Что это такое оперативная память: Оперативная память — урок. Информатика, 7 класс.

Оперативная память. Строение и устройство (RAM, ОЗУ) / Хабр

Оперативная память это важная часть любой компьютерной системы и сейчас я объясню, почему это так.

Оперативная память (RAM)

В процессе работы память выступает в качестве буфера между накопителем и процессором, то есть данные сперва считываются с жесткого диска (или другого накопителя) в оперативную память и уже затем обрабатываются центральным процессором.

Упрощённая схема работы памяти компьютера

Такая схема применяется, потому что процессор — очень быстрое устройство и ему требуется быстро получать доступ к нужным данным и командам, иначе он будет простаивать и производительность системы уменьшится, а так как жёсткий диск и SSD не могут обеспечить необходимую скорость, все нужные данные считываются и перемещаются в более быструю оперативную память и хранятся там, пока не понадобятся процессору для обработки.

Физически, оперативная память представляет собой набор микросхем припаянных к плате.

Микросхемы на планке памяти

Если посмотреть внутрь одной такой микросхемы, то можно увидеть что она состоит из множества, соединённых друг с другом слоёв, каждый слой состоит из огромного количества ячеек, образующие прямоугольные матрицы. Одна ячейка может содержать 1 бит информации, а состоит она из одного полевого транзистора и одного конденсатора.

Устройство ячейки в чипе

Выглядит эта конструкция довольно сложно и может различаться в зависимости от применённых технологий, так что для наглядности лучше представить ячейку в виде схемы.

Схематичное устройство ячейки динамической памяти

Так легче понять, что именно конденсатор хранит информацию, а транзистор выполняет роль электрического ключа, который либо удерживает заряд на конденсаторе, либо открывает для считывания. Когда конденсатор заряжен, можно получить логическую единицу, а когда разряжен, ноль.

Упрощённая схема массива ячеек, страница

Таких конденсаторов в чипе, очень много но считать заряд с одной конкретной ячейки нельзя, считывается вся страница целиком.

Чтобы сделать это необходимо на нужную нам горизонтальную линию которая называется строка, подать сигнал, который откроет транзисторы, после чего усилители расположенные на концах вертикальных линий считают заряды которые находились на конденсаторах.

Упрощённая схема массива ячеек (чтение)

Каждое такое считывание опустошает заряды на странице, из-за чего приходится её заново переписывать, для этого на строку так же подаётся открывающий транзистор заряд, а на столбцы подаётся более высокое напряжение, тем самым заряжая конденсаторы и записывая информацию.

Упрощённая схема массива ячеек (запись)

Задержки между этими операциями называют «Латенстностью» или в народе «Таймингами», чем они меньше тем более быстрая будет вся система в целом

Помимо самих чипов памяти, на модуль распаиваются SMD-компоненты резисторы и конденсаторы обеспечивающие развязку сигнальных цепей и питание чипов, а также Микросхема SPD – это специальная микросхема, в которой хранятся данные о параметрах всего модуля (ёмкость, рабочее напряжение, тайминги, число банков и так далее). Это нужно чтобы во время запуска системы, BIOS на материнской плате выставил оптимальные настройки согласно информации, отображенной в микросхеме.

Компоненты плашки памяти, микросхема SPD

Так же существует несколько форм факторов модулей, модули для компьютеров называются DIMM, а для ноутбуков и компактных систем SO-DIMM, отличаются они размером и количеством контактов для подключения. Это двухрядные модули которые имеют два независимых ряда контактов по одному с каждой стороны.

DIMM и SO-DIMM

Например в старых модулях Simm контакты с двух сторон были замкнуты и они могли передать только 32 бита информации за такт, в то время как dimm могут передавать 64 бита.

DIMM и SIMM

Ко всему этому модули делятся на одноранговые, двухранговые и четырёхранговые. Ранг — это блок данных шириной 64 бита, который может быть набран разным количеством чипов память.Одноранговая память имеет ширину 64 бита, тогда как Двухранговая память имеет ширину 128 бит. Но, так как один канал памяти имеет ширину всего 64 бита, как и одноранговый модуль, контроллер памяти может одновременно обращаться только к одному рангу. В то время как двухранговый модуль может заниматься ответом на переданную ему команду, а другой ранг уже может подготавливать информацию для следующей команды, что незначительно увеличивает производительность.

