Операционная память это: Оперативная память — урок. Информатика, 7 класс.

Оперативная память (ОЗУ), что это такое? Назначение, использование ОЗУ и основные понятия о DDR SDRAM.

Оперативная память (ОЗУ, RAM — Random Access Memory — eng.) — относительно быстрая энергозависимая память компьютера с произвольным доступом, в которой осуществляются большинство операций обмена данными между устройствами. Является энергозависимой, то есть при отключении питания, все данные на ней стираются.

Оперативная память является хранилищем всех потоков информации, которые необходимо обработать процессору или же они дожидаются в оперативной памяти своей очереди. Все устройства, связывается с оперативной памятью через системную шину, а с ней в свою очередь обмениваются через кэш или же напрямую.

Random Access Memory — память с произвольным (прямым) доступом.

Означает это то, что при необходимости, память может напрямую обратиться к одному, необходимому блоку, не затрагивая при этом остальные. Скорость произвольного доступа не меняется от места нахождения нужной информации, что является огромным плюсом.

Оперативная память, выгодно отличается от энергозависимой памяти, практически нулевым влиянием количества операций чтениязаписи на срок службы и долговечность. При соблюдении всех тонкостей при производстве, оперативная память очень редко выходит из строя. В большинстве случаев, повреждённая память, начинает допускать ошибки, которые приводят к краху системы или нестабильной работе многих устройств компьютера.

Оперативная память может быть как отдельным модулем, который можно менять и добавлять дополнительные (компьютер например), как и отдельным блоком устройства или чипа (как в микроконтроллёрах или простейших SoC).

Использование оперативной памяти.

Современные операционные системы, активно используют оперативную память, для хранения и обработки в ней важных и часто используемых данных. Если бы в электронных устройствах не использовалась оперативная память, то все операции происходили бы гораздо медленней и для считывания с постоянного источника памяти (ПЗУ), требовалось бы значительно больше времени. Да и более менее многопоточная обработка, была бы практически невозможна.

Использование оперативной памяти, позволяет приложениям работать и запускаться быстрее. Данные беспрепятственно могут обрабатываться и ждать своей очереди благодаря адресуемости (все машинные слова имеют свои собственные адреса).

Операционная система Windows 7 к примеру, может хранить в памяти часто используемые файлы, программы и другие данные. Это позволяет при запуске программ не ждать пока они загрузятся с более медленного диска, а сразу начнут выполнение. Потому не стоит пугаться, если диспетчер задач показывает что ваша ОЗУ загружена более чем на 50%. При запуске приложения, требующего больших ресурсов памяти, более старые данные будут вытеснены из неё, в пользу более необходимых.

В большинстве устройств, используется динамическая память с произвольным доступом DRAM (Dynamic Random Access Memory), которая имеет низкую цену, но медленнее статической SRAM (Static Ramdom Access Memory). Более дорогая статическая память, нашла своё применение в быстрой кэш памяти процессоров, видеочипов и контроллёров. Из-за того, что статическая память занимает на кристалле гораздо больше места, чем динамическая, во времена быстрого развития компьютерной периферии и операционных систем, производители пошли по пути большего объёма, а не по пути более высокой скорости, что было более оправдано.

Наиболее популярной и производительной памятью в персональных компьютерах, начиная с 2000-х по праву стала DDR SDRAM.

Что примечательно, нет поддержки обратной совместимости ни для одной из версий. Причина кроется в разных частотах и принципах работы контроллёров памяти для разных версий.

Потому, невозможно вставить к примеру память DDR3 в слот памяти DDR2, благодаря выемке в другом месте.

