Принцип работы оперативной памяти компьютера

Доброго времени суток! Это восьмая статья о компьютерах. В ней я немного расскажу о принципе работы оперативной памяти компьютера. Поехали.

Что такое оперативная память.

Оперативная память (RAM) – это один из компонентов современного компьютера или сервера, предназначенный для временного хранения данных, необходимых процессору для выполнения задач. В отличие от постоянной памяти(например, жесткого диска), оперативная память является энергозависимой, и при отключении питания все данные теряются. Здесь энергонезависимость и не нужна.

Типы оперативной памяти.

На сегодняшний день существует несколько типов оперативной памяти, различающихся по своей структуре и немного по принципу действия:

SRAM (Static Random Access Memory) статическая память, которая сохраняет свое состояние без необходимости регулярного обновления информации. Она имеет очень высокую стоимость производства и низкую плотность размещения ячеек памяти, поэтому используется преимущественно в кэш-памяти процессоров. Так сказать некая "оперативная память" самого процессора.

DRAM (Dynamic Random Access Memory) динамическая память, широко используемая в компьютерах благодаря высокой плотности размещения ячеек и низкой стоимости. Каждая ячейка DRAM состоит из конденсатора и транзистора, где заряд на конденсаторе соответствует единице, а отсутствие заряда - нулю. Поскольку конденсатор со временем теряет свой заряд, необходимо периодически обновлять информацию путем регенерации. Но это не проблема в современных компьютерах, хотя ранее была проблемой.

Наиболее распространенными типами DRAM являются DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory). Эти модули характеризуются синхронным интерфейсом передачи данных с удвоенной скоростью относительно частоты шины за счет возможности передавать данные как по фронту такта, так и по спаду сигнала тактовой частоты. О тактовых частотах поговорим в статье о процессоре.

Структура оперативной памяти.

Память DRAM организована в виде матрицы, состоящей из строк и столбцов. Адрес ячейки задается двумя координатами: адресом строки (Row Address Strobe, RAS) и адресом столбца (Column Address Strobe, CAS). При чтении или записи информации сначала выбирается нужная строка, затем нужный столбец, после чего происходит передача данных между модулем памяти и контроллером.

Процесс чтения начинается с подачи сигнала RAS#, чтобы выбрать строку, содержащую необходимую информацию. Затем подается сигнал CAS# для выбора конкретного столбца. После этого выполняется считывание данных с выбранной ячейки через специальную схему усилителя-селектора. Процесс записи выполняется аналогично чтению, но вместо выдачи значения, происходит запись значения в выбранную ячейку.

Производительность.

Производительность оперативной памяти определяется несколькими характеристиками.

Частота синхронизации определяет скорость обмена данными между памятью и процессором.

Тайминги - временные задержки, характеризующие время ожидания перед выполнением различных операций (RAS-to-CAS Delay, CAS Latency, Row Precharge Time). Они напрямую влияют не производительность модуля памяти.

Объем памяти напрямую влияет на возможность одновременного выполнения большого числа программ и обработки больших объемов данных.

Чем выше производительность оперативной памяти, тем быстрее работает компьютер Особенно заметно это когда запускаются компьютерные игры, требующие большого количества оперативной памяти.