Оперативна пам'ять комп'ютера (ОЗП): усе, що потрібно знати

Продовжуючи знайомство із комплектуючими комп'ютера, звісно не можна оминути увагою оперативну пам'ять. Оперативна пам'ять — це обов'язковий компонент кожного сучасного ПК. Швидкість та якість роботи комп'ютера напряму залежить від оперативної пам'яті та її показників.

Визначення та принцип роботи оперативної пам'яті

Поширена абревіатура для позначення оперативної пам'яті — ОЗП — оперативний запам'ятовувальний пристрій. Також оперативку називають RAM (від англ. random access memory) — пам'ять із довільним доступом. Згідно з Вікіпедією, це енергозалежна частина пам'яті, де зберігаються дані і програмний код, з якими в даний момент працює процесор. Таке визначення технічно точне, але може здатися занадто абстрактним. Щоб краще розібратися, варто зрозуміти, яку роль оперативна пам'ять відіграє в роботі комп'ютера і навіщо вона взагалі потрібна.

Оперативна пам'ять це короткочасне, тимчасове сховище, що забезпечує швидкий доступ до даних, задіяних під час роботи всіх компонентів ПК (процесора, відеоадаптера тощо). Чим більше ОЗП, тим швидше працює персональний комп'ютер. Це окремий енергонезалежний пристрій, який запам'ятовує дані, що обробляються іншими частинами комп'ютера. Сполучна ланка між процесором і довгостроковим накопичувачем інформації - жорстким диском або твердотілим накопичувачем (HDD або SSD).

Види оперативної пам'яті

Оперативна пам'ять (RAM) буває двох основних типів: динамічна (DRAM) і статична (SRAM). Крім них, існують і інші різновиди, такі як SDRAM, VRAM, NVRAM тощо, але всі вони являють собою лише модифікації базових технологій. Наприклад, VRAM - це різновид DRAM, призначений для відеокарт і широко відомий як відеопам'ять. У цій статті ми зосередимося тільки на ключових типах.

DRAM (Dynamic Random Access Memory) - динамічна оперативна пам'ять, це тип пам'яті, в якій кожен біт інформації зберігається в окремому конденсаторі, вбудованому в інтегральну схему. Вона отримала назву «динамічна», оскільки потребує регулярного оновлення даних. Цей вид пам'яті є основою оперативки в більшості сучасних пристроїв: комп'ютерів, смартфонів, планшетів тощо. Однак зараз повсюдно використовується її вдосконалений варіант - SDRAM.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) - синхронна динамічна пам'ять, являє собою вдосконалену версію DRAM, що працює синхронно з тактовим сигналом процесора. Її ключова відмінність полягає в наявності вбудованого таймера, який дає змогу пам'яті та процесору ефективніше взаємодіяти. Саме з SDRAM походить технологія DDR (Double Data Rate), про яку ми поговоримо окремо.

SRAM (Static Random Access Memory) - статична пам'ять, використовує іншу технологію зберігання даних - на основі бістабільних тригерів. На відміну від DRAM, ця пам'ять не потребує постійного оновлення, а отже, працює швидше. Однак через високу вартість її застосовують в обмежених обсягах. Найчастіше SRAM зустрічається як кеш-пам'ять другого і третього рівня (L2 і L3).

Для персональних комп'ютерів і ноутбуків обсяг DRAM або SDRAM вимірюється в гігабайтах. Водночас у компактних пристроях, як-от розумні колонки та фітнес-браслети, оперативної пам'яті потрібно значно менше - часто лише кілька сотень мегабайт. Кеш-пам'ять рівнів L2 і L3, заснована на SRAM, має ще менші об'єми - зазвичай від 8 до 16 мегабайт. Це пояснюється як високою вартістю, так і тим, що для виконання її завдань великих обсягів просто не потрібно. Цікаво, що 4 мегабайти SRAM займають за розміром приблизно стільки ж місця, скільки 128 мегабайт DRAM через різну щільність розміщення даних.

Покоління DDR

На сьогодні існує п'ять поколінь ОЗП: DDR, DDR2, DDR3, DDR4, DDR5. Кожне наступне покоління не є просто вдосконаленням попереднього. Вони мають власну продуктивність і потреби в живленні. Щоб уникнути плутанини та помилок під час встановлення, модулі різних поколінь зроблені не взаємозамінними - вони мають різні роз'єми.

