Ram это какая память

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:

• 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.

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.

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 чипа	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.

System Hardware Component: System Memory (RAM)

Memory is a data storage element that uses on/off states on a chip to record patterns of binary data. An on value represents 1, and an off value represents 0.

Memory is classified into two basic types Static and Dynamic. Static memory (also known as nonvolatile memory) doesn’t require power to maintain its contents while Dynamic memory (also known as volatile memory) requires power to maintain its contents.

An example of static memory is ROM (Read-only Memory) which is the integrated chip and can store data permanently. These chips are used in system to store BIOS settings in order to permanently saved. The below diagram shows the ROM chip for BIOS.

Random Access Memory (RAM)

As its name implies that the processor can access the data stored in the RAM randomly at any time from any location in the memory. The RAM has further two types Static RAM (SRAM) and Dynamic RAM (DRAM). Static RAM (SRAM), also called flash RAM, is the type we can use it when we store files on a USB flash drive. Static RAM is nonvolatile memory as its contents are maintained. Dynamic RAM is volatile; when we turn off our computer, its content is gone. Generally the memory on the motherboard is DRAM and we usually call it simple RAM. RAM is used to store the data temporarily for the processor and when the system is turned off then all of the data in it is erased automatically.

Memory Bus Speed

The pathway that delivers data to and from the memory is called a memory bus. The memory bus has a speed, which determines how quickly data will travel on its pathway. The system timer determines the speed at which data enters the processor. There can be different kinds of memory speed. When memory operates at the same speed as the front-side bus of the processor is called single data rate (SDR) synchronous dynamic read-only memory (SDRAM).

When memory operates at the double, triple or more speed as the front-side bus of the processor is called double data rate (DDR) synchronous dynamic read-only memory (SDRAM).

The DDR1 has double data rate as SDR and half power consumption.

The DDR2 has four times data rate as compared to SDR.

The DDR3 has eight times data rate as compared to SDR.

So we can say that the DDR3 is the fastest in speed and lowest in power consumption among all.

The following figure shows the shapes of three DDR family RAMs and notice the difference in the lengths of their notches which actually differentiate them.

Shape and form factor of RAM

There are various sizes and shapes of RAM modules for PCs . The memory chips arranged on a small circuit board is the dual inline memory module (DIMM). The dual in DIMM means that the module has pins on both sides of the circuit board. PC desktop uses normal DIMMs while laptops use the smaller versions of it like small outline DIMM (SODIMM) and the difference between their size and shape is shown in the following figure.

This was all about the primary memory of the system which is simply known to be the RAM. We will talk about the secondary memory in the coming blogs.

What Is Computer Ram

What is RAM, exactly? What does it do, how does it work, and how much of it do you really need? How can you find out how much RAM your computer currently has? Keep reading to find out the answers to all of these questions and more.

What is RAM?#

RAM stands for Random Access Memory. You can think of it as the short-term memory in your computer. It stores the data that your PC needs for any currently active apps and processes. RAM allows those apps and processes to access this data as quickly as possible to avoid possible slow-downs.

The name is a hangover from the days of storing data on magnetic tape. With this type of serial memory, to access the data you need, you would have to go through all of the data on the tape in order until you reached the section that you need. RAM allows you to read and write to any part of the memory at any time, which is why it is described as random access. It means you get roughly the same read and write speeds no matter where the information is stored. RAM is different from your hard drive because it requires power to hold information. Once you turn your computer off, any information stored in RAM is lost. With a hard drive, the information remains stored even when you power down your computer. If you’ve ever lost information from a document you were working on because your computer crashed, it’s because the data for your document was being stored in RAM. Once the power went out, all of that information was lost. Saving your document moves it from RAM to your hard drive, where it will remain stored even if you lose power.

What Does RAM Do?#

The purpose of RAM is to store all the data that is needed by your currently running apps and processes. When you start your computer, data is moved from permanent storage on your hard drive to RAM. Your CPU can then access the data it needs from RAM far more quickly than it could from your hard drive. Imagine you want to draw a rainbow. Rather than going back and forth to the large collection of colored pencils that you keep in the cupboard, you only take the colors that you need and put them in a pot in front of you. They are temporarily moved from your permanent storage (your hard drive) to a temporary storage area that you can access more quickly (RAM). As you draw, you can quickly grab the next color from the pot in front of you. The pot (your RAM) holds everything you need for the current task in easy reach. When you’ve finished your work, you can return all of the pencils from the pot back into their case for permanent storage (your hard drive).

What Are the Types of RAM?#

There are two main types of random access memory. These include static RAM (or SRAM) and dynamic RAM (or DRAM). Dynamic RAM is made up of capacitors that are used to store bits of data (ones and zeros) by either holding a charge or lacking charge. Since these capacitors leak over time, the charge must constantly be refreshed or the information would be lost. Static RAM uses transistors to store bits of data, instead of capacitors. The transistors act like a switch with an on or off position representing the ones and zeros. These switches don’t need continual refreshing like the capacitors in DRAM. However, SRAM requires multiple transistors to store each bit, so SRAM chips are usually larger and more expensive than the equivalent amount of DRAM.

