Віды аператыўнай памяці: усё, што трэба ведаць пра асноўную памяць

La RAM кампутара - адзін з самых важных і жаданых элементаў, бо ён прыносіць хуткасць вашай сістэме. Акрамя таго, існуе мноства тыпаў аператыўнай памяці, і кожны з іх мае пэўныя характарыстыкі, якія карыстальнік павінен кантраляваць, каб ведаць, сумяшчальны ці не модуль з іх абсталяваннем, ці забяспечыць ён больш-менш прадукцыйнасць. Многія з гэтых тэхнічных характарыстык цалкам невядомыя большасці карыстальнікаў.

Такім чынам, у гэтым артыкуле я пакажу вам усё, што вам трэба ведаць пра памяць аператыўнай памяці, так што пры наступным набыцці модуля для пашырэння памяці вашага кампутара ён не будзе мець для вас сакрэтаў. Калі хочаш стаць "сапраўдным экспертам памяці" Тып аператыўнай памяці, працягвайце чытаць ...

трохі гісторыі

Фон

Лас- кампутары маюць патрэбу ў памяці для захоўвання праграм (дадзеных і інструкцый). Напачатку камп'ютэры ў 30-я выкарыстоўвалі перфакарты. Гэта былі лісты кардона альбо іншага матэрыялу з дзіркамі, зробленымі стратэгічна, каб кампутар мог інтэрпрэтаваць гэтыя дзіркі як бінарны код. Такім чынам былі загружаныя праграмы. Гэта жанчына прыдумала гэтыя перфакарты, у прыватнасці Ада Лаўлас (Ада Байран). Ада лічылася такой першы праграміст гісторыі, за працу па стварэнні карыснага знакамітага аналітычнага рухавіка Чарльза Бэббіджа.

Паступова машыны развіваліся. З прыбыццём ENIAC, у 1946 г., ён выкарыстоўваўся вакуумныя клапаны будаваць успаміны з шлапакамі. Гэтыя клапаны стваралі мноства праблем з-за іх ненадзейнасці, іх архітэктура была падобная на лямпачкі, і яны так перагаралі, таму іх даводзілася часта мяняць. Акрамя таго, яны награваліся і спажывалі вялікую колькасць энергіі.

Нешта іншае спатрэбілася ў Электронная калі вы хацелі прагрэсаваць. У 1953 г. пачалі выкарыстоўвацца ферытавыя ўспаміны. І толькі ў 1968 г. IBM распрацавала першая паўправадніковая памяць. Гэта цвёрдацельная памяць вырашыла праблемы папярэдніх, забяспечваючы вялікую надзейнасць, даўгавечнасць і хутчэй. Ён меў 64-бітную ёмістасць, але самае цікавае, што першыя мікрасхемы памяці былі тут, каб застацца.

На працягу большай часткі гісторыі, розныя фарматы памяці, такія як магнітныя стужкі, дыскеты, аптычныя носьбіты (CD, DVD, ...), першыя магнітныя цвёрдыя дыскі (HDD), паўправадніковыя памяці (SSD, аператыўная памяць, рэестры, буфер / кэш, ROM, ...) і г.д.

На дадзены момант трэба сказаць, што ў мінулым толькі адзін узровень памяці. Цэнтральная памяць, дзе была праграма. Але па меры развіцця вылічэнняў былі ўключаны і іншыя праграмуемыя ўспаміны розных тыпаў, пакуль не з'явіліся хуткія ўспаміны, такія як аператыўная памяць.

Прыбыццё аператыўнай памяці

Калі аператыўная памяць з'явілася, камп'ютэры сталі мець два ўзроўні памяці. З аднаго боку была памяць большай ёмістасці, меншай хуткасці і танней, як другасная памяць. Гэтай другаснай памяццю з'яўляецца жорсткі дыск, які ў цяперашні час ператварыўся з магнітных цвёрдых дыскаў (HDD) у сучасныя цвёрдацельныя цвёрдыя дыскі на аснове паўправаднікоў або цвёрдацельных назапашвальнікаў.