Последующие версии DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM, получили значительный скачок в росте эффективной частоты. Но реальная прибавка в скорости была только при переходе с DDR1 на DDR2 благодаря сохранению времени задержки на приемлемом уровне, при значительном росте частоты работы. DDR3 память не может похвастаться тем же и при увеличении частоты вдвое, задержки также увеличиваются почти вдвое. Соответственны выигрыша в скорости работы в реальных условиях нет. Но есть существенный плюс от перехода к новым версиям, который всегда действует — это уменьшение энергопотребления и тепловыделения, что благоприятно сказывается на стабильности и возможности разгона. Современные версии DDR3 редко нагреваются более 50 градусов по Цельсию.

Оперативная память | это… Что такое Оперативная память?

Запрос «ОЗУ» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Модули ОЗУ для ПК

Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом; комп. жарг. Память, Оперативка, Мозги) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти^{[источник не указан 128 дней]}.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

1. непосредственно,
2. либо через сверхбыструю память, 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии кэша — через него.

Содержащиеся в оперативной памяти данные доступны только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение, то есть, компьютер включён. Пропадание на модулях памяти питания, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному уничтожению данных в ОЗУ.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим «сна», что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. Для сохранения содержимого ОЗУ в таком случае, применяют запись содержимого оперативной памяти в специальный файл (в системе Windows XP он называется hiberfil.sys).

В общем случае, оперативная память содержит данные операционной системы и запущенных на выполнение программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

История

См. также: История вычислительной техники

В 1834 году Чарльз Бэббидж начал разработку Аналитической машины. Одна из важных частей этой машины называлась «Склад» (store), и предназначалась для хранения промежуточных результатов вычислений. Результаты запоминались с использованием валов и шестерней.

ЭВМ первого поколения можно считать ещё экспериментальными, поэтому в них использовалось множество разновидностей запоминающих устройств: на ртутных линиях задержки, электронно-лучевых и электростатических трубках. В качестве оперативной памяти использовался также магнитный барабан: он обеспечивал достаточное для компьютеров тех времён быстродействие и использовался в качестве основной памяти для хранения программ и вводимых данных.

Второе поколение требовало более технологичных в производстве схем оперативной памяти. Наиболее распространённым видом памяти в то время стала память на магнитных сердечниках.

Начиная с третьего поколения большинство узлов компьютеров стали выполнять на микросхемах, в том числе и оперативную память. Наибольшее распространение получили два вида ОЗУ: на основе конденсаторов (динамическая память) и триггеров (статическая память). Оба этих вида памяти не способны сохранять данные при отключении питания — для этой цели используется Энергонезависимая память.

ОЗУ современных компьютеров

ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые ИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кеш-памяти внутри микропроцессора.

Память динамического типа (англ. 

DRAM (Dynamic Random Access Memory))

Основная статья: DRAM

Экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус — конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость.

За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени, память на конденсаторах получила своё название динамическая память. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов для восстановления необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти, за определённое количество тактов считывания при адресации по строкам. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, это значительно снижает производительность данного вида ОЗУ.

Память статического типа (англ. 

SRAM (Static Random Access Memory))

Основная статья: SRAM (память)

ОЗУ, которое не надо регенерировать (и обычно схемотехнически собранное на триггерах), называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Используется для организации сверхбыстрого ОЗУ, критичного к скорости работы.

Логическая структура памяти в IBM PC

См. также: x86

В реальном режиме память делится на следующие участки:

• Основная область памяти (англ. conventional memory).
• Расширенная память (EMS)
• Дополнительная память (XMS)
• Upper Memory Area (UMA)
• High Memory Area (HMA)

См. также

• Запоминающее устройство с произвольным доступом
• Прямой доступ к памяти
• Вычислительный конвейер
• Магниторезистивная оперативная память
• Троичная ячейка памяти
• Советские микросхемы для построения запоминающих устройств

Литература

• Скотт Мюллер. Глава 6. Оперативная память // Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — С. 499—572. — ISBN 0-7897-3404-4
• Под. ред. чл.-корр. АН УССР Б. Н. Малиновского. Глава 2.3 БИС ЗУ для построения внутренней памяти // Справочник по персональным ЭВМ. — К.: Тэхника, 1990. — С. 384. — ISBN 5-335-00168-2

Ссылки

• Современная оперативная память (RAM FAQ 1.01)

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 по образованию 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 вместе.»

