Оперативна пам'ять: історія розвитку та принципи роботи
Оперативна пам'ять є невід'ємною частиною будь-якого комп'ютера - від систем управління різними пристроями до домашніх ігрових станцій і потужних обчислювальних комплексів, що забезпечують роботу найбільших дата-центрів. Про те, що ж таке оперативна пам'ять, для чого вона потрібна і як вона змінювалася з розвитком технологій, і піде мова в даній статті.
Оперативна пам'ять: сучасний ринок
У попередній статті. присвяченій питанням розвитку елементної бази комп'ютерних ОЗУ, ми з'ясували, що сучасна оперативна пам'ять є модулі, зібрані на мікросхемах динамічної та статичної пам'яті. Статична пам'ять швидша, але і значно дорожча, тому використовується тільки в якості кеш-пам'яті сучасних процесорів, для якої швидкодію є вирішальним фактором. Динамічна пам'ять - основа побудови мікросхем звичних нам планок пам'яті, які ми бачимо в материнських платах комп'ютерів і ноутбуків. Про основні типи цих модулів, їх значущих характеристиках, правилах вибору і виробників ми і будемо говорити далі.
Вперше поняття модуля пам'яті (або планки пам'яті) виникло в далеких 1980-х роках з появою на ринку IBM-PC-сумісних комп'ютерів. До того часу оперативна пам'ять або відразу впаюються в материнські плати, або ж являла собою окремі мікросхеми з десятками ніжок, які вставлялися в спеціальні роз'єми на платі. Очевидно, що заміна цих мікросхем була пов'язана з певними труднощами і виконувалася виключно фахівцями-комп'ютерними спеціалістами.
Поява окремих модулів у вигляді легкозамінного планок, на яких вже були змонтовані кілька мікросхем пам'яті, стало ще одним істотним етапом до розвитку модульности персональних комп'ютерів і привело до зародження власне сучасного ринку оперативної пам'яті.
Оперативна пам'ять - від мікросхеми до DDR
Перші планки пам'яті представляли собою девятісантіметровие пластинки з розпаяними на них мікросхемами і контактною площадкою на тридцять контактів з одного боку пластинки. Це були модулі SIMM, які мали об'єм від 4 до 32 Мб. З плином часу кількість контактів SIMM-пам'яті зросла до сімдесяти двох, з'явилася технологія EDO (Extended Data Out), яка кілька збільшила швидкість роботи пам'яті за рахунок того, що читання наступного блоку пам'яті починалося одночасно з відправкою процесору попереднього в одному такті.
Окремої згадки варто ECC-пам'ять (error-correcting code). Ця технологія істотно підвищує надійність зберігання даних за рахунок введення деякої надмірності інформації. До кожних восьми бітам даних додається один біт, службовець для контролю наявності помилки. У разі виявлення помилки автоматично відбувається відновлення правильного значення біта (інвертування). При поодинокі помилки цей метод забезпечує стовідсоткову надійність зберігання інформації. Парні ж помилки, не викликані впливом сторонніх чинників на зразок стрибків напруги живлення, механічного впливу і т. П. Трапляються надзвичайно рідко.
Очевидно, що збільшення кількості мікросхем на планці пам'яті призводить до її подорожчання. Число мікросхем на планках ECC-пам'яті кратно дев'яти, на відміну від звичайних модулів з вісьмома або шістнадцятьма банками пам'яті.
В цілому застосування ECC-пам'яті виправдано в тих випадках, коли дійсно необхідно виключити можливість інформаційних втрат через збої пам'яті. Це в першу чергу серверні рішення і різні комп'ютери, що керують обладнанням в режимі реального часу. Для рядового користувача застосування ECC недоцільно. З цієї причини більшість сучасних материнських плат не підтримують роботу ECC-пам'яті на апаратному рівні.
У будь-якого виробника оперативної пам'яті є моделі, які маркуються позначенням SO-DIMM. Це не позначення нового стандарту архітектури або принципу роботи. Це всього лише позначення формфактору планок пам'яті, зменшеного в порівнянні зі стандартним. Скорочення лінійних розмірів модулів необхідно для всіляких малорозмірних пристроїв - від ноутбуків до малогабаритних ПК різних конфігурацій.
Дві планки SO-DIMM поруч з DDR3
Основні характеристики оперативної пам'яті
Як і будь-яке інше високотехнологічний пристрій, оперативна пам'ять має ряд параметрів, які необхідно враховувати при виборі конкретних модулів для складання або апгрейда свого ПК. Розглянемо їх у порядку зниження пріоритету.
Тип модулів пам'яті
Вище ми розглянули основні типи пам'яті. Щоб вибрати саме той, який найбільш підходить для вашого ПК, слід звернутися до документації на материнську плату. В обов'язковому порядку в керівництві по експлуатації вказуються всі підтримувані чіпсетом (або процесором у випадку з чіпами AMD) типи пам'яті із зазначенням стандарту і максимального обсягу. У більшості випадків материнка здатна працювати з якимось одним типом оперативки, але існують і винятки. Нерідко при появі нового стандарту деякий час випускаються материнські плати з підтримкою і нового, і старого типу пам'яті. Але при цьому слід враховувати, що працювати вони можуть лише окремо. Встановлювати в одну материнку одночасно DDR2 і DDR3 не можна!
