Внешняя память компьютера — устройство, характеристики и функции

Все или почти все об оперативной памяти компьютера.

Вы спросите: Почему ПОЧТИ все? Просто потому, что рассказать в одной статье все об оперативке просто физически не возможно. Поэтому сегодня будем говорить коротко, но о самом главном, чтобы пользователи новички не путали оперативную память компьютера (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) с памятью жесткого диска (ПЗУ — постоянное запоминающее устройство).

Что такое ОЗУ?

Операти́вная па́мять, операти́вка, ОЗУ́ (от англ. RAM — Random Access Memory — память с произвольным доступом; ОЗУ — Оперативное Запоминающее Устройство) это временная память в которой хранится промежуточная информация обрабатываемая центральным процессором. Другими словами ОЗУ это посредник между процессором и программами находящимися на жестких дисках. Оперативная память энергозависима, т.е. если отключить энергию идущей к ОЗУ все данные на ней удаляются. Во время работы в оперативной памяти хранятся данные и запущенные программы.

Структура оперативной памяти

По своей структуре ОЗУ напоминает таблицу, в которой есть строки и столбцы. Например шахматная доска. На шахматной доске есть столбцы, которые размечены цифрами от 1-8, и есть строки, которые размечены буквами от A-H. Таким образом можно узнать адрес любой клетки на шахматной доске (например A1). В оперативной памяти все точно также. Каждая ячейка (клетка) предназначена для хранения определенного объема данных и имеет свой адрес. Здесь горизонтальная строка обозначается ROW, а вертикальный столбец Column. Ячейки ОЗУ имеют способность задерживать электрический заряд и переводить его в некий цифровой сигнал. Для передачи адреса строки используется сигнал, который называется RAS (Row Adress Strobe), а для столбца CAS (Column Adress Strobe).

Принцип работы оперативной памяти компьютера.

При задействовании оперативки данные с жесткого диска (hdd) сначала попадают в нее и уже потом передаются для обработки в процессор. Часто сначала они попадают в кеш-памяти. Там как правило хранится та информация, которая чаще всего запрашивается. Так, на много сокращается время доставки данных от устройств к процессору, а значит повышается производительность системы.

Для чего нужна оперативка?

Прочитав про принцип работы оперативки задаешься вопросом: Раз есть кеш, зачем нужны большие объемы оперативной памяти? Оперативкой управляет специальный контроллер расположенный в чипсете материнки. Контроллер подключает CPU (процессор) к основным узлам через так называемые шины — графический контроллер, ОЗУ.

Контроллер анализирует выполняемую программу и старается предвидеть какие данные, скорее всего, понадобятся в ближайшее время центральному процессору и закачивает их в кеш-память из оперативки, а также выгружает их обратно. При включении компьютера первыми с hdd записываются в ОЗУ драйвера устройств, системные приложения и элементы ОС. При запуске какой либо программы пользователем, она также записывается в оперативку. Если программу закрыть она тут же стирается из оперативной памяти.Все данные не просто записываются в оперативку. Они, как мы уже знаем, передаются из нее в центральный процессор (CPU), обрабатываются им и уже потом передаются обратно. Но иногда получается так, что не хватает ячеек памяти, т.е. объема оперативной памяти. В таких случаях, используется так называемый файл подкачки, который расположен на винчестере (HDD). Скорость винта по сравнению с ОЗУ в разы меньше. Поэтому использование файла подкачки заметно снижает быстродействие компьютера и сокращает время работы самого жесткого диска.

Планки оперативной памяти. Как выглядят?

Планка оперативки по своей сути это микросхема, печатная плата с модулями. Она состоит фактически из одинаковых элементов. Внешне, обычно, сильное отличие планок зависит от их форм фактора. Вот как выглядят стандартные планки оперативной памяти.

Вот так выглядит разъем куда вставляются планки оперативной памяти в материнской плате.

На этом все! Подписывайтесь на обновления сайта и вы не пропустите наши следующие интересные статьи!

