Оперативная память

Запрос «ОЗУ» перенаправляется сюда; см. также другие значения. У этого термина существуют и другие значения, см. Оперативная память (значения). Модули ОЗУ для ПК Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, RAM, память с произвольным доступом) или операти́вное запомина́ющее устро́йство (ОЗУ) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

• непосредственно;
• через сверхбыструю память 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии аппаратного кэша процессора — через кэш.

Содержащиеся в полупроводниковой оперативной памяти данные доступны и сохраняются только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение. Выключение питания оперативной памяти, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному разрушению хранимой информации.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим сна, что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. В режиме гибернации питание ОЗУ отключается. В этом случае для сохранения содержимого ОЗУ операционная система (ОС) перед отключением питания записывает содержимое ОЗУ на устройство постоянного хранения данных (как правило, жёсткий диск). Например, в ОС Windows XP содержимое памяти сохраняется в файл hiberfil.sys, в ОС семейства Unix — на специальный swap-раздел жёсткого диска.

В общем случае ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти. ОЗУ может изготавливаться как отдельный внешний модуль или располагаться на одном кристалле с процессором, например, в однокристальных ЭВМ или однокристальных микроконтроллерах.

История

См. также: История вычислительной техники

В 1834 году Чарльз Бэббидж начал разработку аналитической машины. Одну из важных частей этой машины он называл «складом» (store), эта часть предназначалась для хранения промежуточных результатов вычислений. Информация в «складе» запоминалась в чисто механическом устройстве в виде поворотов валов и шестерней.

В ЭВМ первого поколения использовалось множество разновидностей и конструкций запоминающих устройств, основанных на различных физических принципах:

• на электромагнитных реле;
• на акустических линиях задержки;
• на электронно-лучевых трубках;
• на электростатических трубках.

В качестве ОЗУ использовались также магнитные барабаны, обеспечивавшие достаточно малое для ранних компьютеров время доступа; также они использовались в качестве основной памяти для хранения программ и данных.

Второе поколение требовало более технологичных, дешёвых и быстродействующих ОЗУ. Наиболее распространённым видом ОЗУ в то время стала память на магнитных сердечниках.

Начиная с третьего поколения большинство электронных узлов компьютеров стали выполнять на микросхемах, в том числе и ОЗУ. Наибольшее распространение получили два вида ОЗУ:

• статическая память (SRAM), в виде массива триггеров;
• динамическая память (DRAM), в виде массива конденсаторов;

SRAM хранит бит данных в виде состояния триггера. Этот вид памяти является более дорогим в расчёте на хранение 1 бита, но, как правило, имеет наименьшее время доступа и меньшее энергопотребление, чем DRAM. В современных компьютерах часто используется в качестве кэш-памяти процессора.

DRAM хранит бит данных в виде заряда конденсатора. Однобитовая ячейка памяти содержит конденсатор и транзистор. Конденсатор заряжается до более высокого или низкого напряжения (логические 1 или 0). Транзистор выполняет функцию ключа, подключающего конденсатор к схеме управления, расположенного на том же чипе. Схема управления позволяет считывать состояние заряда конденсатора или изменять его. Так как хранение 1 бита информации в этом виде памяти дешевле, DRAM преобладает в компьютерах третьего поколения.

Статические и динамические ОЗУ являются энергозависимыми, так как информация в них теряется при отключении питания. Энергонезависимые устройства (постоянная память, ПЗУ) сохраняют информацию вне зависимости от наличия питания. К ним относятся флэш-накопители, карты памяти для фотоаппаратов и портативных устройств и т. д.

В устройствах управления энергозависимой памяти (SRAM или DRAM) часто включают специальные схемы для обнаружения и/или исправления ошибок. Это достигается введением избыточных битов в хранимые машинные слова, используемые для проверки (например, биты чётности) или коррекции ошибок.

Термин RAM относится только к устройствам твёрдотельной памяти SRAM или DRAM — основной памяти большинства современных компьютеров. Для оптических дисков термин DVD-RAM не совсем корректен, так как, в отличие от дисков типа CD-RW или DVD-RW, старые данные не должны стираться перед записью новых. Тем не менее, информационно DVD-RAM больше похож на жёсткий диск, хотя время обращения к нему намного больше.

