Системная память и оперативная память в чем разница

Внутренняя память компьютера делится на оперативную и постоянную. В отличие от внешней, которая представлена подключаемыми устройствами HDD, USB-флеш, SD-картами, оптическими дисками, она является одним из основных элементов системы, обеспечивающих ее работу. Устройства такого типа размещаются непосредственно на материнской плате и не требуют обращения к ним пользователя. Посмотрим, чем отличается оперативная память от постоянной.

Оперативная память (RAM) – энергозависимая изменяемая память с произвольным доступом, в которой хранятся данные, обрабатываемые процессором в конкретный момент времени. Реализуется в виде оперативных запоминающих устройств и часто называется просто ОЗУ.

RAM

Постоянная память (ROM) – энергонезависимая память, хранящая неизменяемые данные. Реализуется в виде распаянных на плате микросхем, которые называются постоянными запоминающими устройствами.

ROM

ПЗУ часто путают с накопителями, на которые записывают файлы пользователи. На самом деле эта память им недоступна: в ROM записаны BIOS и другие микропрограммы, предназначенные для управления взаимодействием аппаратных элементов, а в мобильных устройствах – еще и операционная система. Технически к ПЗУ также относятся и CD-ROM, магнитные ленты, перфокарты и прочие носители с единожды размещенной информацией, однако частью системы внутренней памяти компьютера они, конечно, не являются.

Сравнение

Представьте себе, что пишете, к примеру, доклад. Чтобы прочитать статью, вы встаете, подходите к шкафу, берете книгу или журнал, несете ее за стол, ищете информацию, закрываете, несете ее обратно, ставите на полку. И так раз за разом. Медленно и неудобно, особенно если шкаф в другой комнате. А если сесть за большой свободный рабочий стол? Вот здесь у вас лежат три журнала, открытые на нужных страницах, вот здесь – том энциклопедии, там методичка, а на мониторе – браузер со ссылками на литературу. Все доступно, только руку протяни и прочитай. Точно так же в оперативной памяти хранятся файлы запущенных программ и открытых документов. По сравнению с накопителями, даже самыми перспективными, ОЗУ гораздо быстрее, время обращения измеряется в наносекундах.

Оперативная память используется в операциях компьютера после его запуска и загрузки ОС. Из ПЗУ данные считываются преимущественно во время старта системы, а приложения к ним не обращаются. Запись информации в постоянную память может быть либо фабричной (собственно ROM), либо однократно программируемой (PROM, в быту манипуляция именуется «прошивкой»).

Основное техническое отличие оперативной памяти от постоянной – энергозависимость. С отключением питания ОЗУ полностью очищается от данных, сколько бы их ни было и какими бы важными они ни казались. Каждый хотя бы раз попадал в ситуацию, когда в процессе работы за компьютером внезапно отключался свет, и тогда изменения в документе, открытые странички в браузере, проигрывающееся видео не сохранялись. Это происходит потому, что до записи новой редакции во внешнюю память она хранится в памяти оперативной, которая, будучи обесточенной, обнуляется.

Постоянная память энергонезависима. Полное отключение энергии никак не влияет на ее содержимое, поэтому программы, запускаемые из ПЗУ (BIOS, POST, ОС) требуют лишь однократной записи.

Если сравнивать, к примеру, процесс набора текста в редакторе и заливку прошивки или обновления в смартфон, заметно, в чем разница между оперативной и постоянной памятью. Символы появляются на экране сразу (задействована RAM), а во втором случае потребуется несколько минут, а иногда и часы (пишется в ROM).

В современных системах используются твердотельные динамические ОЗУ (DRAM), выполненные в виде планок с распаянными на них микрочипами и контактами. Их можно извлекать и менять на другие, допустим, большего объема. ПЗУ размещаются непосредственно на плате, замене подлежат только в целях ремонта. Оперативная память может хранить до 64 Гб информации в одном модуле, вместительность одного чипа постоянной существенно меньше – несколько Мб.

Анатомия RAM

У каждого компьютера есть ОЗУ, встроенное в процессор или находящееся на отдельной подключенной к системе плате — вычислительные устройства просто не смогли бы работать без оперативной памяти. ОЗУ — потрясающий образец прецизионного проектирования, однако несмотря на тонкость процессов изготовления, память ежегодно производится в огромных объёмах. В ней миллиарды транзисторов, но она потребляет только считанные ватты мощности. Учитывая большую важность памяти, стоит написать толковый анализ её анатомии.

Итак, давайте приготовимся к вскрытию, выкатим носилки и отправимся в анатомический театр. Настало время изучить все подробности каждой ячейки, из которых состоит современная память, и узнать, как она работает.

Зачем же ты, RAM-ео?

Процессорам требуется очень быстро получать доступ к данным и командам, чтобы программы выполнялись мгновенно. Кроме того, им нужно, чтобы при произвольных или неожиданных запросах не очень страдала скорость. Именно поэтому для компьютера так важно ОЗУ (RAM, сокращение от random-access memory — память с произвольным доступом).

Существует два основных типа RAM: статическая и динамическая, или сокращённо SRAM и DRAM.

Мы будем рассматривать только DRAM, потому что SRAM используется только внутри процессоров, таких как CPU или GPU. Так где же находится DRAM в наших компьютерах и как она работает?

Большинству людей знакома RAM, потому что несколько её планок находится рядом с CPU (центральным процессором, ЦП). Эту группу DRAM часто называют системной памятью, но лучше её называть памятью CPU, потому что она является основным накопителем рабочих данных и команд процессора.

Как видно на представленном изображении, DRAM находится на небольших платах, вставляемых в материнскую (системную) плату. Каждую плату обычно называют DIMM или UDIMM, что расшифровывается как dual inline memory module (двухсторонний модуль памяти) (U обозначает unbuffered (без буферизации)). Подробнее мы объясним это позже; пока только скажем, что это самая известная RAM любого компьютера.

Она не обязательно должна быть сверхбыстрой, но современным ПК для работы с большими приложениями и для обработки сотен процессов, выполняемых в фоновом режиме, требуется много памяти.

Ещё одним местом, где можно найти набор чипов памяти, обычно является графическая карта. Ей требуется сверхбыстрая DRAM, потому что при 3D-рендеринге выполняется огромное количество операций чтения и записи данных. Этот тип DRAM предназначен для несколько иного использования по сравнению с типом, применяемым в системной памяти.

Ниже вы видите GPU, окружённый двенадцатью небольшими пластинами — это чипы DRAM. Конкретно этот тип памяти называется GDDR5X, о нём мы поговорим позже.

Графическим картам не нужно столько же памяти, как CPU, но их объём всё равно достигает тысяч мегабайт.

Не каждому устройству в компьютере нужно так много: например, жёстким дискам достаточно небольшого количества RAM, в среднем по 256 МБ; они используются для группировки данных перед записью на диск.