Принцип работы оперативной памяти компьютера, ноутбука

Оперативная память хранит в себе данные, необходимые для работы всей системы в определённый момент времени. При создании чипов оперативной памяти используют динамическую память, которая медленнее, но дешевле чем статическая, которая используется при создании кеш памяти процессоров. Если нам нужно прочитать память, то на определённую строку страницы памяти, подаётся сигнал, который открывает транзистор и пропускает электрический заряд, который содержится (или не содержится) в конденсаторе на соответствующий столбец. К каждому столбцу подключен чувствительный усилитель, который реагирует на незначительный поток электронов выпущенных с конденсатора. Но тут есть нюанс – сигнал, поданный на строку матрицы, открывает все транзисторы данной строки, так как они все подключены на данную строку, и таким образом происходит чтение всей строки. Исходя из вышесказанного, становится ясно, что строка в памяти, является минимальной величиной для чтения – прочитать одну ячейку, не затронув другие невозможно. Процесс чтения памяти является деструктивным, так как прочитанный конденсатор отдал все свои электроны, что бы его услышал чувствительный усилитель. И по этому, после каждого чтения строки, её нужно записать заново. онденсатор, который служит хранителем данных, имеет микроскопические размеры и как следствие маленькую ёмкость, и ввиду этого не может долго хранить заряд заданный ему, по причине саморазряда. Для борьбы с этой проблемой, используется регенерация памяти, которая, с определённой периодичностью считывает ячейки и записывает заново. Благодаря подобному явлению, эта память и получила название динамической.

EDO-DRAM (Extended Data Out DRAM) – динамическая память с усовершенствованным выходом. В этом типе памяти адрес следующего считываемого слова передавался до завершения считывания линии данных памяти, то есть до того, как считанные данные из памяти были переданы процессору.

Приступить к считыванию нового слова данных, до завершения чтения предыдущего, стало возможным, благодаря вводу, так называемых, регистров – защелок, которые сохраняли последнее считанное слово даже после того, как начиналось чтение или запись следующего слова.

Сочетая в себе также новшества памяти FPM RAM, новый тип памяти давал прирост производительности в пике, достигавший 15-20%.

Однако прогресс не стоял на месте, тактовые частоты работы процессоров, системной шины и естественно памяти росли. С повышением тактовой частоты все сложнее было добиваться стабильной работы памяти EDO-DRAM, так как из-за непредвиденных задержек чтение нового слова данных могло начаться прежде, чем предыдущее слово данных было сохранено с помощью регистров-защелок.

В результате, на смену EDO-DRAM пришла память SDRAM.

Как увеличить оперативную память на компьютере

При появлении подтормаживания в работе ПК пользователь невольно задумывается над вопросом, как повысить оперативную память. Существует несколько способов, как повысить объем ОЗУ и улучшить производительность ПК.

Именно скорость работы является главной причиной, для чего увеличивают оперативную память компьютера.

Можно выделить три основных способа, как добиться прироста производительности памяти:

Приобретение новых планок. Предварительно, во избежание проблем, рекомендуется извлечь старую планку и посмотреть на стикере все характеристики. Также не лишним будет узнать, какую частоту работы памяти поддерживает системная плата. Это один из факторов, что влияет на ОЗУ.

Не лишним будет подсчитать количество слотов для размещения памяти, поскольку при наличии недостаточного количества производить увеличение без удаления старых модулей не получится. При установке следует совместить вырезы на плате и зафиксировать стопорные защелки по бокам слота.

При помощи флэш накопителя можно воспользоваться технологией ReadyBoost для увеличения памяти

Использование USB накопителя. Компания Microsoft реализовала в своих системах технологию ReadyBoost. Принцип работы заключается в сохранении на внешний носитель специального файла, куда происходит кэширование наиболее часто используемых процессов. Твердотелый накопитель отличается большей скоростью работы, поскольку не тратится время на поиск нужной информации по секторам жесткого диска.