ОЗУ современных компьютеров

ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые ИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на той же площади кремниевого кристалла разместить больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая память, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим основную оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кэш-памяти внутри микропроцессора.

Память динамического типа

Основная статья: DRAM

Экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариантах два конденсатора). Такой вид памяти, во-первых, дешевле (один конденсатор и один транзистор на 1 бит дешевле нескольких транзисторов триггера), и, во-вторых, занимает меньшую площадь на кристалле (там, где в SRAM размещается один триггер, хранящий 1 бит, можно разместить несколько конденсаторов и транзисторов для хранения нескольких бит). Но DRAM имеет и недостатки. Во-первых, работает медленнее, поскольку, если в SRAM изменение управляющего напряжения на входе триггера сразу очень быстро изменяет его состояние, то для того, чтобы изменить состояние конденсатора, его нужно зарядить или разрядить. Перезаряд конденсатора гораздо более длителен (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если ёмкость конденсатора очень мала. Второй существенный недостаток — конденсаторы со временем разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их электрическая ёмкость и больше ток утечки, в основном, утечка через ключ.

Именно из-за того, что заряд конденсатора динамически уменьшается во времени, память на конденсаторах получила своё название DRAM — динамическая память. Поэтому, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов периодически восстанавливается («регенерируется») через определённое время, называемое циклом регенерации (обычно 2 мс). Для регенерации в современных микросхемах достаточно выполнить циклограмму «чтения» по всем строкам запоминающей матрицы. Процедуру регенерации выполняет процессор или контроллер памяти. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливается обращение к памяти, это снижает среднюю скорость обмена с этим видом ОЗУ.

Память статического типа

Основная статья: SRAM (память)

ОЗУ, которое не надо регенерировать (обычно схемотехнически выполненное в виде массива триггеров), называют статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры являются соединением нескольких логических вентилей, а время задержки на вентиль очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, чем ячейка динамической памяти, даже если они изготавливаются групповым методом миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше площади на кристалле, чем ячейка динамической памяти, поскольку триггер состоит минимум из 2 вентилей (шести-восьми транзисторов), а ячейка динамической памяти — только из одного транзистора и одного конденсатора. Используется для организации сверхбыстродействующего ОЗУ, обмен информацией с которым критичен для производительности системы.

Что такое УЗО в электрике

Многие люди слышали о том, что существует устройство защитного отключения – УЗО, но, что такое узо, для чего оно нужно в электрике, какие функции должно выполнять и можно ли вообще его не использовать в сети, знает не так много человек. Для того чтобы получить полное представление о том, что такое узо в электрике, о его функциях, устройстве, принципе работы нужно работать в области электрики, иметь диплом, но общие принципы действия и описание этого устройства сможет понять любой человек.

В большинстве квартир и домов не применяется и не применялось раньше УЗО, поэтому многие и не знают для чего его устанавливать, как оно работает. Если говорить языком принятым среди электриков, то УЗО, или устройство защитного отключения, представляет собой механический коммутационный прибор служащий для автоматического прерывания цепи при превышении тока небаланса заданного значения возникающего при определенных условиях.

Разные модели УЗО уже довольно давно продаются на рынке, многие профессионалы отлично знакомы с принципом их устройства, работы и активно применяют их при построении электрической проводки. Но многие электрики, хозяева домов и квартир, которые сами занимаются монтажом электрической системы не зная о преимуществах применения УЗО пренебрегают этим мощным средством предназначенным для защиты.

УЗО отлично защищает людей от поражения электричеством в случаях когда произошло нарушение изоляции, при случайных прикосновениях к токопроводящим неизолированным частям различного вида электрического оборудования и защищает имущество от теплового воздействия тока.

Самым вероятным местом поражения током в доме или квартире является кухня и ванная, где установлено очень большое количество электрических приборов, есть естественные заземлители – газовые, водопроводные трубы, мало свободного места и повышенная влажность воздуха. Практика показала, что УЗО, которое еще иногда называют дифференциальным выключателем, очень эффективное защитное устройство для быта, и сегодня только в одной Западной части Европы применяется сотни миллионов этих приборов разного типа.

