'ютерах – за 2 і більше), то вона також має переваги перед оперативною пам'яттю та збільшує продуктивність комп'ютера . Потім кеш третього рівня став називатися кеш, що знаходиться на кристалі процесора (Pentium IV, досягаючи 4 Мб, в сучасних до 24 мегабайт).

У деяких комп'ютерах можна використовувати кеш четвертого рівня(Зазвичай для серверів).

Кеш наступного рівня, як правило, більше за розміром, ніж кеш попереднього рівня та частота його повільніше, ніж у кешу попереднього рівня.

Проблеми під час роботи з кеш-пам'яттю.При роботі з кеш-пам'яттю можуть виникнути помилкові ситуації, коли кеш-пам'ять ще не записала дані в оперативну пам'ять, а інший пристрій (наприклад, через канал DMA) намагається рахувати дані з пам'яті на цій же адресі, але отримує вже старі дані. Щоб цього не сталося, контролер має спеціальну підсистему, яка визначає, хто звертається в оперативну пам'ять. Крім того, можливий випадок, коли в кеш-пам'яті знаходяться значення ROM-пам'яті (тільки для читання). Це реалізовано для того, щоб дані, що зберігаються в ROM-пам'яті, можна було зчитувати швидше, тому що вони зазвичай частіше потрібні. Однак використовувати кеш-пам'ять для запису в ROM не можна, оскільки це може призвести до помилок.

Другий помилковий випадок при роботі з кеш-пам'яттю можливий, коли дані з оперативної пам'яті зчитуються, а в цей час через канал DMA туди записуються нові дані. Ті самі проблеми можуть виникати під час використання багатопроцесорних систем, у яких кожен процесор застосовує свою кеш-пам'ять. Щоб не виникало таких випадків, всі ці варіанти повинен відстежувати контролер кеш-пам'яті, якому слід визначити, що і в якій послідовності має бути записано в оперативну та кеш-пам'ять. Однак він не завжди справляється із цими завданнями.

Деякі проблеми знімаються при вказівці в BIOS тих областей пам'яті, у яких можна проводити буферизацію для кеш-пам'яті, а яку - не можна. При часті помилки роботи кеш-пам'яті її можна вимкнути за допомогою відповідного параметра в BIOS.

Для кеш-пам'яті використовують не динамічні, а статичні модулі пам'яті. Декілька DIP елементів встановлюються на материнську плату. Кеш-пам'ять складається з трьох частин: контролера, пам'яті даних і пам'яті для команд. Перші процесори з кеш-пам'яттю мали контролер і одну область пам'яті як даних, так команд, проте надалі вони почали розділятися. Як правило, кеш-пам'ять, що міститься в процесорі, працює на тій же тактовій частоті, Що і процесор, на картриджі має приблизно половинну частоту, а на материнській платі - частоту системної шини. У сучасних комп'ютерах кеш-пам'ять на материнську плату не встановлюється.

Продуктивність.Вимкнення кеш-пам'яті першого рівня може іноді знизити продуктивність системи в кілька разів для деяких видів програм. Як правило, швидкість роботи даних мікросхем буває 20, 15, 12 нс і менше, що дозволяє виконувати пакетний цикл 2-1-1-1 на частоті 33 МГц. Використання кеш-пам'яті 2-го рівня збільшує продуктивність системи на 10-20 % (іноді вказується 20-30 %), що від виду програм, що використовуються. Практично зростання продуктивності припиняється після 1 Мб, оптимальною є наявність 512 Кб (для кеш-пам'яті 2-го рівня).

У деяких книгах розглядається ще один рівень кеш-пам'яті, яка визначається фактично як розмір буфера, що знаходиться в оперативній пам'яті та використовується для покращення роботи з деякими периферійними пристроями (жорсткий диск, оптичні дисководита інші).

Час доступуне повинно бути більшим, тому використовується статистична пам'ять (SRAM). Після встановлення необхідно встановити перемикачі на платі. Бо на різних платахє свої види перемикачів, то встановлення потрібного перемикання необхідно мати документацію на плату.

Як правило, коли ви купуєте материнську плату, на ній вже знаходиться кеш-пам'ять другого рівня розміром 256, 512, 1 Мб пам'яті. Однак деякі плати можуть мати гнізда для встановлення мікросхем. Так, може бути встановлений роз'єм COAST (Cache On A Stick - кеш на пластині), яка зараз не має встановлених стандартів, тому пам'ять різних виробників може не відповідати один одному і не вставлятися в гніздо. Найкраще купувати материнську плату разом із пам'яттю. Другий вид гнізда називається CELP (Card Edge Low Profile – край плати з низьким профілем).

