Типи оперативної пам'яті: все, що потрібно знати про основну пам'ять

La Оперативна пам'ять комп’ютера є одним з найважливіших і найбажаніших елементів, оскільки він привносить швидкість у вашу систему. Крім того, існує багато типів оперативної пам’яті, і кожен із них має певні характеристики, за якими користувач повинен стежити, щоб дізнатись, сумісний чи не модуль з їх обладнанням, чи він забезпечить більшу чи меншу продуктивність. Багато з цих технічних характеристик абсолютно невідомі більшості користувачів.

З цієї причини в цій статті я покажу вам все, що вам потрібно знати про пам’ять оперативної пам’яті, щоб наступного разу, коли ви купуєте модуль для розширення пам’яті комп’ютера, він не мав для вас ніяких секретів. Якщо хочете стати справжнім пам'ятником "експертом" Тип оперативної пам'яті, продовжуйте читати ...

трохи історії

Фон

The комп’ютерам потрібна пам’ять для зберігання програм (даних та інструкцій). На початку комп’ютери 30-х використовували перфокарти. Це були аркуші картону або іншого матеріалу з отворами, зробленими стратегічно, щоб комп’ютер міг інтерпретувати ці дірки як двійковий код. Таким чином програми завантажувались. Саме ця жінка придумала ці перфокарти, зокрема Ада Лавлейс (Ada Byron). Ада вважалася такою перший програміст історії, за його роботу з того, щоб зробити корисним відомий аналітичний механізм Чарльза Беббіджа.

Поступово машини еволюціонували. З приходом ENIAC, у 1946 році, він використовувався вакуумні клапани будувати спогади з в'єтнамками. Ці клапани створювали багато проблем через їх ненадійність, їх архітектура була схожа на лампочки, і вони перегорали, як ці, тому їх доводилося часто замінювати. Крім того, вони нагрівалися і споживали велику кількість енергії.

Потрібно було щось інше в Електронний якщо ви хотіли прогресувати. У 1953 році почали використовувати феритові спогади. І лише в 1968 році IBM розробила перша пам’ять на основі напівпровідників. Ця твердотільна пам'ять вирішувала проблеми попередніх, забезпечуючи більшу надійність, довговічність і швидкість. Він мав 64-бітну ємність, але найцікавіше те, що перші мікросхеми пам'яті були тут, щоб залишитися.

Більшу частину історії, різні формати пам'яті, такі як магнітні стрічки, дискети, оптичні носії (CD, DVD, ...), перші магнітні жорсткі диски (HDD), напівпровідникові пам’яті (SSD, RAM, регістри, буфер / кеш, ПЗУ, ...) тощо.

На цьому етапі потрібно сказати, що в минулому лише один рівень пам’яті. Центральна пам’ять, де була програма. Але в міру розвитку обчислень, інші програмовані спогади різних типів також були включені до появи швидких спогадів, таких як оперативна пам'ять.

Прихід оперативної пам'яті

Коли з’явилася оперативна пам’ять, комп’ютери стали мати два рівні пам’яті. З одного боку, була пам'ять більшої ємності, меншої швидкості та дешевшої, як вторинна пам’ять. Ця вторинна пам’ять - це жорсткий диск, який в даний час перетворився з магнітних жорстких дисків (HDD) на сучасні твердотільні жорсткі диски на основі напівпровідників або твердотільних накопичувачів.

Поки Основна або основна пам'ять - це те, що ми називаємо оперативною пам'яттю (Оперативна пам’ять або оперативна пам’ять). Ця пам'ять в кілька разів швидша за вторинну, але її ємність значно нижча, оскільки її ціна вища, і не було практично мати дуже великий обсяг.

Доповнюючи велику ємність вторинної пам’яті для зберігання наших програм та даних, завдяки швидшій проміжній пам’яті між вторинною системою та процесором, можна забезпечити додаткову швидкість, не жертвуючи великою ємністю. В оперативній пам'яті вони підуть завантаження інструкцій та даних із запущених процесів або програм так що центральний процесор може отримати до них доступ без вторинної пам'яті, що було б набагато повільніше.

