Оперативная память (RAM) — что это?

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или оперативная память – электронный скоростной компонент, который отвечает за кратковременное хранение данных от запущенных программ в процессе работы компьютера. ОЗУ – это быстрая работа программ, эффективная многозадачность, загрузка игровых уровней и эффекты, а также сокращение время ожидания. 

Когда включают компьютер и запускают программное обеспечение для работы с программами и работе в интернете, определенные данные подгружаются в ОЗУ. Таким образом процессор получает возможность быстрого доступа к информации для необходимой работе с ней. 

Оперативная память — это энергонезависимый компонент, способный запоминать данные, обрабатываемые другими комплектующими, а в момент выключения или перезагрузки устройства все содержимое очищается. Объем и быстродействие оперативной памяти непосредственно влияют на производительность компьютеров и мобильных гаджетов. 

RAM сохраняет:

• собственный программный код;
• все данные, в том числе и промежуточные, которые принимает и отправляет процессор.

Расшифровка ОЗУ и RAM — что значит и в чём разница 

ОЗУ (RAM) — это Оперативное Запоминающее Устройство (Random Access Memory). Его используют как кратковременное хранилище компьютера, которое обеспечивает быстрый доступ к данным и выступающего в качестве буфера между процессором и твердотельным накопителем/жестким диском (HDD/SSD) – долговременным хранилищем. 

Когда происходит загрузка компьютера, операционная система (Windows, macOS) извлекается с твердотельного накопителя/жесткого диска и загружается в оперативную память вместе с любыми фоновыми приложениями или программами, которые открывает пользователь. Если увеличить ОЗУ, то это значит увеличить пространство для хранения информации, к которой происходит быстрый доступ. Таким образом компьютер может одновременно запускать больше приложений и открывать больше файлов.

Еще одно название оперативной памяти – DRAM, и расшифровывается как Dynamic Random Access Memory. Это значит динамическая память с произвольным доступом. Во время работы ее ячейки требуют постоянной подзарядки, а место расположения информации в ячейках не оказывает влияния на время ее считывания и записи.

Как устроена оперативная память (RAM) — внешний вид 

Чаще всего оперативная память для ПК и ноутбуков представлена в виде отдельного сменного компонента, который вставляется в специальное отделение (слот). 

Планка оперативной памяти или модуль RAM – это прямоугольная печатная плата с микросхемами ОЗУ, на которых хранятся данные и управляющий чип SPD с информацией о физическом устройстве и параметрах модуля.

Серверные планки имеют микросхемы коррекции ошибок – ECC (Error-Correcting Code) и регистра (буфера). Две, взаимно независимые линии контактов, разделенные специальной выемкой — ключом, расположены в нижней части платы по обеим сторонам. 

Производители, которые стремятся создать тонкий корпус и уменьшить себестоимость ноутбуков, распаивают чипы памяти прямо на материнской плате и дополняют одним слотом для планки ОЗУ в лучшем случае. Такой ход сильно урезает возможность улучшения и урезает срок использования техники.

Принцип работы и структура ОЗУ 

Оперативная память имеет энергозависимый принцип работы. Это значит, что в специальных микроячейках хранятся данные с определенным электрическим зарядом. При выключении электропитания, все данные в ОЗУ пропадают, ведь заряд обнуляется. А вот на жестком диске HDD или на твердотельном накопителе SSD данные хранятся на постоянной основе. Они не зависят от энергопитания и хранят информацию по другому принципу. 

Оперативная память отвечает за хранение данных, которые в любой момент могут понадобиться другим комплектующим (особенно центральному процессору — CPU).

Базовая структура оперативной памяти включает модули, которые состоят из нескольких основных компонентов:

1. PCB – многослойная печатная плата, чаще всего черного цвета, но может быть зеленой или синей. 
2. Количеств “костей” соответствует определенному рангу и типу памяти.
3. PMIC (для DDR5) дополнительно вмещает микросхему типа SPD HUB для хранения информации о напряжениях, скоростях, задержках и профилях OC. Микросхема PMIC (Power Management IC) управляет питанием модулей. 
4. Резисторы, транзисторы, резисторные лестницы, индуктивности – пассивные компоненты, которые обеспечивают правильное прохождения тока и регулируют напряжение на отдельных компонентах модуля.
5. Правильное количество штырьков с одинаковым расстоянием между ними определенного поколения обеспечивают установку в материнскую плату. С ними происходит обмен данными между модулями памяти и остальными компонентами компьютера.
6. В слоте RAM находятся боковые выемки для фиксации модулей специальными крепежами. 
7. RGB/aRGB-подсветка и охлаждение по принципу радиаторов – дополнительное оборудование в разогнанных потребительских модулях. Однако часто используются в серверах и промышленности для того чтобы подсветка сообщала о возможных ошибках конкретного модуля, а радиатор повышал стабильность работы.