Пакуль асноўная альбо асноўная памяць - гэта тое, што мы называем аператыўнай памяццю (Аператыўная памяць альбо аператыўная памяць). Гэта памяць у некалькі разоў хутчэйшая, чым другасная, але ёмістасць яе значна ніжэйшая, паколькі яе цана вышэйшая, а мець вялікія ёмістасці было не практычна.

Дапаўняючы вялікую ёмістасць другаснай памяці для захоўвання нашых праграм і дадзеных, з больш хуткай прамежкавай памяццю паміж другаснай і працэсарным блокам, можна забяспечыць дадатковую хуткасць без шкоды для вялікай ёмістасці. У аператыўнай памяці яны пойдуць загрузка інструкцый і дадзеных з запушчаных працэсаў або праграм так што працэсар можа атрымаць да іх доступ, не звяртаючыся да другаснай памяці, што было б значна павольней.

Акрамя таго, аператыўная памяць - гэта адзін з відаў лятучая памяць У выпадку адключэння крыніцы харчавання ён губляе сваё змесціва. Было б не практычна мець толькі гэты тып памяці, бо кожны раз пры адключэнні абсталявання ўсё гублялася. Вось чаму другасныя ўспаміны ўсё яшчэ так неабходныя. Гэта пастаянныя ўспаміны, якія не павінны мець пастаяннага крыніцы харчавання для захоўвання значэнняў.

Калі вам падабаецца гісторыя, Графік аператыўнай памяці рэзюмуецца:

• Адным з першых успамінаў аператыўнай памяці быў магнітнае ядро 1949 г. Кожны біт захоўваўся ў тораідзе з ферамагнітнага матэрыялу. Кожная частка мела дыяметр у некалькі міліметраў, таму займала шмат месца і абмяжоўвала ёмістасць. Але гэта, безумоўна, было лепш, чым рэле і лініі затрымкі для гэтага тыпу аператыўнай памяці.
• У 1969 г. з'явяцца першыя аператыўныя памяці, створаныя з паўправаднікамі Intel. З чыпамі накшталт 3101 64-біт. У наступным годзе ён прадставіў DRAM-памяць аб'ёмам 1 Кб (чып 1103), закладваючы асновы бягучых успамінаў з адвольным доступам. Фактычна DRAM стане стандартам, таму вынаходніцтва IBM пераняло галіну.
• Праз некалькі гадоў яны будуць працягваць мініяцюрызавацца з мікрасхемамі, якія павялічваюць ёмістасць і прадукцыйнасць, пакуль SIPP і DIP не пачнуць адмаўляцца, каб пачаць выкарыстоўваць цяперашнія. Модулі SIMM (Адзінкавы ўбудаваны модуль памяці), гэта значыць модулі з усімі кантактамі з аднаго боку. Гэта дазволіла лёгка змяніць аператыўную памяць і дадаць іх так, як быццам гэта карты пашырэння.
• У канцы 80-х працэсарныя тэхналогіі зрабілі працэсары значна хутчэйшымі, чым аператыўныя, што прывяло да значных вузкія месцы. Неабходна было павялічыць прапускную здольнасць і хуткасць доступу адстаючых мікрасхем памяці.
• Шматлікія тэхналогіі пачаў паступаць, каб мінімізаваць гэтае вузкае месца, напрыклад, тэхналогію FPM RAM (Fast Page Mode RAM), натхнёную рэжымам серыйнай перадачы Intel 80486. Рэжым адрасавання, які палепшыў доступ з часам доступу 70 або 60 нс.
• ЭДАРАМ, o Пашыраны выхад дадзеных, які з'явіцца ў 1994 годзе з часам доступу 40 або 30 нс. Палепшэннем, заснаваным на гэтым, стаў BEDO, Burst EDO, дасягнуўшы 50% паляпшэння ў параўнанні з EDO.
• Лас- больш хуткія ўспаміны гэта былі мікрапрацэсары, такія як рэгістратары на аснове ячэек SRAM (статычная аператыўная памяць). Але яны надзвычай дарагія, каб дасягнуць вялікіх магчымасцей, таму яны не былі практычнымі, нягледзячы на ​​вялізную прадукцыйнасць. Менавіта таму яны былі аднесены да невялікіх буфераў альбо вельмі маленькіх рэгістраў працэсара. Па гэтай прычыне EDO, BEDO, FPM па-ранейшаму былі тыпу DRAM.
• У 1992 годзе Samsung стварае першы камерцыйны чып SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), дзеючы стандарт.
• З гэтага часу ўсе аператыўныя памяці былі заснаваны на вочках памяці SDRAM. Адным з першых з'явіўся Rambus ад Intel, які прайшоў без болю і славы перад таннейшай аператыўнай памяццю SDR (Single Data Rate RAM).
• Каб палепшыць прадукцыйнасць папярэдніх і не павышаць кошт, як у выпадку з Rambus, прыбыў бы РДР (Падвойная хуткасць перадачы дадзеных). DDR дазваляў перадаваць па двух каналах адначасова ў кожным тактавым цыкле, павялічваючы ў два разы прадукцыйнасць SDR.
• А з РДР вы ведаеце, як працягвалася гісторыя са з'яўленнем DDR2, DDR3, DDR4, DDR5, ...