На этих фотографиях мы видим платы HDD (слева) и SSD (справа), на которых отмечены чипы DRAM. Заметили, что чип всего один? 256 МБ сегодня не такой уж большой объём, поэтому вполне достаточно одного куска кремния.

Узнав, что каждый компонент или периферийное устройство, выполняющее обработку, требует RAM, вы сможете найти память во внутренностях любого ПК. На контроллерах SATA и PCI Express установлены небольшие чипы DRAM; у сетевых интерфейсов и звуковых карт они тоже есть, как и у принтеров со сканнерами.

Если память можно встретить везде, она может показаться немного скучной, но стоит вам погрузиться в её внутреннюю работу, то вся скука исчезнет!

Скальпель. Зажим. Электронный микроскоп.

У нас нет всевозможных инструментов, которые инженеры-электронщики используют для изучения своих полупроводниковых творений, поэтому мы не можем просто разобрать чип DRAM и продемонстрировать вам его внутренности. Однако такое оборудование есть у ребят из TechInsights, которые сделали этот снимок поверхности чипа:

Если вы подумали, что это похоже на сельскохозяйственные поля, соединённые тропинками, то вы не так далеки от истины! Только вместо кукурузы или пшеницы поля DRAM в основном состоят из двух электронных компонентов:

Синими и зелёными линиями обозначены соединения, подающие напряжение на МОП-транзистор и конденсатор. Они используются для считывания и записи данных в ячейку, и первой всегда срабатывает вертикальная (разрядная) линия.

Канавочный конденсатор, по сути, используется в качестве сосуда для заполнения электрическим зарядом — его пустое/заполненное состояние даёт нам 1 бит данных: 0 — пустой, 1 — полный. Несмотря на предпринимаемые инженерами усилия, конденсаторы не способны хранить этот заряд вечно и со временем он утекает.

Это означает, что каждую ячейку памяти нужно постоянно обновлять по 15-30 раз в секунду, хотя сам этот процесс довольно быстр: для обновления набора ячеек требуется всего несколько наносекунд. К сожалению, в чипе DRAM множество ячеек, и во время их обновления считывание и запись в них невозможна.

К каждой линии подключено несколько ячеек:

Строго говоря, эта схема неидеальна, потому что для каждого столбца ячеек используется две разрядные линии — если бы мы изобразили всё, то схема бы стала слишком неразборчивой.

Полная строка ячеек памяти называется страницей, а длина её зависит от типа и конфигурации DRAM. Чем длиннее страница, тем больше в ней бит, но и тем большая электрическая мощность нужна для её работы; короткие страницы потребляют меньше мощности, но и содержат меньший объём данных.

Однако нужно учитывать и ещё один важный фактор. При считывании и записи на чип DRAM первым этапом процесса является активация всей страницы. Строка битов (состоящая из нулей и единиц) хранится в буфере строки, который по сути является набором усилителей считывания и защёлок, а не дополнительной памятью. Затем активируется соответствующий столбец для извлечения данных из этого буфера.

Если страница слишком мала, то чтобы успеть за запросами данных, строки нужно активировать чаще; и наоборот — большая страница предоставляет больше данных, поэтому активировать её можно реже. И даже несмотря на то, что длинная строка требует большей мощности и потенциально может быть менее стабильной, лучше стремиться к получению максимально длинных страниц.

Если собрать вместе набор страниц, то мы получим один банк памяти DRAM. Как и в случае страниц, размер и расположение строк и столбцов ячеек играют важную роль в количестве хранимых данных, скорости работы памяти, энергопотреблении и так далее.

Например, схема может состоять из 4 096 строк и 4 096 столбцов, при этом полный объём одного банка будет равен 16 777 216 битам или 2 мегабайтам. Но не у всех чипов DRAM банки имеют квадратную структуру, потому что длинные страницы лучше, чем короткие. Например, схема из 16 384 строк и 1 024 столбцов даст нам те же 2 мегабайта памяти, но каждая страница будет содержать в четыре раза больше памяти, чем в квадратной схеме.

Все страницы в банке соединены с системой адресации строк (то же относится и к столбцам) и они контролируются сигналами управления и адресами для каждой строки/столбца. Чем больше строк и столбцов в банке, тем больше битов должно использоваться в адресе.

Для банка размером 4 096 x 4 096 для каждой системы адресации требуется 12 бит, а для банка 16 384 x 1 024 потребуется 14 бит на адреса строк и 10 бит на адреса столбцов. Стоит заметить, что обе системы имеют суммарный размер 24 бита.

Если бы чип DRAM мог предоставлять доступ к одной странице за раз, то это было бы не особо удобно, поэтому в них упаковано несколько банков ячеек памяти. В зависимости от общего размера, чип может иметь 4, 8 или даже 16 банков — чаще всего используется 8 банков.

Все эти банки имеют общие шины команд, адресов и данных, что упрощает структуру системы памяти. Пока один банк занят работой с одной командой, другие банки могут продолжать выполнение своих операций.

Весь чип, содержащий все банки и шины, упакован в защитную оболочку и припаян к плате. Она содержит электропроводники, подающие питание для работы DRAM и сигналов команд, адресов и данных.

На фотографии выше показан чип DRAM (иногда называемый модулем), изготовленный компанией Samsung. Другими ведущими производителями являются Toshiba, Micron, SK Hynix и Nanya. Samsung — крупнейший производитель, он имеет приблизительно 40% мирового рынка памяти.

Каждый изготовитель DRAM использует собственную систему кодирования характеристик памяти; на фотографии показан чип на 1 гигабит, содержащий 8 банков по 128 мегабита, выстроенных в 16 384 строки и 8 192 столбца.

Выше по рангу

Компании-изготовители памяти берут несколько чипов DRAM и устанавливают их на одну плату, называемую DIMM. Хотя D расшифровывается как dual (двойная), это не значит, что на ней два набора чипов. Под двойным подразумевается количество электрических контактов в нижней части платы; то есть для работы с модулями используются обе стороны платы.

Сами DIMM имеют разный размер и количество чипов:

На фотографии сверху показана стандартная DIMM для настольного ПК, а под ней находится так называемая SO-DIMM (small outline, «DIMM малого профиля»). Маленький модуль предназначен для ПК малого форм-фактора, например, ноутбуков и компактных настольных компьютеров. Из-за малого пространства уменьшается количество используемых чипов, изменяется скорость работы памяти, и так далее.

Существует три основных причины для использования нескольких чипов памяти на DIMM:

То есть каждому DIMM, который устанавливается в компьютер с Ryzen, потребуется восемь модулей DRAM (8 чипов x 8 бит = 64 бита). Можно подумать, что графическая карта 5700 XT будет иметь 32 чипа памяти, но у неё их только 8. Что же это нам даёт?

В чипы памяти, предназначенные для графических карт, устанавливают больше банков, обычно 16 или 32, потому что для 3D-рендеринга необходим одновременный доступ к большому объёму данных.