Покоління DDR і DDR2 вже просто не виробляють. Це застарілі пристрої.

У 2007 році на ринок вийшла оперативна пам'ять DDR3. Основні параметри DDR3:

У 2010 році представили DDR3L - її головною особливістю стало знижене енергоспоживання завдяки зниженню робочої напруги до 1.35 В. Спочатку таку пам'ять встановлювали переважно в ультрабуках, але з 2013 року вона стала широко застосовуватися і в ноутбуках, і в настільних ПК. До речі, на сьогоднішній день модулі DDR3 і DDR3L все ще зустрічаються в продажу.

У 2014 році відбувся офіційний реліз пам'яті DDR4. Замість подальшого збільшення частоти шини інженери зосередилися на поліпшенні доступу до даних. Тепер інформацію витягували відразу з двох банків пам'яті й об'єднували в загальний потік. Це все ще 8n-prefetch, але зі збільшеними частотами (хоча вже не вдвічі, як раніше) і зниженою робочою напругою. Незважаючи на появу DDR4, масове поширення вона почала набувати тільки у 2015 році. Однак спочатку різниця у швидкості роботи порівняно з DDR3 була незначною через збільшені затримки. Повний потенціал нової пам'яті вдалося розкрити лише з виходом потужніших платформ, таких як AMD AM4 і Intel LGA1151 v2.

Основні параметри DDR4:

Розвиток процесорних платформ ледь встиг розкрити потенціал DDR4, як 2021 року на ринок вийшло п'яте покоління оперативної пам'яті - DDR5. У ньому реалізовано відразу кілька ключових поліпшень, що роблять пам'ять швидшою та енергоефективнішою.

Ключові зміни DDR5:

Основні характеристики DDR5:

Тактова частота оперативної пам'яті

Сучасні модулі оперативної пам'яті стандарту DDR4 (а також DDR5, але їх розглядати не будемо) функціонують у діапазоні частот від 2133 до 3200 (іноді до 3333) МГц. Розкид значний, але висока частота не завжди означає кращу продуктивність, особливо якщо процесор не підтримує такі швидкості.

Наприклад, якщо в характеристиках процесора зазначено «Up to DDR4 2133», це означає, що він розрахований на роботу з пам'яттю DDR4, що працює на частоті 2133 МГц. Можна встановити модуль на 3200 або навіть 4800 МГц, але процесор не зможе задіяти його на повну потужність - він просто не в змозі обробити дані на такій високій швидкості. У підсумку пам'ять буде функціонувати на частоті, яку допускає процесор, і не більше.

Аналогічна ситуація відбувається під час поєднання модулів із різними частотами. Якщо до процесора під'єднати одну планку з частотою 2133 МГц, а іншу - з 1066 МГц, обидві працюватимуть у тандемі без збоїв. Однак система автоматично підлаштується під меншу частоту, і навіть швидший модуль не зможе функціонувати вище 1066 МГц, якщо не виконувати ручний розгін.

Таймінги оперативної пам'яті

Під час вибору оперативної пам'яті важливо враховувати не тільки тактову частоту, а й таймінги. Простіше кажучи, таймінги визначають затримку між поданням команди пам'яті та її фактичним виконанням. Цей параметр вимірюється в тактах, і якщо поглянути на характеристики будь-якого модуля RAM, можна побачити значення вигляду 8-8-8-16.

Ці цифри відображають виконання чотирьох ключових операцій, саме тому таймінги зазвичай записуються в такому форматі. Деякі виробники вказують тільки перше значення, оскільки воно вважається основним, але розберемося у всіх чотирьох показниках:

Можливо, ці деталі не знадобляться вам на практиці, але знати їх для загального розуміння корисно. Головне правило - що нижчі таймінги, то краще, тому що це означає більш швидку обробку даних всередині модуля пам'яті.

Форм-фактори оперативної пам'яті

Сучасні модулі ОЗП виробляються у форматі DIMM, який прийшов на зміну застарілому стандарту SIMM. У SIMM контакти розташовувалися в один ряд і були електрично з'єднані з обох боків. У DIMM ж контакти розташовані з двох сторін, але працюють незалежно, що забезпечує кращу продуктивність.

