Оперативная память компьютера получила свое название потому что
Если вы используете компьютер, то точно, слышали об ОЗУ хотя бы один раз. Что это такое? Для чего это нужно? Ответы на эти и другие вопросы в этой статье.
Пример структуры адресного пространства памяти на примере IBM PC
Зачем пишут о DDR рядом с ОЗУ?
DDR, или, скорее, DDR SDRAM, является термином для современных планок памяти. Следующие поколения появляются со следующим номером, и поэтому у нас в настоящее время есть DDR2, DDR3, DDR4 и DDR5 на рынке. DDR позволяет увеличить скорость передачи данных по отношению к планкам, у которых его нет. Память выбранного поколения соответствуют только материнским платам, которые их поддерживают. Соответственно, чем выше число с DDR, тем лучше. Однако, следует помнить, что при покупке, надо убедиться, что память соответствует конфигурации.
Дополнительная область памяти
Дополнительная память для 16-битных программ доступна через спецификацию дополнительной памяти (англ. eXtended Memory Specification, XMS ). Дополнительная память начинается с адресов выше первого мегабайта и её объём зависит от общего объёма оперативной памяти, установленной на компьютере.
Содержание
Что такое оперативная память?
Аббревиатура RAM расшифровывается как Random-Access Memory, что на русский можно перевести как память в свободном доступе. Чаще всего оперативная память выглядит как зеленая планка с элементами на поверхности. Тем не менее сейчас чаще всего производители настольных компьютеров стали создавать более закрытые структуры, которые должны влиять на улучшение производительности или рассеивание тепла.
Сама RAM используется для хранения текущих операций, данных для них или результатов вычислений. Все, что находится внутри памяти, должно быть очень быстро сохранено в другом месте. В противном случае оно просто исчезнет. ОЗУ используется только как временный ресурс.
Каким образом емкость оперативной памяти изменилась с течением времени?
В 1980 году компьютеры имели 8 КБ памяти, в 1986 году это было уже 128 КБ. Затем разработка прошла очень быстро, в 1992 году уже было 2 МБ памяти. В 2000 году 32 МБ. В настоящее время минимум составляет 4 ГБ, в среднем на компьютерах установлено 8 ГБ ОЗУ, а игроки или люди, использующие для работы компьютерное оборудование, часто имеют до 256 ГБ памяти.
Интересен факт, что компьютер миссии Apollo имел 4 КБ ОЗУ. Для сравнения, в настоящее время имеется финансовый калькулятор HP с той же оперативной памятью. Суперкомпьютер Cray-1, работающий в 1976 году, имел 8 МБ ОЗУ. Другой суперкомпьютер Sunway TaihuLight, введенный в эксплуатацию в 2016 году, имел только 1 406 140 416 МБ ОЗУ (1,31 PB).
Что такое оперативная память?
Как мы уже знаем, все операции выполняются в ОЗУ. Что это значит? Допустим, когда мы набираем письмо в текстовом редактор, эта операция обрабатывается процессором с использованием ОЗУ. Конечно, есть и более сложные операции, такие как сохранение всех карт в браузере, Facebook отправляющий нам уведомления, и в то же самое время Youtube проигрывающий видео клип. Чем больше более требовательных вещей мы делаем сразу, тем больше оперативной памяти нам нужно.
Что такое оперативная память?
Аббревиатура RAM расшифровывается как Random-Access Memory, что на русский можно перевести как память в свободном доступе. Чаще всего оперативная память выглядит как зеленая планка с элементами на поверхности. Тем не менее сейчас чаще всего производители настольных компьютеров стали создавать более закрытые структуры, которые должны влиять на улучшение производительности или рассеивание тепла.
Сама RAM используется для хранения текущих операций, данных для них или результатов вычислений. Все, что находится внутри памяти, должно быть очень быстро сохранено в другом месте. В противном случае оно просто исчезнет. ОЗУ используется только как временный ресурс.
Upper Memory Area
Upper Memory Area (UMA) занимает 384 Кбайт и используется для размещения информации об аппаратной части компьютера. Область условно делится на три области по 128 Кбайт. Первая область служит для видеопамяти. Через вторую область доступны верхней области с помощью специальных драйверов (например, EMM386.EXE, EMS.EXE, LIMEMS.EXE) и/или устройств расширения раньше использовалось для доступа к расширенной памяти через спецификацию расширенной памяти (англ. Expanded Memory Specification, EMS ). В современных компьютерах EMS практически не используется.