How Much RAM Do You Need?#

Since RAM is used to store the data you need for the processes you are currently running, the amount of RAM you will need will depend on how you are using your computer. Running a complex 3D game, for example, will require far more RAM than browsing the internet. You will also need more RAM if you regularly have multiple tasks running simultaneously. As a general rule of thumb, the amount of RAM you’ll need is as follows:

8 GB: Everyday computing such as browsing the web or word processing.16 GB: Amateur use of apps such as Photoshop and most gaming.32 GB: Professional use of video-editing apps and rendering high-resolution videos.64 GB: Professionals working with complex 3D graphics and video.

This information is true at the time of publication. If you have less than 8GB of RAM, you should still be able to use your computer for everyday tasks. You might find that it starts to struggle if you open multiple tabs in your browser or use photo or video editing apps, however.

How to Tell How Much RAM You Have#

The beauty of RAM is that it is possible to add more—if your PC allows you to. It’s not possible to install more RAM on some computers, however. Modern MacBooks, for example, don’t allow you to install more RAM yourself. If you’re not sure how much RAM you currently have in your computer, it’s simple to find out.

How to Tell How Much RAM You Have on Windows#

If you’re a Windows user, it’s easy to see how much RAM you currently have installed. You can do this in a number of ways, but the simplest way to see the amount of RAM installed is through the Settings app. To find out how much RAM you have on Windows:

How to Tell How Much RAM You Have on Mac#

You can find out how much RAM you have in your Mac computer in just a couple of clicks. You’ll also be able to see whether your RAM is upgradeable or not. To find out how much RAM you have on Mac:

RAM Is Only One Piece of the Puzzle#

What is computer RAM? Hopefully this article has given you some insight into what RAM is, why it’s important, and how much you need for your computer. RAM is just one of the key components of your computer and upgrading the RAM alone may not be enough if the other components aren’t up to speed. You will also need to ensure that you have a powerful enough CPU for your needs. You may also need a good GPU if you’re planning on using your computer for gaming. Comment Name * Email *

Δ Save my name and email and send me emails as new comments are made to this post.

Для чего нужна оперативная память и как она работает

От объема оперативной памяти зависит быстродействие компьютера, ноутбука, смартфона, планшета. Слишком большой ее объем не всегда целесообразен. Вивиан Макколл, Джефф Тайсон и Крис Поллетт рассказали, для чего необходима оперативная память, как она работает и в каких программах нужна больше всего.

Принцип работы оперативной памяти

Что такое оперативная память? Оперативная память (ОЗУ, RAM) — динамическое хранение временных данных ПК. Важно не путать ее с постоянной памятью — жестким диском или твердотельным накопителем SSD. Оперативная память — временное рабочее пространство, в котором выполняется обработка данных. Она обладает способностью считывать и записывать любой отдельный байт, когда устройства хранения информации (HDD или SSD) считывают и записывают много байтов одновременно.

Наиболее распространенный тип оперативной памяти — динамическая оперативная память (DRAM). Когда в паспорте компьютера указано 8 ГБ, это относится к DRAM. Высокоскоростная SRAM используется в качестве внутренней промежуточной области. Статическая оперативная память (SRAM, S-RAM) задействована в работе высокоскоростных регистров, кэшей и относительно небольших банков памяти, таких как буфер кадров на видеокарте.

За что отвечает оперативная память? На портале Insider Вивиан Макколл пишет, что ОЗУ отслеживает, какие программы работают в фоновом режиме и какие функции выполняют. С помощью RAM ранее загруженные программы в следующий раз откроются быстрее за один сеанс включенного ПК.

Благодаря RAM возможно быстро переключаться между вкладками браузера, потому что память компьютера держит их готовыми к использованию. Преимущество оперативной памяти заключается в том, что она поддерживает скорость работы компьютера и делает многозадачность удобной.

Оперативная память ограничена. Если в ее хранилище информации больше дозволенного, ОЗУ начнет «забывать» все, что посчитает низкоприоритетным. Если недостаточно оперативной памяти, компьютер замедлится.

Структурно оперативная память напоминает соты пчел: она поделена на ячейки, каждая из которых используется для хранения временных данных, которые поступают с внешних устройств. Информация преодолевает определенный путь. Из жесткого диска, SSD или флешки данные поступают в ОЗУ, откуда перенаправляется в центральный процессор для обработки.

Информация между оперативной памятью и CPU передается посредством кэш-памяти. С ее помощью данные быстрее доставляются от RAM в регистры центрального процессора. Для выполнения процесса на материнской плате есть специальный контроллер, который находится в северном мосту. North Bridge (северный мост) — чипсет материнской платы, который отвечает за подключение CPU к высокопроизводительным шинам (RAM, графический контроллер).

