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.
Что такое оперативная память?
Оперативная память — она же RAM (Random Access Memory), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), память, оперативка — 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. Физически модуль оперативной памяти воплощен в виде таких вот планок, которые вставляются в специальный разъем на материнской плате. Вот, впринципе, на первые два вопроса я и ответил. Хотя нет, с этого определения обычному человеку мало что понятно. Но мы сейчас все подробно разберем. Итак. В компьютере есть несколько видов памяти: энергоНЕзависимая и энергозависимая или временная. Энергонезависимая память представляет из себя любое устройство памяти, которое может хранить данные независимо от того подается на него питание или нет. В компьютере таковым является жесткий диск. Вы можете сохранить на нем файл, отключить компьютер от сети и когда в следующий раз вы включите его снова, все останется на месте. Энергозависимая память — это компьютерная память, которой для хранения информации нужно постоянное питание. Таковой в компьютере и является оперативная память. Что означает то, что если от нее отключить электропитание (выключить компьютер), вся хранящаяся в ней информация исчезнет. То бишь каждый раз, когда вы включаете компьютер, его оперативная память пуста. Думаю это понятно. Следующая часть определения отвечает на следующий наш вопрос.
Предназначение
Что дает оперативная память? ОЗУ или RAM (Random Access Memory) – энергозависимая и относительно быстрая память ПК, которая обладает произвольным доступом. В ней осуществляются разного рода операции по обмену информацией между устройствами. Оперативная память энергозависимая. Если отключить питание, то данные, содержащиеся в ней, сотрутся. ОЗУ хранит потоки сведений, которые процессору нужно обработать. С оперативной памятью устройства контактируют через системную шину, обмениваются с ней через кэш. RAM с произвольным доступом означает, что память при необходимости обращается напрямую к нужному блоку.
В то же время скорость доступа не меняется. ОЗУ отличается от энергозависимой, она редко выходит из строя. Если же повреждена, то это отражается на всей системе, отрицательно влияет на работу некоторых устройств ПК. ОЗУ идет как отдельный модуль или блок устройства, или чипа. Если бы в современных гаджетах не использовали рассматриваемый элемент, то все операции происходили бы медленно. Что дает добавление оперативной памяти? Она позволяет сократить время обработки информации, а приложения будут работать и запускаться вдвое быстрее.
Особенности
Современные пользователи ноутбуков и компьютеров знают, что дает оперативная память. Она отвечает за быстродействие – то, как будет быстро выполняться и обрабатываться ПК поступившая команда. Чтобы определить частоту конкретного модуля, можно просто посмотреть на наклейку, где указаны цифры и буквы, например: DDR3 – 1600 PC3 – 12800 CL9 ECC REG.
Кроме того, можно использовать специальные программы, которые позволяют определить характеристики оперативной памяти. Что означает этот шифр?
- DDR3 – это поколение ОЗУ, наиболее часто встречающийся тип.
- 1600 – рабочая частота памяти, которая измеряется в Мгц.
- PC3 – 12800 – параметр, указывающий на пропускную способность, то есть количество обрабатываемой информации за 1 секунду.
- C19 – информация о тайминге оперативной памяти, измеряющейся в миллисекундах. Чем ниже показатель, тем лучше.
- ECC – память наделена контролем четности. У модуля есть особый контроллер, исправляющий ошибки, которые возникают во время работы.
Следовательно, если хотите увеличить оперативную память, то учитывайте эти параметры, иначе велик риск несовместимости устройства и ОЗУ.
Версия печатной платы DIMM
Давайте посмотрим на следующую иллюстрацию.
На ней изображены печатные платы, используемые для изготовления модулей DIMM. Несложно увидеть, что они различаются. Эти различия принято называть ревизией (версией) печатной платы.
Ревизия «A0» создавалась для модулей с частотой 2 133 МГц. Сейчас она используется преимущественно для бюджетных DIMM с далеко не рекордными частотами работы. Это худший дизайн платы для высокочастотных DIMM. Для рабочих частот порядка 4 600 МГц он вообще неприменим. К тому же разгон модулей на «A0» до значения в 4 000 МГц и выше весьма проблематичен.