High Memory Area
High Memory Area (HMA) — это область дополнительной памяти за первым мегабайтом размером 64 Кбайт минус 16 байт. Её появление было обусловлено ошибкой в процессоре 80286, в котором не отключалась 21-я линия адреса (а всего их в этом процессоре 24), в результате при обращении по адресам выше FFFF:000F обращение шло ко второму мегабайту памяти вместо начала первого мегабайта (как у 8086/8088). Таким образом, программы реального режима получили доступ к HMA.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
Тест по теме: «Устройство компьютера»
Вариант 1
1. Общим свойством машины Беббиджа, современного компьютера и человеческого мозга является способность обрабатывать:
А) числовую информацию; В) звуковую информацию;
Б) текстовую информацию; Г) графическую информацию.
2. Массовое производство персональных компьютеров началось в:
А) 40-е гг; В) 80-е гг;
Б) 50-е гг; Г) 90-е гг.
3. Укажите верное высказывание:
A) компьютер состоит из отдельных модулей, соединенных между собой магистралью;
Б) компьютер представляет собой единое, неделимое устройство;
B) составные части компьютерной системы являются незаменяемыми;
Г) компьютерная система способна сколь угодно долго соответствовать
требованиям современного общества и не нуждается в модернизации.
4. Укажите устройство компьютера, выполняющее обработку информации:
А) внешняя память; В) процессор;
Б) монитор; Г) клавиатура.
5. Производительность работы компьютера зависит от:
А) типа монитора; В) напряжения питания;
Б) частоты процессора; Г) быстроты нажатия на клавиши.
6. Какое устройство оказывает вредное воздействие на здоровье человека?
А) принтер; В) системный блок;
Б) монитор; Г) клавиатура.
7. При выключении компьютера вся информация стирается:
А) на гибком диске; В) на жестком диске;
Б) на CD - ROM диске; Г) в оперативной памяти.
8. Наименьшим адресуемым элементом оперативной памяти является:
А) машинное слово; В) байт;
Б) регистр; Г) файл.
9. Свойством ПЗУ является:
А) только чтение информации; В) перезапись информации;
Б) энергозависимость; Г) кратковременное хранение информации.
10. Основное назначение жесткого диска:
А) переносить информацию;
Б) хранить данные, не находящиеся все время в ОЗУ;
В) обрабатывать информацию;
Г) вводить информацию.
11. Чтобы процессор мог работать с программами, хранящимися на жестком диске, необходимо:
А) загрузить их в оперативную память;
Б) вывести их на экран монитора;
В) загрузить их в процессор;
Г) открыть доступ.
12. Укажите устройства, не являющиеся устройствами ввода информации:
А) клавиатура; В) монитор;
Б) мышь; Г) сканер.
13. Укажите высказывание, характеризующее матричный принтер:
А) высокая скорость печати; В) бесшумная работа;
Б) высокое качество печати; Г) наличие печатающей головки.
14. Клавиатура — это:
A) устройство вывода информации;
Б) устройство ввода символьной информации;
B) устройство ввода манипуляторного типа;
Г) устройство хранения информации.
15. Завершает ввод команды клавиша:
A) Shift; В ) пробел ;
Б ) Backspace; Г ) Enter.
16. Знаки препинания печатаются:
А) с клавишей Shift ; В) с клавишей Alt ;
Б) простым нажатием на клавишу; Г) с клавишей Ctrl .
17. Акустические колонки — это:
A) устройство обработки звуковой информации;
Б) устройство вывода звуковой информации;
B) устройство хранения звуковой информации;
Г) устройство ввода звуковой информации.
Вариант 2
1. Первые ЭВМ были созданы в:
А) 40-е гг.; В) 70-е гг.;
Б) 50-е гг.; Г) 80-е гг.
2. Какое устройство обладает наибольшей скоростью обмена информацией?
A ) CD - ROM дисковод; В) дисковод для гибких дисков;
Б) жесткий диск; Г) микросхемы оперативной памяти.