К СВЕДЕНИЮ:

Изменение настроек BIOS. Это способ для людей, которые хорошо разбираются в системных настройках. Правильное изменение показателей через БИОС может привести к увеличению производительности памяти на 10%. Сам процесс оверклокинга заключается в изменении таймингов.

В БИОС можно поменять тайминги, что приведет к ускорению работы ОЗУ Чтобы разогнать оперативную память следует зайти в БИОС (кнопка Del или F2, в зависимости от модели ПК). Далее необходимо перейти во вкладку Video Ram или Shared Memory. Там находится вкладка DRAM Read Timing. После выбора ручного режима пользователю будет доступно изменение таймингов. Стоит отметить, что все операции совершаются на свой страх и риск. Требуется глубокое познание в особенностях работы микропроцессорной техники.

Что такое физическая память ПК

Физическая память представлена блоками (планками) микросхем. Главное ее отличие от файла подкачки – в намного большей скорости передачи данных.

Планки с микросхемами физической памяти для компьютера

Видеокарты также имеют модули памяти, эти чипы обладают рекордно малой задержкой времени при обмене информацией. Именно поэтому их сегодня используют для майнинга – добычи биткоина и других криптовалют.

Но если компьютерные планки памяти можно вытащить из слотов материнской платы и заменить, увеличив при этом общий объем или параметры, то с видеокартой это не получится. Менять придется устройство целиком.

Как узнать, сколько физической памяти «видит» система:

1. Вызвать меню «Пуск». Нажать «Панель управления».

2. Кликнуть по разделу «Система и безопасность».

3. Выбрать раздел «Система», а в нем кликнуть по подразделу «Просмотр имени этого компьютера».

4. В средней части окна можно посмотреть информацию о системе – «Установленная память (ОЗУ) в Гигабайтах».

Какая технология находится между первичной и вторичной памятью?

Примерно в прошлом году был разработан новый носитель памяти под названием 3D XPoint с h, которые лежат между первичной и вторичной памятью.

3D XPoint дороже, но быстрее, чем вторичная память, и дешевле, но медленнее, чем RAM. Это также энергонезависимый тип памяти.

Эти характеристики означают, что его можно использовать в качестве альтернативы ОЗУ в системах, требующих большого объема системной памяти, создание которых с использованием ОЗУ было бы слишком дорого. (например, системы, в которых размещаются базы данных в памяти). Компромисс заключается в том, что такие системы не получают полного прироста производительности от использования ОЗУ.

Поскольку 3D XPoint является энергонезависимым, системы, использующие 3D XPoint для системной памяти, могут быть снова запущены. после сбоя питания или другого прерывания очень быстро, без необходимости считывания всех данных обратно в системную память из вторичной памяти.

Два фундаментальных способа оптимизации ОЗУ

Увеличение объема виртуальной памяти – файл подкачки располагается на жестком диске

Хотя винчестер медленнее ОЗУ, данный способ позволит «сбрасывать» не нужные в данный момент файлы из RAM на жесткий диск, освобождая место для более важной информации. Лучше всего располагать его не на том диске, где стоит Windows, а на втором (если винчестеров два)

А при наличии SD-накопителя – рекомендуется использовать его. Flash-память будет работать быстрее.

Применение технологии ReadyBoost

Если имеется свободная флешка, можно заставить ее стать дополнительным модулем ОЗУ. Принцип работы тот же, что и у виртуальной памяти. Резервируется свободное место, и туда отправляются временные файлы из ОЗУ. Для использования технологии следует :

1. Зайти в «Мой Компьютер».

2. Вызвать контекстное меню накопителя, перейти в «Свойства».

3. Кликнуть по вкладке «ReadyBoost».

4. Активировать опцию «Предоставлять это устройство для технологии ReadyBoost», отметив пункт, вписать рекомендуемое количество мегабайт, подтвердить действия кнопками «Применить», затем «ОК».

