Что такое оперативная память компьютера и для чего она нужна?

Прошли те времена, когда компьютер считался исключительно игрушкой для особо обеспеченных людей. Сегодня это обычный рабочий инструмент, с которым практически каждый человек сталкивается в быту или в работе ежедневно.

К сожалению, далеко не все имеют хотя бы начальный уровень компьютерной грамотности. Особенно ярко проявляется это в тот момент, когда требуется модернизация ПК. Часто люди не знают даже о том, что такое оперативная память, хотя во многих случаях именно ее замена (или увеличение объема) способна придать старому компьютеру заметно больше "прыти". А потому в этой статье мы распишем, за что отвечает эта комплектующая, как ее выбирать, а также затронем некоторые другие нюансы.

Основные понятия

Так что такое оперативная память? В литературе она обозначается аббревиатурой ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), еще чаще встречается английский вариант – RAM. Эта комплектующая необходима для временного хранения данных, что обеспечивает нормальное функционирование программного обеспечения. Обычно ее микросхемы подключаются к материнской плате через соответствующие разъемы, но нередко их просто распаивают на ней.

Вообще, главная задача ОЗУ – во время работы компьютера быть буфером между процессором и жестким диском, сохраняя все «промежуточные» данные и способствуя высокой скорости работы системы (особенно хороша в этом отношении оперативная память Intel).

Важное замечание

Нередко новички совсем не делают различия между оперативной памятью и постоянной (то есть жестким диском). Нужно четко понимать, что ОЗУ – энергозависима, все данные с ее микросхем удаляются в момент отключения компьютера. Следует отметить, что с жесткими дисками такого не происходит. В какой-то мере отдельным подвидом являются флэшки, так как там вообще не требуется энергии для хранения записанной информации.

Структура

Мы разобрались, что такое оперативная память. Но как она устроена и чем характеризуется? Фактически структура ОЗУ сходна с набором пчелиных сот. В каждой ячейке хранится какой-то объем данных (1-4 бита). Заметим, что у каждой «соты» есть свой персональный адрес. Он подразделяется на данные о местонахождении горизонтальной стройки (Row) и вертикального положения (Column).

Проще говоря, каждая ячейка – конденсатор, который на определенное время способен запасать электрический разряд. Благодаря специальным алгоритмам, записанные таким образом данные переводятся в формат, понятный компьютеру. Кроме того, для передачи адреса строки и/или вертикального столбца ячейки служит сигнал типа RAS и CAS соответственно. Впрочем, все это относится к таким материям, о которых обычному пользователю знать необязательно.

Как все это работает?

Если вы внимательно читали, то уже поняли, что сначала необходимая информация скачивается с жесткого диска, «запасается» в модулях оперативной памяти, а затем обрабатывается центральным процессором. Обмениваться данными все эти устройства могут напрямую, но куда чаще все это происходит с участием кэш-памяти.

Она есть как у процессоров, так и у жестких дисков. Предназначена кэш-память для хранения особенно часто используемой информации. Ее наличие позволяет значительно ускорить быстродействие всей системы в целом, так как скорость работы жесткого диска и оперативной памяти куда ниже, чем аналогичный показатель у самого центрального процессора. Если объем этого накопителя достаточен, удается полностью избавиться от вынужденных простоев и неактивности оборудования.

Самой же оперативной памятью управляет отдельный контроллер, который располагается на северном мосту материнской платы. Кроме того, от него же зависит подключение центрального процессора к прочим устройствам, которые используют «жирные» шины для передачи данных (все та же ОЗУ, графическая подсистема).

Следует знать

Когда идет работа оперативной памяти и производится запись информации в какую-то ячейку, то все данные, которые были там до того, будут утеряны безвозвратно. Нужно заметить, что современные операционные системы поддерживают разбивку оперативной памяти сразу на несколько разделов, это обеспечивает заметно повышенную скорость работы. Как все это функционирует?

Дело в том что современные устройства ОЗУ имеют большой объем, а потому в них могут размещаться данные сразу нескольких процессов, работающих одновременно. Разумеется, центральный процессор также способен обрабатывать по нескольку сотен задач за один раз. Чтобы обеспечить при этом нормальную работоспособность компьютера, была разработана система динамического распределения памяти. В этом случае для каждой задачи, которая в данный момент стоит «на рассмотрении» у центрального процессора, отводится свой, динамически изменяемый блок оперативной памяти.

Для чего такие сложности?

Такое подразделение помогает намного экономней распоряжаться имеющимся объемом оперативной памяти, так как наиболее важным и приоритетным задачам выделяется больше места. Нужно заметить, что действительно качественное динамическое распределение доступно только пользователям последних версий операционных систем.

Кроме того, старые способы распределения, которые использовались во времена Windows 98 или более ранних систем, делают программы тех лет полностью нерабочими на современных версиях ОС. Даже если у вас «на борту» имеется ОЗУ объемом гигабайта 4, оперативная память нового поколения просто не поймет старых инструкций.

Возможные режимы работы

Заметим, что ОЗУ может работать в следующих режимах:

• Single chanell. Одноканальный, ассиметричный режим. Включается в двух случаях: когда в системе только одна плашка памяти, или если пользователь установил несколько микросхем от разных производителей, отличающихся друг от друга своими параметрами. Важно заметить, что система во втором случае будет ориентироваться на самый слабый модуль ОЗУ, работая на его частоте.
• Dual Mode. Двухканальный, симметричный режим. Для этого в два слота устанавливаются абсолютно одинаковые плашки оперативной памяти, в результате чего скорость передачи данных может существенно вырасти. Соответственно, для активации этого режима микросхемы нужно ставить в 1 и 3 и/или 2 и 4 слоты. Учтите, что оперативная память 2-го поколения (DDR2) может работать только в этом режиме (чаще всего).
• Triple Mode. Трехканальный режим в последнее время встречается довольно редко. В общем-то, является разновидностью предыдущего режима, но используется только на тех материнских платах, на которых имеется три разъема под установку модулей ОЗУ. Следует заметить, что на практике такой режим очень часто уступает двухканальному варианту (на это укажет любой тест оперативной памяти).
• Flex Mode (гибкий). Это весьма интересный режим, который позволяет «выжать» максимум производительности из двух разных плашек памяти (важно, чтобы они были одинаковы по частоте). Установка модулей производится в порядке аналогичном двухканальному варианту.