3. Укажите верное высказывание:
A) На материнской плате размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации, а схемы, управляющие всеми остальными устройствами компьютера, реализованы на отдельных платах и вставляются в стандартные разъемы на материнской плате;
Б) На материнской плате размещены все блоки, которые осуществляют прием, обработку и выдачу информации с помощью электрических сигналов и к которым можно подключить все необходимые устройства ввода-вывода;
B) На материнской плате находится системная магистраль данных, к которым подключены адаптеры и контроллеры, позволяющие осуществлять связь ЭВМ с устройствами ввода — вывода;
Г) На материнской плате расположены все устройства компьютерной системы и связь между ними осуществляется через магистраль.
4. Какое устройство предназначено для хранения информации?
А) внешняя память; В) процессор;
Б) монитор; Г) клавиатура.
5. В целях сохранения информации гибкие диски необходимо оберегать от:
А) холода; В) магнитных полей;
Б) света; Г) перепадов атмосферного давления.
6. Процессор обрабатывает информацию:
А) в десятичной системе счисления
Б) в двоичном коде;
В) на языке Бейсик;
Г) в текстовом виде.
7. В каком направлении от монитора вредные излучения максимальны?
А) от экрана вперед; В) от экрана вниз;
Б) от экрана назад; Г) от экрана вверх.
8. Быстродействие процессора характеризуется:
A) количеством операций в секунду;
Б) количеством выполняемых одновременно программ;
B) временем организации связи между АЛУ и ОЗУ;
Г) динамическими характеристиками устройств ввода-вывода.
9. Наименьшая адресуемая часть оперативной памяти:
Б) килобайт; Г) байт.
10. Характерным свойством ОЗУ является:
B) перезапись информации;
Г) долговременное хранение информации.
11. Для переноса информации используют:
А) дискету; В) дисковод;
Б) оперативную память; Г) процессор.
12. Во время исполнения программа находится:
А) в буфере обмена; В) в оперативной памяти;
Б) на клавиатуре; Г) на жестком диске.
13. Укажите понятия, характерные для струйного принтера:
А) низкое качество печати; В) чернила;
Б) лазерный луч; Г) печатающая головка со стержнями.
14. Мышь — это:
A) устройство вывода информации;
Б) устройство ввода символьной информации;
B) устройство ввода манипуляторного типа;
Г) устройство хранения информации.
15. Укажите устройство, не являющееся устройством вывода информации:
Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, RAM — память с произвольным доступом) — в большинстве случаев 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. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти. ОЗУ может изготавливаться как отдельный внешний модуль или располагаться на одном кристалле с процессором, например, в однокристальных ЭВМ или однокристальных микроконтроллерах.
Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится как непосредственно, так и через сверхбыструю память нулевого уровня либо, при наличии аппаратного кэша процессора, — через кэш.
Содержащиеся в полупроводниковой оперативной памяти данные доступны и сохраняются только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение. Выключение питания оперативной памяти, даже кратковременное, приводит к потере хранимой информации.
Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим сна, что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. В режиме гибернации питание ОЗУ отключается. В этом случае для сохранения содержимого ОЗУ операционная система перед отключением питания записывает содержимое ОЗУ на устройство постоянного хранения данных (на жёсткий диск или твердотельный накопитель). Например, в Windows XP содержимое памяти сохраняется в файл hiberfil.sys , в системах семейства Unix — на специальный swap-раздел.
В общем случае ОЗУ содержит программы и данные операционной системы и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением операционной системы.
Оперативная память это важная часть любой компьютерной системы и сейчас я объясню, почему это так.
В процессе работы память выступает в качестве буфера между накопителем и процессором, то есть данные сперва считываются с жесткого диска (или другого накопителя) в оперативную память и уже затем обрабатываются центральным процессором. Такая схема применяется, потому что процессор - очень быстрое устройство и ему требуется быстро получать доступ к нужным данным и командам, иначе он будет простаивать и производительность системы уменьшится, а так как жёсткий диск и SSD не могут обеспечить необходимую скорость, все нужные данные считываются и перемещаются в более быструю оперативную память и хранятся там, пока не понадобятся процессору для обработки.
Физически, оперативная память представляет собой набор микросхем припаянных к плате. Если посмотреть внутрь одной такой микросхемы, можно увидеть что она состоит из множества, соединённых друг с другом слоёв, каждый слой состоит из огромного количества ячеек, образующие прямоугольные матрицы.