... але гэтага было недастаткова

Вылічэнні патрабуюць усё большай прадукцыйнасці. Жорсткія дыскі ператварыліся ў цвёрдацельныя назапашвальнікі значна хутчэй. І мікрапрацэсары пачалі ўключаць уласныя хуткія ўспаміны паміж функцыянальнымі блокамі і аператыўнай памяццю. Такім чынам, яны могуць загружаць іх дадзенымі і інструкцыямі для значна больш непасрэднага доступу, замест таго, каб пераходзіць адразу ў аператыўную памяць кожны раз, калі ім нешта трэба.

Гэтыя ўспаміны, на якія я спасылаюся, ёсць кэш-памяць, буфер, які выконвае ролю буфера паміж працэсарам і аператыўнай памяццю. Трэба сказаць, што ў мінулым вы маглі набываць модулі кэш-памяці, такія як аператыўная памяць, і маглі дадаваць, калі хочаце, у сваю каманду. Нешта накшталт старых капрацэсараў альбо FPU, якія не былі інтэграваны ў сам чып працэсара. Але з цягам часу яны былі інтэграваны ў сам пакет працэсараў (гл. Напрыклад Intel Pentium Pro) і, нарэшце, сталі часткай той самай ІС, што і ў цяперашніх мікрапрацэсарах.

Гэтыя кэш-памяці раслі ва ўзроўні, такія як бягучы L1 (уніфікаваны альбо асобны для інструкцый / дадзеных), уніфікаваны L2, L3 і г.д. І мала таго, што па-за мікрапрацэсарам таксама вядзецца праца па нейкім паскарэнні доступу да дадзеных і інструкцый, такіх як модулі Intel Octant і іншыя тыпы буфераў, але гэта ўжо іншая гісторыя ...

DDR SDRAM

Паставіўшы вас на другі план, вы ўжо ведаеце шлях, які прайшоў да прыбыцця бягучая DDR SDRAM. Зараз мы паглядзім тыпы, якія існуюць, і іх характарыстыкі. Трэба сказаць, што ў параўнанні з Intel Pentium 4, які выкарыстоўваў пераважна RAMBUS, AMD Athlon першымі падтрымалі больш танную DDR. Сутыкнуўшыся з продажамі і прадукцыйнасцю кампутараў на базе AMD, Intel была вымушана прыняць і DDR ...