Но все же, что такое узо в электрике? – это современное, очень эффективное, во многих схемах безальтернативное средство призванное защищать людей от поражения электричеством. УЗО также защищает электроустановки от возникновения пожара, от возгорания, которое может произойти в результате протекания тока утечки.

Понятие – устройство защитного отключения, принятое в литературе, самым точным образом определяет значение этого прибора, само название говорит за себя – это оборудование отключающее электричество с целью защиты. Но, что и кого оно защищает? Если автоматический выключатель должен защищать электрическую проводку, то УЗО служит на страже безопасности людей. Оно обеспечивает отключение напряжения при утечке тока на землю. Что понимается под выражением утечка тока?

Под этим выражением понимается любой ток проходящий мимо электропроводки или мимо подключенных в сеть приборов. Вот как раз на эту утечку тока и реагирует УЗО, если ток пошел мимо электропроводки или электроприбора УЗО срабатывает и отключает сеть.

Токи утечки обычно имеют малые значения, поэтому защита от короткого замыкания и от перегрузки, которую обеспечивают обычные автоматические выключатели, на токи утечки не реагируют. Как видим УЗО защищает от возникновения пожара возникающего из-за замыкания и тлеющей изоляции и от поражения током людей.

Для чего устанавливают устройства защитного отключения

Практически каждый человек за свою жизнь подвергался удару током в домашней сети напряжением 220 вольт. Этот ток составляет примерно 4-5 миллиампера, а если бы сила тока была большей, то опасность для здоровья и жизни значительно увеличилась.

Чтобы человека ударило током не обязательно нужно ковыряться в розетке или лезть в распределительный щит, достаточно просто дотронуться до стиральной машинки или холодильника, плойки и других приборов. Но почему так происходит?

Ответ простой – в том случае если в любом электрическом приборе нарушается изоляция токоведущих проводов, они начнут пропускать ток на корпус. То есть корпус прибора окажется под напряжением, а это все равно, что прикоснутся к оголенному проводу. При прикосновении к такому прибору возникает ток замыкания с землей и если прибор не имеет заземления, то током ударит человека.

В большей части домов и квартир нет возможности заземлить корпуса электрических приборов, это не предусмотрено конструкцией, схемой проводки. От такого удара не сможет защитить никакой супер автоматический выключатель, установленный в щитке. Гарантию от поражения током в таких случаях дает только применение более надежного и совершенного прибора, каким и является УЗО.

Так, что такое узо? – это прибор защищающий от токов утечки путем отключения сети в случае их появления. В случае когда произойдет выше описанная ситуация с повреждением изоляции какого-либо прибора, то по телу человека, который замыкает цепь фаза-земля ударит током.

Но поскольку сила тока утечки не очень большая, в сравнении с номинальным током, то обычные автоматы этого не чувствуют и не отключатся. А человек в тоже время может и погибнуть при определенных условиях. УЗО, в отличии от автоматов, сразу среагирует на возникновение тока утечки и моментально разорвет цепь.

Где устанавливается УЗО

УЗО чаще всего устанавливают в тех цепях, в которых возможны утечки тока и может возникнуть опасность поражения людей электрическим током.

В доме или квартире такими опасными местами являются кухня и ванна, по вполне понятным всем причинам, поскольку там чаще всего существует повышенная влажность и именно эти места наиболее насыщены разного рода электрическими приборами, в которых может образоваться ток утечки, например, это может произойти со стиральной машиной или бойлером.

Поэтому, все бытовые приборы и розетки в этих и других помещениях должны быть защищены путем установки такого прибора защиты как УЗО.

Надо отметить тот факт что устройство защитного отключения хоть и предназначено для защиты человека от поражения электрическим током но работает оно только когда появляются утечки тока. То есть если человек возьмет и засунет два пальца в розетку – УЗО не сработает. А не сработает оно, потому что нет утечки тока, а человек в такой ситуации является обычной нагрузкой.

Расшифровка обозначений

Производители оперативной памяти используют часто свои собственные маркировки для обозначения моделей, но характеристики всё же стараются указывать в едином формате. Например, из планки от «Сrusial» можно извлечь следующую информацию.

4GB DDR3L-1600 UDIMM 1.35V CL11

Стандарт планок DIMM, UDIMM и SODIMM

Такими сокращениями обозначают стандарт планок. DIMM это планки для персональных компьютеров, а SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module) — для ноутбуков — по размеру короче и выше.