Что происходит после включения компьютера?

Как мы уже говорили, обмен информацией между самыми важными устройствами компьютера происходит с использованием кэш-памяти. Ею же, в свою очередь, управляет специальный контроллер и программа для оперативной памяти. Для чего они нужны? Дело в том, что именно эти составляющие определяют приоритет задач, выбирая те программы, информацию которых нужно записать в кэш, а также приложения, способные «обойтись» обычной оперативной памятью.

При включении компьютера в ОЗУ с жесткого диска сразу же записываются все необходимые данные, элементы самой операционной системы и программы, которые должны запускаться автоматически сразу после старта компьютера. Разумеется, что перед этим проводится быстрый тест оперативной памяти (для выявления наиболее грубых неисправностей). После этого данные обрабатываются центральным процессором. Схема повторяется циклично, все время, пока вы не выключите компьютер.

Все хорошо, но что же происходит в том случае, если установленного в системе объема оперативной памяти уже не хватает для работы программного обеспечения и системы?

А если объемов не хватает?

Вот тогда-то в дело и вступает файл подкачки, с которым наверняка знакомы все пользователи не слишком мощных, устаревших машин. Файл этот располагается на системном жестком диске, и туда записываются все данные, которые банально не умещает оперативная память, цена которой довольно высока (от полутора тысяч за 2 Гб), поэтому с такой проблемой сталкиваются многие.

Вы и сами можете понять, что из-за низкого быстродействия жесткого диска в этом случае очень сильно страдает производительность всей операционной системы. Кроме того, из-за постоянных обращений к жесткому диску последний намного быстрее изнашивается физически.

Напротив, когда у вас очень много RAM, вы сильно можете выиграть в производительности. Для этого нужна специальная программа для оперативной памяти, которая прямо в ней создаст виртуальный жесткий диск. На него можно перенести все приложения, которые требуют повышенного быстродействия.

Физическая подборка модулей оперативной памяти

Для общего развития не помешает узнать, из каких модулей состоит сама микросхема оперативной памяти. Итак, вот все основные ее компоненты:

• Непосредственно блоки памяти.
• SPD – это специальная энергонезависимая микросхема, в которую вшиты стандартные параметры конкретного модуля. Когда компьютер включается, BIOS материнской платы считывает значения из этой микросхемы, на основании которых выставляются тайминги и прочие важные параметры. Это особенно важно, если обсуждается оперативная память для ноутбука, который часто может днями пребывать в «анабиозе».
• 
  «Ключ». Так называется прорезь в нижней части платы, по которой можно определить ее тип (DDR2, DDR3). Его основное предназначение в том, что он механически препятствует установке неподходящего для этой платы типа оперативной памяти.
• SMD-компоненты. К ним относятся наборы резисторов и конденсаторов. Нетрудно догадаться, что они ответственны за электроснабжение и питание модулей памяти.
• Стикеры. Это базовые настройки от производителя, которые нужны для корректной работы каких-то специфических компонентов.
• РСВ, то есть непосредственно печатная плата. Именно на ней распаиваются все вышеописанные компоненты. От ее качества, от состояния разводки дорожек и обработки, напрямую зависит не только быстродействие самого ОЗУ, но и работоспособность всей системы и компьютера (так сказать, «максимальная» оперативная память).

Критерии выбора оперативной памяти

Если вы осилили предыдущую часть, то приглашаем прочесть о критериях подбора RAM. В первую очередь нужно обратить внимание на то, какой именно тип памяти в принципе поддерживает ваша материнская плата (DDR1/2/3). Выяснить это можно тремя путями:

• Прочесть информацию от производителя вашей платы.
• Открыть системный блок и посмотреть название модели.
• Если нет таких возможностей, можно изучить руководство по вашему процессору: там наверняка перечислены все совместимые с ним материнские платы, так что вы наверняка сможете выяснить истину.

Впрочем, если у вас имеется нормальное подключение к интернету, можно поступить еще проще: кликаете по пункту «Выполнить» в меню «Пуск», после чего вводите туда команду dxdiag. Спустя некоторое время, появится окно диагностической утилиты. Вам важен пункт «Модель компьютера», в котором прописана модель материнской платы.

Прочие замечания

Затем стоит ознакомиться с информацией от производителя процессора, отыскать там вашу модель и выяснить, какие именно виды оперативной памяти наиболее оправданно использовать на конкретном компьютере. В общем-то, после этого можно отправляться в магазин, где вас ждет нужная оперативная память. Цена ее, к слову, довольно высока. Так, даже за пару гигабайт на устаревшем модуле DDR2 можно отдать до двух тысяч рублей. Впрочем, DDR3 все же намного дешевле.

Следует заметить, что некоторые путают форм-фактор разных типов ОЗУ. Так, оперативная память для ноутбука называется SO-DIMM, тогда как в десктопах применяется полноразмерная память DIMM. Как правило, первую разновидность устанавливают также в моноблоки и (редко) в компактные ПК. Не перепутайте при покупке!

Вот что такое оперативная память и для чего она нужна в компьютере.