Как работает оперативная память компьютера

Давайте попробуем разобраться как работает оперативная память. Оперативная память – это наиболее известный вид памяти, устанавливаемой в ПК. Она носит название памяти произвольного доступа (randomaccess), так как она позволяет получить информацию с любой ее ячейки. Для получения доступа необходима строка и столбец, на их пересечении расположена необходимая ячейка.

kak-rabotaet-operativnaya-pamyat02

kak-rabotaet-operativnaya-pamyat01

Существует динамическая и статическая память. Динамическая работает по принципу «дырявого ведра». Работа статической памяти осуществляется быстро, но она дорогая.

Ячейка памяти напоминает дырявое ведро. А вот память последовательного доступа (SAM) разрешает последовательный доступ к ячейкам. Что-то на подобии магнитофонной пленки. При поиске данных осуществляется последовательная проверка каждой ячейки. Такую память можно использовать для создания буферов, например буфера текстур видеокарты. Эта память имеет смысл при расположении данных в таком порядке, в каком они будут использоваться.

Чип памяти - это интегральная микросхема (ИС, IC), на которой находятся многочисленные транзисторы и конденсаторы. Память произвольного доступа DRAM имеет спаренные транзистор и конденсатор, из которых и состоит ячейка, в которой содержится 1 бит данных. В конденсаторе имеется 1 бит данных: 0 или 1. Транзистор является переключателем, при помощи него схема чипа считывает или меняет состояние конденсатора.

Конденсатор – это своеобразное дырявое «ведро», которое в нужный момент наполняется электронами. Во время заполнения, он находится в состоянии 1, а во время опустошения - в состоянии 0. Проблема конденсатора в том, что в течении миллисекунд конденсатор опустошается (происходит утечка данных). Поэтому процессору или контроллеру памяти нужно все время заряжать конденсаторы, заставляя их оставаться наполненными. Для этого контроллер памяти сначала считывает, а после этого снова записывает данные в конденсатор.

DRAM имеет конденсатор, который может напоминать протекающее ведро. Если оно не будет заполняться электронами вновь и вновь, он получит нулевое состояние. Как раз такое обновление и дало название этому типу памяти - «динамическая». Недостатком такой памяти является именно необходимость постоянного обновления, на что уходит время и от чего память работает медленнее.

Как устроена ячейка динамической ОП (DRAM)

Структура такой памяти напоминает трехмерную сетку или лист тетради в клетку. В каждой клетке находится 1 бит информации. В первую очередь ищется столбец, а после этого производится запись информации в определенные строки через передачу сигнала по столбцу.

На таком листе часть клеток окрашены в красный цвет, а часть остается неокрашенными. Клетки красного цвета находятся в состоянии «1», а белые, в состоянии «0».

Тетрадный лист заменяет кремниевая пластина. В нее «пропечатаны» столбцы и строки. На пересечении столбца и строки находится ячейка памяти.

Динамическая память передает заряд по конкретному столбцу - это адреса столбца (CAS). Чтобы указать адрес ячейки нужно задать управляющие сигналы. При записи конденсатор принимает заряд, а при чтении усилитель считывания должен определить заряд конденсатора. Если степень заряда больше 50 %, бит следует читать как «1»; иначе он равен «0».

Кроме ячеек необходимы микросхемы, которые позволяют записывать в них данные и считывать их.

Как устроена статическая память

имеет произвольный доступ, но в ней присутствует другая технология. При помощи триггерной схемы удерживается каждый бит сохраненных в ней данных. В триггере ячейки имеются 4-6 транзисторов и тонкие провода. Этой памяти не требуется обновление заряда. Поэтому она функционирует быстрее, чем динамическая. Но из-за многочисленных компонентов, ее ячейки больше динамической памяти. В целом статическая память имеет менее емкий чип.

Статическая память более быстрая, но и более дорогостоящая. Поэтому статическую память используют в кэше ЦП, а динамическую - как системную оперативную память ПК.

Чипы памяти комплектуются в модуль, который может содержать несколько чипов. Существует память 8×32 или например 4×16. При этом первое число говорит о количестве чипов модуля, а второе - о емкости модуля в мегабитах. Результат умножения нужно разделить на 8 для получения объема модуля в мегабайтах.

Конечно говорить об этом можно очень долго, так как существует множество нюансов, а в данной статье мы уже изложили немалое количество информации. 

-->