Крім того, оперативна пам'ять - це тип летюча пам’ять Він втрачає свій вміст, якщо вимкнути джерело живлення. Не було б практично мати лише цей тип пам’яті, оскільки кожного разу, коли обладнання вимикається, все втрачається. Ось чому вторинні спогади все ще так необхідні. Це постійні спогади, яким не потрібно мати постійне джерело живлення для зберігання значень.

Якщо вам подобається історія, Хронологія RAM узагальнено:

• Одним з перших спогадів оперативної пам'яті було магнітне ядро 1949 р. Кожен біт зберігався в тороїді з феромагнітного матеріалу. Кожен шматок мав кілька міліметрів у діаметрі, тому займав багато місця та обмежував потужність. Але це, безумовно, було краще, ніж реле та лінії затримки для цього типу оперативної пам'яті.
• У 1969 році з'являться перші оперативні пам'яті, створені з напівпровідниками Intel. З чіпами на зразок 3101 64-біт. Наступного року він представив Пам'ять DRAM 1 Кб (чіп 1103), що закладає основи поточної оперативної пам'яті. Насправді DRAM стане стандартом, тому винахід IBM взяв на себе галузь.
• Роками пізніше їх продовжуватимуть мініатюризувати, використовуючи мікросхеми зі зростаючою потужністю та продуктивністю, доки SIPP та DIP не почнуть відкидати, щоб почати використовувати поточні. Модулі SIMM (Один вбудований модуль пам'яті), тобто модулі з усіма контактами на одній стороні. Це полегшило зміну оперативної пам’яті та додавання їх так, ніби це карти розширення.
• Наприкінці 80-х років процесорна технологія зробила процесори набагато швидшими, ніж оперативна пам'ять, що призвело до значних вузькі місця. Потрібно було збільшити пропускну здатність і швидкість доступу відстаючих чіпів пам'яті.
• Численні технології почав надходити, щоб звести до мінімуму це вузьке місце, наприклад, технологію FPM RAM (Fast Page Mode RAM), натхненну режимом серійної передачі Intel 80486.
• EDORAM, o Розширений висновок даних, який з'явиться в 1994 році з часом доступу 40 або 30 нс. Поліпшення, засноване на цьому, було BEDO, Burst EDO, що досягло 50% покращення порівняно з EDO.
• The швидші спогади це були мікропроцесори, такі як регістри на основі комірок SRAM (Static RAM). Але вони надзвичайно дорогі, щоб досягти з ними великих можливостей, тому вони не були практичними, незважаючи на величезну продуктивність, яку вони мають. Ось чому вони потрапляли в невеликі буфери або дуже малі регістри ЦП. З цієї причини EDO, BEDO, FPM все ще були типу DRAM.
• У 1992 році Samsung створює перший комерційний чіп SDRAM (Синхронна динамічна оперативна пам’ять), чинний стандарт.
• Відтепер усі оперативні пам'яті базувались на комірках пам'яті SDRAM. Одним з перших з'явився Рамбус від Intel, який пройшов без болю і слави перед дешевшою оперативною пам'яттю SDR (Single Data Rate RAM).
• Щоб покращити роботу попередніх і не підвищувати ціну, як у випадку з Rambus, прибуде РДР (Подвійна швидкість передачі даних). DDR дозволяла передачу даних по двох каналах одночасно в кожному тактовому циклі, подвоюючи продуктивність SDR.
• І з РДР ви знаєте, як історія продовжувалась із появою DDR2, DDR3, DDR4, DDR5, ...

... але цього було недостатньо

Обчислення вимагає все більшої продуктивності. Жорсткі диски еволюціонували до твердотільних дисків набагато швидше. І мікропроцесори почали включати власні швидкі спогади між функціональними блоками та оперативною пам'яттю. Таким чином, вони можуть завантажувати їх даними та інструкціями для набагато більш безпосереднього доступу, замість того, щоб переходити прямо до оперативної пам'яті кожного разу, коли їм щось потрібно.