Одна ячейка может содержать 1 бит информации, а состоит она из одного полевого транзистора и одного конденсатора.
Выглядит эта конструкция довольно сложно и может различаться в зависимости от применённых технологий, так что для наглядности лучше представить ячейку в виде схемы.
Так легче понять, что именно конденсатор хранит информацию, а транзистор выполняет роль электрического ключа, который либо удерживает заряд на конденсаторе, либо открывает для считывания. Когда конденсатор заряжен, можно получить логическую единицу, а когда разряжен, ноль. Таких конденсаторов в чипе, очень много но считать заряд с одной конкретной ячейки нельзя, считывается вся страница целиком.
Чтобы сделать это необходимо на нужную нам горизонтальную линию которая называется строка, подать сигнал, который откроет транзисторы, после чего усилители расположенные на концах вертикальных линий считают заряды которые находились на конденсаторах.
Каждое такое считывание опустошает заряды на странице, из-за чего приходится её заново переписывать, для этого на строку так же подаётся открывающий транзистор заряд, а на столбцы подаётся более высокое напряжение, тем самым заряжая конденсаторы и записывая информацию. Задержки между этими операциями называются таймингами, чем они меньше тем более быстрая будет вся система в целом
Но вернёмся к модулю памяти в макро масштабе и посмотрим что, помимо самих чипов памяти, на модуль распаиваются SMD-компоненты резисторы и конденсаторы обеспечивающие развязку сигнальных цепей и питание чипов, а также Микросхема SPD – это специальная микросхема, в которой хранятся данные о параметрах всего модуля (ёмкость, рабочее напряжение, тайминги, число банков и так далее). Это нужно чтобы во время запуска системы, BIOS на материнской плате выставил оптимальные настройки согласно информации, отображенной в микросхеме.
Так же существует несколько форм факторов модулей, модули для компьютеров называются DIMM, а для ноутбуков и компактных систем SO-DIMM, отличаются они размером и количеством контактов для подключения. Это двухрядные модули которые имеют два независимых ряда контактов по одному с каждой стороны.
Например в старых модулях Simm контакты с двух сторон были замкнуты и они могли передать только 32 бита информации за такт, в то время как dimm могут передавать 64 бита.
Ко всему этому модули делятся на одноранговые, двухранговые и четырёхранговые. Ранг — это блок данных шириной 64 бита, который может быть набран разным количеством чипов память.Одноранговая память имеет ширину 64 бита, тогда как Двухранговая память имеет ширину 128 бит. Но, так как один канал памяти имеет ширину всего 64 бита, как и одноранговый модуль, контроллер памяти может одновременно обращаться только к одному рангу. В то время как двухранговый модуль может заниматься ответом на переданную ему команду, а другой ранг уже может подготавливать информацию для следующей команды, что незначительно увеличивает производительность.
Так же хочется отдельно сказать о памяти с коррекцией ошибок, ECC-памяти, так как эти модули имеют дополнительный банк памяти на каждые 8 микросхем. Дополнительные банки и логика в модуле служат для проверки и устранения ошибок.
Использование буферов и коррекции ошибок незначительно ухудшает производительность, но сильно повышает надёжность данных. Поэтому ECC память широко используется в серверах и рабочих станциях
Ещё немного расскажу о типах памяти, так как в современных компьютерах используется синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных DDR SDRAM 4-го поколения и скоро будет распространено пятое.
Память типа ddr пришла на смену памяти типа SDR. SDR SDRAM работает синхронно с контроллером. В ней внутренняя и внешняя шина данных работает на одной и той же частоте. При подаче сигнала на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер. Передача каждого бита из буфера происходит с каждым тактом работы ядра памяти. В SDR памяти синхронизация обмена данными происходит по фронту тактового импульса.
При подаче сигнала на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер. Передача каждого бита из буфера происходит с каждым тактом работы ядра памяти. В SDR памяти синхронизация обмена данными происходит по фронту тактового импульса.
После SDR, вышла DDR память, в ней обмен данными по внешней шине идет не только по фронту тактового импульса, но и по спаду, из-за чего на той же частоте можно передать вдвое больше информации, а чтобы воспользоваться этим увеличением, внутреннею шину расширили вдвое. То есть работая на тех же частотах что SDR, DDR память передаёт в 2 раза больше данных.
