Оперативная память. Оперативная память один из важнейших компонентов системы, она необходи­ма для работы операционной системы и приложений, для обработки. - презентация

1 Оперативная память

2 Оперативная память один из важнейших компонентов системы, она необходи­ма для работы операционной системы и приложений, для обработки и временного хранения данных.

3 Оперативная память не позволяет хранить информацию после выключения питания, но она работает намного быстрее жестких дисков и других устройств. Любая программа сначала загружается с жесткого диска в оперативную память и лишь затем начинает работу. Объем оперативной памяти существенно влияет на общую производительность системы, и его увеличение наиболее про­стой и популярный метод модернизации компьютера.

4 Форм фактор оперативной памяти

5 Для оперативной памяти может использоваться обозначение ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory память с произ­вольным доступом).

6 Устройство ячейки динамической памяти

7 Оперативная память выполняется в виде отдельных модулей, которые состоят из нескольких чипов оперативной памяти и устанавливаются в соответствующие разъемы на сис­темной плате. Каждый чип оперативной памяти это особая матрица из миллионов миниатюр­ных конденсаторов, которые являются элементарными ячейками памяти и могут находиться в заряженном (1) или разряженном (0) состоянии. Кроме конденсато­ров, чип содержит схемы управления чтением, записью и регенерацией данных. Последняя служит для восстановления заряда конденсаторов, поскольку со вре­менем они самопроизвольно разряжаются. Оперативная память, работающая по описанному принципу, называется динамической, или DRAM (Dynamic RAM); подобное обозначение можно встретить в названиях не­ которых параметров BIOS.

8 Для доступа к определенной ячейке оперативной памяти на чип памяти подаются сигналы вы­бора строки RAS# (Row Access Strobe) и сигнал выбора столбца CAS# (Column Access Strobe), затем уже данные читаются или записываются. Эти процессы вы­полняются с некоторыми задержками, значения которых устанавливаются с помо­щью BIOS и должны соответствовать физическим возможностям чипа.

9 планка ("плашка") - модуль памяти, печатная плата с микросхемами памяти на борту, устанавливаемая в слот памяти; односторонняя планка - планка памяти, у которой микросхемы памяти расположены с 1 стороны модуля. двухсторонняя планка - планка памяти, у которой микросхемы памяти расположены с обоих сторон модуля.

10 ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Оперативная память представляет собой множество ячеек. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес. Нумерация ячеек начинается с нуля. Каждая ячейка памяти имеет объем 1 байт. Максимальный объем адресуемой памяти равен произведению количества ячеек N на 1 байт. Для процессоров Pentium 4 (разрядность шины адреса = 36 бит) максимальный объем адресуемой памяти равен: N × 1 байт = 2 I × 1 байт = 2 36 × 1 байт = байт = = Кбайт = Мбайт = 64 Гбайт Объем памяти ЯчейкиДесятичный адрес ячейки Шестнадцатеричный адрес ячейки 64 Гбайт FFFFFFFFF ………… 4 Гбайт FFFFFFFF …………

11 МОДУЛИ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти DDR, DDR2 устанавливаются в специальные разъемы на системной плате. В персональных компьютерах величина адресного пространства процессора (объем адресуемой памяти) и величина фактически установленной памяти (модулей оперативной памяти) практически всегда различаются.

12 ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является пропускная способность. Разрядность шины данных = 64 бита. Максимально возможная в 2006 год частота шины данных совпадает с частотой системной шины и равна 1064 МГц. Пропускная способность модулей памяти = = 64 бита × 1064 МГц = Мбит/с = = Мбайт/с 8 Гбайт/с. Пропускная способность равна произведению разрядности шины данных и частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти: Пропускная способность = = Разрядность шины данных × Частота Модули памяти маркируются своей пропускной способностью, выраженной в Мбайт/с: РС3200, РС4200, РС8500 и др.