Ці спогади, на які я посилаюся, є кеш-пам'ять, буфер, який діє як буфер між центральним процесором і оперативною пам'яттю. Слід сказати, що раніше ви могли купувати кеш-модулі, такі як оперативна пам’ять, і що могли додавати, якщо хочете, до своєї команди. Щось на зразок старих співпроцесорів або FPU, які не були інтегровані в сам процесорний чіп. Але з часом вони були інтегровані в сам пакет процесорів (див., Наприклад, Intel Pentium Pro) і, нарешті, стали частиною тієї самої ІС, що і в сучасних мікропроцесорах.

Ці кеш-пам’яті зростали в рівнях, такі як поточний L1 (уніфікований або окремий для інструкцій / даних), уніфікований L2, L3 тощо. І не тільки це, поза мікропроцесором також проводиться робота, щоб якось прискорити доступ до даних та інструкцій, таких як модулі Intel Octant та інші типи буферів, але це вже інша історія ...

DDR SDRAM

Поклавши вас на другий план, ви вже знаєте шлях, пройдений до прибуття поточний DDR SDRAM. Зараз ми побачимо існуючі типи та їх характеристики. Слід сказати, що порівняно з Intel Pentium 4, який використовував переважно RAMBUS, AMD Athlon першими підтримали дешевший DDR. Зіткнувшись із продажами та продуктивністю комп'ютерів на базі AMD, Intel також була змушена прийняти DDR ...

Види

Відповідно до версії DDR

The Версії DDR дозволити неоднакові повернення:

• DDR: PC-xxxx вказує пропускну здатність модуля, якщо, наприклад, це PC-1600, це відбувається шляхом множення 100.000.000 100 2 Гц (шина 8 МГц) x 1600 (з подвійною швидкістю передачі даних) x 1.6 байт = XNUMX МБ / с або XNUMX ГБ / s передача.
  • DDR-200 (PC-1600): з шиною 100 МГц та введенням / виводом 200 МГц Його назва походить від передачі 1600 МБ / с або 1.6 ГБ / с.
  • DDR-266 (PC-2100): з шиною 133 МГц та введенням / виводом 266 МГц З пропускною здатністю 2.1 ГБ / с.
  • DDR-333 (PC-2700): з шиною 166 МГц та 333 МГц введення / виводу З пропускною здатністю 2.7 ГБ / с.
  • DDR-400 (PC-3200): з шиною 200 МГц та введенням / виводом 400 МГц При загальній швидкості передачі 3.2 ГБ / с.
• DDR2: працює з 4 бітами за цикл, тобто 2 руху і 2 назад. Це покращує потенціал попередньої DDR1.
  • Від DDR2-333 (PC2-2600): він працює з базовою шиною 100 МГц, з введенням-виведенням 166 МГц, що надає їй пропускну здатність 2.6 ГБ / с. Час доступу 10 нс.
  • До DDR2-1200 (PC2-9600): шина працює до 300 МГц, 600 МГц для вводу-виводу та передачі 9.6 Гб / с. 3,3ns час доступу.
• DDR3: дозволяє вищу швидкість передачі даних та швидкість роботи порівняно з DDR2, хоча затримка вища.
  • Від DDR3-1066 (PC3-8500): шина 133 МГц, введення / виведення 533 МГц, передача 8.5 ГБ / с. Час доступу 7.5 нс.
  • До DDR3-2200 (PC3-18000): шина 350 МГц, 1100 МГц введення / виводу та передача 18 ГБ / с. 3.3 нс час доступу.
• DDR4: нижча напруга живлення та вища швидкість передачі порівняно з попередніми. На жаль, він має вищу латентність, що знижує його ефективність за інших рівних умов.
  • Від DDR4-1600 (PC4-12800): з базовою шиною 200 МГц, входом-виводом 1600 МГц і передачами 12.8 ГБ / с.
  • До DDR4-2666 (PC4-21300): з базовою шиною 333 МГц, вводом-виводом 2666 МГц і передачами 21.3 ГБ / с.
• DDR5, DDR6, DDR7 ...: найближче майбутнє.