Один ранг и два ранга

Множество модулей памяти, «заполняющих» шину данных контроллера памяти, называется рангом, и хотя к контроллеру можно подключить больше одного ранга, за раз он может получать данные только от одного ранга (потому что ранги используют одну шину данных). Это не вызывает проблем, потому что пока один ранг занимается ответом на переданную ему команду, другому рангу можно передать новый набор команд.

Платы DIMM могут иметь несколько рангов и это особенно полезно, когда вам нужно огромное количество памяти, но на материнской плате мало разъёмов под RAM.

Так называемые схемы с двумя (dual) или четырьмя (quad) рангами потенциально могут обеспечить большую производительность, чем одноранговые, но увеличение количества рангов быстро повышает нагрузку на электрическую систему. Большинство настольных ПК способно справиться только с одним-двумя рангами на один контроллер. Если системе нужно больше рангов, то лучше использовать DIMM с буферизацией: такие платы имеют дополнительный чип, облегчающий нагрузку на систему благодаря хранению команд и данных в течение нескольких циклов, прежде чем передать их дальше.

Множество модулей памяти Nanya и один буферный чип — классическая серверная RAM

Но не все ранги имеют размер 64 бита — используемые в серверах и рабочих станциях DIMM часто размером 72 бита, то есть на них есть дополнительный модуль DRAM. Этот дополнительный чип не обеспечивает повышение объёма или производительности; он используется для проверки и устранения ошибок (error checking and correcting, ECC).

Вы ведь помните, что всем процессорам для работы нужна память? В случае ECC RAM небольшому устройству, выполняющему работу, предоставлен собственный модуль.

Шина данных в такой памяти всё равно имеют ширину всего 64 бита, но надёжность хранения данных значительно повышается. Использование буферов и ECC только незначительно влияет на общую производительность, зато сильно повышает стоимость.

Жажда скорости

У всех DRAM есть центральный тактовый сигнал ввода-вывода (I/O, input/output) — напряжение, постоянно переключающееся между двумя уровнями; он используется для упорядочивания всего, что выполняется в чипе и шинах памяти.

Если бы мы вернулись назад в 1993 год, то смогли бы приобрести память типа SDRAM (synchronous, синхронная DRAM), которая упорядочивала все процессы с помощью периода переключения тактового сигнала из низкого в высокое состояние. Так как это происходит очень быстро, такая система обеспечивает очень точный способ определения времени выполнения событий. В те времена SDRAM имела тактовые сигналы ввода-вывода, обычно работавшие с частотой от 66 до 133 МГц, и за каждый такт сигнала в DRAM можно было передать одну команду. В свою очередь, чип за тот же промежуток времени мог передать 8 бит данных.

Быстрое развитие SDRAM, ведущей силой которого был Samsung, привело к созданию в 1998 году её нового типа. В нём передача данных синхронизировалась по повышению и падению напряжения тактового сигнала, то есть за каждый такт данные можно было дважды передать в DRAM и обратно.

Как же называлась эта восхитительная новая технология? Double data rate synchronous dynamic random access memory (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных). Обычно её просто называют DDR-SDRAM или для краткости DDR.

Память DDR быстро стала стандартом (из-за чего первоначальную версию SDRAM переименовали в single data rate SDRAM, SDR-DRAM) и в течение последующих 20 лет оставалась неотъемлемой частью всех компьютерных систем.

Прогресс технологий позволил усовершенствовать эту память, благодаря чему в 2003 году появилась DDR2, в 2007 году — DDR3, а в 2012 году — DDR4. Каждая новая версия обеспечивала повышение производительности благодаря ускорению тактового сигнала ввода-вывода, улучшению систем сигналов и снижению энергопотребления.

DDR2 внесла изменение, которое мы используем и сегодня: генератор тактовых сигналов ввода-вывода превратился в отдельную систему, время работы которой задавалось отдельным набором синхронизирующих сигналов, благодаря чему она стала в два раза быстрее. Это аналогично тому, как CPU используют для упорядочивания работы тактовый сигнал 100 МГц, хотя внутренние синхронизирующие сигналы работают в 30-40 раз быстрее.

DDR3 и DDR4 сделали шаг вперёд, увеличив скорость тактовых сигналов ввода-вывода в четыре раза, но во всех этих типах памяти шина данных для передачи/получения информации по-прежнему использовала только повышение и падение уровня сигнала ввода-вывода (т.е. удвоенную частоту передачи данных).

Сами чипы памяти не работают на огромных скоростях — на самом деле, они шевелятся довольно медленно. Частота передачи данных (измеряемая в миллионах передач в секунду — millions of transfers per second, MT/s) в современных DRAM настолько высока благодаря использованию в каждом чипе нескольких банков; если бы на каждый модуль приходился только один банк, всё работало бы чрезвычайно медленно.

Тип DRAM	Обычная частота чипа	Тактовый сигнал ввода-вывода	Частота передачи данных
SDR	100 МГц	100 МГц	100 MT/s
DDR	100 МГц	100 МГц	200 MT/s
DDR2	200 МГц	400 МГц	800 MT/s
DDR3	200 МГц	800 МГц	1600 MT/s
DDR4	400 МГц	1600 МГц	3200 MT/s

Каждая новая версия DRAM не обладает обратной совместимостью, то есть используемые для каждого типа DIMM имеют разные количества электрических контактов, разъёмы и вырезы, чтобы пользователь не мог вставить память DDR4 в разъём DDR-SDRAM.

Сверху вниз: DDR-SDRAM, DDR2, DDR3, DDR4

DRAM для графических плат изначально называлась SGRAM (synchronous graphics, синхронная графическая RAM). Этот тип RAM тоже подвергался усовершенствованиям, и сегодня его для понятности называют GDDR. Сейчас мы достигли версии 6, а для передачи данных используется система с учетверённой частотой, т.е. за тактовый цикл происходит 4 передачи.

Тип DRAM	Обычная частота памяти	Тактовый сигнал ввода-вывода	Частота передачи данных
GDDR	250 МГц	250 МГц	500 MT/s
GDDR2	500 МГц	500 МГц	1000 MT/s
GDDR3	800 МГц	1600 МГц	3200 MT/s
GDDR4	1000 МГц	2000 МГц	4000 MT/s
GDDR5	1500 МГц	3000 МГц	6000 MT/s
GDDR5X	1250 МГц	2500 МГц	10000 MT/s
GDDR6	1750 МГц	3500 МГц	14000 MT/s

Кроме более высокой частоты передачи, графическая DRAM обеспечивает дополнительные функции для ускорения передачи, например, возможность одновременного открытия двух страниц одного банка, работающие в DDR шины команд и адресов, а также чипы памяти с гораздо большими скоростями тактовых сигналов.

Какой же минус у всех этих продвинутых технологий? Стоимость и тепловыделение.

Один модуль GDDR6 примерно вдвое дороже аналогичного чипа DDR4, к тому же при полной скорости он становится довольно горячим — именно поэтому графическим картам с большим количеством сверхбыстрой RAM требуется активное охлаждение для защиты от перегрева чипов.