Следующие поколения памяти DDR не сильно отличаются, увеличивается только частота работы буферов ввода вывода, а также расширяется шина, связывающая ядро памяти с буферами, сам принцип работы не меняется, но даже так, каждое новое поколение получает таким способом существенное увеличение пропускной способности, без увеличения частоты работы самих ячеек памяти.
Понятно что с каждый новым поколением улучшается работа логики, техпроцесс и многое другое. Но сам принцип работы остаётся одним и для общего понимая этого достаточно.
Как выглядело начало ОЗУ?
Первая оперативная память - это трубка Уильямса, которая была представлена в 1947 году. Только через год программа была в состоянии работать на ней.
В то же время была создана ферритовая память. В обоих методах последний широко использовался до тех пор, пока его не заменили предки памяти, которые мы в настоящее время знаем.
Современные планки начали свою карьеру как одиночные транзисторы.
Основная область памяти
В область, называемую основной областью памяти (англ. conventional memory ), загружается таблица векторов прерываний, различные данные программы
Мне не хватает ОЗУ, что делать?
Самое главное - проверить, есть ли место для новых планок вообще. Самый простой способ сделать это - посмотреть имя материнской платы и найти ее характеристики в Интернете. Также не трудно открыть корпус и просто посмотреть, есть ли место. У большинства людей 4 разъема и два из них заняты. В течение очень длительного периода времени, это было наиболее эффективным, купить две идентичные планки оперативной памяти, которые работали как одна. В настоящее время такой способ уходит, и можно купить сразу одну планку.
Также стоит обратить внимание на номер DDR и поддерживает ли материнская плата, это поколение. Во-вторых, следует отличать планки для настольных компьютеров, ноутбуков и серверов. Ноутбуки имеют разную компоновку, в отличие от настольных компьютеров. Дополнительно лучше всего проверить тактовую частоту установленной планки и установить вторю с такой же частотой.
Не стоит забывать и о том, что каждая материнская плата имеет сой придел поддержки объема оперативной памяти. И хотя на них будет установлено 32 ГБ, в системе будет отображаться только 16. То же самое относится к более старым операционным системам. Кроме того, 32-разрядные системы Windows имеют ограничение в 4 ГБ ОЗУ. Это также относится к Windows 10 с 32 битной системой в любой сборке!
Операти́вная па́мять (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т. п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.
В современных вычислительных устройствах, по типу исполнения различают два основных вида ОЗУ:
1. ОЗУ, собранное на триггерах, называемое статической памятью с произвольным доступом, или просто статической памятью - SRAM (Static RAM). Достоинство этой памяти - скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Также данная память не лишена недостатоков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Эти соображения заставили изобретателей изобрести более экономичную память, как по стоимости, так и по компактности.
2. В более экономичной памяти для хранения разряда (бита) используют схему, состоящую из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов), а во-вторых, компактности (на том месте, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Однако есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того, чтобы установить в единицу бит на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того, чтобы бит установить в 0, соответственно, разрядить. А зарядка или разрядка конденсатора - гораздо более длительная операция, чем переключение триггера (в 10 и более раз), даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Есть и второй существенный минус - конденсаторы склонны к "стеканию" заряда, проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причем разряжаются они тем быстрее, чем меньше их емкость. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое битов, эти конденсаторы необходимо регенерировать через определённый интервал времени, чтобы восстанавливать заряд. Регенерация, выполняется путем считывания заряда (считывание заряда с конденсатора выполняется через транзистор). Контроллер памяти периодически приостанавливает все операции с памятью для регенерации ее содержимого. Эта операция - регенерация значительно снижает производительность ОЗУ. Память на конденсаторах получила название - динамическая память - DRAM (Dynamic RAM) за то, что разряды в ней хранятся не статически, а "стекают" динамически во времени.
Таким образом, DRAM значительно дешевле SRAM, ее плотность значительно выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше битов, но при этом ее быстродействие очень низкое. SRAM, наоборот, является очень быстрой памятью, но зато и очень дорогой. В связи с чем обычную оперативную память строят на модулях DRAM, а SRAM используется при создании, например кэшей микропроцессоров всех уровней.
ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок, или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.
Читайте также: