Что такое оперативная память в компьютере и зачем она нужна

Добрый день, друзья!  Сегодня мы поговорим об оперативной памяти компьютера.  Но сначала кратко вспомним, что такое

Программная и аппаратная части компьютера

Современный компьютер включает в себя аппаратную и программную части.

Аппаратная часть – это то, что можно увидеть, потрогать, это то, что жаргонно называют «железом».

Программная часть – это то, что оживляет «железо», заставляет его работать и выполнять функции, необходимые пользователю.

Грубо, говоря, программная часть «прокачивает» через аппаратную потоки цифровой информации.

Информационный поток состоит из мельчайших частиц, как бы квантов информации, при этом каждый квант может иметь два значения – «0» и «1». Все современные компьютеры основаны на двоичной логике. Информационный поток распределяется процессором компьютера по ячейкам памяти. Так как логика двоичная, то и ячейка может иметь только два состояния.

В компьютере имеется:

• постоянная память (ROM – Read Only Memory, только для чтения),
• оперативная (RAM – Random Access Memory, память с произвольным доступом).

ROM предназначена для хранения программ, необходимых для начального запуска компьютера. RAM предназначена для кратковременного хранения данных в процессе одного сеанса работы.

В оперативной памяти  при выключении питания компьютера данные стираются, в постоянной  – остаются. Если они почему-то сотрутся и в постоянной памяти, то компьютер превратится в мертвую кучку «железа».

 Статическая и динамическая память

Оперативная память подразделяется на статическую и динамическую. При этом основная часть оперативной памяти – динамическая. Это связано с тем, что статическая память значительно дороже в производстве. Для одной ее ячейки требуется значительно больше интегральных элементов. Но она более быстродействующая.

Основой ячейки динамической памяти служит миниатюрный конденсатор. Если он заряжен до какого-то определенного порога – это соответствует «единице», если разряжен (до определенного порога и ниже) – это соответствует «нулю».

Заряд на конденсаторе быстро уменьшается. Поэтому, чтобы не было ошибок, данные в ячейках надо периодически обновлять (регенерировать). Причем делать надо это не реже, чем раз в 15 мс. Это замедляет быстродействие компьютера.

Кроме того, процессор работает на значительно более высокой частоте, чем основная (динамическая) память. И если поднимать только тактовую частоту процессора – особого толку не будет. Быстродействие компьютера будет определяться более медленной скоростью работы памяти.

Поднять быстродействие можно, если между процессором и основной памятью установить статическую память (SRAM, Static RAM), которая работает на более высокой частоте (в идеале – равной тактовой частоте процессора).

Она будет являться как бы посредником, процессор будет считывать данные из нее, а не из медленной RAM. Раньше SRAM устанавливали в виде отдельных микросхем на материнской плате, теперь же она перекочевала в процессор и стала называться «кэш первого уровня L1» и «кэш второго уровня L2».

Тактовые частоты оперативной памяти все время растут, и объем ее увеличивается.

Рост стимулируется тем, что необходимо перелопачивать все большие и большие потоки информации. Динамическая память выпускается в виде модулей с ключами для защиты от «дурака», что предотвращает ее повреждение при неумелом использовании.

К настоящему времени емкость модулей исчисляется гигабайтами (Гб). Со времени 286-х компьютеров — с их 1-2 Mб RAM — объемы выросли в тысячи раз!

 Модули с коррекцией ошибок

Существуют модули с коррекцией ошибок и без. Дело в том, что всегда существует некоторая вероятность ошибочного считывания данных из памяти. Для борьбы с этим явлением применяют как аппаратные, так и программные средства. Программные средства – это избыточное кодирование.

В этом случае цифровой поток имеет в своем составе «лишние», так называемые служебные биты. Они не несут полезной информации, но использующиеся для проверки и коррекции ошибок. Аппаратные средства – это дополнительные микросхемы в модуле.

Модули с коррекцией ошибок (ЕСС — Error Correction Code) применяется в серверах, где циркулируют большие информационные потоки и велика цена ошибки.

В бытовых и офисных компьютерах применяются модули без коррекции ошибок, которые стоят существенно дешевле. Эти два вида модулей можно легко отличить по внешнему виду. Память без коррекции ошибок имеет четное количество микросхем в модуле (чаще всего – 8), память с коррекцией ошибок – нечетное (чаще всего – 9).

 Микросхема SPD

В модуле, вместе собственно с микросхемами динамической памяти, обычно установлена и маленькая микросхемка EEPROM (электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство) с последовательным доступом, где хранятся настройки для этого модуля. Это микросхема SPD (Serial Presense Detect – схема последовательного детектирования).

Для устойчивой работы и безошибочного считывания данных из микросхем необходимо выдержать определенные временнЫе параметры (задержки) между различными управляющими сигналами. В программе конфигурации SETUP компьютера имеется возможность настройки параметров памяти — как автоматически (опция «By SPD»), так и вручную.

В случае автоматической настройки данные считываются из микросхемы SPD, и это гарантирует устойчивую работу модулей. Ручные настройки могут понадобиться при разгоне (оверклокинге) системы. При этом задержки принудительно уменьшаются.

Скучноватый сегодня у нас получился урок… Но зато вы, уважаемые читатели, узнали о микросхеме SPD. Об этом редко пишут. Раньше, в первых модулях DDR наиболее продвинутые пользователи перепрограммировали эту микросхему с целью разгона памяти. Производитель ведь всегда закладывает какой-то резерв.

И этот резерв  использовался для разгона. Такое вмешательство на самом низком – аппаратном — уровне было чревато сбоями в работе. Но когда получалось, дотошный пользователь радовался как гонщик «Формулы-1», которому удалось выжать из своего «болида» последние лошадиные силы.

На этом закончим краткое знакомство с компьютерной памятью. В следующей статье мы познакомимся с тем, что такое BIOS в компьютере. Будет интересно!

Надеюсь, информация оказалась Вам полезной.

С вами был Vsbot. До новых встреч!