Скорость битов

Производительность DRAM обычно измеряется в количестве битов данных, передаваемых за секунду. Ранее в этой статье мы говорили, что используемая в качестве системной памяти DDR4 имеет чипы с 8-битной шириной шины, то есть каждый модуль может передавать до 8 бит за тактовый цикл.

То есть если частота передачи данных равна 3200 MT/s, то пиковый результат равен 3200 x 8 = 25 600 Мбит в секунду или чуть больше 3 ГБ/с. Так как большинство DIMM имеет 8 чипов, потенциально можно получить 25 ГБ/с. Для GDDR6 с 8 модулями этот результат был бы равен 440 ГБ/с!

Обычно это значение называют полосой пропускания (bandwidth) памяти; оно является важным фактором, влияющим на производительность RAM. Однако это теоретическая величина, потому что все операции внутри чипа DRAM не происходят одновременно.

Чтобы разобраться в этом, давайте взглянем на показанное ниже изображение. Это очень упрощённое (и нереалистичное) представление того, что происходит, когда данные запрашиваются из памяти.

На первом этапе активируется страница DRAM, в которой содержатся требуемые данные. Для этого памяти сначала сообщается, какой требуется ранг, затем соответствующий модуль, а затем конкретный банк.

Чипу передаётся местоположение страницы данных (адрес строки), и он отвечает на это передачей целой страницы. На всё это требуется время и, что более важно, время нужно и для полной активации строки, чтобы гарантировать полную блокировку строки битов перед выполнением доступа к ней.

Затем определяется соответствующий столбец и извлекается единственный бит информации. Все типы DRAM передают данные пакетами, упаковывая информацию в единый блок, и пакет в современной памяти почти всегда равен 8 битам. То есть даже если за один тактовый цикл извлекается один бит, эти данные нельзя передать, пока из других банков не будет получено ещё 7 битов.

А если следующий требуемый бит данных находится на другой странице, то перед активацией следующей необходимо закрыть текущую открытую страницу (это процесс называется pre-charging). Всё это, разумеется, требует больше времени.

Все эти различные периоды между временем отправки команды и выполнением требуемого действия называются таймингами памяти или задержками. Чем ниже значение, тем выше общая производительность, ведь мы тратим меньше времени на ожидание завершения операций.

Некоторые из этих задержек имеют знакомые фанатам компьютеров названия:

Название тайминга	Описание	Обычное значение в DDR4
tRCD	Row-to-Column Delay: количество циклов между активацией строки и возможностью выбора столбца	17 циклов
CL	CAS Latency: количество циклов между адресацией столбца и началом передачи пакет данных	15 циклов
tRAS	Row Cycle Time: наименьшее количество циклов, в течение которого строка должна оставаться активной перед тем, как можно будет выполнить её pre-charging	35 циклов
tRP	Row Precharge time: минимальное количество циклов, необходимое между активациями разных строк	17 циклов

Существует ещё много других таймингов и все их нужно тщательно настраивать, чтобы DRAM работала стабильно и не искажала данные, имея при этом оптимальную производительность. Как можно увидеть из таблицы, схема, демонстрирующая циклы в действии, должна быть намного шире!

Хотя при выполнении процессов часто приходится ждать, команды можно помещать в очереди и передавать, даже если память занята чем-то другим. Именно поэтому можно увидеть много модулей RAM там, где нам нужна производительность (системная память CPU и чипы на графических картах), и гораздо меньше модулей там, где они не так важны (в жёстких дисках).

Тайминги памяти можно настраивать — они не заданы жёстко в самой DRAM, потому что все команды поступают из контроллера памяти в процессоре, который использует эту память. Производители тестируют каждый изготавливаемый чип и те из них, которые соответствуют определённым скоростям при заданном наборе таймингов, группируются вместе и устанавливаются в DIMM. Затем тайминги сохраняются в небольшой чип, располагаемый на плате.

Даже памяти нужна память. Красным указано ПЗУ (read-only memory, ROM), в котором содержится информация SPD.

Процесс доступа к этой информации и её использования называется serial presence detect (SPD). Это отраслевой стандарт, позволяющий BIOS материнской платы узнать, на какие тайминги должны быть настроены все процессы.

Многие материнские платы позволяют пользователям изменять эти тайминги самостоятельно или для улучшения производительности, или для повышения стабильности платформы, но многие модули DRAM также поддерживают стандарт Extreme Memory Profile (XMP) компании Intel. Это просто дополнительная информация, хранящаяся в памяти SPD, которая сообщает BIOS: «Я могу работать с вот с такими нестандартными таймингами». Поэтому вместо самостоятельной возни с параметрами пользователь может настроить их одним нажатием мыши.

Спасибо за службу, RAM!

В отличие от других уроков анатомии, этот оказался не таким уж грязным — DIMM сложно разобрать и для изучения модулей нужны специализированные инструменты. Но внутри них таятся потрясающие подробности.

Возьмите в руку планку памяти DDR4-SDRAM на 8 ГБ из любого нового ПК: в ней упаковано почти 70 миллиардов конденсаторов и такое же количество транзисторов. Каждый из них хранит крошечную долю электрического заряда, а доступ к ним можно получить за считанные наносекунды.

Даже при повседневном использовании она может выполнять бесчисленное количество команд, и большинство из плат способны без малейших проблем работать многие годы. И всё это меньше чем за 30 долларов? Это просто завораживает.

DRAM продолжает совершенствоваться — уже скоро появится DDR5, каждый модуль которой обещает достичь уровня полосы пропускания, с трудом достижимый для двух полных DIMM типа DDR4. Сразу после появления она будет очень дорогой, но для серверов и профессиональных рабочих станций такой скачок скорости окажется очень полезным.

Что такое оперативная память и встроенная память в смартфоне

Что такое оперативная память и встроенная память в (телефоне) смартфоне

Одной из важнейших характеристик любого мобильного телефона или планшета, определяющей его производительность и удобство в повседневном использовании, является объем памяти.

Тем не менее параметры памяти любого гаджета отличаются и имеют различное функциональное назначение.

В этой статье мы рассмотрим, что же такое оперативная память и встроенная память, какие их параметры являются оптимальными, а также разберемся в разнице между двумя видами памяти.

Виды памяти смартфона

Любой современный девайс обладает двумя типами памяти: встроенной (также известной как внутренняя) и оперативной (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство).

Информация об их емкости приводится в характеристиках смартфона или планшета и напрямую зависит от его ценовой категории, времени выпуска и производителя.

Что такое оперативная память в (телефоне) смартфоне

Под оперативной памятью (ОЗУ или RAM) телефона понимается одна из энергозависимых частей его системы, предназначенная для хранения входной и выходной информации, специальных кодов и иных системных данных, необходимых для корректного функционирования девайса.