13 ФИЗИЧЕСКАЯ И ВИРТУАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Объем используемой программами памяти можно увеличить путем добавления к физической памяти (модулям оперативной памяти) виртуальной памяти. Виртуальная память выделяется в форме области жесткого диска. В ОС Windows это файл подкачки. Размер файла подкачки и его размещение в иерархической файловой системе можно изменить. Замедление быстродействия виртуальной памяти может происходить в результате фрагментации данных в файле. Для того чтобы этого не происходило, рекомендуется произвести дефрагментацию диска и установить для файла подкачки постоянный размер. Быстродействие жесткого диска и, соответственно, виртуальной памяти существенно меньше быстродействия оперативной памяти.

14 Типы динамической оперативной памяти 1. FPM и EDO. Устаревшие типы динамической памяти, широко применявшиеся в компьютерах класса 486 и Pentium. 2. SDRAM (Synchronous DRAM). Этот тип памяти использовался в уже уста­ревших системах класса Pentium I/II/III, в первых выпусках Pentium 4, а также в аналогичных моделях с процессорами AMD. Память SDRAM выпускалась в нескольких вариантах, различавшихся рабочей частотой: РС66 (66 МГц), РС100 (100 МГц), РС133 (133 МГц). Более быстрые модули РС100/РС133 не работают в платах, поддерживающих только РС66.

15 3. DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), или просто DDR. В отличие от обычной SDRAM, в DDR за один такт передается два пакета данных, поэтому эта память работает в два раза быстрее. Опа применялась в системах на базе процессоров Pentium IV (Celeron) AMD Athlon (Sempron), но с 2008 года сис­темные платы с оперативной памятью DDR уже не выпускаются. В зависимости от тактовой частоты модули оперативной памяти DDR могут иметь обозначения DDR266 (РС2100), DDR333 (РС2700) и DDR400 (РС3200).

16 4. DDR2. Эта память являет собой дальнейшее развитие технологии DDR: в ней за счет усовершенствования внутренней архитектуры модуля достигается уже четы­рехкратное увеличение объема передаваемых данных за один такт в сравнении с SDRAM. Модули памяти DDR2 широко используются в современных компью­терах и выпускаются в нескольких вариантах, различающихся тактовой частотой. Модули DDR2 могут иметь обозначения DDR2-400 (PC2-3200), DDR2-533 (PC ), DDR2-677 (РС2-5300), DDR (РС2-6400) и DDR (РС2-8500).

17 5. RAMBUS (RIMM) RAMBUS (RIMM) - это вид памяти, который появился на рынке в 1999 году. Он основан на традиционной DRAM но с кардинально измененной архитектурой. Дизайн RAMBUS делает обращение к памяти более "разумным", позволяя получать предварительный доступ к данным, немного разгружая центральный процессор. Основная идея, использованная в этих модулях памяти, заключается в получении данных небольшими пакетами но на очень высокой тактовой частоте. Например, SDRAM может передавать 64 бит информации при частоте 100 МГц, а RAMBUS - 16 бит при частоте 800 МГц. Эти модули не стали успешными, так как у Интел было много проблем с их внедрением. Модули RDRAM появились в игровых консолях Sony Playstation 2 и Nintendo 64.

18 6. DDR3. Память этого стандарта позволяет передавать уже 8 пакетов данных за такт. На момент написания книги она поддерживалась только самыми новыми чипсетами, например Intel Р35, Х38 и Х48. Как уже отмечалось, память выполняется в виде модулей. Их существует несколь­ко типов: 1.SIMM. Модуль памяти с односторонним расположением выводов. Это неболь­шая плата с несколькими чипами оперативной памяти, которая устанавливается в соответ­ствующий разъем на системной плате. Такая конструкция использовалась для устаревших типов памяти FPM и EDO. 2.DIMM. Модуль, аналогичный SIMM, но имеющий двухстороннее расположение выводов. Он применяется во всех современных типах оперативной памяти SDRAM, DDR и DDR2. 3.SODIMM. Компактный вариант модуля DIMM, который используется в ноут­буках.