За типом модуля

L Модулі SIMM еволюціонували до сучасних модулів DIMM, які поділяються на:

• DIMM (подвійний вбудований модуль пам'яті): модуль пам'яті з контактами по обидва боки, що дозволяє збільшити кількість контактів. Саме ними користуються настільні комп’ютери.
• SO-DIMM (DIMM невеликого контуру)- Це зменшена версія звичайних модулів DIMM, тобто коротші модулі для менших комп’ютерів. Вони використовуються в ноутбуках, материнських платах для miniPC з малими форм-факторами, такими як mini-ITX тощо.

Будь то DIMM-модулі або SO-DIMM-модулі, вони можуть мати різну ємність, характеристики та типи, розглянуті вище. Це нічого не змінює.

За каналами

Модулі пам'яті RAM можна згрупувати з одним або кількома автобусами:

• Єдиний канал пам'яті: усі модулі пам'яті згруповані в єдиний банк слотів, що мають спільну шину.
• Подвійний канал пам'яті- На материнській платі є два окремі банки слотів пам'яті. Модулі можна вставити в ці два канали з двома окремими шинами, забезпечуючи більшу пропускну здатність і, отже, продуктивність. Наприклад, якщо у вас APU або Intel з вбудованим графічним процесором, це може принести великі переваги, дозволивши центральному модулю процесора отримати доступ до однієї шини, тоді як контролер пам'яті GPU отримує доступ до іншої, не втручаючись між двома ...
• Канал Quad MemoryКоли вимоги до доступу набагато вищі, можна знайти материнські плати з чотирма каналами, хоча наявність чотирьох каналів не завжди забезпечує очікувану продуктивність, якщо ця ємність насправді не використовується.

Латентність

Нарешті, коли ви хочете розширити свою оперативну пам’ять, існує цілий ряд функцій, крім того, що вже бачили, які можуть заплутати вас при покупці правильної. я маю на увазі затримки, CAS, RAS тощо. Що стосується напруги та типу модуля, правда полягає в тому, що це буде залежати від сумісності вашої материнської плати та типу обраної пам'яті. Вам слід ознайомитися з посібниками своєї материнської плати, щоб знати, яку пам’ять підтримує ваш чіпсет і який тип модуля у вас є.

Ви також можете переглянути модуль пам'яті або модулі, які ви вже встановили, щоб знати, як придбати подібний модуль для його розширення, а також те, що він має однакові характеристики та сумісний.

Швидкість оперативної пам'яті завжди пов'язана з двома факторами, одним є тактова частота, а інша - затримка. Затримка - це час, необхідний для доступу (записування чи читання). І може бути один і той же тип модуля з різною затримкою, і саме тут користувачі бентежать, вважаючи, що якщо вони встановлять модуль з іншою затримкою, це не буде сумісним, чи це вплине чи ні ... Тобто що я спробую тут пояснити.

Спочатку треба чітко зрозуміти, як працює оперативна пам’ятьКоли потрібен доступ до певного блоку пам'яті, тобто тієї частини пам'яті, де зберігаються дані, пам'ять розподіляється по рядках і стовпцях. Активуючи відповідні рядки виділення рядків і стовпців, ви можете писати або читати все, що завгодно. Але для того, щоб відбулися ці операції доступу, їм потрібно пройти кілька циклів, щоб виконати дії, які затримують операцію. Це латентність.