В ОЗУ находится вся информация, которую используют в настоящий момент активные программы и приложения, а также данные, необходимые операционной системе устройства для бесперебойной работы:

страницы и вкладки поисковых браузеров;
данные социальных сетей и мессенджеров;
информация из почтовых серверов;
запущенные игровые процессы.

Важной особенность оперативной памяти является возможность самоочищения: когда какое-либо приложение перестает быть активным, вся связанная с ним информация автоматически стирается с ОЗУ.

Если телефон выключается или перезагружается, оперативная память самостоятельно очищается.

Виды памяти смартфона

Оперативная память устройства напрямую определяет следующие процессы:

число одновременно работающих программ (в том числе фоново);
многозадачность телефона;
скорость загрузки приложений;
корректность запуска игровых приложений;
возможность работы некоторых «тяжелых» программ.

Если объемов оперативной памяти на телефоне недостаточно, чтобы удовлетворить все потребности владельца девайса, то происходит сбой в работе устройства:

не загружаются интернет-страницы;
резко снижается скорость запуска приложений;
тяжелые программы автоматически закрываются — операционная система свернет их, чтобы запустить другие программы.

Что такое встроенная память телефона

Под встроенной (внутренней) памятью телефона понимается та часть системы смартфона, в которой хранится личная информация и данные владельца устройства: его фотографии, аудиозаписи, видео, загруженные приложения, в том числе игры, документы.

Чем больше показатели внутренней памяти девайса, тем больше информации в нем можно хранить без использования внешних носителей или облачного хранилища.

В то же время размеры встроенной памяти никак не отражаются на оперативности девайса и его быстродействии: они определяют только удобство использования смартфона для личных целей.

Объем внутренней памяти указывается как в описании смартфона или на его упаковке, так и в Настройках устройства.

Чтобы узнать размеры встроенной памяти, нужно:

открыть меню «Настроек»;
перейти в папку «Память»;
в строке «Память устройства» будет указан максимальный объем внутренней памяти гаджета, а также количество оставшихся гигабайтов.

Что такое встроенная память телефона

Важно помнить, что производитель указывает максимальный размер встроенной памяти смартфона. Фактически пользователю доступен меньший объем: часть памяти используется для хранения операционной системы и установленных производителем программ и приложений.

Этот раздел внутренней памяти называется системным, освободить его невозможно. Для хранения данных владельца смартфона предназначен пользовательский раздел, подразделяемый, в свою очередь, на часть для программ и приложений и часть для медиа, аудио и иных файлов.

В чем разница между оперативной и встроенной памятью телефона

Разобравшись, что такое оперативная и встроенная память телефона, перейдем к вопросу об их принципиальной разнице.

Главное, чем отличается встроенная память от оперативной — показатель зависимости от энергопитания.

Как только устройство выключается, все данные из оперативной памяти смартфона автоматически удаляются, а само ОЗУ очищается от информации.

Внутренняя память никак не зависит от питания и сохраняет все пользовательские файлы даже после полного выключения устройства.

Остальные технические различия между встроенной и оперативной памятью смартфона приведены в таблице.

Оперативная память	Встроенная память
Определяет скорость реакции смартфона и его производительность.	Определяет максимально возможный объем данных длительного хранения (фото, видео, музыка и т.д.)
Постоянно взаимодействует с операционной системой телефона и всеми приложениями.	Запускается при включении девайса, не взаимодействует напрямую ни с одним приложением.
Здесь хранится временная информация обо всех запущенных программах.	Здесь хранятся долговременные и постоянные алгоритмы и микропрограммы для корректной работы комплектующих.
Характеризуется быстрой записью информации и меньшими объемами (максимум — 6 Гб).	Процесс сохранения данных происходит медленно, имеет почти неограниченные объемы (до 256 Гб и более).
Расположена на дискретном модуле, который может быть заменен.	Расположена на материнской плате смартфона.
Увеличить объемы невозможно.	Для использования дополнительных объемов достаточно установки карты памяти — альтернативного хранилища пользовательской информации.

Оптимальные параметры памяти смартфона

Прежде чем покупать новый смартфон или планшет, необходимо определиться с вашими потенциальными потребностями и планируемым способом использования гаджета.

В зависимости от этого стоит выбирать модель, отвечающую хотя бы минимальному порогу по объемам оперативной и внутренней памяти.

Экономия при покупке более дешевого устройства с меньшим ОЗУ или встроенной памятью приведут не только к дискомфорту при работе со смартфоном, но и к скорой потребности в приобретении нового девайса.

Объемы оперативной памяти устройства

Если рассматривать ОЗУ, то необходимый объем напрямую зависит от типа использования устройства:

какими программами и приложениями планирует пользоваться владелец смартфона,
как много одновременно работающих процессов ему необходимо,
с какой целью планируется применять девайс.

Выбирая смартфон, необходимо помнить, что объемы ОЗУ увеличить невозможно: при повышении нагрузки на устройство единственным возможным способом получения больших объемов оперативки станет покупка нового телефона.

Рассмотрим более подробно, какими характеристиками будет обладать смартфон с конкретным объемом оперативной памяти:

512 Мб — такая вместимость ОЗУ чаще всего встречается в бюджетных моделях, а также телефонах солидного возраста. В наши дни оперативной памяти этого размера будет недостаточно для комфортной работы с гаджетом: она подойдет для тех, кто использует смартфоны для звонков или разовых задач.
1 Гб — во втором десятилетии XX века такой объем оперативной памяти считается минимальным для полноценного функционирования телефона. Девайс сможет поддерживать работу до 5 приложений одновременно, что позволит использовать его не только для звонков, но и с целью выхода в Интернет, общения в нескольких мессенджерах.
2 Гб — на сегодняшний день это оптимальный объем ОЗУ, характерный для смартфонов бюджетных линеек. Памяти хватает на запуск до 10 приложений и игр на невысоких скоростях. Повышение нагрузки приведет к значительному снижению производительности гаджета.
3 Гб — оперативная память рассчитана на многофункциональный режим работы. Владелец устройства сможет без проблем запускать «тяжелые» приложения и утилиты, устанавливать анимированные лаунчеры, без проблем играть в онлайн-игр.
4 Гб — смартфон с таким объемом памяти «не работает, а летает». Для обычных пользователей его более, чем достаточно: телефон сможет одновременно поддерживать до 30 открытых программ, запуск приложений будет происходить моментально. Оперативка 4 Гб характерна для флагманских моделей престижных брендов высокого ценового сегмента.
6 Гб — максимально возможный объем ОЗУ. Встречается на единичных моделях смартфонов последнего поколения. Приобретение гаджета с такими характеристиками не несет особой практической выгоды: для полной загрузки ОЗУ потребуется активировать свыше 100 программ одновременно.

Объемы встроенной памяти устройства

На современном рынке мобильных телефонов представлен большой выбор гаджетов: объем их встроенной памяти начинается от 4 Гб (бюджетные модели) и заканчивается 256 Гб и выше.