Ранги оперативной памяти

Так же хочется отдельно сказать о памяти с коррекцией ошибок, ECC-памяти, так как эти модули имеют дополнительный банк памяти на каждые 8 микросхем. Дополнительные банки и логика в модуле служат для проверки и устранения ошибок.

ECC- память с коррекцией ошибок

Использование буферов и коррекции ошибок незначительно ухудшает производительность, но сильно повышает надёжность данных. Поэтому ECC память широко используется в серверах и рабочих станциях

Ширина данных у ECC

Ещё немного расскажу о типах памяти, так как в современных компьютерах используется синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных DDR SDRAM 4-го поколения и скоро будет распространено пятое.

Синхронная динамическая память (DDR)

Память типа DDR пришла на смену памяти типа SDR. SDR SDRAM работает синхронно с контроллером. В ней внутренняя и внешняя шина данных работает на одной и той же частоте. При подаче сигнала на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер. Передача каждого бита из буфера происходит с каждым тактом работы ядра памяти. В SDR памяти синхронизация обмена данными происходит по фронту тактового импульса.

Синхронная динамическая память (SDR)

При подаче сигнала на микросхему происходит синхронное считывание информации и передача её в выходной буфер. Передача каждого бита из буфера происходит с каждым тактом работы ядра памяти. В SDR памяти синхронизация обмена данными происходит по фронту тактового импульса.

SDR (Схема)

После SDR, вышла DDR память, в ней обмен данными по внешней шине идет не только по фронту тактового импульса, но и по спаду, из-за чего на той же частоте можно передать вдвое больше информации, а чтобы воспользоваться этим увеличением, внутреннею шину расширили вдвое. То есть работая на тех же частотах что SDR, DDR память передаёт в 2 раза больше данных.

SDR и DDR (Схема)

Следующие поколения памяти DDR не сильно отличаются, увеличивается только частота работы буферов ввода вывода, а также расширяется шина, связывающая ядро памяти с буферами, сам принцип работы не меняется, но даже так, каждое новое поколение получает таким способом существенное увеличение пропускной способности, без увеличения частоты работы самих ячеек памяти.

(Схема) DDR 2, DDR 3, DDR 4, DDR 5

Понятно, что с каждый новым поколением улучшается работа логики, техпроцесс и многое другое. Но сам принцип работы остаётся одним и для общего понимая этого достаточно.

Ниже оставлю видео версию статьи, может кому будет интересно посмотреть на 3D анимацию планок памяти. На этом у меня всё, всем пока.

что такое технология расширения оперативной памяти и зачем она нужна — HONOR на vc.ru

Представим ситуацию: вы играете на смартфоне в любимую мобильную игру или бронируете визит в салон красоты в приложении, но в рабочий чат вдруг приходит сообщение. Вы, конечно, смахиваете окошко, чтобы открыть чат, а после – возвращаетесь обратно в игру или к бронированию… а исходное приложение «обнулилось» и предлагает начать все заново. Знакомо? Если да, и такой расклад раздражает🤯😵, то эта статья для вас.

412
просмотров

Описанная в нашем введении ситуация может случиться с владельцами смартфонов, у которых не самый большой объем оперативной памяти. Но перед тем, как рассказать, почему это происходит, начнем с базовых понятий.👩‍🎓

ОЗУ и ПЗУ – что это и в чем разница?

Оперативная память (ОЗУ, RAM или Random Access Memory) – это быстрая память, где хранятся данные всех игр и приложений, запущенных на устройстве в данный момент. Некое кратковременное хранилище цифровых данных. 💾⬅📑 Соответственно, чем больше это хранилище, тем больше информации об используемых приложениях туда помещается: вебсайты, ленты социальных сетей, мобильные игры и т.д. И так как оперативная память энергозависима, то при отключении или перезагрузке устройства она сразу очищается, а, значит, те самые игры и приложения, открытые вами, «обнуляются», и вам приходится заново все открывать, заполнять данные или проходить уровень.