Кроме этого можно встретить следующие обозначения:

• U-DIMM — без буфера;
• R-DIMM — с буфером;
• LR-DIMM — с буфером и пониженным энергопотреблением;
• FB-DIMM — с полной буферизацией.

U-DIMM — разновидность DIMM памяти, используется в 99% домашних ПК. «U» обозначает что у планки нет защиты от возникновения ошибок при обращения к ячейкам. Это позволяет ей быстрее работать и дешевле стоить. Для повседневных задач отсутствие защиты не критично. В маркировке часто букву «U» не пишут, оставляя только DIMM.

R-DIMM, LR-DIMM и FB-DIMM — планки для серверов и вычислительных систем, в которых нужна максимальная надёжность работы. Стоят дороже и не рекомендуются для покупки в обычные компьютеры.

Тип памяти: DDR4, DDR3 и DDR3L

Типы памяти отличаются по техническим характеристикам. DDR4 работает на более высоких частотах и более энерго эффективна. Подробно . Отмечу, что DDR4 и DDR3/DDR3L память несовместимы.

Разница между DDR3 и DDR3L заключается лишь в энергоэффективности. «L» это сокращение от «Low». Память с этим маркером потребляет 1.35V, в то время как без него — 1.5V. Оба типа совместимы и могут использоваться одновременно в одном компьютере. Более низкое энергопотребление не позволит сэкономить на электричестве, но обеспечит памяти чуть меньший нагрев.

Частота работы: 1333, 1600, 1866, 2133 МГц

Чем выше частота, тем лучше быстродействие. Но есть нюанс. Процессор имеет максимальный порог частоты на которой он может взаимодействовать с оперативной памятью. Если в процессоре этот порог 1600 МГц, то покупка памяти с частотой 2133 МГц ничего не даст. Работать всё будет на частоте 1600 МГц.

Данную характеристику часто не указывают у процессоров и её следует искать на сайте производителя. Для примера приведу небольшой список максимальной частоты взаимодействия с ОЗУ для некоторых процессоров.

Серия процессора	Max частота
Core i3
Core i3 8й серии	2400 МГц
Core i3 7й серии	2133/2400 МГц
Core i3 6й серии	2133 МГц
Core i3 4й серии	1600 МГц
Core i5
Core i5 7й серии	2400 МГц
Core i5 6й серии	2133 МГц
Core i5 4й серии	1600 МГц
Core i7
Core i7 7й серии	2666 МГц
Core i7 6й серии	2400 МГц
Core i7 4й серии	1600 МГц
AMD FX
AMD FX-4ххх	1866 МГц
AMD FX-6ххх	1866 МГц
AMD FX-8ххх	1866 МГц
AMD Ryzen
AMD Ryzen 3 1й серии	2666 МГц
AMD Ryzen 5 1й серии	2666 МГц
AMD Ryzen 7 1й серии	2933 МГц

Пиковая скорость передачи данных: PC10600, PC12800, PC19200

Максимальная скорость передачи данных зависит от частоты работы памяти и обозначается префиксом «PC». Далее идёт скорость, измеряемая в МБ/с. Чем больше скорость — тем лучше.

Частота	Скорость
2400 МГц	PC19200
2133 МГц	PC17000
1866 МГц	PC14900
1600 МГц	PC12800
1333 МГц	PC10600

Иногда встречается префикс «PC3» или «PC4». Ссылка на тип памяти — DDR3 или DDR4.

В конце может добавляться буква, обозначающая стандарт планки. Например, «PC4-24000U» или «PC4-24000R».

• U — U-DIMM;
• S — SO-DIMM;
• R — R-DIMM;
• L — LR-DIMM;
• F — FB-DIMM.

Редко встречается «E» — ECC (error-correcting code) — память c коррекцией ошибок.

Тайминг: 8-8-8-24, CL11

Тайминг это задержка, которая происходит при обращении процессора к памяти. Обычно указывается в виде 4 чисел. Они описывают скорость чтения, записи и выполнения действия. А Четвёртая указывает на полный цикл выполнения этих операций. Иногда указывают только скорость чтения — CL11 (CAS Latency 11).