Чтобы выбрать оптимальный девайс и не переплачивать за ненужные гигабайты, следует учитывать следующие факты:

объем памяти, необходимый для хранения операционной системы и рабочих файлов устройства, редко когда превышает 0,5 Гб;
на хранение программ и приложений требуется в целом от 3 до 7 Гб (если не планируется устанавливать много игр);
основным «потребителем» гигабайтов внутренней памяти являются фотографии и видео, особенно если вы используете режим съемки HDR или иные специальные эффекты.

Таким образом, для полноценной работы смартфона в качестве мультифункционального средства общения достаточно 16 Гб внутренней памяти.

Если вы используете смартфон не только для звонков и обмена сообщениями в мессенджерах, то при выборе устройства следует ориентироваться на следующие характеристики:

Телефон с памятью 32 Гб. Подойдет, если помимо смартфона, вы используете другие гаджеты (планшет, умные часы, плеер и т.д.). Мобильное устройство приобретается в первую очередь для комфортного общения в Интернет и социальных сетях и съемки фотографий стандартного уровня качества.
Телефон с памятью 64 Гб. Рассчитан на тех, кто делает свыше 20 кадров в день и любит снимать длительные видео в хорошем разрешении. Таким пользователям есть смысл задуматься о приобретении такого дорогостоящего устройства. Также модель смартфона с 64 гигабайтами внутренней памяти необходима тем, кто использует гаджет для работы: хранения документов, загрузки таблиц, создания тяжелых файлов.
Телефон с памятью 128 Гб. Оптимальный выбор для активных пользователей цифровых устройств. Если вы регулярно слушаете музыку, любите снимать качественные фото в режиме HDR или видео хорошего разрешения, заядлый игроман, то оптимально покупать девайс с внушительным объемом памяти. Особенно, если вы используете для развлечений только одно устройство.
Телефон с памятью 256 Гб. Такая покупка является целесообразной, если мобильная фотография, видеосъемка или аудиозапись являются вашим постоянным занятием, при это вы не используете профессиональный фотоаппарат или иные устройства. Во всех остальных случаях можно ограничиться внешними носителями или загрузкой медиаконтента в облачные хранилища.

Что делать, если имеющегося объема памяти недостаточно

Если ОЗУ перегружена, рекомендуется:

закрыть все активные приложения (особенно те, которые были открыты несколько дней назад и более не использовались);
осуществить оптимизацию устройства (в разделе «Настройки»);
заменить «тяжелые» приложения по более экономичные, не открывать более 5 вкладок в браузере и т.д.

В случае, когда перечисленные выше способы не помогают и вам все так же не хватает оперативной памяти, единственным эффективным вариантом является приобретение нового устройства.

Для комфортного использования смартфона с небольшими объемами встроенной памяти можно применить следующие способы:

установить в гаджет вместительную карту памяти и сохранять на нее фото и видео, а также наиболее тяжелые приложения;
отключить автоматическое обновление приложений;
использовать для хранения больших объемов медиа специальное облачное хранилище;
регулярно удалять кэш приложений, ненужные программы и утилиты;
раз в 2 недели осуществлять ручную очистку памяти от ненужных файлов.

объёмы встроенной памяти устройства

Теперь вы знаете, что такое встроенная и оперативная память, в чем разница между ними и на какие показатели телефона они оказывают непосредственное влияние.

Владея этой информацией, вы сможете подобрать такую модель смартфона, которая будет соответствовать как вашим финансовым возможностям и пожеланиям, так и реальным потребностям в мире цифровых технологий, развлечений и общения.

Внутренняя и внешняя память компьютера

Для реализации функции хранения информации в компьютере используются следующие основные типы памяти:

Кэш память
ПЗУ
Оперативная память (ОЗУ )

Долговременная (внешняя) память .

Первые три типа памяти образуют внутреннюю (системную) память компьютера. Основными характеристиками любого типа памяти являются объем , время доступа и плотность записи информации .

Системная (внутренняя) память компьютера

Объем памяти — это максимальное количество информации, которое может быть помещено в эту память . Объем памяти из меряется в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах.

Время доступа к памяти — это минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации . Время доступа обычно измеряется в наносекундах (наносекунда — это одна миллиардная часть секунды).

Плотность записи информации представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя .

Системная (внутренняя) память компьютера. Кэш-память

Кэш-память является элементом микропроцессора . (сказано ранее).

Физически кэш-память основана на микросхемах статической памяти SRAM.

Статическая память работает гораздо быстрее динамической , но к ее недостаткам относятся высокая стоимость и низкая плотность хранения информации .

Эти два недостатка не позволяют использовать статическую память в качестве ОЗУ .

Системная (внутренняя) память компьютера.

Постоянно запоминающее устройство (ПЗУ)

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — энергонезависимая память , используемая только для чтения.

Данный вид памяти используется для хранения только такой информации, которая обычно не меняется в ходе эксплуатации компьютера. Типичным примером использования ПЗУ является хранение в нем базового программного обеспечения, используемого при загрузке компьютера (BIOS). Микросхемы ПЗУ располагаются на материнской плате.

Из всех трех типов системной памяти ПЗУ имеет самое большое время доступа, т.е. является наиболее медленной. Ее объем равен 128 или 256 Кбайт.

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — энергозависимая память, применяемая для временного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущих операций.

Как вы уже знаете, наименьшей частицей памяти является бит , в котором хранится либо 0, либо 1.

Отдельные биты объединяются в ячейки, каждая из которых имеет свой адрес, поэтому процессор при необходимости может обратиться к любой ячейке за одну операцию. Минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт .

Для выбора нужной ячейки используется ее адрес, передаваемый по адресной шине.

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

Физически ОЗУ строится на микросхемах динамической памяти DRAM . В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов (конденсаторов), занимающих гораздо меньшую площадь, чем триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении.

При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, сохраняющийся в течение 2-4 миллисекунд. Но для сохранения заряда ячейки необходимо постоянно регенерировать (перезаписывать) ее содержимое .

Системная (внутренняя) память компьютера. ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ) В связи с этим скорость доступа к ячейкам ОЗУ ниже, чем к статической памяти . Для создания ячейки динамической памяти достаточно всего одного транзистора и одного конденсатора, поэтому она дешевле статической памяти и имеет большую плотность упаковки .

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

В связи с этим скорость доступа к ячейкам ОЗУ ниже, чем к статической памяти . Для создания ячейки динамической памяти достаточно всего одного транзистора и одного конденсатора, поэтому она дешевле статической памяти и имеет большую плотность упаковки .

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти.

Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (в зависимости от типа используемой памяти), а также по быстродействию и объему.

Объемы оперативной памяти современных компьютеров могут измеряться несколькими гигабайтами (в среднем от 1 до 8 Гбайт).

Долговременная (внешняя) память компьютера

Долговременная (внешняя) память — это энергонезависимая память , предназначенная для длительного хранения информации.

Процессор не имеет прямого доступа к содержимому внешней памяти. Чтобы процессор мог обработать данные из долговременной памяти, они должны быть сначала загружены в оперативную память. В настоящее время к основным устройствам долговременной памяти относятся жесткие магнитные диски, накопители на оптических дисках, устройства флеш-памяти.

Ранее для длительного хранения информации использовались также магнитные ленты, дискеты, магнитооптические диски.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

Основным устройством внешней памяти является жесткий магнитный диск . Внутри жест-кого диска находятся одна или несколько плас-тин, насаженных на общий шпиндель . Данные записываются на обеих сторонах каждой пластины.

Запись и чтение информации осуществляются с помощью головок чтения/записи . Под пластинами располагается двигатель, который вращает их с достаточно большой скоростью.

Первые жесткие диски имели скорость вращения 3600 rpm. В современных жестких дисках скорость вращения возросла до 7200, 10 000 и 15 000 оборотов в минуту.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

В процессе записи цифровая информация, хранящаяся в оперативной памяти , преобразуется в переменный электрический ток , который поступает на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск , но уже в виде магнитного поля .

Перед использованием жесткого диска необходимо выполнить операцию его форматирования, которое включает в себя три этапа:

Низкоуровневое форматирование диска
Разбиение на разделы
Высокоуровневое форматирование

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

Низкоуровневое форматирование диска

При этом процессе на жестком диске создаются физические структуры: дорожки, секторы, управляющая информация. Этот процесс выполняется заводом-изготовителем на пластинах, которые не содержат еще никакой информации .

2. Разбиение на разделы

Этот процесс разбивает жесткий диск на логические диски (С:, D: и т.д.). Эту функцию выполняет операционная система.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

3. Высокоуровневое форматирование

Этот процесс также выполняется операционной системой и зависит от ее типа. При высокоуровневом форматировании создаются логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начале диска.

Емкость современных жестких дисков измеряется сотнями гигабайтов. Существуют жесткие диски объемом 1 терабайт (1 терабайт = 1024 гигабайта) и более.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Оптические диски

Жесткие диски изначально создавались в качестве внутренних устройств и не были предназначены для резервного копирования и переноса информации с одного компьютера на другой. Около 10-15 лет назад самым распространенным устройством, предназначенным для этих целей, были дискеты (гибкие магнитные диски).

Однако их емкость по современным меркам была очень мала (1,44 Мбайт), поэтому на смену им пришли оптические диски CD (компакт-диски), позволяющие хранить достаточно большие объемы информации (650-800 Мбайт) и намного превосходящие дискеты по степени надежности.

Долговременная (внешняя) память компьютера Оптические диски Диски только для чтения – CD-ROM Для чтения и многократной записи – CD-RW Диски DVD с более высокой плотностью записи данных (4,7 Гб или 8,5 Гб). Blu-ray диски (синий лазер) – емкость от 25 до 50 Гб.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Оптические диски

Диски только для чтения – CD-ROM

Для чтения и многократной записи – CD-RW

Диски DVD с более высокой плотностью записи данных (4,7 Гб или 8,5 Гб).

Blu-ray диски (синий лазер) – емкость от 25 до 50 Гб.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Флеш-память

По устройству флеш-память (flash-память) напоминает микросхему динамической энергозависимой памяти, в которой вместо конденсаторов в ячейках памяти установлены транзисторы. При подаче напряжения транзистор принимает одно из фиксированных положений — закрытое или открытое. Он остается в этом положении до тех пор, пока на него не будет подан новый электрический заряд, изменяющий его состояние.

Таким образом, последовательность логических нулей и единиц формируется в этом типе памяти подобно статической памяти: закрытые для прохождения электрического тока ячейки распознаются как логические единицы, открытые — как логические нули.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Флеш-память

Можно сказать, что флеш-память объединяет в себе качества статической и динамической памяти: она позволяет сравнительно быстро записывать и считывать данные и хранит их даже после выключения питания. Эта особенность позволяет использовать микросхемы флеш-памяти в качестве альтернативы компакт-дискам и жестким дискам.

USB flash drive — устройство на основе флеш-памяти для хранения и переноса данных с одного компьютера на другой. Флеш-память заключена в корпус, напоминающий по внешнему виду брелок. Интерфейс подключения к компьютеру — USB.

Емкость современных флеш-накопителей достигает 16-64 Гб и продолжает расти быстрыми темпами.

системная память компьютера что это такое

Для реализации функции хранения информации в компьютере используются следующие основные типы памяти: кэш память, ПЗУ, оперативная память (ОЗУ), долговременная (внешняя) память. Первые три типа памяти образуют внутреннюю (системную) память компьютера. Основными характеристиками любого типа памяти являются объем, время доступа и плотность записи информации.

Кэш-память является элементом микропроцессора. Физически кэш-память основана на микросхемах статической памяти SRAM (Static Random Access Memory). Для создания ячейки статической памяти используется от 4 до 8 транзисторов, которые в совокупности образуют триггер.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используемая только для чтения. Данный вид памяти используется для хранения только такой информации, которая обычно не меняется в ходе эксплуатации компьютера. Типичным примером использования ПЗУ является хранение в нем базового программного обеспечения, используемого при загрузке компьютера (BIOS). Микросхемы ПЗУ располагаются на материнской плате.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — энергозависимая память, применяемая для временного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущих операций.

Наименьшей частицей памяти является бит, в котором хранится либо 0, либо 1. Отдельные биты объединяются в ячейки, каждая из которых имеет свой адрес, поэтому процессор при необходимости может обратиться к любой ячейке за одну операцию. Минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт. Для выбора нужной ячейки используется ее адрес, передаваемый по адресной шине. Адресация байтов начинается с нуля.

Несмотря на то, что минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт, физически по шине передаются не отдельные байты, а машинные слова. Размер машинного слова зависит от разрядности процессора. То есть размер машинного слова определяется количеством битов, к которым процессор имеет одновременный доступ. Например, для 16-разрядного процессора размер машинного слова будет равен 2 байтам. Адрес машинного слова равен адресу младшего байта, входящего в состав это слова.

Физически ОЗУ строится на микросхемах динамической памяти DRAM (Dynamic Random Access Memory). В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов (конденсаторов), занимающих гораздо меньшую площадь, чем триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, сохраняющийся в течение 2-4 миллисекунд. Но для сохранения заряда ячейки необходимо постоянно регенерировать (перезаписывать) ее содержимое. В связи с этим скорость доступа к ячейкам ОЗУ ниже, чем к статической памяти. Для создания ячейки динамической памяти достаточно всего одного транзистора и одного конденсатора, поэтому она дешевле статической памяти и имеет большую плотность упаковки.

Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти, рисунок 1).

15%20%D0%9E%D0%BF%D0%B5%D1%80%20%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C

Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (в зависимости от типа используемой памяти), а также по быстродействию и объему. Объемы оперативной памяти современных компьютеров могут измеряться несколькими гигабайтами (в среднем от 1 до 4 Гбайт).

