ОЗУ или Оперативная память— невероятно важная часть любого современного компьютера. ЦП (центральный процессор) компьютера нуждается в данных и инструкциях для выполнения работы. Эта информация должна где-то храниться. «Где-то» называется памятью компьютера.
Существуют различные типы оперативной памяти, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Процессоры имеют очень небольшой объем встроенной памяти, известный как «кэш» процессора. Эта память невероятно быстрая и по сути является частью самого процессора. Однако она очень дорогая и поэтому не может использоваться в качестве основной памяти компьютера.
И здесь в игру вступает ОЗУ. Оперативная память представляет собой кремниевые компьютерные чипы, подключенные к шине памяти. Кэш-память самого ЦП на самом деле также является разновидностью ОЗУ, но когда этот термин обычно используется, он относится к микросхемам памяти, расположенным вне ЦП.
Шина памяти — это просто выделенный набор схем, которые передают информацию между процессором и самой оперативной памятью. Операционная система перемещает информацию из гораздо более медленной механической или твердотельный жесткий диск системы, готовясь к потребностям ЦП. Например, когда «загружается» видеоигра, данные перемещаются с жесткого диска в оперативную память.
В качестве аналогии представьте, что оперативная память — это верхняя часть стола, а ящики — жесткий диск, а вы сами выступаете в роли процессора. Работать с предметами, которые лежат на столе, можно быстро и легко, но места на нем очень мало. Это означает, что вам нужно перемещать вещи между поверхностью стола и ящиками по мере необходимости.
Компьютеры, смартфоны, игровые консоли и любые другие типы вычислительных устройств, используемых сегодня, имеют какой-то тип оперативной памяти. Мы рассмотрим каждый из них, объяснив, как он работает и для чего используется. В частности, мы рассмотрим следующие типы оперативной памяти:
Не волнуйтесь, если это звучит как устрашающая тарабарщина. Скоро все станет ясно.
SRAM – статическая оперативная память
Один из двух основных типов оперативной памяти, SRAM, является особенным, поскольку его не нужно «обновлять», чтобы сохранить информацию, которую он хранит в данный момент. Пока по цепям течет энергия, информация остается там, где она есть..
SRAM построена из нескольких транзисторов (4–6) и благодаря своей природе невероятно быстра. Однако он относительно сложен и дорог, поэтому вы найдете его в процессорах, используемых в качестве сверхбыстрой кэш-памяти.
Кроме того, там, где данные должны перемещаться быстро, также имеется небольшой объем кэша SRAM, но он может быть узким местом. Буферы жесткого диска являются хорошим примером такого варианта использования. Везде, где устройству требуется больше данных, есть вероятность, что какая-то SRAM поможет сгладить эту передачу.
DRAM – динамическое оперативное запоминающее устройство
DRAM — это другойраспространенный тип конструкции ОЗУ. Память DRAM построена с использованием транзисторов и конденсаторов. Если вы не обновите каждую ячейку памяти, она потеряет свое содержимое. Вот почему его называют «динамическим», а не «статическим».
DRAM намного медленнее, чем SRAM, но все же намного быстрее, чем дополнительные устройства хранения данных, такие как жесткие диски. Это также намного дешевле, чем SRAM, и для компьютеров типично иметь на борту несколько гигабайт DRAM в качестве основного решения для оперативной памяти.
SDRAM – синхронное динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом
Некоторые думают, что SDRAM — это смесь SRAM и DRAM, но это не так! Это DRAM, синхронизированная с тактовой частотой процессора.
Модуль DRAM будет ждать процессора, прежде чем отвечать на запросы ввода данных. Благодаря своей синхронной природе и тому, как память SDRAM сконфигурирована в банки, ЦП может выполнять несколько инструкций одновременно, что значительно повышает его общую производительность.
SDRAM — это базовая форма основного типа оперативной памяти, используемая сегодня в большинстве компьютеров. Он также известен как SDR SDRAM или Синхронная динамическая память произвольного доступа с одинарной скоростью передачи данных. Хотя по сути это тот же тип памяти, который используется сегодня в компьютерах, его стандартная форма SDR в значительной степени устарела и заменена следующим типом оперативной памяти в нашем списке.
Синхронная динамическая память с произвольным доступом и двойной скоростью передачи данных
Первое, что вам следует знать, это то, что существует несколько поколений памяти DDR. Первое поколение, которое мы ретроспективно называем DDR 1, удвоило скорость SDRAM, позволяя операциям чтения и записи выполняться как на пике, так и на минимуме тактового цикла..
DDR2, DDR3 и нынешняя DDR4 значительно улучшили первое поколение DDR. Производительность этих модулей памяти измеряется в мегатранзакциях в секундуили «MT/S». Одна мегапередача по сути эквивалентна миллиону тактовых циклов. Самые быстрые чипы DDR первого поколения могли работать со скоростью 400 МТ/с. Скорость DDR4 может достигать 3200 МТ/с!
GDDR SDRAM — графическая память с произвольным доступом и двойной скоростью передачи данных
GDDR в настоящее время относится к шестому поколению и почти всегда подключен к графическому процессору (графическому процессору) видеокарты или игровая консоль. GDDR похож на обычную DDR, но предназначен для случаев использования графики. Акцент на огромной пропускной способности, при этом меньше заботясь о низкой задержке.
Другими словами, эта память не реагирует так быстро, как обычная SDRAM, но она может переместить больше информации сразу, когда реагирует. Это идеально подходит для графических приложений, где для рендеринга сцены необходимо передать много гигабайт текстурных данных, а небольшая задержка не имеет особого значения.
Несмотря на название, GDDR можно использовать как обычную системную оперативную память. Например, PlayStation 4 имеет единый пул памяти GDDR, который разработчики могут разделить по своему усмотрению, распределяя части между ЦП и ГП по мере необходимости.
HBM – память с высокой пропускной способностью
У GDDR есть конкурент в виде HBM-память, который использовался на ограниченном количестве видеокарт AMD. На данный момент последней версией является HBM 2, но неизвестно, заменит ли она GDDR или прекратит свое существование.
Самой важной частью производительности памяти является общий объем данных, которые можно переместить за определенный промежуток времени. Один из способов сделать это — сделать память очень быстрой. Другой способ улучшить общую пропускную способность — сделать «канал» данных более широким.
Память HBM работает на более низких тактовых частотах, чем GDDR, но использует уникальную трехмерную конструкцию чипа, которая обеспечивает очень широкий физический путь для данных, а также гораздо более короткие расстояния для передачи сигналов. Конечным результатом является решение для памяти, имеющее общую пропускную способность, аналогичную GDDR, но с меньшей задержкой.
Проблема HBM заключается в том, что его сложно изготовить, и из-за его физической конструкции пока невозможно достичь тех мощностей, которые тривиальны с GDDR. Если эти проблемы в конечном итоге будут преодолены, она может заменить GDDR, но нет никакой гарантии, что это произойдет..
Спасибо за воспоминания!
Очевидно, что оперативная память является важным компонентом любого компьютера, и когда она выходит из строя, может быть трудно понять, в чем на самом деле проблема.
В конце концов, какой-то несанкционированный бит здесь или там может сделать вашу систему нестабильной или стать причиной, казалось бы, случайных сбоев. Вот почему вам всегда следует использовать проверить наличие плохой оперативной памяти всякий раз, когда у вас возникают необъяснимые проблемы со стабильностью.
Когда-нибудь мы, возможно, выйдем за рамки оперативной памяти, но в обозримом будущем она станет важной частью головоломки о производительности вычислений, так что нам стоит с этим познакомиться.