Отличия от постоянной памяти (жесткого диска, SSD) 

1. Жесткие диски (HDD) – один из первых основных компонентов компьютерной инфраструктуры, который для хранения данных использует  вращающиеся магнитные диски, покрытые магнитным материалом. Для доступа к данным механический привод с головкой чтения или записи перемещается по этим вращающимся дискам. 

Характеристика жестких дисков:

• емкость. По сравнению с  SSD предлагают большую емкость хранилища с меньшей стоимостью за гигабайт;
• скорость. Работают медленнее из-за механических ограничений, и обеспечивают меньшую скорость передачи данных, но с более высокой задержкой;
• долговечность. Подвергаются механическим неисправностям из-за деталей, которые двигаются.

1. Твердотельные накопители (SSD) – уже более современная технология, которая набрала популярность из-за преимуществ в производительности. Используют такую энергонезависимую флэш-память на базе полупроводников. Благодаря этому обеспечивается более быстрый доступ к данным и увеличивает скорость их передачи. Большинство современных компьютеров Dell поставляются с SSD. 

Характеристики SSD:

• скорость. Опережают HDD, обеспечивают быстрый запуск, ускоренную передачу файлов и сокращают время загрузки приложений;
• долговечность. Не имеют движущихся деталей, поэтому менее подвергаются физическим повреждениям и потере данных из-за ударов или падений;
• энергосбережение. Потребляют меньше энергии, поэтому пригодные для использования в ноутбуках и мобильных устройствах. Ведь в таких гаджетах время работы от аккумулятора играет важную роль. 

Отличия жестких дисков и SSD

Основные типы ОЗУ 

Два основных типа оперативной памяти: 

1. Динамическая DRAM (Dynamic Random Access Memory) – тип памяти, в которой каждый бит информации хранится в отдельном конденсаторе, встроенном в интегральную схему. Ее называют динамической из-за необходимости в регулярном обновлении данных. DRAM – основа оперативки, которая чаще всего встречается в современных компьютерах, смартфонах, планшетах и пр. 
2. Статическая SRAM (Static Random Access Memory) – память, которая использует другую технологию хранения данных и осуществляет ее на основе бистабильных триггеров. В отличие от DRAM не требует постоянного обновления и работает быстрее, но из-за цены применяется реже. Используют в качестве кэш-памяти второго и третьего уровня (L2 и L3). 

Однако существуют и другие разновидности, которые представляют собой лишь модификации базовых технологий, например:

• SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) – синхронная динамическая память, усовершенствованный вариант DRAM, который работает синхронно с тактовым сигналом процессора. Ключевое отличие – наличие встроенного таймера, который позволяет памяти и процессору более эффективно взаимодействовать;
• VRAM – тип DRAM,  который предназначен для видеокарт и более известная как видеопамять;
• NVRAM и другие. 

SRAM, DRAM, ECC — что это и зачем нужно 

Два типа оперативной памяти RAM и DRAM имеют как преимущества, так и недостатки. SRAM (Static RAM) – не нуждается в обновлении и будет хранить данные, пока не отключится источник питания, а DRAM (Dynamic RAM) – требует периодического обновления, более того им нужна дополнительная схема и время, что создает некоторые сложности. Эти нюансы делают DRAM медленнее и поэтому менее востребованные. Также этот тип памяти требует высокую мощность, что нежелательно для устройств с батарейным питанием. Поэтому SRAM намного проще в создании интерфейса для доступа к памяти. 

При этом SRAM требует 6 транзисторов для хранения определенного объема памяти. А модулю DRAM достаточно будет только транзистор и конденсатор для каждого бита данных. 

От количества транзисторов в модуле памяти зависит его емкость. Соответственно DRAM может иметь почти в 6 раз большую емкость с таким же количеством транзисторов в SRAM. Все это влияет на цену, что также немало важный критерий. 