Кроме того, по своей природе ОС Android построена так, что удерживает запущенными приложения и процессы до определенного их количества, а дальше запуск новых приложений выгружает из ОЗУ «старые».

Встроенная память (внутренняя память, ПЗУ, ROM или Read Only Memory) – это постоянное запоминающее устройство. То место, где физически хранятся данные пользователя: программы и приложения, музыкальные файлы, видеоролики, электронные книги, фото и прочее. Чем больше объем, тем больше файлов вы можете загрузить на устройство. 📲 По сути, смартфон, имея большой объем встроенной памяти, сам по себе выступает хранилищем и не нуждается во внешних накопителях.

Так вот, вероятность того, что заполненная вами анкета «слетит» и придется заполнять все заново, или игра начнется с самого начала, велика лишь в том случае, если мы говорим про малый объем именно оперативной памяти.

Как можно увеличить объем памяти?

Объем встроенной памяти можно увеличить, купив дополнительно внешнюю microSD и установив ее в смартфон, или воспользоваться облачными хранилищами. ☁С оперативной памятью все немного сложнее, однако и здесь производители нашли выход, придумав технологию расширения оперативной памяти.

Технология расширения оперативной памяти работает благодаря тому, что ОЗУ берет дополнительные гигабайты из внутренней памяти. Подобная технология есть в компьютерах, однако в смартфонах она появилась относительно недавно, но принцип ее работы почти такой же: в памяти накопителя резервируется несколько гигабайт на нужды оперативной памяти.

Поэтому когда фактическая оперативная память переполняется, встроенная память щедро делится с ней виртуальными гигабайтами, которые позволяют хранить редко используемые приложения и давать больше «места» актуальным играм и постоянно используемым софтам, быстро переключаться между приложениями и не запускать ресурсоемкие заново после сворачивания окошка.🎁

Если подвести итог, то технология расширения оперативной памяти позволяет не только увеличить фактический объем ОЗУ, но и, тем самым, обеспечить устройству увеличенную производительность. 🔝

Что такое рабочая память? — Институт детского разума

Представьте себе: вы устраиваете вечеринку и просите своего ребенка помочь в ее подготовке. Инструкции, которые вы даете, кажутся достаточно простыми: разложите игрушки в своей комнате, перенесите обувь всех в шкаф и накройте на стол. Он соглашается, но когда вы приходите проверить его позже, стол не накрыт, его обувь все еще в коридоре, а игрушки он положил… в шкаф.

Что происходит?

У детей, которым трудно «держаться на плаву», могут быть проблемы с рабочей памятью — исполнительной функцией, играющей важную роль в том, как мы обрабатываем, используем и запоминаем информацию в повседневной жизни. Запоминание телефонного номера, припоминание направлений, запоминание грамматики и структуры, написание эссе и применение квадратичной формулы — все это умственные задачи, которые используют рабочую память.

«Рабочая память — это своего рода категория выше внимания», — говорит Мэтью Крюгер, доктор философии, клинический нейропсихолог из Центра обучения и развития Института детского разума. «Это помнить обо всем, что вам нужно иметь в виду, когда вы что-то делаете». В то время как долговременные воспоминания остаются с нами, даже когда мы о них не думаем, рабочая память — это активный процесс — умственный блокнот, где мы храним и обрабатываем всю информацию, к которой нам нужно получить доступ в любой момент времени.

Ограниченное рабочее пространство

Но что происходит, когда блокнот переполняется?

«Наш мозг имеет ограниченную способность обрабатывать большое количество информации одновременно», — объясняет Линда Хекер, доктор медицинских наук, ведущий специалист в области образования в Институте исследований и обучения Landmark College. Хекер, которая также является адъюнкт-профессором в колледже, говорит, что помогает своим студентам понять роль рабочей памяти, описывая ее в виде таблицы. «Мы говорим об этом как о «когнитивном рабочем пространстве». Когда у вас много новой информации, легко перегрузить свое когнитивное рабочее пространство, и все начинает падать».