Управление службой SuperFetch

В Windows XP работал похожий сервис, оптимизирующий работу с ОЗУ – Prefetch, а начиная с седьмой версии, произошла доработка и появилась более совершенная служба.

Ее основная цель – отслеживать список часто открываемых пользователем приложений и ускорения доступа к ним.

Отключить данный сервис просто.

1. В командной строке или поиске меню «Пуск» следует написать команду «services.msc» и нажать «Ввод».

2. Откроется окно со списком служб. Для управления службой нужно два раза кликнуть на соответствующем названии – «SuperFetch».

3. Откроется еще одно окошко. Если нажать на кнопке «Остановить службу», ее работа прекратится.

При выборе опции «Отключена», в разделе «Тип запуска», служба не будет запускаться никогда.

Пи выборе в «Тип запуска» опции «Отключена» служба никогда не будет работать

В каких случаях рекомендуется отключение:

• мало ОЗУ (1 Гб или меньше);
• возникают проблемы с работой SuperFetch (постоянные ошибки).

Отключение не повлияет на функциональность важных компонентов системы.

Двухканальный режим оперативной памяти

Практически все современные системные платы имеют поддержку двойного канала ОЗУ. Наиболее дорогостоящие материнки полностью поддерживают даже режимы на три и четыре канала.

Ключевое условие для нормальной работы:

• Для стандартного двухканального режима – два либо четыре модуля ОЗУ.
• Для трехканального – три либо шесть модулей.
• Для четырехканального – четыре либо восемь модулей.

Все модули ОЗУ должны быть идентичными. В другом случае работа в режиме двух каналов, увы, вообще не гарантируется.

Как правило, используется режим на два канала. Два модуля ОЗУ по восемь гигабайт будут функционировать для него гораздо быстрее, нежели один модуль на шестнадцать гигабайт. Приобретать модули желательно попарно. Это если в будущем нет планов приобретения второй планки.

Радиаторы

Если в ваши планы не входит разгон ОЗУ и вы собираетесь применять ОЗУ на его стандартной частоте, то она, разумеется, не станет слишком сильно греться. Таким образом, специальные радиаторы для ее охлаждения вам точно не потребуются.

Радиаторы нужны тем, кто планирует заниматься разгоном ОЗУ до наибольшей скорости. Планки сегодня часто поставляются производителем вместе с радиатором, поэтому об этом не придется беспокоиться. Кроме того, сейчас легко увидеть ОЗУ со специальной подсветкой, но каких-то преимуществ у них нет.

Заключение

В итоге, можно отметить, что выбор ОЗУ полностью зависит от денежных возможностей и потребностей пользователя. Выбирая ОЗУ желательно смотреть на ее общий объем и поколение, а также совместимость с системной платой компьютера.

8.5. Записывающие оптические и магнитооптические накопители

· Записывающий накопитель CD-R
(Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков,
записывать информацию на специальные оптические диски емкостью 650 Мбайт. В
дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и
поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического
материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает
выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему
слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Накопители CD-R, благодаря сильному
удешевлению, приобретают все большее распространение.

  Рис.8.3. Накопитель CD-MO

· Накопитель на магнито-оптических
компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical) (рис. 8.3). Диски
СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6
Гбайт.

· Накопитель WARM (Write And Read Many
times), позволяет производить многократную запись и считывание.  

Подбираем оперативку для нового системника

Чтобы подобрать оперативную память к определенной компьютерной конфигурации, мы опишем ниже пример, из которого видно как легко можно подобрать ОЗУ к любой конфигурации ПК. Для примера мы возьмем такую новейшую конфигурацию на базе процессора Intel:

• Процессор — Intel Core i7-6700K;
• Материнская плата — ASRock H110M-HDS на чипсете Intel Н110;
• Видеокарта — GIGABYTE GeForce GTX 980 Ti 6 ГБ GDDR5;
• SSD — Kingston SSDNow KC400 на 1000 ГБ;
• Блок питания — Chieftec A-135 APS-1000C мощностью 1000 Вт.