Як дізнатися затримку модуля? Ну, ви могли помітити, що модулі мають позначку типу 16-18-18-35 або подібну, це затримки в наносекундах. Кожне число має своє значення відповідно до займаної ним позиції:

• 16: Перше значення може також відображатися як CL або CAS Latency, воно приблизно вказує час, який проходить між процесором, що запитує дані з оперативної пам'яті, і він знаходить і надсилає їх.
• 18: Друге число можна знайти як TRCD або RAS до CAS Latency, це число відображає час між розташуванням і активацією лінії пам'яті (RAS) і стовпця (CAS). Пам'ятайте, що пам'ять організована так, ніби вона шахова дошка.
• 18: Третє число можна знайти як TRP або RAS Precharge і стосується часу, який потрібно пам'яті, щоб зробити розрив рядка, тобто деактивувати рядок даних, який ви зараз використовуєте, і активувати новий рядок.
• 35: Нарешті, четверте значення вказує, що може виглядати як TRAS, Активне чи Активне для попереднього заряджання. Представляє час очікування, перш ніж пам'ять зможе знову отримати доступ до даних.

Коли чим менше цифр, тим кращеяк швидше це буде. Якщо у вас є модуль DDR4 з модулями CL11 та CL9, останній, без сумніву, буде набагато швидшим.

Чи можете ви змішувати модулі з різними затримками?

Звідси це походить питання століття, і розгубленість багатьох користувачів. Відповідь - так. Якщо у вас є модуль DDR4 з тією ж тактовою частотою, але з певним CL, встановленим у вашому комп’ютері, і ви купуєте інший з однаковими характеристиками, але з іншим CL, це не має значення. Це спрацює, вони не будуть несумісними, ваша команда не відхилить це. Затримка нагадує ємність або торгову марку, вона може відрізнятися між модулями, не роблячи нічого.

Потім? Єдине, що, можливо, ви не отримаєте оптимальної продуктивності, а може, вона трохи знизиться залежно від вашого вибору. Поясню вам це на прикладі. Уявіть практичний випадок, що у вас на комп’ютері встановлений модуль Kingston DDR4 об’ємом 8 ГБ з частотою 2400 МГц і CL14. Але ви хочете розширити свою оперативну пам'ять і придбати Corsair DDR4 8 ГБ на 2800 МГц і CL16. У вас буде два модулі, повністю сумісні, ваша команда буде терпіти це, і це не припинить працювати. У вас буде 16 ГБ оперативної пам’яті. Але ... може статися кілька речей:

1. Обидва модулі оперативної пам'яті знижують свою частоту до стандартних профілів стандарту JEDEC, таких як 2133 МГц. Тобто, ваша пам’ять стане дещо повільнішою за рахунок зменшення її тактової частоти, а отже, і швидкості передачі.
   
2. Інший варіант полягає в тому, щоб модуль відповідав існуючому модулю за затримкою та частотою. У цьому випадку замість 2800 МГц обидва працювали б на частоті 2400 МГц і на найвищому рівні CL.

Коли б у вас виникли проблеми? Якщо ви використовуєте двоканальний або чотириканальний. У таких випадках краще купувати однакові модулі з точки зору характеристик (місткість та марка виробника можуть відрізнятися).

Скільки оперативної пам'яті мені потрібно?

Ну, підсумовуючи це залежить від потреб кожного користувача. Наприклад, якщо ви збираєтеся використовувати офісне програмне забезпечення, переглядати тощо, можливо, достатньо 4-8 ГБ. Але якщо ви хочете пограти, можливо, вам знадобиться 8-16 ГБ. Якщо ви збираєтесь впровадити кілька віртуальних машин, вам може знадобитися 32 ГБ або більше ... це щось дуже особисте. Не існує чарівної формули, скільки вам потрібно.

Дуже важливо бачити рекомендовані вимоги до програмного забезпечення, яке ви збираєтеся регулярно використовувати, щоб якісно вибрати апаратне забезпечення ...

Існує формула, яка допомагає вибрати мінімальну базову пам’ять, щоб не встановлювати менше, ніж слід. І проходить помножте 2 ГБ на кожне ядро ​​або ядро, яке має ваш процесор. Отже, якщо у вас квадрокоптер, ви повинні мати принаймні 8 ГБ.