Память с произвольным доступом (RAM): что это такое?

Термин «память с произвольным доступом» (сокращенно ОЗУ) часто всплывает при покупке компьютера, планшета или смартфона. Даже в «умных» телевизорах последнего поколения объем оперативной памяти является важным фактором, влияющим на общую производительность устройства. Ведь независимо от того, смотрите ли вы потоковое кино, просматриваете интернет или пишете электронную почту — каждое действие требует от устройства загрузки данных, которые временно хранятся. Чтобы обеспечить быстрое взаимодействие между отдельными компонентами, производители компьютеров используют память с произвольным доступом. Но что именно представляет собой оперативная память?

Проще говоря: память с произвольным доступом (RAM) — это «рабочая память» технических устройств, к которым относится и компьютерная техника. Как и в человеческом мозге, рабочая память — это кратковременная память, в которой операционная система устройства временно хранит все данные запущенных программ и процессов. Оперативная память служит, так сказать, кратковременной памятью компьютера и снабжает процессор данными, необходимыми для вычисления выполняемых процессов и программ.

Даже промежуточные версии, например, таблицы Excel хранятся в оперативной памяти и могут быть вызваны процессором в любой момент. Скорость работы компьютера во многом зависит от скорости чтения и записи, а также от скорости передачи данных и объема памяти RAM. Если память с произвольным доступом занята, вы можете увидеть вращающееся колесо или аналогичные визуальные индикаторы. В этом случае компьютер показывает, что он работает, но еще не полностью извлек необходимые данные из оперативной памяти.

Как уже упоминалось ранее, оперативная память функционирует как интерфейс памяти между процессором (CPU) и жестким диском или другим средством ввода или вывода. Внутренняя память процессора и скорость доступа к жесткому диску обычно слишком малы, чтобы обрабатывать объем данных с достаточной скоростью. По этой причине компьютер хранит данные и программный код в основной памяти.

Приведенная выше схема иллюстрирует функцию рабочей памяти. Лучше всего ее можно объяснить на примере электронной таблицы Excel. Если вы открываете таблицу Excel, которая хранится на жестком диске, программа — в данном случае Excel — копирует данные в оперативную память. Теперь процессор получает доступ к этим данным и обрабатывает их. При этом оперативная память посылает данные процессору по так называемым «шинам данных». Через оперативную память это происходит быстрее, так как доступ для чтения и записи намного быстрее, чем при обращении к жесткому диску. Как только вы закончили работу в Excel и нажали кнопку «Сохранить», компьютер сохраняет данные из оперативной памяти на жестком диске или другом носителе.

Данные, которые вы особенно часто используете при работе на компьютере, временно сохраняются рабочей памятью в кэше. Кэш-память — это небольшая часть оперативной памяти, которая напрямую связана с процессором. Это обеспечивает особенно быстрый доступ. Если ваше рабочее поведение меняется, рабочая память автоматически заменяет данные, которые используются реже, на те, которые используются чаще.

Чем больше оперативной памяти в компьютере, тем быстрее он работает. Но, естественно, увеличивается не только производительность: устройства с более мощной оперативной памятью стоят дороже. Поэтому следует заранее узнать, сколько оперативной памяти вам нужно. В свою очередь, это зависит от того, какую работу вы выполняете и сколько программ запущено одновременно.

Например, для планшета, который используется только для интернет-серфинга, 2 ГБ оперативной памяти более чем достаточно. Если же вы покупаете компьютер для профессионального использования, например, для выполнения более сложных задач, таких как редактирование видео или разработка игр, то стоит потратиться на 8 или 16 ГБ оперативной памяти.

В качестве примерного ориентира можно придерживаться следующих значений:

• 4 ГБ ОЗУ: Если вы используете свое устройство в основном для работы в Интернете, отправки электронной почты или работы с офисными приложениями, то 4 ГБ оперативной памяти вполне достаточно.
• 8 ГБ ОЗУ: 8 ГБ памяти с произвольным доступом — идеальный вариант, если вы часто пользуетесь компьютером и любите, чтобы одновременно работало несколько программ. Большинство современных игр или экстравагантных приложений также будут обеспечены таким объемом рабочей памяти.
• 16 Гб ОЗУ: 16 гигабайт ОЗУ подходят для интенсивных игр и таких требовательных к компьютеру задач, как редактирование видео и программирование.

