Что находится в оперативной памяти когда исполняется программный код
Перейти к содержимому

Что находится в оперативной памяти когда исполняется программный код

  • автор:

Все, что вам нужно знать об ОЗУ и управлении памятью

ОЗУ

ОЗУ (RAM) или оперативное запоминающее устройство, по сути является частью оборудования, которое хранит кратковременную память вашего компьютера во время его работы.

Разница между модулем ОЗУ и накопителем данных (будь то жесткий диск или твердотельный накопитель) заключается в том, что оперативная память является энергозависимой памятью, что означает, что данные полностью стираются при отключении источника питания. В энергонезависимых типах памяти, например, в накопителе данных, сохраненные данные сохраняются при отсутствии электричества.

Хотя ОЗУ очищается каждый раз при перезагрузке, управление памятью оказывает значительное влияние на производительность вашей системы. Мы покажем вам все, что вам нужно знать об оперативной памяти, о том, как она работает, и о том, как вы можете повысить ее эффективность.

Различные типы ОЗУ

DDR RAM, EDO, FPM, SDRAM, SIMM, DIMM … все это может быть немного запутанным, особенно если это ваше первое знакомство с компьютерным оборудованием.

Эти термины описывают различные типы модулей ОЗУ, каждый из которых отличается своими физическими свойствами. Как правило, модули ОЗУ подразделяются на два типа:

SIMM (однолинейный модуль памяти)

DIMM (двойной встроенный модуль памяти)

SIMM были впервые выпущены в 1983 году и сегодня не используются. С появлением 64-разрядных процессоров 32-разрядные модули SIMM должны были быть установлены в пары, чтобы оставаться совместимыми. Следовательно, SIMM заменены 64-битными модулями DIMM, которые могут быть установлены отдельно.

EDO (Extended Data Out) и FPM (Fast Page Mode) являются типами SIMM, тогда как DDR (Dual Data Rate) и SDRAM (синхронная динамическая ОЗУ) относятся к категории DIMM. Также существует так называемый SO-DIMM (Small Outline DIMM), который меньше по размеру и обычно находится в ноутбуках.

Dimm и sodimm

Вы могли заметить, что DDR RAM поставляется в разных версиях, а именно DDR, DDR2, DDR3 и DDR4. Это все более быстрые модули RAM, которые несовместимы друг с другом.

Объем оперативной памяти, частота и задержки (латентность)

Объем памяти или емкость модулей памяти измеряется в мегабайтах, гигабайтах и терабайтах (МБ, ГБ и ТБ, соответственно). Например, 64-разрядная версия Windows 10 Professional может поддерживать до 2 Тб оперативной памяти.

В 32- разрядной системе вы можете разблокировать до 64 ГБ ОЗУ с использованием расширения физического адреса (PAE). В среднем на компьютере, скорее всего, вы найдете от 1 до 4 ГБ ОЗУ, что достаточно для большинства обычных пользователей.

Частота измеряется в МГц, а более высокие цифры потенциально указывают на более быстрый доступ к информации, хранящейся в памяти. Это ключевой фактор, если ваша видеокарта разделяет вашу оперативную память. Задержка описывает задержку между запросом и выполнением задачи, что означает, что более низкие числа лучше.

Частота и латентность (задержка) вместе влияют на скорость вашей ОЗУ.

Более высокая частота, которая делает ОЗУ быстрее, может компенсировать более высокую задержку, что делает ОЗУ медленнее. В целом, однако, вы должны определить приоритет производительности по частоте и задержке. Больше всегда лучше.

Чтобы узнать, сколько ОЗУ установлено на вашем компьютере с Windows, откройте Проводник, щелкните правой кнопкой мыши на ПК и выберите Свойства. Это откроет страницу «Система» в вашей Панели управления, которая покажет емкость установленной памяти (ОЗУ).

Система панели управления

Чтобы узнать характеристики вашей оперативной памяти, вам нужно использовать такой инструмент, как CPU-Z , который может анализировать системные характеристики. Это также покажет, работает ли ваша оперативная память, как рекламируется производителем.