Ревизия A1. Этот дизайн частенько используется OEM производителями как универсальный, позволяющий изготавливать как «обычную» память, так и с поддержкой ECC. Оверклокерские возможности повыше, чем у плат ревизии «A0».
Ревизия «A2» является, по сути, референсным дизайном платы для модулей памяти DDR4 с частотой 2 666 МГц. Правда, никто не запрещает использовать подобную разводку платы для модулей с любой частотой, даже для самых младших с рабочей частотой 2 133 МГц. Это лучший вариант для работы RAM на высоких частотах и для разгона.
От ревизий «A0» и «A1» отличается в первую очередь расположением чипов DRAM. Они распаяны группами по 4 ближе к краям модуля, а также ближе к контактам разъема, тем самым оставляют среднюю часть платы свободной. Это улучшает электрические характеристики прохождения сигналов, снижает помехи, и в конечном счете улучшает производительность.
У ревизии «A2» оказался и еще один приятный бонус. В наш век засилья светодиодов везде, где их только можно разместить, 2-я ревизия платы с ее свободной средней частью и расположением чипов ближе к нижнему края модуля оставляет много места для организации подсветки.
Надо сказать, что представленные выше на иллюстрации дизайны печатных плат совсем не догма, и никто не запрещает внести в них свои изменения. В конце концов, для размещения светодиодов это делать приходится в любом случае.
В частности, в серии модулей Corsair Dominator с подсветкой печатная плата «A2» больше по размеру, в верхней части размещены светодиоды, а между ними и чипами памяти находятся изолирующие проводники.
Насколько я знаю, компания GEIL в своих моделях DDR4 с подсветкой использует только «A2» печатные платы. А, например, модуль памяти Crucial MTA8ATF1G64AZ существует как на платах ревизии «A1», так и «A2».
Для чего нужна оперативная память?
Справедливым будет вопрос: зачем в компьютере кроме жесткого диска, на котором данные сохраняются независимо от того подается на него питание или нет, нужна еще дополнительная, столь ненадежная вещь как оперативная память? Дело в том, что в сравнении со скоростью работы центрального процессора, скорость чтения и записи на жесткий диск очень маленькая. И если бы процессор напрямую работал с ним, то производительность компьютера была бы очень низкой. Оперативная память же, по сравнению с жестким диском работает намного быстрее. Если не учитывать различные кэши, то ОЗУ будет самым быстрым элементом в устройстве компьютера, после центрального процессора. Таким образом, оперативная память нужна для увеличения производительности компьютера, за счет того, что дает возможность последнему быстрее получать необходимые данные.
Для чего требуется оперативная память в играх?
Планки оперативной памяти
Чтобы в полной мере наслаждаться играми, требуется «быстрая» оперативка. Ее уровень быстроты определяет скорость обновлений, измеряющаяся в мегагерцах. Чем более быстрой и объемной считается ОЗУ, тем больше процессов сможет одновременно работать, тем плавнее начнут работать современные игры.
Если же на устройстве недостаточно оперативной памяти для комфортной игры, то все ее параметры никак не поместятся в ОЗУ. Конечно же, игра загрузится, но ее работа будет оставлять желать лучшего. Пользователь столкнется с лагами, торможениями, медленными реакциями – все это является результатом нехватки оперативки.
Примечание! После увеличения объема ОЗУ процессы игры начнут обрабатываться более быстро и качественно, а само приложение станет молниеносно откликаться на команды геймера.
Температура, лаг, энергозависимость и вообще «на пальцах»
Условно говоря, если очень просто, то оперативная память это много мелких ячеек, хранящих данные и каждый бит этих данных хранится зарядом (или его отсутствием) на крошечном конденсаторе в микросхеме (о чем говорилось выше по тексту).
Эта память является энергозависимой, именно поэтому во время режима сна (гибернации компьютера) содержимое памяти записывается на жесткий диск, а при пробуждении загружается обратно. Когда компьютер выключен, — память пуста.
Файл подкачки, который является «продолжением» этой памяти, логичным образом, хранит в себе данные на жестком диске, что, в общем случае, небезопасно.
Информация в ячейках со временем «теряется», причем, чем выше температура, тем быстрее это происходит.
Чтобы избежать потери сохранённых данных, они должны регулярно обновляться, чтобы восстановить заряд (если он есть) до первоначального уровня. Этот процесс обновления включает чтение каждого бита, а потом запись его обратно. Это происходит не целиком, а блоками. В процессе такого «обновления» память занята и не может выполнять обычные операции, такие как запись или хранение битов. В общем случае из-за этого обновления память тормозит каждые 7,8 мкс.
Как это все работает?
Когда вы запускаете компьютер, все необходимые данные: ядро операционной системы, драйвера, различные службы и программы автозапуска, загружаются из жесткого диска в оперативную память и уже от туда ЦП их берет на обработку. Результаты своей работы процессор также возвращает в оперативную память а не на жесткий диск. Каждая программа, каждое открытое вами окно любой программы на компьютере находится в оперативной памяти. С ней центральный процессор и работает. И только тогда, когда вы сохраняете какие то результаты своей работы, они записываются на жесткий диск. Чтобы вы лучше понимали, рассмотрим простой пример создания текстового документа в Word. Когда вы нажимаете на ярлык запуска программы, все файлы необходимые для ее работы загружаются в оперативную память и уже после этого появляется окно редактора на мониторе компьютера. Когда вы начинаете писать текст он тоже находится в оперативной памяти, просто так на жестком диске вы его не найдете. Для того, чтобы результат вашей работы сохранился на нем, его надо сохранить, нажав одноименную кнопку в Word. У всех хотя бы раз было такое, что вы пишите, пишите какой-нибудь текст и внезапно закрыли программу или компьютер выключился, а после включения его снова, ваш текст исчез. Именно потому, что оперативная память обнулилась, а вы не разу не удосужились сохранить свое творчество. Думаю теперь вы уже понимаете что такое оперативная память, зачем она нужна и как это работает. Теперь давайте перейдем к более практичным вещам. А именно — рассмотрим виды оперативной памяти и основные ее характеристики.
Виды (типы) оперативной памяти
0 В наше время оперативная память может быть двух типов: статической (SRAM) и динамической (DRAM). Статические ОЗУ по сравнению с динамическими являются более быстрыми из-за своей технологии производства, но в то же время и более дорогими. Такой тип зачастую используется в качестве кэш-памяти процессора. Для массового производства модулей оперативной памяти используют технологию DRAM. И существует несколько типов такой памяти. Те, которые сейчас можно встретить: — DDR SDRAM — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) первого поколения; — DDR2 SDRAM — второе поколение DDR SDRAM; — DDR3 SDRAM — третье поколение DDR SDRAM; — DDR4 SDRAM — четвертое поколение DDR SDRAM; Как можно догадаться, DDR SDRAM — это самый старый тип оперативной памяти, который сейчас встретить очень трудно. DDR4 — самый новый. На сегодняшний день самым распространенным является DDR3. Различаются эти типы памяти между собой производительностью и внешним видом. Для того, чтобы ненароком нельзя было вставить планку с одним типом оперативной памяти в разъем, предназначенный для другого типа, на планке есть специальный ключ (пропил), а в разъеме на материнской платы в том же месте выступ. И у каждого вида памяти он разный. Кроме того, с помощью этого ключа вы не сможете вставить модуль ОЗУ наоборот.
Чем отличаются DDR от DDR2, DDR3 и DDR4
Количеством связывающих ядро с выходным буфером каналов, эффективной частотой, а значит и пропускной способностью памяти. Что касается ширины шины данных (разрядности), то в большинстве современных модулей памяти она составляет 8 байт (64 бит).
Допустим, что у нас есть модуль памяти стандарта DDR2-800. Как рассчитать его пропускную способность? Очень просто. Что такое 800? Это эффективная частота памяти в мегагерцах. Умножаем её на 8 байт и получаем 6400 Мб/с.