Мікросхеми для кеш-пам'яті, як і, як і оперативна пам'ять, розбиваються на банки, яких може бути більше одного. У банку має бути пам'ять, відповідна розрядності системної шини, а максимальний обсяг обмежений можливостями системної плати. Встановлені мікросхеми мають бути однотипними, а багато установок параметрів задаються через BIOS.

Sync SRAM(Synchronous Static RAM - синхронна статична RAM) або Sync Burst SRAM, або SB SRAM - пам'ять, оптимізована під пакетний режим операцій, працює з часом доступу 8,5-13,5 нсек. Має при частоті системної шини понад 75 МГц діаграму 3-2-2-2, за меншої – 2-1-1-1.

PB SRAM(The Pipelined Burst Static RAM - конвеєрна пакетна статична RAM) - найбільш сучасний виглядпам'яті є розвитком Sync SRAM.

Async SRAM(Asynchronous Static RAM – асинхронна статична RAM) – найстаріший вид пам'яті з часом доступу від 12 до 20 нсек з діаграмою 3-2-2-2 при частоті шини більше 33 МГц. Оскільки не підтримує синхронні звернення, продуктивність має невелику.

При зверненні до оперативної пам'яті перевіряється наявність даних у кеш-пам'яті (яка працює практично як буфер), де зберігаються дані, що найчастіше використовуються для програм. Ці дані дублюються, оскільки вони знаходяться і в оперативній пам'яті, і кеш-пам'яті.

Для оперативної пам'яті 16 Мб достатньо 512 Кб кеш-пам'яті. Кеш-пам'ять дорожча, ніж оперативна і тому використовується для певних цілей. Звичайно, можна було б використовувати надшвидку пам'ять як оперативну, але вона дорожча, ніж існуюча, а так як при роботі вся пам'ять практично одночасно не використовується, а лише деякі її частини, то використовуючи кеш-пам'ять, ми можемо суттєво збільшити потужність комп'ютера.

Тип кеш-пам'яті визначається материнською платою або встановлюється за допомогою джамперів, використовуючи перемикачі, можна встановлювати їїРозмір. Кеш-пам'ять можна вимкнути за допомогою BIOS.

Оперативна пам'ять одна із головних компонентів комп'ютера, без неї робота системи неможлива. Об'єм та характеристики встановленої в системі оперативної пам'яті безпосередньо впливають на швидкість роботи комп'ютера. Давайте з'ясуємо на простому споживчому рівні, яка вона буває і навіщо потрібна взагалі в комп'ютері.

Як зрозуміло з назви, оперативна пам'ять комп'ютера чи ОЗУ (оперативний пристрій) на комп'ютерному жаргоні «оперативка», і навіть «пам'ять» служить для оперативного (тимчасового) зберігання даних необхідні роботи. Однак таке пояснення не до кінця зрозуміло, що означає тимчасового та навіщо їх зберігати в оперативній пам'яті, коли є жорсткий диск.

Тут ми підійшли до важливої ​​відмінності у пристрої та призначенні цих двох підсистем комп'ютера. У статті, присвяченій жорсткому диску, ми вже торкалися цього питання і для більшого розуміння питання рекомендуємо вам ознайомитися з нею. Тут детальніше розглянемо питання саме з боку оперативної пам'яті комп'ютера. Оскільки матеріал призначений користувачам комп'ютера початківцям і людям бажаючим розібратися більш докладно в його пристрої, ми не будемо заглиблюватися в стандарти, технічні реалізації різних видівОперативки та інші складні технічні моменти, цікаві лише інженерам, а розглянемо це питання з позицій звичайної людини.

Найпростіше відповісти на питання, що означає для тимчасового зберігання даних. Конструкція оперативної пам'яті виконана таким чином, що дані в ній зберігаються тільки доки на неї подається напруга, тому вона є енергозалежною пам'яттю на відміну від жорсткого диска. Вимкнення комп'ютера, перезавантаження очищають оперативну пам'ять і всі дані, що знаходяться в ній, в цей момент видаляються. Навіть короткочасний перебій у подачі напруги на планки пам'яті здатний обнулити їх або спричинити пошкодження окремої частини інформації. Тобто оперативна пам'ять комп'ютера зберігає завантажені в неї дані максимум в межах одного сеансу роботи комп'ютера.