DIMM включає кілька різновидів:

ЕСС-пам'ять

ЕСС (error correcting code) – тип пам'яті для комп'ютера, що дозволяє визначити факт помилки в процесі передачі даних і якщо збій несуттєвий – виправити його. Виглядає ЕСС-пам'ять як звичайна, встановлюється поруч з основною. Відрізнити візуально її можна за кількістю чипів на платі – їх на один більше, ніж на звичайній планці пам'яті (дев'ять). Така пам'ять коштує дорожче, і, відповідно, дорожчими можуть виявитися центральний процесор та материнка, що потрібні для коректної роботи функції ЕСС. Окремі типи модулів оперативної пам'яті випускаються лише з функцією ЕСС.

Для чого потрібна оперативна пам'ять?

Продуктивність комп'ютера напряму залежить від обсягу оперативної пам'яті. Чим більший обсяг – тим швидше передача даних. Швидше виконуються команди, які оперативка обробляє та направляє на процесор чи відеоадаптер. Хочеш пришвидшити ПК – додай ОЗУ. Також на швидкість роботи комп'ютера впливає тактова частота оперативної пам'яті. Чим вона вище, ти більше додатків можна використовувати одночасно, і тим швидше вони працюють.

Як вибрати оперативну пам'ять?

Хоча під час вибору оперативної пам'яті часто дотримуються правила «що швидше, то краще», орієнтуватися тільки на цей принцип не завжди розумно. Важливо враховувати, з якою частотою здатні працювати ваш процесор і материнська плата, щоб уникнути несумісності та неефективного використання ресурсів.

Далі, потрібно виходити з ваших потреб і призначення ПК. Для роботи за офісним комп'ютером потрібно щонайменше 4 Гб оперативної пам'яті, адже два з них іде тільки на операційну систему. Що значно обмежує використання оперативки для інших завдань. Тому комфортний розмір ОЗП для робочого ПК - 8 ГБ. Відеофільм із роздільною здатністю 4К потребуватиме мінімум 8 ГБ оперативної пам'яті. Сучасні ігри в середньому вимагають 16-32 ГБ ОЗП. А ось для дизайнерських або проектувальних машин межі практично немає. Для 3-Д моделювання цілком вистачить оперативної пам'яті сумарно 16 Гб. Але якщо є можливість - ставимо більше. Сучасні материнки підтримують планки пам'яті до 256 Гб.

Як перевірити роботу оперативної пам'яті?

Часті зависання, збої в роботі – варто задуматися над станом та обсягом оперативної пам'яті вашого комп'ютера. Причина нестабільної роботи може бути фізичною – забруднення, ламання, перегрів, або системною – несумісність модулів, недостатній обсяг. Протестувати стан ОЗП допоможуть спеціальні утиліти, як, наприклад,  AIDA-64, Speccy, Cpu-z.

Як дізнатися обсяг встановленої оперативної пам'яті?

Перевірити обсяг ОЗП можна через системні інструменти ОС (операційної системи). Приклад на ОС Windows:

Диспетчер завдань. На панелі завдань клацаємо правою кнопкою миші й вибираємо «Диспетчер завдань». Обираємо «Продуктивність». Переглядаємо інформацію про загальний обсяг ОЗП.

Відомості про систему. Меню «Пуск», вибір «Відомості про систему», підменю «Основні відомості».

Також відомості про оперативну пам'ять можна отримати в Командному рядку. Натискаємо комбінацію клавіш: Win + R. Вводимо в поле: cmd.exe для запуску командного рядка. У командному рядку вводимо команду «Wmic memorychip get Capacity, Speed, MemoryType, Manufacturer, PartNumber». Після натискання клавіші Enter отримуємо інформацію про обсяг, швидкість, тип, виробника та серійний номер вашого модуля оперативної пам'яті.

Висновок

Перед зміною модулів пам'яті, слід перевірити її сумісність із материнською платою та центральним процесором. Не завжди високий об'єм ОЗП додасть продуктивності в іграх, але майже завжди буде відчутним у дизайні, проєктуванні, програмуванні. Планки потрібно брати бажано від одного виробника, або вивчати характеристики про сумісність.