19 Модули оперативной памяти DDR, DDR2 и DDR3 несовместимы между собой, а их конструкция различа­ется местом расположения ключевого выреза.

20 Выдающейся чертой дизайна ASUS P5KC является наличие шести слотов для модулей памяти. Четыре из них те, что изготовлены из желтого и черного пластика, обеспечивают поддержку четырех планок DDR2, два других предназначены для установки DDR3 и обозначены оранжевым цветом. Как уже было сказано выше, перепутать, куда какие модули ставить, не получится при всем желании – специальный ключ слота не позволит вставить "неподходящую" память.

21 Форм-фактор DIMM SODIMM SIMM (Single in Line Memory Module) - имеет 30 или 72 контакта, каждый контакт имеет выход на обе стороны платы. DIMM (Dual in Line Memory Module) - имеет 168, 184, 200 или 240 независимых контактов, расположенных по обе стороны платы памяти. Модули памяти стандарта FB-DIMM предназначены для серверов. Схожи с модулями памяти DIMM 240-pin, но несовместимы с обычными небуферизованными модулями памяти DDR2 DIMM и Registered DDR2 DIMM. SODIMM (Small Outline Dual In-Line Memory Module) - более компактный вариант DIMM, использующийся чаще всего в ноутбуках и Tablet PC. Встречаются: 144, 200, 72 и 168 контактов. MicroDIMM (Micro Dual In-Line Memory Module) - разновидность DIMM. По размерам меньше, чем SODIMM, имеет 60 контактов. Встречаются: 144 контакта SDRAM, 172 контакта DDR, 214 контакта DDR2. RIMM - форм-фактор памяти RIMM (RDRAM). Встречаются: 184, 168 или 242 контакта. основные

22 Характеристика оперативной памяти 1. Объём. Сейчас распространены модули памяти объёмом 1, 2 и 4 гигабайт, а также различные вариации наборов по 2, 3, 4 модуля в комплекте. Перед покупкой следует определиться, какой объём необходим вам. Если вы планируете использовать компьютер в офисных или «мультимедийных» целях (Интернет, работа с офисными приложениями, прослушивание музыки и др.) - вам хватит 1024 Мб (1 Гб) памяти. Также для «лёгких» компьютерных игр, работы с графикой достаточно 1024 Мб (1 Гб). Для требовательных компьютерных игр, работы с видео, звукозаписи и сведения музыкальных композиций в домашних условиях – минимум 2 Гб (2048 Мб) ОЗУ. Крайне желательно - 3 гигабайта и более. Следует отметить, что 32-битные версии (x86) Windows не поддерживают объём оперативной памяти свыше 3 гигабайт. Также отметим, что операционные системы Windows Vista и Windows 7 для комфортной работы с ними требуют 1 Гб оперативной памяти, а при включении всех графических эффектов - до 1.5 гигабайт.

23 2. Тип памяти. DDR т.д. Модули DDR3 Название Частота шины Чип Пропускная способность PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с PC МГцDDR МБ/с Память DIMM DDR3 2048MBx3 PC MHz

24 3. Тактовая частота модулей памяти. При покупке памяти важно принять во внимание частоту, на которой она работает. Рекомендуется, чтобы эта частота совпадала с частотой, поддерживаемой материнской платой/процессором. Например, если вы поставите память DDR в слот, поддерживающий только DDR3-1333, то эта память будет работать как DDR (т.е понизятся её частота и пропускная способность). Иногда это может приводить даже к ошибкам при загрузке операционной системы или в ходе её работы. Так как рассматриваемая нами память - типа DDR (Double Data Rate), то за 1 такт производится 2 операции с данными. Поэтому для вычисления тактовой частоты памяти нужно частоту её шины умножить на 2. Также тактовая частота указана в типе чипа. Например DDR Это значит, что память работает на частоте 1066 МГц. Соответственно, чем выше частота, тем выше производительность ОЗУ. Сейчас самыми распространёнными и рекомендуемыми к покупке являются модули типа DDR3 с тактовой частотой 1333, 2000МГц и т.д.