Доктор Крюгер соглашается, отмечая, что, когда детей с проблемами оперативной памяти просят выполнить новое задание и , придумать пять правил выполнения этого задания, они часто не справляются. «Они не могут удерживать в уме оба набора направлений одновременно. В конце концов они выполняют задачу, но делают много ошибок по пути — или выполняют только половину задания — потому что они не в состоянии помнить, что им нужно сделать, что будет дальше и правила того, как это делается. все сразу.»

Нарушения обучаемости и рабочая память

Каждый человек иногда борется с ограничениями рабочей памяти — забывая что-то из списка покупок или оставляя пробел, пытаясь вспомнить правила новой игры. Но для детей с нарушениями обучения, говорит Хекер, рабочая память часто представляет собой более серьезную проблему.

«Дети с LD имеют меньший объем рабочей памяти», — говорит Хекер, потому что приспособление к трудностям, связанным с LD, таким как дислексия, нарушение невербального обучения или проблемы со слуховой обработкой, занимает значительную часть их «когнитивного рабочего пространства».

Это потому, что им нужно сознательно ломать и выполнять процессы, которые другие дети делают автоматически. Например:

• Если у ребенка есть проблемы со слуховой обработкой, ему приходится работать намного усерднее, чтобы слушать, вспоминать и применять сказанное в классе.
• Ребенку с нарушением невербального обучения приходится активно работать, чтобы правильно интерпретировать и реагировать на социальные сигналы, такие как выражение лица, сарказм и подтекст, — процесс, который является второй натурой для большинства детей.

Эта дополнительная работа означает больше беспорядка на «столе», что оставляет меньше места для новой информации и часто приводит к снижению скорости обработки в целом.

СДВГ и рабочая память

Дети с СДВГ также могут испытывать трудности с рабочей памятью, которая является одной из основных управляющих функций — умственных способностей, отвечающих за то, чтобы мы оставались организованными, ставили цели и достигали их. Слабые исполнительные функции делают детей с СДВГ склонными к дезорганизации и невнимательности. Как и при нарушениях обучаемости, дети с СДВГ должны активно работать, чтобы оставаться сосредоточенными и организованными — то, что другие дети обычно делают автоматически.

Например, у детей с СДВГ, у которых уже есть проблемы с отключением отвлекающих факторов, труднее помнить о руководящих правилах или принципах. Это могут быть внешние отвлекающие факторы, такие как капающий кран или дети, играющие на улице, или внутренние, такие как тревога или даже просто любопытство, что будет на ужин позже.

«Меньшее когнитивное рабочее пространство означает, что функции рабочей памяти — удержание информации, запоминание инструкций или выполнение задач, требующих планирования — выполнять труднее», — говорит Хекер. «Меньше места означает, что вещи с большей вероятностью потеряются по пути».

Одна из проблем, с которой сталкиваются дети с проблемами оперативной памяти, отмечает доктор Крюгер, заключается в том, что их оплошности могут быть легко истолкованы как плохое поведение. Когда они не следуют набору инструкций, они кажутся немотивированными или даже оппозиционными, что может привести к конфликту с учителями и родителями и обвинениям в том, что они недостаточно стараются. Дети ненавидят признавать, что они ничего не помнят, добавляет он, и они стараются свести к минимуму количество усилий, которые они вкладывают в то, что не дает положительных результатов. А критика, которую они получают, в свою очередь, лишает их стимула тратить дополнительную энергию, необходимую им для отслеживания того, что от них ожидается.

Например, объясняет д-р Крюгер: «Если вы говорите своему ребенку: «Иди, надень пижаму, возьми одежду на завтра и почисти зубы», но он либо выполняет только одно или два действия, либо продолжает возвращаться и спрашивать: «Что было в третьем случае?» Без контекста может показаться, что ваш ребенок непослушен, но как только вы узнаете, что искать, «это довольно очевидный признак того, что у него проблемы с рабочей памятью».

Способы поддержки детей с проблемами рабочей памяти см. в статье «Как помочь детям с проблемами рабочей памяти».

Рабочая память | Психология сегодня

Отзыв от Psychology Today Staff

Рабочая память — это форма памяти, которая позволяет человеку временно удерживать ограниченный объем информации, готовой для немедленного умственного использования. Считается необходимым для обучения, решения проблем и других психических процессов.