Чтобы подобрать оперативку для такой конфигурации, нужно перейти на официальную страницу материнской платы ASRock H110M-HDS — www.asrock.com/mb/Intel/H110M-HDS.

На странице можно найти строку «Supports DDR4 2133», которая гласит, что для материнской платы подходит оперативка с частотой 2133 MHz. Теперь перейдем в пункт меню «Specifications» на этой странице.

В открывшейся странице можно найти строку «Max. capacity of system memory: 32GB», которая гласит, что наша материнская плата поддерживает до 32 гигабайт ОЗУ. Из данных, которые мы получили на странице материнской платы можно сделать вывод, что для нашей системы приемлемым вариантом будет оперативка такого типа — два модуля памяти DDR4-2133 16 ГБ PC4-17000.

Мы специально указали два модуля памяти по 16 ГБ, а не один на 32, так как два модуля могут работать в двухканальном режиме.

Из примера видно, как легко можно узнать информацию по поводу рассматриваемого системника. Таким же образом подбирается оперативная память для всех остальных компьютерных конфигураций. Также хочется отметить, что на рассмотренной выше конфигурации можно запустить все новейшие игры с самыми высокими настройками графики.

Например, на этой конфигурации запустятся без проблем в разрешении 4K такие новые игры, как Tom Clancy’s The Division, Far Cry Primal, Fallout 4 и множество других, так как подобная система отвечает всем реалиям игрового рынка. Единственным ограничением для такой конфигурации будет ее цена. Примерная цена такого системника без монитора, включая два модуля памяти, корпус и комплектующие, описанные выше, составит порядка 2000 долларов.

Производительность

Быстродействие зависит от многих факторов. Очень большое влияние на данный параметр оказывает количество используемых планок. Двухканальная ОЗУ работает на порядок быстрее, чем одноканальная. Наличие возможности поддерживать режимы многоканальности обозначается на наклейке, расположенной поверх платы.

Данные обозначения имеют следующий вид:

• Single (одиночный);

Dual (двойной);

Triple (тройной).

Для определения того, какой режим является оптимальным для конкретной материнской платы, необходимо посчитать общее количество слотов для подключения, и разделить их на два. Например, если их 4, то необходимо 2 идентичных планки от одного производителя. При их параллельной установке активируется режим Dual.

Принцип работы и функции

Реализовано функционирование ОП довольно просто, запись или чтение данных осуществляется следующим образом:

• на требуемую строку подается электрический сигнал;

происходит открытие транзистора;

электрический заряд, присутствующий в конденсаторе, подается на нужный столбец.

Каждый столбец подключен к чрезвычайно чувствительному усилителю. Он регистрирует потоки электронов, возникающие в случае, если конденсатор разряжается. При этом подается соответствующая команда. Таким образом, происходит осуществление доступа к различным ячейкам, расположенным на плате. Есть один важный нюанс, который следует обязательно знать. Когда подается электрический импульс на какую-либо строку, он открывает все её транзисторы. Они подключены к ней напрямую.

Из этого можно сделать вывод, что одна строка является минимальным объемом информации, который можно прочитать при осуществлении доступа. Основное назначение ОЗУ – хранить различного рода временные данные, которые необходимы, пока персональный компьютер включен и функционирует операционная система. В ОЗУ загружаются наиболее важные исполняемые файлы, ЦП осуществляет их выполнение напрямую, просто сохраняя результаты выполненных операций.

Также в ячейках хранятся:

• исполняемые библиотеки;

коды клавиш, нажатие на которые было осуществлено;

результаты различных математических операций.

При необходимости все, что находится в RAM, центральный процессор может сохранить на жесткий диск. Причем сделать это в том виде, в котором это необходимо.

Производители

В магазинах можно встретить огромное количество RAM от самых разных производителей. Большое количество таких изделий стало поставляться именно от китайских компаний.

На сегодняшний день наиболее производительной и качественной является продукция следующих брендов:

• Kingston;

Hynix;

Corsair;

Kingmax.