Когда у вас заканчивается ОЗУ

Все современные операционные системы имеют так называемый файл подкачки, который представляет собой специальный файл на вашем диске, который временно сохраняет данные из ОЗУ. Он вступает в игру, когда вашему компьютеру нужно управлять слишком большим количеством данных, которые не могут полностью разместиться только на модулях ОЗУ.

Чтобы восполнить этот недостаток в оперативной памяти, наименее используемые данные передаются стороннему файлу подкачки и становятся тем, что называется виртуальной памятью.

Таким образом, со временем файл подкачки может увеличиваться в размерах и превышать сотни МБ, хотя операционная система может устанавливать ограничения на размер файла подкачки, обычно предоставляя вам столько виртуальной памяти, сколько физической памяти в вашей системе.

Размер файла подкачки

Если вы когда-нибудь увидите сообщение об ошибке, указывающее на то, что у вас мало виртуальной памяти, это означает, что вы приближаетесь к ограничению вашего файла подкачки.

В Windows вы можете вручную увеличить размер файла подкачки с помощью панели управления.

Обратите внимание, что, когда системе приходится обращаться к данным, хранящимся в файле подкачки, это может замедлить работу вашего компьютера, поскольку жесткие диски намного медленнее модулей ОЗУ. Таким образом, вместо того, чтобы увеличивать ваш файл подкачки, вы должны рассмотреть возможность установки большего объема оперативной памяти.

Данные ОЗУ могут быть сжаты

В Windows 10 файл подкачки все еще существует, но до того, как система передаст данные на ваш локальный диск, Windows 10 сжимает наименее используемые данные. Сжатие может уменьшить размер хранимых данных на 60%.

По оценкам Microsoft, в результате сжатия памяти, файл подкачки в Windows 10 используется в два раза меньше, чем в предыдущих версиях Windows. Его можно увидеть в действии в диспетчере задач в виде системной и сжатой памяти.

Окно процесса ОЗУ

Обратите внимание, что сжатие памяти не является новой функцией. Она известна как ZRAM в Linux или ZSWAP на Android задолго до появления Windows 10.

Единственным потенциальным недостатком сжатия памяти является то, что инструмент, который обрабатывает сжатие — диспетчер памяти, требует дополнительной вычислительной мощности. Если это не удается, сжатие ОЗУ может привести к высокой загрузке ЦП.

Эта общая проблема Windows 10, как правило, устраняется путем отключения спящего режима, обновления BIOS или — когда вы также наблюдаете высокую нагрузку на процессор для системных прерываний — обновление драйверов, связанных с памятью и с версиями, совместимыми с Windows 10.

Интеллектуальное управление ОЗУ с технологией SuperFetch

SuperFetch — это инструмент Windows, который улучшает управление памятью несколькими различными способами.

Во-первых, SuperFetch анализирует, как вы используете свой компьютер и шаблоны заметок, такие как обычные времена, когда определенные файлы и программы доступны. Во-вторых, SuperFetch взаимодействует с дефрагментатором Windows для хранения файлов в том порядке, в котором они обычно доступны. Наконец, он может загружать приложения в память в удобное время.

В целом, SuperFetch способствует эффективному использованию доступной памяти, чтобы ускорить время загрузки Windows и ускорить запуск приложений.

Можно отключить SuperFetch, если это отрицательно сказывается на производительности дисков, но в отсутствие этой проблемы мы настоятельно рекомендуем вам включить SuperFetch! При отключении SuperFetch может увеличиться объем доступной памяти, но это будет иметь негативное влияние на производительность вашей системы.

Технология ReadyBoost: только для жестких дисков

ReadyBoost — это пренебрегаемая функция, которая работает аналогично SuperFetch. Она анализирует активность пользователя и записывает информацию на указанные флеш-накопители или SD-карты. Этот тип кеша быстрее, чем информация, хранящаяся на заведомо медленном жестком диске, и, таким образом, может улучшить производительность компьютера.

