Продолжая знакомство с комплектующими компьютера, конечно же нельзя обойти вниманием оперативную память. Оперативная память - это обязательный компонент каждого современного ПК. Скорость и качество работы компьютера напрямую зависит от оперативной памяти и ее показателей.

Определение и принцип работы оперативной памяти

Распространенная аббревиатура для обозначения оперативной памяти - ОЗУ - оперативное запоминающее устройство. Также оперативку называют RAM (от англ. random access memory) — память с произвольным доступом. Согласно Википедии, это энергозависимая часть памяти, где хранятся данные и программный код, с которыми в данный момент работает процессор. Такое определение технически точное, но может показаться слишком абстрактным. Чтобы лучше разобраться, стоит понять, какую роль оперативная память играет в работе компьютера и зачем она вообще нужна.

Оперативная память это кратковременное, временное хранилище, обеспечивающее быстрый доступ к данным, задействованным во время работы всех компонентов ПК (процессора, видео адаптера и т.д.). Чем больше ОЗУ, тем быстрее работает персональный компьютер. Это отдельное энергонезависимое устройство, которое запоминает данные, обрабатываемые другими частями компьютера. Связующее звено между процессором и долгосрочным накопителем информации - жестким диском или твердотельным накопителем (HDD или SSD).

Виды оперативной памяти

Оперативная память (RAM) бывает двух основных типов: динамическая (DRAM) и статическая (SRAM). Помимо них, существуют и другие разновидности, такие как SDRAM, VRAM, NVRAM и т.д., но все они представляют собой лишь модификации базовых технологий. К примеру, VRAM — это разновидность DRAM, предназначенная для видеокарт и широко известная как видеопамять. В этой статье мы сосредоточимся только на ключевых типах.

DRAM (Dynamic Random Access Memory) — динамическая оперативная память, это тип памяти, в которой каждый бит информации хранится в отдельном конденсаторе, встроенном в интегральную схему. Она получила название «динамическая», поскольку нуждается в регулярном обновлении данных. Этот вид памяти является основой оперативки в большинстве современных устройств: компьютеров, смартфонов, планшетов и пр. Однако сейчас повсеместно используется ее усовершенствованный вариант — SDRAM.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) — синхронная динамическая память, представляет собой усовершенствованную версию DRAM, работающую синхронно с тактовым сигналом процессора. Ее ключевое отличие заключается в наличии встроенного таймера, который позволяет памяти и процессору более эффективно взаимодействовать. Именно из SDRAM произошла технология DDR (Double Data Rate), о которой мы поговорим отдельно.

SRAM (Static Random Access Memory) — статическая память, использует другую технологию хранения данных — на основе бистабильных триггеров. В отличие от DRAM, эта память не требует постоянного обновления, а значит, работает быстрее. Однако из-за высокой стоимости ее применяют в ограниченных объемах. Чаще всего SRAM встречается в качестве кэш-памяти второго и третьего уровня (L2 и L3).

Для персональных компьютеров и ноутбуков объем DRAM или SDRAM измеряется в гигабайтах. В то же время в компактных устройствах, таких как умные колонки и фитнес-браслеты, оперативной памяти требуется значительно меньше — часто всего несколько сотен мегабайт. Кэш-память уровней L2 и L3, основанная на SRAM, имеет еще меньшие объемы — обычно от 8 до 16 мегабайт. Это объясняется как высокой стоимостью, так и тем, что для выполнения ее задач больших объемов просто не требуется. Интересно, что 4 мегабайта SRAM занимают по размеру примерно столько же места, сколько 128 мегабайт DRAM из-за разной плотности размещения данных.

Поколения DDR

На сегодня существует пять поколений ОЗУ: DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5. Каждое следующее поколение не является просто усовершенствованием предыдущего. Они имеют собственную производительность и потребности в питании. Во избежание путаницы и ошибок при установке, модули разных поколений сделаны не взаимозаменяемыми - они имеют разные разъемы.

Поколение DDR и DDR2 уже просто не производят. Это устаревшие устройства.

В 2007 году на рынок вышла оперативная память DDR3. Основные параметры DDR3:

  • Рабочие частоты до 1866 МГц (до 2933 МГц с XMP);

  • Типичное напряжение 1.5 В;

  • Пропускная способность до 23.4 ГБ/с на канал.

В 2010 году представили DDR3L — ее главной особенностью стало пониженное энергопотребление благодаря снижению рабочего напряжения до 1.35 В. Первоначально такую память устанавливали преимущественно в ультрабуках, но с 2013 года она стала широко применяться и в ноутбуках, и в настольных ПК. К слову, на сегодняшний день модули DDR3 и DDR3L все еще встречаются в продаже.