Друга частина питання, навіщо вона взагалі потрібна трохи важче для розуміння. Тут уже необхідно хоча б у загальних рисахуявляти собі пристрій комп'ютера, тому радимо ознайомитися з цією статтею, а також взаємодія різних компонентів, між собою розказана в матеріалі, присвяченому материнській платі комп'ютера.

Отже, оперативна пам'ять служить буфером між центральним процесором та вінчестером. Жорсткий диск є енергонезалежним і зберігає всю інформацію в комп'ютері, але розплатою за це є його повільна швидкість роботи. Якщо б процесор брав дані безпосередньо з жорсткого диска комп'ютера, він працював би як черепаха. Вирішенням цієї проблеми служить застосування додаткового буфера з-поміж них як оперативної пам'яті.

Пам'ять енергозалежна і вимагає подачі постійного харчування для своєї роботи, зате вона в рази швидше. Коли процесору потрібні якісь дані, ці дані зчитуються з вінчестера і завантажуються в оперативну пам'ять і всі подальші операції з ними відбуваються в ній. Після завершення роботи з ними, якщо результати потрібно зберегти, вони відправляються назад на жорсткий диск для запису на нього, а з оперативної пам'яті вони видаляються, щоб звільнити місце для інших даних. Якщо результати не потрібно зберігати, оперативна пам'ять комп'ютера просто очищається.

Так у сильно спрощеному вигляді виглядає їхня взаємодія. Крім центрального процесора, інформація з ОЗУ може знадобитися й іншим компонентам, наприклад, відеокарті . Природно одночасно в пам'яті зберігається безліч даних, оскільки всі програми, які ви запускаєте або файли, що відкриваються вами, завантажуються в неї. Файли браузера, через який ви дивитеся зараз цей сайт, а також інтернет-сторінка знаходяться саме в оперативній пам'яті.

Варто зазначити, що дані з жорсткого диска саме копіюються в оперативну пам'ять, тому поки зміни зроблені з ними не будуть збережені назад на диск, там залишатиметься їх стара версія. Саме з цієї причини відкривши, наприклад ордівський файл і внісши до нього якісь зміни в редакторі, вам потрібно в кінці виконати збереження, при цьому файл завантажується назад на жорсткий диск і перезаписує там, що зберігається.

Різні компоненти комп'ютера взаємодіють між собою не безпосередньо, а через різні інтерфейси, так обмінюватись інформацією між процесором і ОЗУ використовується системна шина.

Продуктивність всього комп'ютера залежить від швидкості роботи всіх його складових і найповільніше з них буде пляшковим горлечком, що гальмує роботу всієї системи. Поява оперативної пам'яті суттєво збільшила швидкість роботи, але не вирішила всіх проблем. По-перше, швидкість роботи ОЗУ не ідеальна, а по-друге з'єднувальні інтерфейси теж мають обмеження щодо пропускної спроможності.

Подальший розвиток техніки призвело до того, що в пристрої, що вимагають високої швидкості обробки даних, стали вбудовувати власну пам'ять, цим усуваються витрати на передачу даних туди-назад і зазвичай у таких випадках використовується більш швидкісна пам'ять ніж у ОЗУ. Прикладом може бути відеоадаптер, вбудований кеш центрального процесора і таке інше. Навіть багато вінчестерів мають зараз свій внутрішній високошвидкісний буфер, що дозволяє прискорити операції читання/запис. Відповідь на питання, чому ця високошвидкісна пам'ять не використовується зараз як оперативна дуже проста, деякі технічні складності, але головне її дорожнеча.

Стосовно типових комп'ютерів, оперативна пам'ять випускається у вигляді модулів, що встановлюються у спеціальний роз'єм материнської плати. Розміри і форма залежать від стандарту, але в загальному випадку виглядає приблизно як на малюнку.

Однак модулі пам'яті з високими швидкісними характеристиками та орієнтовані на високопродуктивну комп'ютерну системуабо розгін, можуть суттєво відрізнятися зовнішнім виглядомвід своїх рядових побратимів. Виробники можуть встановлювати різні додаткові елементи, наприклад, радіатори для покращення охолодження та підвищення стабільності роботи на високих частотах. Прикладом може служити даний модуль виробництва OCZ з встановленим радіатором на тепловій трубці.