Нарушения обучаемости и рабочая память

Каждый человек иногда борется с ограничениями рабочей памяти — забывая что-то из списка покупок или 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, расстройство 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 прилагать гораздо больше усилий, 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 намеки, — 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 исполнительных 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 обычно автоматизировано для других детей.

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 доктор 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, на что обращать внимание, «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: как вы помните об этом «в краткосрочной перспективе

• Поделитесь на Facebook

• Поделиться в Twitter

• Share на Reddit

• Share на Linkedin

• . по эл.

  Когда вам нужно запомнить номер телефона, список покупок или набор инструкций, вы полагаетесь на то, что психологи и нейробиологи называют рабочей памятью. Это способность удерживать и обрабатывать информацию в уме в течение коротких промежутков времени. Это для вещей, которые важны для вас в настоящий момент, а не через 20 лет.

  Исследователи считают, что рабочая память играет центральную роль в функционировании мозга. Он коррелирует со многими более общими способностями и результатами, такими как интеллект и успеваемость, и связан с основными сенсорными процессами.

  Учитывая ее центральную роль в нашей психической жизни и тот факт, что мы осознаем по крайней мере часть ее содержимого, рабочая память может стать важной в нашем стремлении понять само сознание. Психологи и нейробиологи сосредотачиваются на разных аспектах, изучая рабочую память: психологи пытаются наметить функции системы, а нейробиологи больше внимания уделяют ее нейронным основам. Вот снимок того, где сейчас находится исследование.

  Сколько у нас оперативной памяти?

  Емкость ограничена — мы можем держать только определенное количество информации «в уме» в любой момент времени. Но исследователи спорят о природе этого предела.

  Многие предполагают, что рабочая память может хранить ограниченное количество «элементов» или «фрагментов» информации. Это могут быть цифры, буквы, слова или другие единицы измерения. Исследования показали, что количество битов, которые могут храниться в памяти, может зависеть от типа предмета — вкусов предлагаемого мороженого и цифр числа «пи».

  Альтернативная теория предполагает, что рабочая память действует как непрерывный ресурс, который является общим для всей запомненной информации. В зависимости от ваших целей разные части запоминаемой информации могут получать разное количество ресурса. Нейробиологи предположили, что этим ресурсом может быть нейронная активность, при этом разные части запомненной информации имеют различное количество активности, связанной с ними, в зависимости от текущих приоритетов.

  Другой теоретический подход вместо этого утверждает, что предел емкости возникает из-за того, что разные элементы будут мешать друг другу в памяти.

  И, конечно же, воспоминания со временем угасают, хотя повторение информации, находящейся в рабочей памяти, похоже, смягчает этот процесс. То, что исследователи называют поддерживающей репетицией, включает в себя мысленное повторение информации без учета ее значения — например, просмотр списка продуктов и запоминание продуктов просто как слов, независимо от того, какой едой они станут.

  Уточняющая репетиция, напротив, включает в себя придание смыслу информации и связывание ее с другой информацией. Например, мнемотехника облегчает детальную репетицию, связывая первую букву каждого элемента списка с некоторой другой информацией, которая уже хранится в памяти. Кажется, что только тщательное повторение может помочь консолидировать информацию из рабочей памяти в более прочную форму, называемую долговременной памятью.

  В визуальной области репетиция может включать движения глаз, при этом визуальная информация привязывается к пространственному положению. Другими словами, люди могут посмотреть на местонахождение запомненной информации после того, как она ушла, чтобы напомнить им, где она была.

  Оперативная память по сравнению с долговременной памятью

  Долговременная память характеризуется гораздо большей емкостью памяти. Информация, которую он содержит, также более долговечна и стабильна. Долгосрочные воспоминания могут содержать информацию об эпизодах из жизни человека, семантике или знаниях, а также более неявные типы информации, например, как использовать объекты или двигать тело определенным образом (двигательные навыки).