Samsung.

Она является компромиссным выбором между качеством и производительностью.

Жесткий диск

Винчестер или накопитель на жестких магнитных дисках — сложное устройство с записью магнитного типа для хранения данных и произвольного доступа к ним. Им оснащены практически все компьютеры. Запись происходит на жесткие стеклянные или алюминиевые пластины. Они покрыты слоем материала, имеющего ферромагнитные свойства. Диск может содержать одну или две пластины, размещенные на одной оси или шпинделе. Между ними размещены считывающие головки.

При быстром вращении шпинделя образуется поток воздуха. Следовательно, головки не касаются поверхности ферромагнетика. Расстояние между ними равно 10 нм (10^(-9) = 0,00000001 м.). Если диск не работает, то они находятся у шпинделя и не касаются магнитной поверхности. При аварийном отключении электроэнергии устройство считывания, благодаря использованию конденсаторных блоков, отводится на безопасное расстояние. Конденсаторы служат для накопления электрического заряда определенной емкости, которой хватает для правильного завершения работы винчестера.

Конструктивная особенность

Основными частями винчестера являются гермозона и электрическая плата (блок электроники). Первая часть состоит из корпуса (прочный сплав), считывающего механизма (головки и устройство позиционирования), дисков и двигателя шпинделя. Внутри нее отсутствует вакуумное пространство, поскольку производители наполняют область очищенным воздухом без примесей воды или азотом.

Давление выравнивается при помощи специального фильтра с мембраной для избежания деформации во время полета в самолете или перегрева. Если в гермозону попали мелкие частички, то при вращении они попадают в пылеулавливатель. Головки состоят из сплава на основе алюминия. Диски покрыты ферромагнетиком (сплав окиси железа, марганца и т. д. ) и изготавливаются из прочного металлического сплава. Фирма IBM делала их также из пластика и стекла, но модели оказались недолговечными. Количество пластин зависит от емкости устройства.

Закрепляются магнитные диски на оси, которая называется шпинделем. Она вращается со скоростью от 5200 до 15000 об/мин. Если диски еще не набрали соответствующих оборотов, то головки находятся в парковочной зоне. Вращение происходит при помощи вентильного электродвигателя. Между магнитными пластинами находится сепаратор в виде диска из пластика или алюминия. Он применяется для стабилизации потока воздуха или газа.

Буферная память предназначена для увеличения быстродействия. Блок управляющего сигнала принимает и обрабатывает информацию от различных датчиков (скорость вращения, противоударный акселерометр, давления, температуры, свободных падений и угловых ускорений).

Блок интерфейса осуществляет сопряжение между элементами винчестера и компьютером. Кодирование и декодирование информации осуществляется узлом цифровой обработки.

Технические характеристики

При покупке винчестера нужно обратить внимание на его характеристики, поскольку от них зависит производительность всего компьютера. К ним относятся следующие:

1. Интерфейс — взаимодействие двух независимых устройств. Бывают следующих типов: ATA, eSATA, SАТА, SCSI, SAS, FireWirе, SDIО и Fibrе СНАNNЕL.
2. Емкость — важный параметр, указывающий на количество информации, которую можно записать на носитель.
3. Геометрические параметры — размер устройства, измеряемый в дюймах.
4. Random Access Time — параметр, характеризующий время доступа к данным.
5. Частота вращения шпинделя — скорость, с которой вращается ось.
6. Средняя продолжительность наработки на отказ — параметр, показывающий время работы устройства до первого отказа.
7. Число опросов в секунду (IOPS) показывает максимальную величину элементарных операций в секунду во время записи и чтения.
8. Мощность — параметр, показывающий количество потребляемой энергии за единицу времени.
9. Скорость передачи данных — величина передачи или приема максимального блока информации за 1 секунду.
10. Объем буфера — количество памяти для уменьшения различий между операциями чтения и записи, а также последующей передачи данных по интерфейсу в RAM.