Тыпы

Паводле версіі DDR

Лас- Версіі DDR дазволіць неадназначную аддачу:

• DDR: PC-xxxx паказвае прапускную здольнасць модуля, калі, напрыклад, гэта PC-1600, гэта вынікае з множання 100.000.000 100 2 Гц (шына 8 МГц) х 1600 (з падвойнай хуткасцю перадачы дадзеных) х 1.6 байт = XNUMX МБ / с або XNUMX ГБ / s перадача.
  • DDR-200 (PC-1600): з шынай 100 МГц і ўводам / выхадам 200 МГц. Яго назва паходзіць ад яго перадачы 1600 МБ / с або 1.6 ГБ / с.
  • DDR-266 (PC-2100): з шынай 133 МГц і ўводам / выхадам 266 МГц. З прапускной здольнасцю 2.1 Гб / с.
  • DDR-333 (PC-2700): з шынай 166 МГц і 333 МГц I / O. З ёмістасцю перадачы 2.7 Гб / с.
  • DDR-400 (PC-3200): з 200 МГц шынай і 400 МГц I / O. З агульнай максімальнай перадачай 3.2 ГБ / с.
• DDR2: працуе з 4 бітамі за адзін цыкл, гэта значыць 2 і 2 назад. Гэта павышае патэнцыял папярэдняй DDR1.
  • Ад DDR2-333 (PC2-2600): ён працуе з базавай шынай 100 МГц, з 166 МГц уводу-высновы, што дае яму перадачу 2.6 ГБ / с. Час доступу 10 нс.
  • Да DDR2-1200 (PC2-9600): шына даходзіць да 300 МГц, 600 МГц для ўводу / высновы і перадачы 9.6 Гб / с. 3,3ns час доступу.
• DDR3: дазваляе больш высокую хуткасць перадачы і працоўную хуткасць у параўнанні з DDR2, хоць затрымка вышэй.
  • Ад DDR3-1066 (PC3-8500): шына 133 МГц, увод-вывад 533 МГц, перадача 8.5 Гб / с. Час доступу 7.5 нс.
  • Да DDR3-2200 (PC3-18000): шына 350 МГц, увод-вывад 1100 МГц і перадачы 18 Гб / с. 3.3 нс час доступу.
• DDR4: меншае напружанне харчавання і больш высокая хуткасць перадачы ў параўнанні з папярэднімі. На жаль, у яго больш высокая затрымка, што зніжае яго прадукцыйнасць пры іншых роўных умовах.
  • Ад DDR4-1600 (PC4-12800): з базавай шынай 200 МГц, 1600 МГц уводу / высновы і перадачамі 12.8 ГБ / с.
  • Да DDR4-2666 (PC4-21300): з базавай шынай 333 МГц, уводам-вывадам 2666 МГц і перадачамі 21.3 Гб / с.
• DDR5, DDR6, DDR7 ...: бліжэйшая будучыня.

Па тыпу модуля

Л Модулі SIMM ператварыліся ў сучасныя модулі DIMM, якія падзяляюцца на:

• DIMM (двайны ўбудаваны модуль памяці): модуль памяці з кантактамі з абодвух бакоў, які дазваляе павялічыць колькасць кантактаў. Менавіта яны выкарыстоўваюць настольныя кампутары.
• SO-DIMM (DIMM малога контуру)- Гэта паменшаная версія звычайных модуляў DIMM, гэта значыць больш кароткія модулі для меншых кампутараў. Яны выкарыстоўваюцца ў ноўтбуках, матчыных поплатках для miniPC з невялікімі формамі, напрыклад mini-ITX і г.д.

Незалежна ад таго, DIMM яны ці SO-DIMM, яны могуць быць рознай ёмістасці, характарыстыкі і тыпу, як паказана вышэй. Гэта нічога не мяняе.

Па каналах

Модулі памяці АЗП можна згрупаваць з адным або некалькімі аўтобусамі:

• Адзінкавы канал памяці: усе модулі памяці згрупаваны ў адзін банк слотаў з адной шынай.
• Падвойны канал памяці- Мае два асобных слотавых слота памяці на матчынай плаце. Модулі можна ўстаўляць у гэтыя два каналы з двума асобнымі шынамі, што забяспечвае вялікую прапускную здольнасць і, такім чынам, прадукцыйнасць. Напрыклад, калі ў вас ёсць APU або Intel з убудаваным графічным працэсарам, гэта можа прынесці вялікую карысць, дазволіўшы працэсару MMU атрымаць доступ да адной шыны, а кантролер памяці GPU атрымлівае доступ да другой, не ўмешваючыся паміж двума ...
• Чатырохканальны канал памяціКалі патрабаванні да доступу значна вышэйшыя, можна знайсці матчыны платы з чатырма каналамі, хаця наяўнасць чатырох каналаў не заўсёды забяспечвае чаканую прадукцыйнасць, калі гэтая ёмістасць сапраўды не выкарыстоўваецца.

Затрымка

Нарэшце, калі вы хочаце пашырыць сваю аператыўную памяць, ёсць шэраг функцый, акрамя ўжо ўбачанага, якія могуць збянтэжыць вас пры куплі патрэбнай. я маю на ўвазе латэнтнасці, што па CAS, RAS і г.д. Што тычыцца напружання і тыпу модуля, праўда, гэта будзе залежаць ад сумяшчальнасці вашай матчынай платы і абранага тыпу памяці. Вы павінны прачытаць кіраўніцтва вашай матчынай платы, каб даведацца, якую памяць падтрымлівае ваш чыпсэт і які тып модуля ў вас ёсць.

Вы таксама можаце паглядзець модуль памяці або модулі, якія вы ўжо ўсталявалі, каб даведацца, як набыць аналагічны модуль, каб пашырыць яго, і што ён мае аднолькавыя характарыстыкі і сумяшчальны.

Хуткасць аператыўнай памяці заўсёды звязана з двума фактарамі, адзін з іх тактавая частата, а іншая - латэнтнасць. Затрымка - гэта час, неабходны для доступу (напісання альбо чытання). І можа быць адзін і той жа тып модуля з рознай латэнтнасцю, і менавіта тут карыстальнікі блытаюцца ў меркаванні, што калі яны ўсталююць модуль з іншай латэнтнасцю, ён не будзе сумяшчальны, ці гэта паўплывае ці не ... Гэта значыць што я збіраюся тут паспрабаваць удакладніць.

Спачатку трэба ясна зразумець, як працуе аператыўная памяцьКалі патрабуецца доступ да пэўнага блока памяці, гэта значыць часткі памяці, дзе захоўваюцца дадзеныя, памяць размяркоўваецца па радках і слупках. Актывізуючы адпаведныя радкі выбару радкоў і слупкоў, вы можаце пісаць альбо чытаць усё, што заўгодна. Але каб адбыліся гэтыя аперацыі доступу, ім трэба прайсці некалькі цыклаў, каб выканаць дзеянні, якія затрымліваюць аперацыю. Гэта затрымка.

Як даведацца пра латэнтнасць модуля? Ну, вы маглі заўважыць, што модулі маюць маркіроўку 16-18-18-35 ці падобную, гэта затрымкі ў нанасекундах. Кожны нумар мае сваё значэнне ў залежнасці ад займанага становішча:

• 16: Першае значэнне можа таксама выглядаць як CL або CAS Latency, яно прыблізна паказвае час, якое праходзіць паміж працэсарам, які запытвае дадзеныя з аператыўнай памяці, і ён знаходзіць і адпраўляе іх.
• 18: Другі нумар можна знайсці як TRCD альбо RAS да затрымкі CAS, гэты нумар адлюстроўвае час паміж месцазнаходжаннем і актывацыяй лініі памяці (RAS) і слупка (CAS). Памятайце, што памяць арганізавана так, як быццам бы з шахматная дошка.
• 18: Трэці нумар можна знайсці як TRP альбо RAS Precharge і адносіцца да часу, які патрабуецца ў памяці, каб зрабіць разрыў радка, гэта значыць адключыць лінію перадачы дадзеных, якую вы зараз выкарыстоўваеце, і актываваць новую лінію.
• 35: Нарэшце, чацвёртае значэнне паказвае на тое, што можа быць TRAS, Active або Active для папярэдняй зарадкі. Уяўляе час чакання, перш чым памяць зможа зрабіць новы доступ да дадзеных.