ECC (Еrror-Сorrecting Сode) – алгоритм, который добавляет данные к каждому передаваемому сигналу. Он позволяет принимающей стороне определить факт ошибки, возникающие в процессе передачи данных и дает возможность исправить несущественный сбой. ECC представлен как 8-разрядная микросхема памяти, которую устанавливают рядом с основными. Его используют в оперативной памяти и в других устройства для хранения данных.  

Такая технология весьма дорогостоящая, ее поддерживают некоторые материнские платы для рабочих станций, ноутбуков и почти все серверные. Модули памяти с ECC имеют более высокую стоимость, чем те, которые не поддерживают этот алгоритм.

Форм-факторы оперативной памяти: DIMM и SO-DIMM 

Form factor – типоразмер в переводе с английского, который подразумевает определенный стандарт, модуля ОЗУ. К нему относится:

• форма;
• размер;
• расположение;
• назначение;
• число контактов и многое другое.

Форм-фактор ОЗУ имеет несколько важных характеристик:

• DIMM (для ПК и выглядит как длинная и узкая плашка);
• SO-DIMM (для ноутбуков, короче и шире по сравнению с DIMM);
• они несовместимы между собой.

Благодаря этому создаются сложные электронные устройства из типовых комплектующих и выпускаются сериями и партиями.

Оперативная память DIMM (Dual In-line Memory Module) – это форм-фактор, двухсторонний модуль памяти с независимыми контактами с двух сторон. Сегодня это основной вид ОЗУ современных компьютеров с различными подвидами и часто так называют UDIMM, которую используют для обычных стационарных компьютеров.

SoDIMM (Small Outline DIMM) — это форм-фактор с уменьшенными размерами, который чаще всего используют в условиях ограниченного пространства, а именно: в ноутбуках, мини-ПК, моноблоках, сетевом оборудовании и принтерах.

На что влияет объем оперативной памяти

Прежде всего объем оперативной памяти влияет на скорость передачи данных. Это значит,  чем он больше, тем быстрее выполняются команды, которые перенаправляются через оперативную память на процессор, и тем больше программ могут работать одновременно. Именно поэтому для ускорения работы компьютера рекомендуют увеличить объем ОЗУ.

На что влияет частота ОЗУ 

Частота оперативной памяти указывает на количество операций в секунду, которое она может выполнять и измеряется в мегагерцах (МГц). К примеру, память с частотой 3200 МГц будет быстрее, чем память на 2400 МГц. Также важно помнить, что высокая чистота не гарантирует мгновенное повышение производительности. Нужно учитывать, что именно вы будете делать на компьютере и насколько сильно ощущается недостаток скорости. 

Чем выше частота — тем быстрее будут перекидываться данные в компьютер. Однако ощутимо это будет лишь в определенных задачах (например, в играх или работе с графикой).

Режимы работы (одно-, двух- и многоканальный режим) 

1. Одноканальный режим (Single mode) – обмен данных происходит с использованием одного канала. Подходит для несложных задач, интернет-серфинг или работу в офисных программах. Однако почти все материнки могут поддержать минимум два канала, поэтому лучше отдавать предпочтение таким вариантам.
2. ​​Двухканальный режим (Dual mode) – функционируют 2 канала памяти одновременно и получил популярность среди домашних десктопных решений и лэптопов. Это объясняется тем, что быстрота ОЗУ повышается в 2 раза, в сравнении с 1-канальным.
3. Трехканальный режим (Triple mode) – параллельно работают 3 канала, наличие минимум 3 модулей, а на материнке — 6 слотов. Соответственно увеличивает скорость в 3 раза, по сравнению с одноканальным режимом. 
4. Четырехканальный режим – одновременно работают 4 модуля или 4 пары планок. Используется в топовых игровых и графических моделях, однако отличается сложной настройкой и высокой ценой.  

Тайминги, латентность и другие характеристики 

Тайминг ОЗУ — параметры, определяющие быстроту модуля оперативной памяти с которой можно получать доступ к данным и доставлять их.  Устанавливается производителем и указывается в параметрах в числовом формате (например, 16-18-18-36). Влияют на эффективность оперативной памяти и на скорость работы системы. Важно не переусердствовать, ведь это может вызвать нестабильность работы памяти.

Латентность памяти DDR3 представлена задержкой DDR3, которая относится ко временной задержке между запросом данных из модуля и их доставкой в ЦП. Параметр измеряется в наносекундах (ns) или тактовых циклах (CL). DDR3 включает несколько временных параметров, которые влияют на ее задержку, в том числе задержку CAS (CL), tRCD, tRP и tRAS. Чем ниже значения DDR3, тем выше производительность и меньше задержки. 