Чем меньше задержки, тем лучше. Но это не точно. Дело в том, что, архитектура современных процессоров подразумевает наличие большого кеша и процессор не так часто обращается к оперативной памяти. Поэтому в DDR3 и DDR4 этим показателям производители не уделяют должного внимания. Разницу в быстродействии между 8-8-8-24 и 17-17-17-42 практически нельзя заметить.

Размещение чипов памяти: 1Rx8 и 2Rx8

В некоторых моделях памяти в маркировке присутствует обозначение 1Rx8 или 2Rx8. Это указание на схематическое расположение чипов на плате.

• 1Rx8 — 8 чипов на одной стороне платы;
• 2Rx8 — 16 чипов по 8 с каждой стороны.

В одном компьютере может использоваться одновременно память с разной организацией размещения чипов, на быстродействие это не влияет. Производитель просто решает как ему удобней разместить их на плате.

Определение понятия

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначается для записывания сведений о выполняемых компьютером задачах. Центральный процессор извлекает из него необходимую информацию. В компьютере документы сохраняются на жёстком диске и оперативке. Устройства отличаются друг от друга скоростью работы и зависимостью от электропитания. После выключения компьютера на винчестере остаются данные, загруженные пользователем. ОЗУ полностью очищается при отсутствии напряжения в сети.

Основная миссия оперативной памяти — быстрое решение сиюминутных задач. При запуске ПК служебные программы загружают востребованную информацию в оперативку. Отсюда данные поступают в центральный процессор, где происходит их обработка. Результат работы возвращается в ОЗУ, а далее направляется на жёсткий диск для сохранения или в приложения, задействованные в работе в текущее время.

RAM сохраняет один байт информации в одной электронной ячейке. Если при поступлении новых данных в ОЗУ не хватает места, то старые сведения стираются. Чтобы этого не происходило, используется файл подкачки или кэш-память. Способность оперативки запускать несколько вычислительных процессов одновременно повышает быстродействие и эффективность всей системы.

Мы уверены, что Вам будет интересна статья с описанием дискретных и интегрированных видеокарт.

Виды запоминающих устройств

Запись и сохранение информации в оперативке происходит при подаче заряда в набор конденсаторов либо при переключении состояния комплекта полупроводниковых триггеров. Различные схемы ОЗУ обусловили применение устройств 2 типов:

1. Принцип работы динамической памяти DRAM (англ. dynamic random access memory) основан на схеме из одного или двух конденсаторов и транзистора. Из-за токов утечки DRAM требует постоянной динамической подзарядки, что считается недостатком. Ещё одной слабой стороной считается низкая скорость обработки информации. К достоинствам такой схемы относятся дешевизна конструкции и малая занимаемая площадь.
2. Статическая память SRAM (англ. static random access memory) использует работу пакета триггеров с обратной положительной связью, что позволяет обойтись без дополнительной подзарядки. Однако, полупроводники занимают большую площадь, чем ёмкости динамической памяти. Кроме того, производство транзисторов дороже, чем изготовление конденсаторов. Негативные особенности оперативки SRAM объясняют её небольшой объём. Отсутствие токов утечки и быстрота выполнения операций обусловили применение этого вида оперативной памяти в кэш-памяти процессора и видеоадаптера.

Эксплуатация и профилактика

На материнской плате размещены слоты для установки модулей ОЗУ. На планке памяти сделаны специальные вырезы, которые не позволят вставить пластинку неправильно. Устанавливаемые на ПК модули должны иметь одинаковые параметры. Иначе устройство будет работать по наименьшим значениям технических характеристик.

Размер оперативной памяти определяется операционной системой, установленной на компьютере. 32-разрядная ОС потребует не более 4 Гб, а 64-разрядной ОС потребуется до 9 Гб памяти. Объём оперативки зависит от модели материнской платы, установленной на П. К. Соответствие ОЗУ мощности компьютера проверяется в BIOS, таблица которого отобразится на экране монитора при нажатии клавиши Del или F2 во время загрузки. В пункте Installed memory указывается объём оперативки.

При удалении пыли во внутреннем пространстве компьютера не лишней будет операция чистки оперативки. Вытащенный из слота модуль продувают вентилятором или протирают сухой и чистой салфеткой. Группу контактов очищают от загрязнения смоченным в спирте тампоном. Просушенное устройство вставляют на прежнее место.