Оперативная память

Оперативная память (введение)

Подробности

Родительская категория: Оперативная память

Категория: Основные понятия

В этой главе память рассматривается как в логическом, так и в физическом аспектах. Здесь описываются микросхемы и модули памяти, которые можно установить в компьютере, и приводятся их характеристики.

Кроме того, рассматривается логическая структура памяти, определяющая различные области с точки зрения их использования системой. Поскольку логическая компоновка памяти происходит внутри процессора, вопросы ее отображения на физическую структуру довольно сложны для понимания. В этой главе вы найдете достоверную информацию, которая развеет все мифы, ассоциированные с памятью, и позволит эффективнее использовать компьютер. Оперативная память — это рабочее пространство процессора компьютера. В нем во время работы хранятся программы и данные, которыми оперирует процессор. Оперативная память часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включенном компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset). Перед выключением питания или нажатием кнопки сброса все данные, изменявшиеся во время работы, необходимо сохранить на устройстве долгосрочного хранения (обычно это жесткий диск). При очередном включении питания сохраненная информация вновь может быть загружена в память.

Оперативную память иногда называют памятью с произвольным доступом (Random Access Memory — RAM). Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в ней. Однако этот термин вносит некоторую путаницу и является причиной заблуждений. Дело в том, что память, доступная только для чтения (Read#Only Memory — ROM), также имеет произвольный доступ, но отличается от RAM тем, что ее содержимое не пропадает при выключении питания и в нее ничего нельзя записать. Несмотря на то что жесткие диски также могут использоваться в качестве виртуальной памяти с произвольным доступом, их не относят к категории RAM.

За несколько лет определение RAM превратилось из обычной аббревиатуры в термин, означающий основное рабочее пространство памяти, создаваемое микросхемами динамической оперативной памяти (Dynamic RAM — DRAM) и используемое процессором для выполнения программ. Одним из свойств микросхем DRAM (и, следовательно, оперативной памяти в целом) является динамическое хранение данных, что означает, во#первых, возможность многократной записи информации в оперативную память и, во#вторых, необходимость постоянного обновления данных (т.е., в сущности, их перезапись) примерно каждые 15 мс (миллисекунд). Существует и так называемая статическая оперативная память (Static RAM — SRAM), не требующая постоянного обновления данных. Следует заметить, что в любом случае данные сохраняются в оперативной памяти только до выключения питания.

Примечание!

В памяти DRAM и SRAM данные сохраняются только до тех пор, пока подается напряжение. Однако в случае флэш-памяти это не так. Именно поэтому флэш-память нашла широкое применение в цифровых фотоаппаратах, USB-брелоках и других подобных устройствах. В ПК устройство на основе флэш-памяти распознается как дисковый накопитель (а не ОЗУ), доступ к которому осуществляется стандартным образом — по букве диска, как при работе с любым жестким диском или оптическим накопителем.

Под компьютерной памятью обычно подразумевается ОЗУ (RAM), т.е. физическая память системы, которая состоит из микросхем или модулей памяти, используемых процессором для хранения основных, запущенных в текущий момент, программ и данных. При этом термин хранилище данных относится не к оперативной памяти, а к таким устройствам, как жесткие диски и накопители на магнитной ленте (которые, тем не менее, можно использовать как разновидность RAM, получившую название виртуальная память).

Термин оперативная память часто означает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но и такие понятия, как логическое отображение и размещение. Логическое отображение — это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение — это расположение информации (данных и команд) определенного типа по конкретным адресам памяти системы.

Новички часто путают оперативную память с памятью на диске, поскольку емкость устройств памяти обоих типов выражается в одинаковых единицах — мега# или гигабайтах. Попытаемся объяснить связь между оперативной памятью и памятью на диске с помощью следующей простой аналогии.

Представьте себе небольшой офис, в котором некий сотрудник обрабатывает информацию, хранящуюся в картотеке. В нашем примере шкаф с картотекой будет выполнять роль жесткого диска системы, на котором длительное время хранятся программы и данные. Рабочий стол будет представлять оперативную память системы, которую в текущий момент обрабатывает сотрудник, — его действия подобны работе процессора. Он имеет прямой доступ к любым документам, находящимся на столе. Однако, прежде чем конкретный документ окажется на столе, его необходимо отыскать в шкафу. Чем больше в офисе шкафов, тем больше документов можно в них хранить. Если рабочий стол достаточно большой, можно одновременно работать с несколькими документами.

Добавление к системе жесткого диска подобно установке еще одного шкафа для хранения документов в офисе — компьютер может постоянно хранить большее количество информации. Увеличение объема оперативной памяти в системе подобно установке большего рабочего стола — компьютер может работать с большим количеством программ и данных одновременно. Впрочем, есть одно различие между хранением документов в офисе и файлов в компьютере: когда файл загружен в оперативную память, его копия все еще хранится на жестком диске. Обратите внимание, что, поскольку постоянно хранить файлы в оперативной памяти невозможно, все измененные после загрузки в память файлы должны быть вновь сохранены на жестком диске перед выключением компьютера. Если измененный файл не будет сохранен, то его первоначальная копия на жестком диске останется неизменной.