25 4. Тайминги. Тайминг - это задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти. Хоть некоторые магазины и не указывают этот важный параметр в своих прайсах на оперативную память, про него всё же стоит упомянуть. Итак, тайминги - временные задержки сигнала. Другое название - латентность (англ. CAS Latency, CL). Значение указывается в виде нескольких последовательных цифр (например, 3-3-3). Это записанные подряд следующие параметры: "CAS Latency", "RAS to CAS Delay" и "RAS Precharge Time". Они могут принимать значение от 2 до 9. Иногда к этим трём параметрам добавляется четвёртый (например, ), называющийся "DRAM Cycle Time Tras/Trc". Он характеризует быстродействие всей микросхемы памяти. Если указывается только одна цифра (например, CL7), то она означает только первый параметр - CAS Latency. Мера таймингов - такт. Таким образом, каждая цифра в обозначении "7-7-7" указывает на задержку сигнала, измеряемую в тактах процессора. По возможности нужно покупать модули памяти с наименьшими таймингами (чем меньше, тем лучше). Например память с тактовой частотой 1066 МГц и таймингами не сильно уступает по производительности памяти с 1333 МГц и таймингами Отметим, что иногда не имеет смысла переплачивать за более низкие тайминги, а лучше взять больший объём памяти.

26 5. Производитель модулей оперативной памяти. Самыми популярными производителями являются: Hynix (HYUNDAI), Samsung, Corsair, Kingmax, Transcend, Kingston, OCZ Для оверклокеров (разгон)рекомендуется память марок OCZ, Kingston (серия HyperX) и Corsair. На многих модулях этих производителей нестандартное напряжение. Его необходимо выставлять вручную в BIOS*

27 Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) - номер детали. Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так: Kingston KVR800D2N6/1G OCZ OCZ2M8001G Corsair XMS2 CM2X C5 На сайте многих производителей памяти можно изучить, как читается их Part Number. Модули Kingston семейства ValueRAM:

28

29 При установке большого количества оперативной памяти может оказаться, что операционная система не видит всю установленную память. Основных причин может быть две: 1. Каждая системная плата имеет свой максимально возможный объем оператив­ной памяти, который составляет 2,4 или 8 Гбайт. Узнать максимальный объем памяти можно из инструкции к плате. 2. Максимальный объем оперативной памяти, поддерживаемый 32- разрядными версиями Windows ХР и Windows Vista, составляет 4 Гбайт. Однако на прак­тике он может составлять 3-3,5 Гбайт в связи с тем, что часть адресов исполь­зуется видеоадаптером и другими устройствами.

30 Также оперативную память желательно приобретать не отдельными модулями, а комплектами. Это даст гарантию того, что модули будут принадлежать одной партии и обладать полностью идентичными характеристиками, что повысит надёжность их совместной друг с другом работы. Кроме того, предпочтительнее купить, например, комплект из двух модулей по 2 Гб, чем один модуль на 4 Гб. Потому что производительность двух модулей (особенно в двухканальном режиме) будет несколько выше, чем одного. Двухканальный режим - режим работы памяти, при котором первый и третий модули работают параллельно со вторым и четвёртым. Т.е. теоретически происходит удвоение максимальной скорости передачи данных. Для включения двухканального режима модули памяти устанавливаются парами в 1 и 3 и/или 2 и 4 слоты. Также существует и трёхканальный режим, при котором первый, третий и пятый модули работают параллельно со вторым, четвёртым и шестым. Теоретически это должно дать тройную (300%) производительность по сравнению с одноканальным режимом. Для включения этого режима модули должны быть установлены в 1, 3 и 5/или 2, 4 и 6 слоты. На практике, кстати, такой режим не всегда оказывается производительнее двухканального, а иногда даже и проигрывает ему в скорости передачи данных.

31

32 Для повышения скорости обмена данными может применяться двухканальный режим работы памяти. Все материнские платы, предназначенные для создания высокопроизво­дительных систем, поддерживают его, а в материнских платах для недорогих компьютеров поддержка двухканального режима может отсутствовать. Для работы в двухканальном режиме модули оперативной памяти следует устанавливать на системную плату только парами. На системных платах с поддержкой двухканального режима обычно имеется четыре слота для установки модулей памяти, два из которых от­носятся к первому каналу (А), а два других ко второму (В). Первый модуль па­мяти следует установить в первый слот канала А, а второй точно такой же мо­дуль в первый слот канала В. При наличии еще одной пары одинаковых модулей оперативной памяти их можно установить в оставшиеся слоты.

33 Память DIMM DDR3 2048MBx3 PC MHz Corsair XMS Dominator GT w/DHX+ [CMT6GX3M3A2000C8] Retail Общие параметры Тип памятиDDR3 DIMM Форм-факторDIMM Основные Объем модуля памяти 6 Гб Количество модулей в комплекте 3 Тактовая частота 2000 МГц Пропускная способность Мб/с Поддержка ECC нет Буферизованная (Registered)нет Низкопрофильная (Low Profile)нет Количество контактов 240 Напряжение питания 1.65 В Радиатор есть Тайминги CAS Latency (CL)8 RAS to CAS Delay (tRCD)9 Row Precharge Delay (tRP)8 Activate to Precharge Delay (tRAS)24

34 О выпуске первого в мире высокопроизводительного четырёхканального набора оперативной памяти DDR3, состоящего из квартета 240-контактных DIMM-модулей суммарным объёмом 32 Гбайт, заявила компания Corsair.

35 Компьютеры избавят от памяти и процессора В компьютерах ближайшего будущего вместо отдельных процессора, оперативной памяти и жесткого диска могут оказаться загадочные чипы под названием "мемристор". Работу над ними ведет компания Hewlett-Packard в сотрудничестве с южнокорейским производителем Hynix. Название "мемристор" является сокращением от английских слов, означающих "память" и "транзистор". Эти чипы работают в 10 раз быстрее флеш- памяти и потребляют в 10 раз меньше энергии. Кроме того, они будут свободны от ограничения на количество циклов перезаписи. Энергоэффективные и быстрые, новые чипы в перспективе смогут заменить не только оперативную память, но и нынешние накопители информации на основе флеш- памяти.

36 Samsung разработала модули памяти DDR4, которые на 40 % энергоэффективнее, чем DDR3 Samsung представила модули оперативной памяти DDR4, созданные с помощью техпроцесса 30 нм. Модули способны передавать данные со скоростью до 3200 миллионов транзакций в секунду, при напряжении 1,2 В. Для сравнения: скорость модулей DDR3, изготовленных по техпроцессу 30 нм и рассчитанных на напряжение 1,35 или 1,5 В, составляет до 1600 миллионов передач. Новые модули потребляют на 40 % меньше электроэнергии, чем модули DDR3, рассчитанные на напряжение 1,5 В. В модулях используется технология Pseudo Open Drain, позволившая уменьшить потребляемый ток вдвое по сравнению с DDR3. С использованием новой архитектуры DDR4 может работать со скоростью от 12,8 до 25,6 Гбайт/с. Сейчас же скорость DDR3 составляет до 12,8 Гбайт/с, а DDR2 до 6,4 Гбайт/с.

37 Samsung стала первой компанией, выпустившей 32-ГБ планку памяти RAM 2009 г. Новая технология производства памяти будет использована и для создания планок под обычные компьютеры и ноутбуки. Для десктопа потолок будет составлять 16 ГБ, для ноутбука 8.