Тактова частота пам'яті
Частота, на якій може працювати оперативна пам'ять, варіюється в широких межах від 133 МГц SDRAM до 2666 МГц DDR3 (стандарт DDR4 передбачає роботу на частотах до 4266 МГц). Очевидно, що чим вище частота, на якій працює пам'ять, тим вище швидкість її роботи і вища продуктивність всього комп'ютера в цілому. Дізнатися допустимі частоти можна також з документації на материнську плату.
Об'єм оперативної пам'яті
З цим параметром найпростіше. Рецепт наступний: «Бери більше, кидай далі!» Тобто чим більше оперативної пам'яті в системі, тим для неї краще. І це цілком зрозуміло: операційна система, значне число всіляких резидентних програм, великі обсяги оброблюваної інформації (особливо при роботі з графікою і мультимедіа) вимагають значного місця для свого розміщення. Якщо цього місця не буде достатньо в оперативці, система буде шукати його в постійній пам'яті, тобто дуже активно використовувати файл підкачки. Як наслідок, чекайте неприємних сюрпризів у вигляді помітних гальм в роботі і зменшення терміну служби жорстких дисків.
Ось і дісталися до одного з найзагадковіших параметрів оперативної пам'яті. Всі чули це слово, але його значення для багатьох так і залишається загадкою. Що ж це таке?
Слово «таймінг» є жаргонізмом, який заміняє ще більш страшне для неспеціалістів слово - латентність (англ. Latency). Насправді все досить просто. Латентністю називають временнýю затримку сигналу при виконанні тих чи інших операцій в оперативній пам'яті. Вимірюється ця затримка в числі тактів, необхідних для виконання цих операцій. Записується, як правило, значення таймінгів для кожної моделі оперативної пам'яті у вигляді ряду цілих чисел, розділених дефісами. Наприклад, 2-2-2 або 2-3-3.
Не будемо вдаватися глибоко в теорію, розписуючи, яким саме операціями приписуються ті чи інші значення латентності. Досить розуміння, що чим менше таймінги, тим швидше працює пам'ять.
Слід зазначити, що гонитва за низькими таймингами в сучасних комп'ютерах поступово втрачає свій сенс. Якщо ще півдесятка років тому пам'ять з низькою латентністю давала істотний приріст продуктивності системи в цілому, то зараз, завдяки наявності в процесорах великих обсягів кеш-пам'яті двох рівнів, кількість звернень до оперативці значно знижено і вплив таймингов на швидкість передачі даних поступово нівелюється.
Основні виробники оперативної пам'яті
Бурхливий розвиток ринку оперативної пам'яті і висока рентабельність виробництва в кінці минулого століття привели до появи великої кількості виробників мікросхем і готових модулів пам'яті. Ринок видозмінювався, розвивався, і зараз вже можна сказати, що залишилися на увазі виробники - це ті, хто зміг утримати достатній рівень якості при порівняно невисокій вартості продукту.
Ще десять років тому рясно ростуть китайські виробники викидали на ринки світу величезну кількість noname-продукції і підробок під відомі бренди вельми сумнівної якості. Траплялися і в їх масі цілком гідні екземпляри, але в цілому надійні рішення можна було придбати тільки у перевірених постачальників і під перевіреним логотипом.
Першою компанією в світі, яка ввела обов'язкове тестування при виробництві кожної планки пам'яті, стала американська компанія Kingston Technology Company. Результат не змусив себе чекати - висока надійність і вкрай низький відсоток браку створили бренду репутацію, завдяки якій сьогодні «Кінгстон» є найбільшим в світі виробником оперативної і флеш-пам'яті. Також чудова якість і висока надійність відрізняють продукцію таких брендів, як GeIL. Corsair. Hynix. Transcend. Samsung.
Згодом посилення боротьби з контрафактною продукцією і перехід виробництва в украй високотехнологічний сектор призвели до зникнення noname-пам'яті з ринку. Підвищення вимогливості споживача до якості продукції привело до банкрутства компаній, які виявилися нездатними видавати продукт досить високої якості. Тому зараз можна сказати, що оперативна пам'ять будь-якого представленого на ринку виробника відповідає висунутим до неї вимогам.
Сьогодні вибір конкретного бренду грає важливу роль в першу чергу для ентузіастів розгону системи. Ось тут можна без сумнівів порекомендувати звернути увагу на модулі пам'яті GeIL, Corsair, Kingston. Запас надійності виробів від цих виробників дозволяє в більш широкому діапазоні «грати» тактовою частотою пам'яті і в результаті отримати більший приріст сумарної продуктивності комп'ютера.