Можно устанавливать RAM с разными таймингами в компьютерную систему. Однако система с разными таймингами ОЗУ, будет использовать тайминги самого медленного установленного модуля. Специалисты рекомендуют использовать модули RAM с одинаковыми таймингами. Это обеспечит самую лучшую производительность и стабильность системы. 

Планки оперативной памяти: типы, виды и характеристики 

Типы ОЗУ разделяются в зависимости от хронологии, и каждый следующий становится мощнее и быстрее:

1. DDR — самый первый и уже неактуальный, ведь его мощности не хватит, чтобы совладать с обработкой большого объема данных.
2. DDR2 — более усовершенствованный тип, скорость которого лучше, чем у первого варианта. Однако его также недостаточно. 
3. DDR3 — увеличивает производительности почти на 10% и открывает новые возможности, поэтому активно используется в современных компьютерах. 
4. DDR4 — самый новый и быстрый вид, который был создан в 2014 году. 

Главные характеристики ОЗУ:

1. Объем ОЗУ – один из главных показателей, и чем он больше, тем лучше. От этого зависит, сколько данных способна запомнить RAM. Для офисной работы достаточно  4-8 Гб, для более тяжелого ПО то нужно от 8 Гб. 
2. Частота – отражает пропускную способность модульных каналов. Тот же принцип: чем она выше, тем быстрее обрабатывается и передается информация на материнскую плату и далее.
3. Тайминги оперативной памяти – показатель задержки данных, который происходит при переносе их между модулями RAM. Чем он ниже, тем быстрее переносится информация и работает компьютер.
4. Напряжение – отображает минимальный показатель вольтажа, который необходим для стабильной работы при стандартных настройках таймингов и частоты. 
5. Оперативная память с радиатором – прозрачное окошко в корпусе может добавить эстетичности, а само устройство обеспечит дополнительное охлаждение при высоких нагрузках. 
6. Маркировка модулей памяти для вычисления ее вида. 

Совместимость ОЗУ с материнской платой и процессором 

Модули ОЗУ в ПК функционируют в полном взаимодействии с материнской платой и процессором. Это важный параметр выбора, ведь если неправильно подобрать ОЗУ, то она  не будет работать. Основная часть параметров ОЗУ при сборке или улучшения компьютера определяется материнской платой. Однако подбор оперативной памяти зависит также от процессора. Важно учитывать его контроллер, который работает с памятью. 

Оперативная память для компьютера и ноутбука 

При выборе оптимального объема оперативной памяти нужно учитывать возможности материнской платы и потребление энергии от блока питания.  Важно сочетать эти показатели с типом задач, которые вы будете ставить перед компьютером (офисные, игровые, графические или же мобильные модели).

Производители модулей памяти выпускают 2 типа:

1. DIMM (Dual In-line Memory Module) – используют для комплектации настольных компьютерных систем.
2. SO-DIMM (Small outline Dual In-line Memory Module) – для ноутбуков (нетбуков), неттопов и ультрапортативных ПК.

ОЗУ в других устройствах (смартфоны, консоли, серверы) 

Чаще всего в смартфонах устанавливают память LPDDR четвертого поколения объемом в 6 – 8 ГБ. Этого будет достаточно для запуска игр и нескольких приложений одновременно. Более топовые модели смартфона с комплексной видеосъемкой уже стоят варианты LPDDR4x объемом в 8 – 12 ГБ.

Портативные и стационарные консоли оснащены объемом в 16 Гб. Этого достаточно для запуска игр на максимальной настройке графики. 

Что даёт оперативная память пользователю 

1. Более быструю и плавную работу компьютера или смартфона.
2. Скорость работы устройства. 
3. Выступает временным хранилищем данных, которые используются в процессе работы программ.
4. При запуске программы данные загружаются в ОЗУ, что позволяет ей быстро работать.
5. Предотвращает зависание, если подобранная ОЗУ достаточная для поставленных задач. 
6. Обработка больших данных, например, работа с графическими редакторами или видео. 
7. Обеспечивает многозадачность компьютеру, позволяя работать с несколькими приложениями одновременно.

Для чего нужна ОЗУ в повседневной работе 

ОЗУ необходимо для обычных пользователей и для профессионалов, которые работают с графикой, видео, 3D-моделированием или тяжелыми вычислениями. Производительность системы зависит от параметров объема и скорости памяти. 