Во время выполнения программы в оперативной памяти хранятся ее данные. Микросхемы оперативной памяти (RAM) иногда называют энергозависимой памятью: после выключения компьютера данные, хранимые в них, будут потеряны, если они предварительно не были сохранены на диске или другом устройстве внешней памяти. Чтобы избежать этого, некоторые приложения автоматически создают резервные копии данных.

Файлы компьютерной программы при ее запуске загружаются в оперативную память, в которой хранятся во время работы с указанной программой. Процессор выполняет программно реализованные команды, содержащиеся в памяти, и сохраняет их результаты. В оперативной памяти хранятся коды нажатых клавиш при работе с текстовым редактором, а также результаты математических операций. При выполнении команды Сохранить содержимое оперативной памяти сохраняется в виде файла на жестком диске.

Физически оперативная память в системе представляет собой набор микросхем или модулей, содержащих микросхемы, которые обычно подключаются к системной плате. Эти микросхемы или модули могут иметь различные характеристики и, чтобы функционировать правильно, должны быть совместимы с системой, в которую устанавливаются.

Сумма, необходимая для приобретения модулей памяти для ПК, в значительной мере зависит от категории модулей памяти. Стандартные модули DDR и DDR2 DRAM объемом от 256 Мбайт до 1 Гбайт вряд ли окажутся самым дорогостоящим компонентом в вашем компьютере, так как стоимость модуля объемом 1 Гбайт уже опустилась ниже 50 долларов США. Однако стоимость модулей для производительных (а зачастую и разогнанных) систем значительно выше.

До обвального падения цен на память в середине 1996 года в течение многих лет цена одного мегабайта памяти держалась приблизительно на уровне 40 долларов; 16 Мбайт (в то время это была типичная конфигурация) стоили более 600 долларов. Фактически до середины 1996 года память была невероятно дорогой: ее цена превышала цену слитка золота, который весил столько же, сколько и модуль памяти. Высокие цены привлекли внимание преступников, и несколько складов крупных производителей модулей памяти подверглись вооруженным нападениям. Цена модулей была значительной, спрос — ничуть не меньше, поэтому украденные микросхемы было практически невозможно найти. После нескольких нападений складам производителей модулей памяти пришлось нанимать вооруженную охрану, а также прибегать к другим мерам безопасности.

К концу 1996 года цена одного мегабайта памяти снизилась приблизительно до 4 долларов, а в 1997 году опустилась до самой низкой за всю ее историю отметки — 50 центов за 1 Мбайт. Все было неплохо до 1998 года, когда цены на модули памяти подскочили в четыре раза. Основным виновником этого была компания Intel, навязавшая компьютерной индустрии память стандарта Rambus DRAM (RDRAM) и не сумевшая вовремя предоставить соответствующие наборы микросхем системной логики. Производители были вынуждены перейти на изготовление типов памяти, для которых не существовало готовых системных плат и наборов микросхем, что привело к недостаче популярной памяти SDRAM. Землетрясение на Тайване еще больше усугубило ситуацию и привело к дальнейшему росту цен.

Со временем все вернулось на круги своя, и стоимость памяти достигла отметки 6 центов за мегабайт и меньше. 2001 год стал для полупроводниковой промышленности годом катастроф, что выразилось в заметном снижении объема продаж по сравнению с товарооборотом последних лет. Происшедшие события вынудили производителей максимально снизить цены на память и даже привели к объединению или перепрофилированию некоторых компаний.

Хотя память значительно подешевела, модернизировать ее приходится намного чаще, чем несколько лет назад. В настоящее время новые типы памяти разрабатываются гораздо быстрее, и вероятность того, что в новые компьютеры нельзя будет установить память устаревшего типа, как никогда велика. Поэтому при замене системной платы зачастую приходится заменять и память.

В связи с этим при выборе типа устанавливаемой памяти следует все хорошо обдумать и просчитать, чтобы минимизировать затраты на будущую модернизацию (или ремонт) компьютера.

В современных компьютерах используются запоминающие устройства трех основных типов.

• ROM. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), не способное записывать дан#ные.
• DRAM. Динамическое запоминающее устройство с произвольным порядком выборки.
• SRAM. Статическая оперативная память.

Единственным типом памяти, которую приходится приобретать и устанавливать в компьютере, является динамическая (DRAM). Остальные ее типы встроены либо в материнскую плату (ROM), либо в процессор (SRAM), либо в другие компоненты, такие как видеокарты, жесткие диски и т.п.

• Вперёд >