И последнее. Что такое пропускная способность мы уже знаем, а что такое объём оперативной памяти и зависит ли он от её пропускной способности? Прямой взаимосвязи между этим двумя характеристиками нет. Объём ОЗУ зависит от количества запоминающих элементов. И чем больше таких ячеек, тем больше данных может хранить память без их перезаписи и использования файла подкачки.
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:
- Переключателя, представленного MOSFET (МОП-транзистором)
- Накопителя, представляющего собой канавочный конденсатор.
Вместе они образуют так называемую ячейку памяти, каждая из которых содержит 1 бит данных. Очень приблизительная схема ячейки показана ниже (прощу прощения у специалистов по электронике!):
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.
ОЗУ для ноутбука
Во многих современных нетбуках, ноутбуках и планшетах используется тип ОЗУ DDR с форм-фактором SODIMM. Отличие этих модулей от других – внешний вид. У каждого поколения оперативной памяти свои особенности. Они связаны с технологическим процессом. Так, у модуля для ноутбука – другое число контактов, в отличие от первого поколения DDR. Некоторые пользователи ноутбуков могут столкнуться с неприятной проблемой: ОС «тормозит», работает сбивчиво. Такое происходит, если загружается одновременно несколько приложений. Тогда потребуется очистка оперативной памяти.
Что может сделать пользователь? Закрыть все приложения, перезагрузить устройство. Кроме того, можно воспользоваться программами, которые очистят оперативную память. У всех этих способов есть плюсы и минусы. Если они не решают проблему, стоит обратиться за помощью в сервисный центр.
Какой объем оперативной памяти использовать
Количество памяти, которое можно установить в компьютер зависит от материнской платы. Объем памяти ограничивается как физически количеством слотов для её установки, так и в большей мере программными ограничениями конкретной материнской платы или установленной операционной системы компьютера.
В общем случае для просмотра интернета и работы в офисных программах достаточно 2 Гб, если вы играете в современные игры или собираетесь активно редактировать фотографии, видео или использовать другие требовательные к объему памяти программы, то объем установленной памяти следует повысить как минимум до 4 Гб.
Следует иметь в виду, что в настоящее время операционные системы Windows выпускаются в двух вариантах: 32-битная (x32) и 64-битная (x64). Максимальный объем доступный операционной системе в 32-битных версиях в зависимости от различных комбинаций комплектующих примерно от 2,8 до 3,2 Гб, то есть даже если вы установите в компьютер 4 Гб, система будет видеть максимум 3,2 Гб. Причина этого ограничения появилась на заре появления операционных систем, когда о таких объемах памяти никто даже в самых радужных мечтах бы не подумал. Существует способы позволить 32-битной системе работать с 4 Гб памяти, но это все «костыли» и не на всех конфигурациях работают.
Так же Windows 7 Начальная Starter имеет только 32-битную версию и ограничена максимальным объемом оперативной памяти в 2 Гб.
Таких проблем не испытывают 64-битные версии операционной системы, например Windows 7 Домашняя базовая поддерживает до 8 Гб, а Домашняя расширенная до 16 Гб. Если вам вдруг и этого мало, милости просим воспользоваться версиями Профессиональная, Корпоративная или Максимальная, где можно установить до 192 Гб памяти, главное материнскую плату, куда все это богатство поставите найти не забудьте и чтобы вам еще денег хватило.
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:
- Это увеличивает объём доступного хранилища
- В любой момент времени возможен доступ только к одному банку, поэтому благодаря работе остальных в фоновом режиме повышается производительность.
- Шина адреса в процессоре, обрабатывающая память, шире, чем шина DRAM.
Последнее очень важно, потому что в большинстве чипов DRAM используется только 8-битная шина данных. Однако CPU и GPU в этом от них отличаются: например, CPU AMD Ryzen 7 3800X имеет два встроенных 64-битных контроллера, а в Radeon RX 5700 XT встроено восемь 32-битных контроллеров.
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.
Оперативная память — как выбрать, характеристики
Рассмотрим основные характеристики оперативной памяти компьютера, на которые надо обязательно обратить свое внимание, если вы хотите подобрать себе действительно хорошую оперативку.