В 2014 году состоялся официальный релиз памяти DDR4. Вместо дальнейшего увеличения частоты шины инженеры сосредоточились на улучшении доступа к данным. Теперь информация извлекалась сразу из двух банков памяти и объединялась в общий поток. Это все еще 8n-prefetch, но с возросшими частотами (хотя уже не в два раза, как раньше) и сниженным рабочим напряжением. Несмотря на появление DDR4, массовое распространение она начала получать только в 2015 году. Однако поначалу разница в скорости работы по сравнению с DDR3 была незначительной из-за увеличенных задержек. Полный потенциал новой памяти удалось раскрыть лишь с выходом более мощных платформ, таких как AMD AM4 и Intel LGA1151 v2.

Основные параметры DDR4:

  • Частоты до 3200 МГц (и до 5000 МГц с XMP);

  • Напряжение 1.2 В (выше при разгоне);

  • Пропускная способность до 40 ГБ/с.

Развитие процессорных платформ едва успело раскрыть потенциал DDR4, как в 2021 году на рынок вышло пятое поколение оперативной памяти — DDR5. В нем реализовано сразу несколько ключевых улучшений, делающих память быстрее и энергоэффективнее.

Ключевые изменения DDR5:

  1. Увеличенная скорость передачи данных: теперь за один такт передается не 8, а 16 фрагментов информации (16n-prefetch).

  2. Использование двух 32-битных каналов вместо традиционной 64-битной шины, что повышает многозадачность и пропускную способность.

  3. Значительное увеличение максимального объема одного модуля — теперь он может достигать 128 ГБ, тогда как DDR4 ограничивалась 32 ГБ.

  4. Встроенная система коррекции ошибок (ECC) на всех модулях, тогда как раньше эта технология применялась только в серверных решениях.

Основные характеристики DDR5:

  • Базовая частота начинается от 4800 МГц.

  • Типичное рабочее напряжение снижено до 1.1 В.

  • Пропускная способность на канал достигает 65.6 ГБ/с.

Тактовая частота оперативной памяти

Современные модули оперативной памяти стандарта DDR4 (а также DDR5, но их рассматривать не будем) функционируют в диапазоне частот от 2133 до 3200 (иногда до 3333) МГц. Разброс значительный, но высокая частота не всегда означает лучшую производительность, особенно если процессор не поддерживает такие скорости.

Например, если в характеристиках процессора указано "Up to DDR4 2133", это означает, что он рассчитан на работу с памятью DDR4, работающей на частоте 2133 МГц. Можно установить модуль на 3200 или даже 4800 МГц, но процессор не сможет задействовать его на полную мощность — он просто не в состоянии обработать данные на такой высокой скорости. В итоге память будет функционировать на частоте, которую допускает процессор, и не более.

Аналогичная ситуация происходит при сочетании модулей с разными частотами. Если к процессору подключить одну планку с частотой 2133 МГц, а другую — с 1066 МГц, обе будут работать в тандеме без сбоев. Однако система автоматически подстроится под меньшую частоту, и даже более быстрый модуль не сможет функционировать выше 1066 МГц, если не выполнять ручной разгон.

Тайминги оперативной памяти

При выборе оперативной памяти важно учитывать не только тактовую частоту, но и тайминги. Проще говоря, тайминги определяют задержку между подачей команды памяти и ее фактическим выполнением. Этот параметр измеряется в тактах, и если взглянуть на характеристики любого модуля RAM, можно увидеть значения вида 8-8-8-16.

Эти цифры отражают выполнение четырех ключевых операций, именно поэтому тайминги обычно записываются в таком формате. Некоторые производители указывают только первое значение, так как оно считается основным, но разберемся во всех четырех показателях:

  • CAS Latency (CL) – самый важный параметр, он показывает, сколько тактов проходит между отправкой запроса к памяти и началом ответа.

  • RAS to CAS Delay – количество тактов, необходимое контроллеру для активации нужной строки в банке памяти.

  • RAS Precharge – время (в тактах), которое требуется для завершения работы с одной строкой данных перед переходом к следующей.

  • Row Activate Time – число тактов, проходящих до закрытия строки.

Возможно, эти детали не понадобятся вам на практике, но знать их для общего понимания полезно. Главное правило – чем ниже тайминги, тем лучше, так как это означает более быструю обработку данных внутри модуля памяти.