Однако с ростом твердотельных накопителей ReadyBoost потерял многие из своих преимуществ. Но если вы все еще используете жесткий диск и интересуетесь ReadyBoost, я расскажу о нем в своей следующей статье о том, как увеличить объем оперативной памяти, хотя, строго говоря, ReadyBoost фактически не увеличивает доступную оперативную память.

Оперативная память перегружается

Со всеми инструментами, предназначенными для оптимизации управления памятью, вашей ОЗУ не нужно много заботы. Просто убедитесь, что вы установили нужный объем и версию ОЗУ, и вы никогда не будете испытывать проблемы с памятью. В худшем случае увеличьте размер файла подкачки или попробуйте ReadyBoost.

Вы сталкивались с любыми другими терминами, связанными с оперативной памятью, которые люди должны знать? Или вы можете порекомендовать какие-либо инструменты для управления памятью? Пожалуйста, поделитесь с нами в комментариях!

Оперативная память (ОЗУ): что это, для чего она нужна и какая бывает

Бывает ли такое, что компьютер не виснет из-за количества вкладок в браузере.

Иллюстрация: Оля Ежак для Skillbox Media

Мария Толчёнова

Мария Толчёнова

Филолог и технарь, пишет об IT так, что поймут даже новички. Коммерческий редактор, автор технических статей для vc.ru и «Хабра».

Оперативная память, она же оперативка, она же RAM (random access memory), она же ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), хранит исполняемый машинный код и данные, которые необходимы программе в текущий момент. Если у компьютера мало оперативки, то команды выполняются долго и компьютер подвисает. Но объём памяти не единственная характеристика, которую стоит учитывать при выборе ОЗУ.

В этой статье расскажем:

  • Что такое оперативная память
  • Какие виды ОЗУ существуют
  • Какие характеристики у неё бывают
  • Как выбрать оперативную память
  • Что запомнить про ОЗУ

Что такое оперативная память

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), — это тип памяти, в котором во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код и данные, которые в этот момент обрабатывает процессор.

Физически ОЗУ представляет собой микросхемы памяти, которые вместе с необходимой электронной обвязкой из SMD-компонентов распаиваются напрямую на материнской плате, либо на текстолитовых плашках. Первый вариант можно встретить в одноплатных компьютерах и некоторых моделях ноутбуков. В настольных компьютерах ОЗУ чаще всего исполнена в виде отдельных модулей.

ОЗУ отличается от устройств постоянной памяти, например жёстких дисков или твердотельных накопителей, большей скоростью работы. Так, современный SSD M.2 NVMe с портом PCI-E 5.0 передаёт данные на скорости до 15 ГБ/с, а оперативная память стандарта DDR5, работающая на минимальной для такого типа ОЗУ частоте в 4800 МГц, выжимает уже 56 ГБ/с. Разница — в 3,7 раза!

Поэтому процессор для обработки информации обращается за необходимыми данными именно к ОЗУ, а не к постоянной памяти. Если бы он общался напрямую с SSD или HDD, то привычные вычисления, которые обычно занимают мгновения, выполнялись бы в несколько раз дольше.

Другими словами, оперативная память — это своего рода посредник между процессором и устройствами постоянной памяти.

Когда пользователь закрывает программу, оперативка выгружает её данные из себя, так как они больше не нужны процессору. Это освобождает место под другие процессы, которые будут запущены пользователем позднее.

Другое важное отличие ОЗУ от постоянных запоминающих устройств, таких как жёсткие диски, SSD или USB-накопители, — энергозависимость. Если прекратить подачу электропитания, например выключить компьютер, вся хранящаяся в оперативной памяти информация стирается.

Виды оперативной памяти

Устройства оперативной памяти делятся на два типа: SRAM и DRAM , различающиеся между собой технологией хранения данных.