Если перед покупкой устройства вы уже знаете, какие программы используете, то рекомендуется следовать минимальным требованиям этих приложений.

Для пользователей смартфонов обычно достаточно от 2 до 4 ГБ оперативной памяти. Такой объем памяти обычно уже встроен в более дешевые мобильные телефоны на базе Android. Apple оснащает свои смартфоны, например, нынешний iPhone XR, 3 ГБ оперативной памяти. Существуют также смартфоны с 8 ГБ ОЗУ, хотя их можно отнести к сегменту high-end.

Оперативная память существует со времен зарождения вычислительной техники. С течением времени ученые неоднократно разрабатывали новые типы оперативной памяти, которые потребляли меньше энергии и при этом обладали большей емкостью и скоростью. Уже в конце 1990-х — начале 2000-х годов вы могли выбирать между статическим ОЗУ (SRAM), динамическим ОЗУ (DRAM) и синхронным статическим ОЗУ (SDRAM).

Сегодня в персональных компьютерах обычно устанавливается оперативная память типа «DDR», а профессиональные рабочие станции и серверы преимущественно работают на основе «ECC RAM».

Кроме того, различают буферизованную и зарегистрированную оперативную память, а также DIMM, SO-DIMM и NV-DIMM.

Слово «DDR» означает «двойная скорость передачи данных». И это именно то, чем отличается оперативная память DDR. Скорость, с которой шины обмениваются данными между оперативной памятью и процессором, может быть удвоена. В настоящее время DDR5 со скоростью до 50 ГБ/с уже находится в стартовых блоках, при этом цифра в конце всегда указывает на соответствующее поколение — в данном случае «5» означает пятое поколение памяти DDR.

«ECC-RAM», в свою очередь, расшифровывается как «Error Correction Code». Если оперативная память обнаруживает ошибки в данных, она самостоятельно их исправляет. В то время как не ECC-память всегда имеет четное количество чипов, ECC-ОЗУ оснащена одним дополнительным чипом на восемь модулей памяти. Эта дополнительная микросхема выполняет обнаружение ошибок. Как уже упоминалось выше, этот тип памяти используется почти исключительно в серверах и профессиональных рабочих станциях. Например, банковские системы используют «ECC-RAM» для обеспечения того, чтобы денежная сумма поступала в нужное место назначения.

Если в случае небуферизованной оперативной памяти (незарегистрированной, UDIMM) чипсет материнской платы выбирает нужные ячейки памяти для запрашиваемых данных, то в случае зарегистрированной оперативной памяти (RDIMM) это делают две микросхемы регистра, установленные на модуле. Таким образом, этот тип ОЗУ выполняет распределение самостоятельно и тем самым разгружает чипсет материнской платы.

Регистровая оперативная память часто встречается в серверной среде. Небуферизованная оперативная память, с другой стороны, больше подходит для устройств с небольшим объемом оперативной памяти. Если рабочая память больше, а также количество модулей ОЗУ, нагрузка на чипсет материнской платы увеличивается, так как каждый модуль ОЗУ требует одинакового количества адресных линий.

DIMM расшифровывается как «двойной последовательный модуль памяти». Это означает, что золотые контакты на нижней стороне модуля оперативной памяти способны передавать различные сигналы и тем самым обеспечивают более быстрый обмен данными между памятью произвольного доступа и процессором. В отличие от SIMM (single inline memory module), передняя и задняя стороны не имеют электрической проводящей связи.

В компьютерных устройствах могут быть установлены следующие типы модулей DIMM:

• UDIMMs: Это относится к уже упомянутой небуферизованной оперативной памяти.
• RDIMMs: зарегистрированная оперативная память
• SO-DIMMs: Эта память с произвольным доступом подходит для ноутбуков и небольших компьютеров благодаря более компактным блокам и сниженному энергопотреблению. Буква «SO» в названии означает «small outline».
• NV-DIMMs: Это специальные ОЗУ — если вы отключаете устройство от питания, данные остаются сохраненными в рабочей памяти и будут снова доступны вам после включения питания. «NV» означает «энергонезависимая».