Тип ОЗУ — Обязательно обратите внимание, это может быть DDR2, DDR3 или DDR4. Какую поддерживает ваша материнская плата.
Объем в Гб — Чем больше, тем лучше. Для нынешних систем на операционной системе Windows 10, меньше 8 Гб брать не стоит. При покупке телефона на Android — лучше не брать модель с объемом меньше 3 Гб, т.к. при новых обновлениях данной ОС, ее запросы будут становится больше.
Тактовая частота — Чем выше частота, тем быстрее будет работать RAM. Опирайтесь на то, какую частоту поддерживает процессор и материнская плата. Если частота на плате будет выше, чем у них, ничего страшного не произойдет, просто она будет работать с заниженной частотой.
Задержка сигнала (Тайминги) — Задержка обращений между процессором и ОЗУ должна быть минимальной.
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.
Как узнать какая оперативная память стоит в компьютере
Существует два способа определить тип и характеристики установленной в компьютере памяти. Можно посмотреть эти данные на стикере наклеенном самом модуле, правда его наверняка придется вынуть из слота, иначе вы вряд ли что-либо увидите. Если стикер с информацией отсутствует или не читаем, то тип DDR памяти можно определить по количеству контактов и расположению ключа (выемки) на планке. Воспользуйтесь для этого нижеприведенным рисунком.
Другой способ узнать исчерпывающую информацию о характеристиках и режиме работы оперативной памяти, воспользоваться какой-нибудь программой, показывающей информацию о системе. Рекомендуем воспользоваться бесплатной программой CPU-Z показывающей, в том числе характеристике и режим работы памяти.
На вкладке Memory отображается тип установленной в компьютере оперативной памяти, её объем, режим работы и используемые тайминги. Вкладка SPD показывает все характеристики конкретного модуля памяти установленного в выбранный слот.
Радиаторы охлаждения
Если открыть каталог с существующими в продаже модулями памяти, то большАя, если не бОльшая их часть будет иметь радиаторы. Для чего они нужны?
Если отбросить факт, что это очень удобная штука для установки подсветки и вообще улучшения внешнего вида планок памяти, то основное назначение этих железок – охлаждение. И если мы говорим о высокочастотной памяти с низкими таймингами, тем более предназначенной для разгона, то установка радиаторов имеет смысл.
При этом в продаже есть немалое количество DIMM вообще без охлаждения. Значит ли это, что мы имеем дело с бюджетной памятью, которая отлично будет работать на штатных частотах, но почти не поддается разгону?
В каких-то случаях да. Судя по имеющейся информации, например, модули Patriot Memory Signature PSD48G320081 обходятся без радиаторов и не гонятся почти никак. Правда, частота у них изначально не самая маленькая, 3 200 МГц, но вот добиться большего вряд ли получится. Тем более, что и ревизия печатной платы тут «A0».
А бывает и наоборот. Например, можно посмотреть на отзывы счастливых владельцев 8-гигабайтных модулей Samsung M378A1K43BB2-CRC, которые разгоняют их со штатных 2 400 МГц или 2 666 МГц до 3 200 МГц и выше. И без всяких радиаторов. Хотя это не значит, что не надо организовывать нормальную вентиляцию корпуса.
Поэтому если изначально идет речь о приобретении высокоскоростного модуля памяти, да еще и с перспективой серьезного разгона до частот порядка 4 000 МГц и выше, то металлический радиатор лишним точно не будет.
Если же речь про штатные частоты в районе 3 000 МГц, а разгон и, особенно, световые шоу в корпусе совсем не интересуют, то отсутствие радиатора отнюдь не причина отказываться от рассмотрения той или иной модели DIMM без дополнительного охлаждения чипов памяти.
Корпусировка чипов RAM
Выше я частенько призывал посмотреть на количество чипов, распаянных на DIMM, и сделать какие-то из этого выводы. Надо признаться, что простой подсчет количества чипов памяти не всегда отражает реальную емкость данного модуля или его конфигурацию.
Приведу пример. Модули Patriot Memory Signature PSD48G320081 и PSD416G240081 имеют по восемь чипов. При этом объем первого 8 ГБ, а второго 16 ГБ. Дело в том, что внутри корпуса микросхемы может располагаться несколько кристаллов памяти.
Отсюда следует вывод, что первый взгляд на модуль следует подкрепить данными из спецификаций, чтобы начать делать выводы об интересности для вас этого DIMM для покупки.
Как установить?
Что дает оперативная память, выяснили, теперь расскажем о том, как же ее установить в компьютер или ноутбук:
- Сначала выключаем устройство, ждем пять минут.
- Открываем системный блок.
- На материнской плате должны быть свободные слоты – устанавливаем туда оперативную память. У каждой платы свое поколение DDR.
Что дает увеличение оперативной памяти? Компьютер будет быстрее работать, но увеличивать ее нужно обдуманно. Сначала выясните, какая материнская плата установлена на вашем устройстве, ориентируйтесь также на модель и марку ноутбука. Все это даст понять, сколько ОЗУ добавить и нужно ли это делать. Чтобы увеличить память, необходимо выполнить следующие действия:
- определить модель материнской платы или лэптопа;
- определиться с объемом ОЗУ и модулем;
- проверить совместимость с материнской платой;
- приобрести модуль.
Устанавливается память просто. Для этого необходимо знать в общих чертах, из чего состоит ПК или ноутбук, функциональность всех его частей.
Разница между ОЗУ и ПЗУ
ПЗУ расшифровывается как постоянное запоминающее устройство. В отличие от оперативной памяти, ПЗУ используют для записи информации, которая будет храниться там постоянно. Например, ПЗУ используют в таких устройствах:
- Мобильные телефоны;
- Смартфоны;
- Микроконтроллеры;
- ПЗУ БИОСа;
- Различные бытовые электронные устройства.
Во всех описанных устройствах выше, код для их работы хранится в ПЗУ. ПЗУ является энергонезависимой памятью, поэтому после выключения этих устройств вся информация сохранится в ней — значит это и является главным отличием ПЗУ от ОЗУ.
На что она влияет ОЗУ в играх?
Если брать во внимание игры, то оперативной памяти должно быть много. Когда загружается игрушка, все данные о локации, карте и остальные декорации попадают с HDD в оперативку, а затем видеокарта преобразует данные и транслирует на экран мониторов. Если не хватит объёма временной памяти, игра попросту будет притормаживать, а-то и зависать на несколько секунд. Конечно, всё это омрачит впечатление об игре, поэтому машины для игр оснащают большим объёмом оперативной памяти.
Влияние объёма
Ответ на вопрос: “На что влияет количество оперативной памяти?” – предельно прост. Объём ОЗУ напрямую влияет на количество информации, которую будет обрабатывать процессор, а значит и увеличивает скорость выполнения всех задач в целом.
Влияние частоты
Частота ОЗУ это скорость, с которой оперативка обменивается файлами с процессором. А уж на что влияет скорость оперативной памяти и так понятно. Выше скорость – быстрее обрабатывается информация.
На что влияет тип
Каждое последующее поколение ОЗУ отличается своими характеристиками: увеличивается частота, объем и уменьшается напряжение, благодаря чему плата меньше нагревается.
Лучшие производители оперативной памяти
Сегодня на рынке оперативной памяти сосредоточено 4 лучших производителя, продукция которых не вызывает нареканий в работе и оправдывает пользовательские ожидания:
- Corsair. Штаб квартира корпорации расположена в Америке. По сравнению с остальными производителями ОЗУ, бренд также занимается созданием многих других устройств и элементов по типу наушников, мышек, клавиатур и охладительных систем. Если говорить непосредственно о модулях памяти, то за свою многолетнюю истории сотрудники компании занимались производством планок разных типов. Сейчас в наличии присутствует и современная мощнейшая разновидность DDR4;
Производитель ОЗУ Corsair - G.Skill. Данный бренд появился на мировой арене в 1989 году. Компанию основали обычные разработчики-энтузиасты. Сейчас она производит минимальное количество «железа» — лучше всего продается память. Инженеры занимаются выпуском современных стандартов ОЗУ, поэтому для моделей характерен как приличный объем, так и высокая частота. Многие планки могут быть разогнаны, что точно приятно порадует некоторую категорию клиентов;
Производитель ОЗУ G.Skill - Kingston. Продукция данного американского бренда без преувеличения считается наиболее востребованной. Причина такой популярности – доступный ценник. ОЗУ данного бренда практически всегда используется разными производителями ноутбуков;
Производитель ОЗУ Kingston - Mushkin. Очередной американский бренд, сотрудники которого производят блоки питания и другие виды компьютерной техники, но особым спросом пользуется их оперативная память. В основном продукция предназначена для стационарных ПК, но есть несколько моделей и для лептопов. Самой распространенной серией считается REDLINE, поддерживающая разгон, поэтому интересующая более опытных пользователей.
Производитель ОЗУ Mushkin
Таким образом, ОЗУ действительно представляет собой ключевое устройство в компьютерах и ноутбуках, от которого напрямую зависит быстродействие гаджета и возможность полноценной работы сразу с несколькими ресурсоемкими программами. При выборе оперативной памяти рекомендуется ориентироваться на продукцию популярных брендов — в таком случае обязательно получится оправдать ожидания от покупки.
B-die, C-die, E…
Интересующиеся темой (про гуру в разгоне я не говорю) наверняка не раз встречали упоминание чипов DRAM Samsung B-die. А у Micron, например, E-die… Это степпинги памяти, которые могут существенно повлиять на скорость работы и разгонные возможности того или иного DIMM.
У меня нет цели углубляться в вопрос оверклокинга RAM. Да и не получится, ибо тема эта неисчерпаема, что подтверждают многостраничные, порой, на сотни и сотни страниц ветки в тематических форумах.
Важно знать, что каждый производитель чипов DRAM (не производитель модулей памяти, а именно чипов) выпускает несколько версий своих микросхем. Отражается это в маркировке степпинга. Так, у Самсунга это A-die, B-die, C-die и прочие. Примерно так же маркируются чипы Micron.
Легендарными среди «гонщиков» являются в первую очередь B-die от Samsung. На изображении выше показана структура микросхемы DDR4 B-die емкостью 8 Гб K4A8G085WD-BCTD производства Samsung. Модули с ними потенциально наиболее гонибельные. Потенциально, потому что нельзя обеспечить абсолютно одинаковые характеристики чипов в разных партиях.
Вполне может попасться модуль, который разгонится, но не дотянет до частот, которые дались знакомому на таком же модуле и на схожей системе. Просто не очень повезло с конкретными чипами. Даже в наборе из двух модулей на B-die оба будут хороши, но один все же окажется чуть хорошее.
В 2022 году планировалось прекращение производства чипов B-die, но произошло ли это в реальности тогда, или произошло позже, или она производится до сих пор – утверждать не стану. В любом случае, если повезло стать обладателем модулей на этих чипах, то хорошая скорость работы, невысокие задержки и разгонный потенциал входят в стоимость.
При оверклокинге речь идет не только о частотах, на которых достигается стабильность работы, но и таймингах, ибо разгон памяти — это не только и не столько гонка за частотой, сколько баланс между оной и задержками.
У других брендов оверклокерскими считаются: E-die у Micron, Hynix C-die CJR. В каких модулях находятся какие чипы из спецификаций не узнать. Ориентироваться надо на обзоры, отзывы владельцев и данные, выдаваемые различными утилитами. Например, подробную информацию о модулях памяти выдает утилита Thaiphoon Burner.
Недостаточно оперативной памяти — что делать?
Иногда пользователи видят системное сообщение о недостатке оперативной памяти – это свидетельствует о нехватке RAM, из-за чего приложения не смогут работать должным образом – начнутся зависания и торможения. Начинающие пользователи ошибочно полагают, что им необходимо освободить место на HDD, но физическая и виртуальная память – это разные вещи, о чем обязательно необходимо знать. Есть несколько вариантов решения данной проблемы – очистка, разгон и установка более объемного слота ОЗУ.
Сообщение о недостатке оперативной памяти
Наиболее простым и популярным способом считается ручная очистка ОЗУ. Для этого требуется выполнить ряд действий:
- Перейти в раздел «Диспетчера задач», нажав сразу три кнопки – Ctrl, Shift и Esc, а также открыть меню с процесса и отсортировать все запущенные приложения по «ЦП», а затем по «Памяти». Определить, какие из них максимально нагружают систему.
Запускаем «Диспетчер задач» - Нажать по необходимой утилите правым щелчком мыши и снять задачу либо «Завершить дерево процессов».
Выбираем «Завершить дерево процессов»
Есть еще один способ, подразумевающий выполнение следующих действий:
- В меню «Открыть» набрать msconfig и нажать «ОК».
В меню «Выполнить» набираем «msconfig» и нажимаем «ОК» - Активировать «Автозагрузку» и убрать галочки возле утилит, которые используются достаточно редко, после чего сохранить изменения и перезагрузить устройство.
Активируем «Автозагрузку» и убираем галочки возле утилит
Согласно третьему способу, можно воспользоваться программой KCleaner – она уже давно зарекомендовала себя как мощнейшее приложение для очистки ОЗУ, при этом не происходит отключение важных системных процессов и служб. Для оптимизированной работы понадобится:
- Скачать свежую версию программы и выполнить инсталлирование.
Скачиваем программу и устанавливаем - Запустить ее и кликнуть на кнопку очистки.
Нажимаем на кнопку «Очистить» - Дождаться, когда закончится операция и далее следовать инструкции утилиты. В программе есть ряд дополнительных функций. Одна из них — очистка и перезагрузка.
В программе есть ряд дополнительных функций
Как разогнать оперативную память?
Наиболее легкий и доступный способ разгона оперативной памяти, не подразумевающий необходимость установки сторонних приложений, доступен через биос.
- Перед разгоном оперативки в Биосе требуется нажатие комбинации таких клавиш как Ctrl+F1 для открытия меню с расширенными настройками. В ином случае не получится отыскать необходимые параметры оперативки.
В Биосе нажимаем Ctrl + F1 для открытия меню с расширенными настройками - Теперь следует отыскать раздел «MB Intelligent Tweaker (M.I.T.)» с подходящими настройками, в частности, «System Memory Multiplier». При изменении частоты данного множителя повышается или понижается тактовая частота ОЗУ.
Ищем раздел «MB Intelligent Tweaker (M.I.T.)» - После определения оптимальной частоты и напряжения, требуется перейти в главное меню, чтобы зайти в раздел «Advanced Chipset Features». Он нужен для подбора таймингов задержки. Для этого заранее изменяется параметр «DRAM Timing Selectable» (раньше был «Auto», теперь «Manual») для ручной настройки.
Переходим в главное меню, чтобы зайти в раздел «Advanced Chipset Features»
Специфика установки оперативной памяти
Процесс подключения оперативной памяти будет рассмотрен на примере ноутбука.
- Полностью выключить устройство и позаботиться об отключении шнура питания. Если батарея снимается, то лучше извлечь ее. После этого с помощью отвертки откручиваются шурупы с крышки. Теперь появится доступ к памяти.
Снимаем крышку ноутбука и открываем доступ к ОЗУ - Если присутствует сразу несколько слотов под ОЗУ и каждый из них занят, то нужно извлечь планки – для этого выполняется отгибание специальных защелок по сторонам.
Отгибаем специальные защелки по сторонам и извлекаем ОЗУ - В пустые слоты устанавливается новая оперативка. Делать это необходимо приблизительно под углом 45 градусов.
В пустой слот устанавливаем новую оперативную планку под углом 45 градусов - Нужно быть аккуратном во время установки модулей, чтобы контакты не повредились, при этом сами модули должны быть инсталлированы достаточно плотно. Надавив на верхний край, ОЗУ зажмется защелками.
Надавив на верхний край, ОЗУ зажмется защелками
Осталось установить крышку обратно, включить ноутбук и проверить результат!