Види оперативної пам'яті

На даний момент часу існує два типи пам'яті можливих до застосування в якості оперативної пам'яті комп'ютера. Обидва є пам'ять на основі напівпровідників з довільним доступом. Іншими словами, пам'ять дозволяє отримати доступ до будь-якого свого елемента (комірки) на її адресу.

Пам'ять статичного типу

SRAM (Static random access memory) – виготовляється на основі напівпровідникових тригерів та має дуже високу швидкістьроботи. Основних недоліків два: висока вартість та займає багато місця. Зараз використовується в основному для кеша невеликої ємності в мікропроцесорах або спеціалізованих пристроях, де дані недоліки не критичні. Тому надалі ми її не розглядатимемо.

Пам'ять динамічного типу

DRAM (Dynamic random access memory) - пам'ять найбільш широко використовується як оперативна в комп'ютерах. Побудована на основі конденсаторів, має високу щільність запису та відносно низьку вартість. Недоліки випливають із особливостей її конструкції, а саме застосування конденсаторів невеликої ємності призводить до швидкого саморозряду останніх, тому їх заряд доводиться періодично поповнювати. Цей процес називають регенерацією пам'яті, звідси виникла назва динамічна пам'ять. Регенерація помітно гальмує швидкість її роботи, тому застосовують різні інтелектуальні схеми, що прагнуть зменшити тимчасові затримки.

Розвиток технологій йде швидкими темпами та вдосконалення пам'яті не виняток. p align="justify"> Комп'ютерна оперативна пам'ять, застосовувана в даний час, бере свій початок з розробки пам'яті DDR SDRAM. У ній була подвоєна швидкість роботи в порівнянні з попередніми розробками за рахунок виконання двох операцій за один такт (по фронту та зрізу сигналу), звідси і назва DDR (Double Data Rate). Тому ефективна частота передачі даних дорівнює подвоєної тактової частоти. Зараз її можна зустріти практично тільки в старому устаткуванні, зате на її основі було створено DDR2 SDRAM.

У DDR2 SDRAM було вдвічі збільшено частоту роботи шини, але затримки дещо зросли. За рахунок застосування нового корпусу та 240 контактів на модуль вона назад не сумісна з DDR SDRAM і має ефективну частоту від 400 до 1200 МГц.

Наразі найбільш поширеною пам'яттю є третє покоління DDR3 SDRAM. За рахунок технологічних рішень і зниження напруги живлення вдалося знизити енергоспоживання і підняти ефективну частоту, що становить від 800 до 2400 МГц. Незважаючи на той самий корпус і 240 контактів, модулі пам'яті DDR2 та DDR3 електрично не сумісні між собою. Для захисту від випадкового встановлення ключ (виїмка в платі) знаходиться в іншому місці.

DDR4 є перспективною розробкою, яка найближчим часом прийде на зміну DDR3 і матиме знижене енергоспоживання та вищі частоти до 4266 МГц.

Поряд із частотою роботи, великий вплив на підсумкову швидкість роботи надають таймінги. Таймінгами називаються тимчасові затримки між командою та її виконанням. Вони необхідні, щоб пам'ять могла «підготуватися» до її виконання, інакше частина даних може бути спотворена. Відповідно, чим менше таймінги (латентність пам'яті) тим краще і отже швидше працює пам'ять інших рівних.

Різних таймінгів існує багато, але зазвичай виділяють чотири основні:

• CL (CAS Latency)- затримка між командою на читання та початком надходження даних
• T RCD (Row Address to Column Address Delay)- затримка між подачею команди на активацію рядка та командою на читання або запис даних
• T RP (Row Precharge Time)- затримка між командою закриття рядка та відкриттям наступного
• T RAS (Row Active Time)- час між активацією рядка та його закриттям

Вказуються зазвичай у вигляді рядка цифр розділених дефісом, наприклад, 2-2-3-6, якщо вказується лише одна цифра, то мається на увазі параметр CAS Latency. Це дозволяє порівняти швидкість роботи різних модулів і пояснює різницю вартості здавалося б однакових планок.