Есть еще одна особенность работы ОЗУ. Память поделена на разделы при помощи специального ПО, встроенного в ОС. Оперативка динамически распределяет память, чтобы экономно распоряжаться имеющимся объемом. Во время работы равномерно распределяются участки памяти между работающими задачами: от одних забирается лишнее, чтобы другим добавить необходимую память для нормальной работы.

Клуб DNS описал важные характеристики оперативной памяти, на которые следует обратить внимание при ее выборе:

1. Частота (МГц)— величина, которая указывает на количество операций, которые устройство выполняет за промежуток времени (зависит от таймингов).
2. Тайминги (например, 11–11–11–28) — внутренняя задержка, выраженная в тактах времени, по прошествии которого происходят чтения, записи, обработка, подача напряжения и прочие операции.
3. Пропускная способность (MB/s или GB/s) — скорость работы памяти с данными.
4. Емкость (ГБ) — объем хранилища ОЗУ.

Что такое оперативная память и для чего она нужна: NUR.KZ

Задачи оперативной памяти

Для чего нужна оперативная память в компьютере? Клуб DNS пишет, что ОЗУ обеспечивает быструю работу операционной системы, браузера, игр и других приложений за счет высокой скорости чтения данных в сравнении с HDD и SSD. При заполнении всего объема оперативной памяти компьютер начинает подвисать.

Когда не хватает оперативной памяти, во время игр или работы программ он начнет использовать файл подкачки жесткого диска для дополнительной ОЗУ. Это значительно ухудшает производительность, отчего происходят фризы, снижение FPS, подтормаживания. Авторы портала HowStuffWorks Джефф Тайсон и Крис Поллетт пишут, что количество RAM особенно важно, когда выполняете много графической работы или играете в требовательные игры.

Для чего нужна оперативная память в играх? ОЗУ необходима для работы системных процессов в режиме реального времени. При загрузке игры все текстуры, локации и прочие данные загружаются с жесткого диска в оперативную память. В ней хранятся все настройки, которые игрок использует во время игрового процесса.

ОЗУ необходима для операционной системы. Рекомендуемые минимальные требования такие:

• для 32-разрядной Windows 10 — 1 ГБ;
• для 64-разрядной Windows 10 — 2 ГБ;
• для Windows 11 — 4 ГБ;
• для MacOS 11 (Big Sur) — 4 ГБ.

Оперативная память: PxHere

Оперативная память позволяет получать доступ к нескольким программам одновременно с большой скоростью и эффективностью. Это касается несложных разработок, но существует ряд софта, которому всегда мало памяти. Клуб DNS выделил такие направления:

1. 3D-рендеринг — одна из самых тяжелых категорий для оперативной памяти и компьютера в целом. Построение сложных трехмерных сцен в реальном времени задействует всю мощность компьютера. Основной удар возьмет на себя видеокарта во время финального рендеринга. Во время создания серьезного проекта оперативная память загружается множеством деталей. Для такой работы 16 ГБ ОЗУ будет слишком мало. Дизайнеры стремятся к 128 ГБ для комфортной работы.
2. Обработка фотографий. Такие фоторедакторы, как Adobe Photoshop — сложные макеты, которые имеют в своем распоряжении множество инструментов. Всех их необходимо подгрузить для комфортной работы, а за это отвечает оперативная память.
3. Видеомонтаж. Для монтажа видеороликов используют сложные программы, которые имеют тысячи инструментов, пресетов, плагинов. Рабочая область имеет несколько секторов, в которых находятся эффекты, предосмотровое окно, микшеры для звуковой дорожки и многое другое. Для монтажа видео в FullHD не всегда хватает даже 32 ГБ.
4. Создание музыки. Для этого используют DAW — программы, в которых одновременно обрабатывают десятки звуковых дорожек. Каждый звуковой элемент пропускают через разные обработки, которые потребляют определенную часть ОЗУ. Есть и требовательные плагины, семплеры, эмуляторы синтезаторов, гитарных кабинетов. Все это потребляет ресурсы оперативной памяти.
5. Игровые движки. Требуется немалое количество ОЗУ, чтобы создавать игры для ПК. В процессе создание задействуется 3D-моделирование, анимации, работа с текстурами и освещением, построение виртуальных сцен, программирование.
6. Сервера. Здесь оперативная память играет важную роль.
7. САПР и CAD — системы автоматизированного проектирования, которые предназначены для инженеров. Крайне требовательны к ОЗУ.

Для чего нужна оперативная память в телефоне? ОЗУ в смартфоне необходима для хранения данных активных приложений, к которым обращаются процессор и ядро операционной системы.

Если заметили, что ПК притормаживает, интернет-страницы долго загружаются, а программы и игры с трудом запускаются, обратите внимание на оперативную память: возможно, необходимо увеличить объем ОЗУ.