  Исследователи давно рассматривают рабочую память как ворота в долговременное хранилище. Достаточно отрепетировать информацию в рабочей памяти, и память может стать более постоянной.

  Неврология проводит четкое различие между ними. Он считает, что рабочая память связана с временной активацией нейронов в головном мозге. Напротив, считается, что долговременная память связана с физическими изменениями в нейронах и их связях. Это может объяснить кратковременный характер рабочей памяти, а также ее большую восприимчивость к прерываниям или физическим потрясениям.

  Как рабочая память меняется в течение жизни?

  Показатели тестов рабочей памяти улучшаются на протяжении всего детства. Его способность является основной движущей силой когнитивного развития. Результаты оценочных тестов неуклонно повышаются в младенчестве, детстве и подростковом возрасте. Затем производительность достигает пика в молодом взрослом возрасте. С другой стороны, рабочая память является одной из когнитивных способностей, наиболее чувствительных к старению, и эффективность этих тестов снижается в пожилом возрасте.

  Считается, что увеличение и уменьшение объема рабочей памяти в течение жизни связано с нормальным развитием и деградацией префронтальной коры головного мозга, области, ответственной за высшие когнитивные функции.

  Мы знаем, что повреждение префронтальной коры вызывает дефицит рабочей памяти (наряду со многими другими изменениями). А записи активности нейронов в префронтальной коре показывают, что эта область активна в течение «периода задержки» между моментом предъявления стимула наблюдателю и моментом, когда он должен дать ответ, то есть время, в течение которого он пытается вспомнить информация.

  Некоторые психические заболевания, включая шизофрению и депрессию, связаны со снижением функционирования префронтальной коры, что можно выявить с помощью нейровизуализации. По той же причине эти заболевания также связаны со снижением способности к рабочей памяти. Интересно, что у пациентов с шизофренией этот дефицит более заметен при выполнении зрительных, а не вербальных задач на рабочую память. В детстве дефицит рабочей памяти связан с трудностями с вниманием, чтением и речью.

  Рабочая память и другие когнитивные функции

  Префронтальная кора связана с широким спектром других важных функций, включая личность, планирование и принятие решений. Любое ухудшение функционирования этой области, вероятно, повлияет на множество различных аспектов познания, эмоций и поведения.

  Важно отметить, что многие из этих префронтальных функций считаются тесно связанными с рабочей памятью и, возможно, зависящими от нее. Например, планирование и принятие решений требуют, чтобы мы уже «имели в виду» соответствующую информацию, чтобы сформулировать курс действий.

  Теория когнитивной архитектуры, называемая Теорией глобального рабочего пространства, опирается на рабочую память. Это предполагает, что информация, временно удерживаемая «в уме», является частью «глобального рабочего пространства» в уме, которое связано со многими другими когнитивными процессами, а также определяет, что мы осознаем в любой данный момент. Учитывая, что эта теория предполагает, что рабочая память определяет то, что мы осознаем, более глубокое понимание этого может стать важной частью разгадки тайны сознания.

  Улучшение рабочей памяти

  Есть некоторые свидетельства того, что рабочую память можно тренировать с помощью интерактивных заданий, таких как простые игры для детей, которые задействуют память. Было высказано предположение, что это обучение может помочь улучшить баллы по другим типам заданий, например, связанным со словарным запасом и математикой. Есть также некоторые свидетельства того, что тренировки для улучшения рабочей памяти могут улучшить производительность детей с особыми заболеваниями, такими как СДВГ. Однако в обзорах исследований часто делается вывод о том, что преимущества недолговечны и зависят от обучаемой задачи.

  Кроме того, улучшения, обнаруженные в некоторых из этих исследований, могут быть связаны с изучением того, как более эффективно использовать ресурсы рабочей памяти, а не с увеличением ее объема.