Форм-факторы оперативной памяти

Современные модули ОЗУ производятся в формате DIMM, который пришёл на смену устаревшему стандарту SIMM. В SIMM контакты располагались в один ряд и были электрически соединены с обеих сторон. В DIMM же контакты расположены с двух сторон, но работают независимо, что обеспечивает лучшую производительность.

DIMM включает несколько разновидностей:

  1. R-DIMM (Registered DIMM) — серверные модули с функцией коррекции ошибок и буфером, что повышает стабильность системы, особенно при работе на низких частотах.

  2. U-DIMM (Unbuffered DIMM) — модули для домашних и офисных компьютеров без буферизации и ECC, что делает их дешевле.

  3. SO-DIMM (Small Outline DIMM) — компактные модули, используемые в основном в ноутбуках, мини-ПК и некоторых системах с небольшими материнскими платами типа Mini-ITX.

ЭСС-память

ЭСС (error correcting code) - тип памяти для компьютера, позволяющий определить факт ошибки в процессе передачи данных и если сбой несущественный - исправить его. Выглядит ЭСС-память как обычная, устанавливается рядом с основной. Отличить визуально ее можно по количеству чипов на плате - их на один больше, чем на обычной планке памяти (девять). Такая память стоит дороже, и, соответственно, дороже могут оказаться центральный процессор и материнка, необходимые для корректной работы функции ЭСС. Отдельные типы модулей оперативной памяти выпускаются только с функцией ЭСС.

Для чего нужна оперативная память

Производительность компьютера напрямую зависит от объема оперативной памяти. Чем больше объем - тем быстрее передача данных. Быстрее выполняются команды, которые оперативка обрабатывает и направляет на процессор или видеоадаптер. Хочешь ускорить ПК - добавь ОЗУ. Также на скорость работы компьютера влияет тактовая частота оперативной памяти. Чем она выше, тем больше приложений можно использовать одновременно, и тем быстрее они работают.

Как выбрать оперативную память

Хотя при выборе оперативной памяти часто придерживаются правила «чем быстрее, тем лучше», ориентироваться только на этот принцип не всегда разумно. Важно учитывать, с какой частотой способны работать ваш процессор и материнская плата, чтобы избежать несовместимости и неэффективного использования ресурсов.

Далее, нужно исходить из ваших потребностей и назначения ПК. Для работы за офисным компьютером нужно минимум 4 Гб оперативной памяти, ведь два из них идет только на операционную систему. Что значительно ограничивает использование оперативки для других задач. Поэтому комфортный размер ОЗУ для рабочего ПК - 8 ГБ. Видеофильм с разрешением 4К потребует минимум 8 ГБ оперативной памяти. Современные игры в среднем требуют 16-32 ГБ ОЗУ. А вот для дизайнерских или проектировочных машин предела практически нет. Для 3-Д моделирования вполне хватит оперативной памяти суммарно 16 Гб. Но если есть возможность - ставим больше. Современные материнки поддерживают планки памяти до 256 Гб.

Как проверить работу оперативной памяти

Частые зависания, сбои в работе - стоит задуматься над состоянием и объемом оперативной памяти вашего компьютера. Причина нестабильной работы может быть физической - загрязнение, поломка, перегрев, или системной - несовместимость модулей, недостаточный объем. Протестировать состояние ОЗУ помогут специальные утилиты, как, например, AIDA-64, Speccy, Cpu-z. 

Как узнать объем установленной оперативной памяти

Проверить объем ОЗУ можно через системные инструменты ОС (операционной системы). Пример на ОС Windows:

Диспетчер задач. На панели задач щелкаем правой кнопкой мыши и выбираем «Диспетчер задач». Выбираем «Производительность». Просматриваем информацию об общем объеме ОЗУ.

Сведения о системе. Меню «Пуск», выбор «Сведения о системе», подменю «Основные сведения».  

Также сведения об оперативной памяти можно получить в Командной строке. Нажимаем комбинацию клавиш: Win + R. Вводим в поле: cmd.exe для запуска командной строки. В командной строке вводим команду «Wmic memorychip get Capacity, Speed, MemoryType, Manufacturer, PartNumber». После нажатия клавиши Enter получаем информацию об объеме, скорости, типе, производителе и серийном номере вашего модуля оперативной памяти.

Вывод

Перед сменой модулей памяти, следует проверить ее совместимость с материнской платой и центральным процессором. Не всегда высокий объем ОЗУ добавит производительности в играх, но почти всегда будет ощутимым в дизайне, проектировании, программировании. Планки нужно брать желательно от одного производителя, или изучать характеристики о совместимости.