SRAM — это статическая ОЗУ, в которой данные хранятся в ячейке с 4–6 транзисторами и конденсаторами. Между транзисторами есть электрическая петля обратной связи, поддерживающая общий заряд ячейки. Поэтому регенерация памяти, то есть сохранение уровня заряда, извне для SRAM не требуется.

DRAM — динамическая оперативная память. Ячейка, как правило, состоит из одного транзистора и одного конденсатора. Последний имеет небольшой размер и быстро разряжается. Поэтому для данного типа ОЗУ необходима регенерация памяти — специальный микроконтроллер на чипах памяти постоянно перезаписывает информацию в ячейке, чтобы она не пропала.

SRAM быстрее DRAM, но дороже в производстве. Поэтому она используется в тех частях устройства, где требуется наибольшее быстродействие. Например, в кэш-памяти процессора . DRAM дешевле и медленнее. Но её скорости достаточно для работы ОЗУ современных компьютеров. Поэтому в плашках оперативной памяти используется именно DRAM.

Также ОЗУ разделяют по форм-фактору. Современный форм-фактор — DIMM , он пришёл на смену SIMM . В последнем контакты были расположены симметрично в один ряд. При этом контакты на противоположных сторонах SIMM замкнуты друг на друге. В DIMM контакты расположены с обеих сторон и не зависят друг от друга. Благодаря этому такой форм-фактор быстрее. Сейчас ОЗУ с SIMM уже нигде не встретить.

DIMM — это общее название группы плашек оперативной памяти, используемой в настольных компьютерах и серверах. Она, в свою очередь, делится на три подтипа:

R-DIMM — серверная ОЗУ. Имеет встроенный механизм автоматического распознавания и коррекции случайных изменений — ошибок битов памяти. Как правило, R-DIMM работает на относительно низких частотах, так как в серверах куда важнее стабильность и отказоустойчивость оборудования, чем скорость обмена информацией с процессором.

U-DIMM — память для обычных настольных компьютеров. В отличие от R-DIMM, она лишена буферного регистра и механизма коррекции ошибок, из-за чего она дешевле в производстве.

SO-DIMM — почти то же самое, что и U-DIMM, только у этого типа памяти плашки поменьше. Используется в ноутбуках, мини-ПК и, очень редко, в стационарных компьютерах с небольшими материнскими платами формата Mini-ITX.

Характеристики оперативной памяти

Теперь, когда мы разобрались с видами оперативной памяти, изучим её характеристики: тип памяти, объём, тактовую частоту и тайминг.

Объём памяти

ОЗУ хранит в себе выполняемый машинный код и все данные, которые необходимы процессору для работы в текущий момент. Благодаря этому ему не нужно обращаться за информацией к медленным устройствам постоянной памяти, например к жёсткому диску, поэтому команды выполняются быстро.

Но объём оперативной памяти ограничен — если используемые процессором данные не будут в него помещаться, то работа замедлится. Часть информации начнёт считываться из постоянной памяти, приводя к задержкам в выполнении команд.

Объём памяти ОЗУ измеряется в гигабайтах. Чем их больше, тем лучше. Сегодня минимальным объёмом для домашнего компьютера можно считать 8 ГБ — этого будет достаточно для работы с текстовыми документами или веб-сёрфинга.

Тип памяти

Тип памяти в современных ОЗУ — DDR (double data rate, «удвоенная скорость передачи»). Этот стандарт появился в 2000 году и используется до сих пор.

Предшественник DDR — SDR (single data rate) — работал так: команда считывалась в момент перехода заряда из 0 в 1. В DDR схему работы изменили — кроме перехода 0 в 1, такой тип памяти учитывает и обратный переход из 1 в 0. То есть за одинаковый промежуток времени обрабатывает два сигнала, а не один, как SDR. Именно с этим связано удвоение скорости передачи данных и название типа памяти.