До речі, зазвичай чим більше обсяг модуля, тим більше таймінги, тому взяти дві планки по 2 Гб може виявитися вигіднішим, ніж одну на 4 Гб. До того ж, використання декількох однакових планок пам'яті активує багатоканальний режим роботи, що забезпечує додаткове збільшення швидкодії. Заради справедливості слід зазначити, що в даний час вплив таймінгів на продуктивність дещо знизився через повсюдне збільшення обсягу кешу на основі високошвидкісної пам'яті статичного типу інтегрованого в сучасні процесори.

Який обсяг оперативної пам'яті використовувати

Кількість пам'яті, яку можна встановити на комп'ютер, залежить від материнської плати. Обсяг пам'яті обмежується як фізично кількістю слотів на її установки, і більшою мірою програмними обмеженнями конкретної материнської плати чи встановленої операційної системи комп'ютера.

У загальному випадку для перегляду інтернету та роботи в офісних програмахдостатньо 2 Гб, якщо ви граєте в сучасні ігри або збираєтеся активно редагувати фотографії, відео або використовувати інші вимогливі до об'єму пам'яті програми, то об'єм встановленої пам'яті слід збільшити щонайменше до 4 Гб.

Слід пам'ятати, що у час операційні системи Windows випускаються у двох варіантах: 32-битная (x32) і 64-битная (x64). Максимальний обсяг доступний операційній системі в 32-бітових версіях залежно від різних комбінацій комплектуючих приблизно від 2,8 до 3,2 Гб, тобто навіть якщо ви встановите в комп'ютер 4 Гб, система буде бачити максимум 3,2Гб. Причина цього обмеження з'явилася на зорі появи операційних систем, коли про такі обсяги пам'яті ніхто навіть у райдужних мріях би не подумав. Існує способи дозволити 32-бітній системі працювати з 4 Гб пам'яті, але це все «милиці» і не на всіх конфігураціях працюють.

Також Windows 7 Початкова \ Starter має тільки 32-бітну версію і обмежена максимальним обсягом оперативної пам'яті в 2 Гб.

Таких проблем не мають 64-бітові версії операційної системи, наприклад Windows 7 Домашня базова підтримує до 8 Гб, а Домашня розширена до 16 Гб. Якщо вам раптом і цього мало, ласкаво просимо скористатися версіями Професійна, Корпоративна або Максимальна, де можна встановити до 192 Гб пам'яті, головне материнську плату, куди все це багатство поставите знайти не забудьте і щоб ще грошей вистачило.

Як дізнатися яка оперативна пам'ять стоїть у комп'ютері

Існує два способи визначити тип і характеристики пам'яті, встановленої в комп'ютері. Можна подивитися ці дані на наклеєному стікері самому модулі, правда його напевно доведеться вийняти зі слота, інакше ви навряд чи щось побачите. Якщо стікер з інформацією відсутня або не читаємо, то тип DDR пам'яті можна визначити за кількістю контактів та розташування ключа (виїмки) на планці. Скористайтеся для цього наведеним нижче малюнком.

Інший спосіб дізнатися вичерпну інформацію про характеристики та режим роботи оперативної пам'яті, скористатися якоюсь програмою, що показує інформацію про систему. Рекомендуємо скористатися безкоштовною програмою CPU-Z показує, у тому числі характеристиці та режим роботи пам'яті.

На вкладці Memory відображається тип встановленої в комп'ютері оперативної пам'яті, її обсяг, режим роботи та таймінги. Вкладка SPD показує всі характеристики конкретного модуля пам'яті, встановленого у вибраний слот.

Що таке SPD

У кожному сучасному модулі пам'яті міститься спеціальна мікросхема SPD. Дана абревіатура розшифровується як Serial Presence Detect і в цю мікросхему виробник записує всю інформацію про даний модуль включаючи обсяг, маркування, виробника, серійний номер, рекомендовані затримки та іншу інформацію. Під час початкового завантаженнякомп'ютера ця інформація зчитується BIOS з мікросхеми SPD і відповідно до вказаними налаштуваннями, виставляється режим роботи пам'яті.

Останнє, що варто знати користувачу-початківцю, що існує буферизована (registered) і ECC-пам'ять. Оперативна пам'ять з підтримкою ECC (Error Checking and Correction) дозволяє виправляти деякі помилки, що виникають у процесі передачі даних. Модулі буферизованої пам'яті містять вбудований буфер певного розміру, що підвищує надійність та знижує навантаження на контролер пам'яті. Обидва ці типи пам'яті призначені для застосування в робочих станціях і серверах та в персональних комп'ютерахне використовуються.