На этой странице

• Как мы используем рабочую память

• Как работает рабочая память

Как мы используем рабочую память

Использование рабочей памяти похоже на временное прикрепление определенных изображений или слов к доске, чтобы их можно было перемещать или манипулировать каким-либо другим способом. Способность держать определенные детали «под рукой», в том числе те, которые мы не закрепили в долговременной памяти, поддерживает множество повседневных умственных функций.

Каковы некоторые примеры рабочей памяти?

Воспроизведение первой части предложения для понимания последующей части, запоминание числа при решении математической задачи в уме, запоминание того места, где только что видели объект, и запоминание нескольких понятий для их объединения. описаны как примеры рабочей памяти.

Почему рабочая память важна?

Считается, что рабочая память поддерживает многие виды умственных способностей на фундаментальном уровне. Это позволяет сохранить несколько фрагментов информации для использования в данный момент, что важно для действий от чтения или беседы до изучения новых концепций и принятия решений между различными вариантами.

Каковы некоторые отличительные особенности рабочей памяти?

В то время как долговременная память может хранить огромное количество информации, количество деталей, содержащихся в рабочей памяти для использования, считается относительно ограниченным. Существуют разные модели системы рабочей памяти. Некоторые утверждают, что она включает несколько компонентов, которые обрабатывают разные виды информации и отличаются от долговременной памяти. Другие предполагают, что рабочая память представляет собой часть долговременной памяти, которая особенно активизируется, и меньшую часть, которая находится в центре внимания.

Какой объем информации может храниться в оперативной памяти?

Хотя ограничения обсуждаются, некоторые ученые предположили, что, когда люди не могут использовать такие тактики, как повторение деталей вслух, они могут удерживать внимание только на нескольких элементах одновременно. Эти элементы могут быть простыми или сложными, включая отдельные буквы или цифры, которые необходимо запомнить, а также более крупные «фрагменты» информации (например, аббревиатуры, такие как «США» и «Великобритания», и даже более сложные понятия).

Как работает рабочая память

Кажется, что практически все заставляют рабочую память работать в течение дня, но производительность этой системы памяти (или «объем рабочей памяти») у одних людей выше, чем у других, что влияет на способность человека учиться и функционировать.

Какие части мозга важны для оперативной памяти?

Представление различных видов информации (таких как визуальные или вербальные детали) в рабочей памяти, по-видимому, зависит от частей коры головного мозга, которые участвуют в восприятии и долговременной памяти этих видов информации. Считается, что префронтальная кора, часть мозга, связанная с когнитивным контролем, играет ключевую роль в управлении текущим содержимым рабочей памяти, независимо от ее типа.

Связана ли рабочая память с интеллектом?

Исследования показывают, что показатели способности человека к рабочей памяти тесно связаны с показателями интеллекта, особенно с его аспектом, называемым подвижным интеллектом, который используется при решении новых задач.

Как рабочая память меняется с возрастом?

Измерения рабочей памяти показывают, что она обычно улучшается в детстве. Исследования показывают, что рабочая память имеет тенденцию ухудшаться в пожилом возрасте, хотя она может начать постепенно ухудшаться после раннего взросления. Было высказано предположение, что более позднее снижение рабочей памяти может объяснить возрастное снижение других видов когнитивных задач.

Как измеряется рабочая память?

Индивидуальные различия в возможностях рабочей памяти можно оценить с помощью ряда заданий. Среди них — задания на «объем рабочей памяти», в которых человек пытается, например, прочитать предложения, запоминая отдельные слова из каждого. Другим типом измерения является задача «n-back», в которой человек видит или слышит последовательность элементов и должен указать, когда текущий элемент соответствует предыдущему. Например, в версии с двумя оборотами, если за буквами P, S, T, H, A, F следует буква A, можно было бы указать, что это соответствует тому, что шло двумя буквами назад. Производительность задачи N-back не обязательно сильно коррелирует с производительностью других задач рабочей памяти, и они могут измерять различные компоненты рабочей памяти.