Калі чым ніжэй лічбы, тым лепшяк хутчэй будзе. Калі ў вас ёсць модуль DDR4 з CL11 і модулем CL9, апошні, несумненна, будзе значна хутчэйшым.

Ці можаце вы змяшаць модулі з рознымі латэнтамі?

Адсюль яно паходзіць пытанне стагоддзя, і разгубленасць многіх карыстальнікаў. Адказ - так. Калі ў вас ёсць модуль DDR4 з той жа тактовай частатой, але з пэўнай CL, усталяванай у вашым кампутары, і вы купляеце іншы з тымі ж характарыстыкамі, але з іншай CL, гэта не мае значэння. Гэта спрацуе, яны не будуць несумяшчальнымі, ваша каманда не адмовіцца. Затрымка падобная на ёмістасць альбо марку, яна можа адрознівацца паміж модулямі, нічога не адбываецца.

Тады? Адзінае, магчыма, вы не збіраецеся дасягнуць аптымальнай прадукцыйнасці, а можа, яна крыху знізіцца ў залежнасці ад вашага выбару. Я растлумачу вам гэта на прыкладзе. Уявіце практычны выпадак, што ў вас на кампутары ўсталяваны модуль Kingston DDR4 8 ГБ 2400 МГц і CL14. Але вы хочаце пашырыць сваю аператыўную памяць і набыць Corsair DDR4 8 ГБ з частатой 2800 МГц і CL16. У вас будзе два цалкам сумяшчальных модуля, ваша каманда будзе цярпець, гэта не перастане працаваць. У вас будзе 16 ГБ аператыўнай памяці. Але ... можа адбыцца некалькі рэчаў:

1. Абодва модуля аператыўнай памяці зніжаюць сваю частату да стандартных профіляў стандарту JEDEC, такіх як 2133 МГц. Гэта значыць, ваша памяць стане некалькі павольнейшай за кошт памяншэння яе тактавай частаты, а значыць, і хуткасці перадачы.
   
2. Іншы варыянт - модуль адпавядае існуючаму модулю па затрымцы і частаце. У гэтым выпадку, замест 2800 МГц, абодва будуць працаваць на 2400 МГц і на самай высокай CL.

Калі ў вас узнікнуць праблемы? Пры выкарыстанні двухканальнага або чатырохканальнага канала. У гэтых выпадках лепш купляць аднолькавыя модулі з пункту гледжання характарыстык (ёмістасць і марка вытворцы могуць адрознівацца).

Колькі мне трэба аператыўнай памяці?

Ну, падсумоўваючы гэта залежыць ад патрэбаў кожнага карыстальніка. Напрыклад, калі вы збіраецеся выкарыстоўваць офіснае праграмнае забеспячэнне, праглядаць і г.д., дастаткова 4-8 ГБ. Але калі вы хочаце пагуляць, магчыма, вам спатрэбіцца 8-16 ГБ. Калі вы збіраецеся рэалізаваць некалькі віртуальных машын, вам можа спатрэбіцца 32 ГБ і больш ... гэта нешта вельмі асабістае. Няма чароўнай формулы, колькі вам трэба.

Вельмі важна бачыць рэкамендаваныя патрабаванні да праграмнага забеспячэння, якое вы збіраецеся рэгулярна выкарыстоўваць, каб добра выбраць сваё абсталяванне ...

Існуе формула, якая дапамагае выбраць мінімальную базавую памяць, каб не ўсталёўваць менш, чым трэба. І праходзіць памножце 2 ГБ на кожнае ядро ​​ці ядро, якое мае ваш працэсар. Такім чынам, калі ў вас квадракорт, у вас павінна быць не менш за 8 ГБ.