ОЗУ – это не просто один из компонентов вашего компьютера, это главная часть системы, которая отвечает за быструю обработку данных и обеспечивает стабильную работу всех приложений. От правильности выбора оперативной памяти зависит производительность вашего компьютера. 

Как ОЗУ влияет на скорость запуска программ и игр 

К каждой игре есть определенные требования к объему оперативной памяти. Поэтому важно изучить минимальные и рекомендованные требованиями системы разработчиков конкретных игр.

Современные приложения становятся более мощными, поэтому 16 Гб ОЗУ для игр уже недостаточно. Для серьезных геймерских разработок нужно минимум 32 ГБ оперативной памяти. 

Не забывайте о возможности апгрейда ПК. Большая часть компьютеров и ноутбуков имеют дополнительные слоты для памяти. Это важно, чтобы получить максимум от работы с новыми программами и релизами игр. 

ОЗУ и многозадачность: как это связано 

При запуске программ, ОС загружает в ОЗУ и процессор получает доступ к нужной информации. Это очень важно для многозадачности. Когда много приложений работают одновременно скорость и объем памяти функционируют на полную. 

К примеру, при работе с видео в Full разрешении, запуске игры с высоким графическим качеством или сложные вычисления важны модули с высокой пропускной способностью и минимальными задержками.

Что такое кэширование оперативной памяти 

Кэширование оперативной памяти – процесс временного хранения данных в специально выделенной области памяти (кэши), чтобы обеспечить быстрый доступ в будущем. 

У этого процесса есть главная цель – повысить производительность и эффективность работы программ, благодаря уменьшению времени доступа к данным.

Это происходит когда программа или система запрашивает определенные данные, которые  сначала ищутся в кэше. Они могут быть сразу возвращены и использованы в работе. Кэширование также применяют в разных сферах информационных технологий, в том числе веб-браузеры, БД, операционные системы, сетевые протоколы и другие. 

Как посмотреть, что занимает оперативную память на компьютере 

Для того чтобы проверить использование ОЗУ можно воспользоваться диспетчером задач Windows. Это одна из основных утилит мониторинга системных ресурсов и самый простой способ увидеть, что запущено и какую часть ресурсов они потребляют. Для этого используйте комбинацию клавиш CTRL + Shift + Esc или нажмите правой кнопкой мыши справа внизу и выберите «Диспетчер задач». Далее выберете вкладку «Производительность» и увидите данные об оперативной памяти, которая используется. 

Как проверить объем и тип установленной оперативки 

Инструкция для ПК с системным блоком:

• снимите крышку и загляните внутрь;
• посмотрите на наклейки на планках памяти, там будет указан производитель, модель, тип памяти, частоты и другое;
• если нет наклейки, то следует воспользоваться системными инструментами.

Инструкция для ПК с Windows:

• используйте «Диспетчер задач»;
• откройте вкладку «Производительность», далее «Память». Вы увидите общий объем оперативки, тип, скорость и количество занятых и свободных слотов каждого из установленных модулей памяти, включая производителя, серийный и партномер, дату производства, напряжения и многое другое.

Инструкция для компьютера с macOS:

• используйте меню «Об этом Mac»;
• откройте строку «Память», где будет указан общий объем памяти.

Инструкция для компьютера с Linux:

• используйте утилиту  lshw, которая не имеет графической оболочки и запускается из командной строки;
• запустите «Терминал» и введите команду sudo apt install lshw;
• наберите пароль администратора для установки;
• введите sudo lshw ‑class memory и пароль, чтобы отобразилась информация о памяти. 

Сколько ОЗУ нужно для различных задач 

Оптимальный объем для ПК и ноутбуков – 16 Гб. Этого будет достаточно для большой части современных игр, одновременного запуска вкладок браузера и требовательных приложений, например, редактирование фото или видео. 

Распространенные объемы ОЗУ для разных вариантов применения:

Когда стоит обновить или добавить оперативную память

Обновления оперативной памяти делает компьютер быстрее и производительнее, а работа становиться намного эффективнее.

Основные причины  для обновления ОЗУ:

• сбой компьютера, когда запускаются несколько приложений или вкладок браузера;
• много времени уходит на запуск задач компьютера, и чем больше, тем медленнее он работает;
• для открытия тяжелых приложений, файлов или ПО и эффективного использования, компьютеру не хватает скорости;
• игра запускается неправильно или совсем не открывается;
• графика игры тормозит, нет плавности и зависает.