Виртуальная память: Что это и как ее увеличить?

jpg

Виртуальная память — что это?

Виртуальная память является подкачкой (дополнением) оперативной памяти. Она присутствует практически во всех операционных системах.

При запуске ресурсоемких программ у нас постоянно возникает потребность в виртуальной памяти. По этому сегодня мы рассмотрим подробный обзор «что это такое?» и как мы можем ее изменить в лучшую сторону.

Что такое виртуальная память?

Виртуальная память (Virtual Memory, ВП) — это метод управления памятью компьютера, использующий для работы файл подкачки (swap file). При недостатке существующего объема ОЗУ, позволяет запускать на ПК более ресурсозатратные программы. В таком случае данные приложения автоматически перемещаются между основной памятью и вторичным хранилищем.

Виртуальная память так же обладает рядом достоинств:

За счет ее использования компьютер способен изолировать запущенные процессы друг от друга и рационально распределять RAM.

Как узнать объем файла подкачки (swap file)

Файл подкачки хранится на винчестере компьютера. Если для работы устройства используется несколько жестких дисков, то он будет расположен на самом быстром из них. Определить объем ВП можно с использованием стандартных средств Windows или специального софта.

jpg

Размер свапа подкачки можно узнать через штатную утилиту «Системный монитор».

Для этого:

При определении размера ВП система исходит не из объема ОЗУ, а из задач, которые выполняются на устройстве. Поэтому для определения размера необходимо запустить приложения и компоненты, которые обычно используются компьютером и посмотреть пиковое значение свапинга в течение этого сеанса. Он и будет определять величину файла подкачки.

Dump File и его типы

Swap используется не только для расширения физической памяти, но и для создания аварийных дампов при возникновении «внештатных» аварийных ситуаций.

Как это работает:

Таким образом при автоматическом выборе размера свапа, Windows руководствуется настройками для создания аварийного дампа.

jpg

Загрузка и восстановление

Дампы можно разделить на 4 типа:

В него записывается все содержимое RAM на момент незапланированного завершения работы. С учетом этой информации файл подкачки должен иметь размер равный физической памяти компьютера +1 МБ (используется для создания записи в системном журнале).

В него записывается только информация и память, выделенная для ядра операционной системы. Он занимает сравнительно меньше места и его объема достаточно, чтобы Windows могла определить причины аварийного завершения работы.

Записывает только самую необходимую информацию для выявления причин аварийного сбоя. Здесь находится стоп-код и описание самой ошибки, дополнительно указываются загруженные на устройство драйвера и перечень запущенных процессов.

Доступен только для операционных систем семейства Windows начиная от восьмерки и выше, либо Server 2012. Представляет собой аналог дампа ядра, но с тем отличием, что система может постоянно менять размер файла подкачки, позволяя ей выбирать оптимальный для работы вариант.

Как изменить Dump File

Перед тем, как менять размер виртуальной памяти, необходимо правильно определить и выбрать тип дампа. Сделать это можно используя штатные инструменты Windows. Для этого выполните следующие действия:

jpg

png

Загрузка и восстановление

Как изменить объем виртуальной памяти через быстродействие

Запустите системную утилиту «Выполнить» одновременным нажатием клавиш Windows+R или откройте ее через Пуск. После этого:

jpg

По умолчанию система определяет размер полностью в автоматическом режиме. Это наиболее оптимальная опция для Windows. При изменении объема свапа вручную важно, чтобы новый размер виртуальной памяти был не менее существующего, в противном случае возможны сбои в работе ПК.

Как добавить виртуальную память на Windows

Как правило, среднестатистическому пользователю достаточно того объема ВП, которая выделяется устройством автоматически. Если на ПК мало физической RAM, то увеличить ее объем можно за счет свапа.

Для этого:

jpg

Анатомия RAM

f9109e99d3ebc939f919a7e599dd4ad5

Зачем же ты, RAM-ео?

Существует два основных типа RAM: статическая и динамическая, или сокращённо SRAM и DRAM.

d676d456db559d8baa774c948472f7a9

96a13ac5ebe8fca14b7c66d079dd0ca4

Графическим картам не нужно столько же памяти, как CPU, но их объём всё равно достигает тысяч мегабайт.

514229cafa473a006e51bd9e44b63cf7

Скальпель. Зажим. Электронный микроскоп.

2df34e10973f3c3da2dc659f79884634

К каждой линии подключено несколько ячеек:

a636d1a6f0cf898610c4ae8a515752ee

Выше по рангу

Сами DIMM имеют разный размер и количество чипов:

4f778818d210091bd435d081e50acee3

Существует три основных причины для использования нескольких чипов памяти на DIMM:

Один ранг и два ранга

e60b1d218d8f1e6c09e3ff8a93beed66

Множество модулей памяти Nanya и один буферный чип — классическая серверная RAM

Жажда скорости

Тип DRAM	Обычная частота чипа	Тактовый сигнал ввода-вывода	Частота передачи данных
SDR	100 МГц	100 МГц	100 MT/s
DDR	100 МГц	100 МГц	200 MT/s
DDR2	200 МГц	400 МГц	800 MT/s
DDR3	200 МГц	800 МГц	1600 MT/s
DDR4	400 МГц	1600 МГц	3200 MT/s

a28e3d38c068a351a9fff313805c9f19

Сверху вниз: DDR-SDRAM, DDR2, DDR3, DDR4

Тип DRAM	Обычная частота памяти	Тактовый сигнал ввода-вывода	Частота передачи данных
GDDR	250 МГц	250 МГц	500 MT/s
GDDR2	500 МГц	500 МГц	1000 MT/s
GDDR3	800 МГц	1600 МГц	3200 MT/s
GDDR4	1000 МГц	2000 МГц	4000 MT/s
GDDR5	1500 МГц	3000 МГц	6000 MT/s
GDDR5X	1250 МГц	2500 МГц	10000 MT/s
GDDR6	1750 МГц	3500 МГц	14000 MT/s

Какой же минус у всех этих продвинутых технологий? Стоимость и тепловыделение.

Скорость битов

Некоторые из этих задержек имеют знакомые фанатам компьютеров названия:

Название тайминга	Описание	Обычное значение в DDR4
tRCD	Row-to-Column Delay: количество циклов между активацией строки и возможностью выбора столбца	17 циклов
CL	CAS Latency: количество циклов между адресацией столбца и началом передачи пакет данных	15 циклов
tRAS	Row Cycle Time: наименьшее количество циклов, в течение которого строка должна оставаться активной перед тем, как можно будет выполнить её pre-charging	35 циклов
tRP	Row Precharge time: минимальное количество циклов, необходимое между активациями разных строк	17 циклов

5e8a383ceeda9fedc630b63baceb5a5e

Даже памяти нужна память. Красным указано ПЗУ (read-only memory, ROM), в котором содержится информация SPD.

Системная память и оперативная память в чем разница