DDR насчитывает пять поколений, определить которые можно по цифре в названии типа памяти. Они отличаются друг от друга максимальным объёмом памяти на одной плашке и базовой частотой:

Название Максимальный объём на одной плашке, ГБ Базовая частота, МГц Актуальность
DDR 2 200 Устарела
DDR2 4 533 Устарела
DDR3 16 1066 Устарела, но может встречаться на устройствах старше 10 лет
DDR4 128 2133 Активно используется
DDR5 256 4800 Активно используется

Важно! Модули одного поколения физически несовместимы с разъёмами других поколений. Вставить планку DDR3 в слот для DDR4 невозможно.

Тактовая частота

Тактовая частота определяет, сколько операций в секунду может выполнить ОЗУ, — чем она выше, тем выше пропускная способность памяти.

Тактовая частота зависит от поколения оперативной памяти. Например, для DDR4 этот показатель равен 2133 МГц. Некоторые умельцы пытаются увеличить рабочую частоту с помощью её разгона, по аналогии с разгоном процессоров. Например, DDR4 можно разогнать до 3200 МГц, повысив тактовую частоту почти на 30%. Но стоит помнить, что самостоятельный разгон часто заканчивается выходом ОЗУ из строя.

В названиях некоторых плашек оперативной памяти встречается обозначение XMP. XMP, или Extreme Memory Profiles, — технология, позволяющая производителю «зашить» в контроллер ОЗУ профиль, с помощью которого пользователь может разогнать память до частоты, превышающей рекомендуемую JEDEC. Включить XMP можно в BIOS компьютера. Информация о том, как это сделать обычно содержится в инструкции к ОЗУ.

Производители плашек с XMP разгоняют их на заводе и тестируют на стабильность. Поэтому такая память редко выходит из строя, в отличие от устройств, которые для разгона не предназначены.

Тайминги

Тайминги — показатель задержки ОЗУ между отправкой команды и её фактическим исполнением, измеряемый в тактах. Чтобы разобраться в том, что это такое, придётся погрузиться в устройство оперативной памяти на физическом уровне.

Данные в ОЗУ хранятся в виде таблицы со строками и столбцами. В месте их пересечения образуется ячейка, которая содержит заряд — это физическая форма бита. Получив команду чтения или записи данных, микросхема оперативной памяти начинает перебирать строки таблицы в поиске нужной. Делает она это тактами, или «шагами». Количество этих шагов до попадания в нужную строку и столбец таблицы и формирует тайминг, то есть задержку между отправкой команды с микросхемы оперативной памяти до её исполнения.

В зависимости от производителя или магазина в характеристиках могут быть указаны как одна, так и четыре цифры. Делается это потому, что тайминги отражают скорость нескольких процессов обращения к данным, записанным в ячейке. Самое важное число — первое. Поэтому принято называть тайминг именно по её значению. Например, на ОЗУ может быть написано 14-16-16-35 или просто CL14. И то и другое — «четырнадцатый тайминг».

Что значат цифры в этом ряду:

CAS latency (CL) — самый важный показатель. Определяет число тактов, которые успевают пройти между отправкой и исполнением команды.

RAS to CAS delay — число тактов, необходимых для перехода из нужной строки в нужный столбец памяти с данными.

RAS precharge — число тактов, которые пройдут от момента закрытия строки до перехода к следующей строке.

Row activate time — количество тактов до закрытия строки.

Чем меньше значения таймингов — тем лучше. Таким образом, среди двух планок ОЗУ с одинаковой частотой, производительней будет та, у которой тайминги ниже.

Как выбрать оперативную память

При выборе оперативной памяти важно учитывать, какие модели процессора и материнской платы установлены в компьютере, наличие двухканального режима, а также характеристики, о которых мы рассказали выше. Пройдёмся по самым важным аспектам.

Процессор

В любом процессоре установлен контроллер ОЗУ, который определяет, с какими типами оперативной памяти он совместим. Если это не учесть, то купленная плашка оперативки может просто не заработать на компьютере.

Как правило, контроллер ОЗУ работает с одним или реже с двумя стандартами DDR. Поэтому при выборе следует ориентироваться на максимально свежий тип памяти, поддерживаемый процессором.

Например, если кто-то решит собрать себе компьютер на базе недорого процессора Ryzen 5 5600, то в документации к нему он увидит поддержку модулей DDR4 с частотой не выше 3200 МГц. Значит, ему подойдёт любая ОЗУ с данными характеристиками — AMD Radeon R7 Performance Series и её аналоги.

Материнская плата

На материнской плате есть разъёмы для подключения оперативной памяти. Важно, что они совместимы только с конкретными поколениями DDR. То есть в разъём для DDR3 невозможно установить DDR4 и наоборот. Поэтому перед обновлением ОЗУ на компьютере следует изучить руководство к материнской плате, чтобы определить поддерживаемые поколения оперативной памяти.

Тайминги

Помним: чем они ниже — тем лучше. Но не стоит гнаться за самыми низкими значениями — например, CL14 у DDR4, так как особого прироста производительности по сравнению с CL16 или CL18 нет, а цены на них могут различаться очень ощутимо. Например, сравним плашки DDR4 с разным таймингом, но с одинаковым объёмом в 16 ГБ и частотой 3200 МГц. Такая конфигурация с таймингом CL16 обойдётся примерно в 7500 рублей, а с CL14 — уже в 20 500 рублей.

Несмотря на низкие цены, лучше избегать ОЗУ DDR4 с таймингами CL20 и больше. С ними не получится играть без лагов в современные игры, работать с большими проектами в IDE или в программах для видеомонтажа.

Важно! DDR5 в сравнении с DDR4 имеет более высокие тайминги. Например, хороший показатель для пятого поколения ОЗУ — 30. Почему так? Ответ прост. DDR5 имеет большую базовую частоту по сравнению с DDR4, она обеспечивает высокую скорость работы, несмотря на большее значение тайминга. Поэтому не стоит сравнивать тайминги разных поколений ОЗУ.

Объём

С объёмом всё просто:

  • 8 ГБ — необходимый минимум для веб-сёрфинга, офисной работы и нетребовательных игр;
  • 16 ГБ — достаточный объём для игр и простых проектов видеомонтажа и 3D-графики;
  • 32 ГБ и более — для серьёзных задач, связанных с монтажом 4К- и 8К- видео с большим количеством эффектов или для профессионального 3D-моделирования.

Двухканальный режим

Ускорить работу ОЗУ можно с помощью установки двух и более планок одновременно. Это активирует двухканальный режим их работы, распараллеливающий обмен информацией с процессором. Благодаря этому пропускная способность памяти может увеличиться вдвое, что повышает производительность компьютера. Конкретные показатели прироста пропускной способности зависят от модели материнской платы и ОЗУ.

Для правильной установки и активации двухканального режима прочтите руководство к вашей модели материнской платы. В нём будет указано, в какие слоты нужно установить модули для включения двухканального режима.

Что запомнить

Резюме по тому, о чём рассказали в статье:

  • ОЗУ, или оперативная память, содержит только ту информацию, которая необходима для текущей работы операционной системы и запущенных программ. Это тип памяти, предназначенный для быстрой передачи данных на обработку процессору.
  • Стандарт DDR обозначает поколение оперативной памяти. Самые современные — DDR4 и DDR5.
  • Объём ОЗУ — это показатель того, как много данных она может хранить в себе, передавая их процессору. Чем больше объём, тем ниже шансы подвисания программы или игр.
  • Тактовая частота ОЗУ определяет то, сколько операций в секунду может выполнить ОЗУ. Чем она выше, тем выше пропускная способность памяти.
  • Тайминги ОЗУ показывают задержку между отправкой команды и её фактическим исполнением, измеряемую в тактах. Чем они ниже, тем быстрее работа оперативной памяти.
  • При выборе оперативной памяти для вашего компьютера нужно обращать внимание на модель материнской платы и процессора, требуемый объём и величину тайминга, а также на возможность модуля работать в двухканальном режиме.

Больше интересного про код — в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *