RAM de l'ordinateur

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Оперативная память компьютера

Ainsi, la RAM de l'ordinateur, qui est également appelée volatile. C'est aussi une DRAM (Dynamic Random Access Memory) - mémoire vive dynamique ou mémoire vive, abrégée en RAM.

Voyons voir pourquoi elle est appelée? Pendant que l'ordinateur est en cours d'exécution, toutes les données et tous les programmes en cours d'exécution pendant que l'utilisateur travaille sont stockés dans la RAM. Le mot "volatile" par rapport à la mémoire signifie seulement que lorsque l'alimentation de l'unité centrale (arrêt) est désactivée, la mémoire de fonctionnement de l'ordinateur est réinitialisée. Disparaît tout son contenu.

Il y a aussi une mémoire non volatile - c'est le disque dur de votre ordinateur, car les données sont stockées même après la mise hors tension.

"Mémoire dynamique avec accès aléatoire": accès (accès) à ses différentes cellules se produit dans un ordre arbitraire et à des moments différents, d'où la définition. Mais avec le mot "dynamique", la situation est plus compliquée. Comprenons!

La plus petite unité de la structure RAM de l'ordinateur est une cellule. Un tableau de cellules rapprochées est combiné en tables rectangulaires conditionnelles, appelées matrices. Les règles horizontales d'une telle matrice sont appelées lignes et barres verticales. Le rectangle entier de la matrice est appelé "page", et la totalité des pages est appelée une banque. Toutes ces choses sont un peu virtuelles, dans le sens où, par exemple, une "banque" peut être appelée comme un module DIMM entier, ou une partie séparée de celle-ci (puces mémoire situées d'un côté).

Dans tous les cas, le schéma de la structure de la RAM de l'ordinateur (son fragment) peut être vu dans l'image ci-dessous:

Le schéma de la structure de la mémoire opératoire Le schéma de la structure de la mémoire opératoire

Comme nous l'avons déjà dit, la plus petite unité au niveau physique est une cellule. La cellule est constituée d'un micro-condensateur (dans le diagramme ci-dessus est désigné par C) et de trois transistors (VT). Le condensateur stocke une petite charge, et les transistors agissent comme des "touches" qui, d'une part, ne déchargent pas spontanément la charge du condensateur, et d'autre part, permettent / interdisent l'accès au condensateur pour la lecture ou le changement.

Chaque condensateur peut stocker la plus petite unité d'information - un bit de données. Si le condensateur est chargé, alors, selon le système de numération binaire utilisé dans les ordinateurs, c'est une "unité" logique, s'il n'y a pas de charge - un "zéro" logique et aucune donnée.

En théorie, le schéma de fonctionnement de la mémoire est beau, mais il n'y a pas de solutions idéales et en pratique, les développeurs doivent faire face au fait que la charge du condensateur part assez vite ou que sa décharge spontanée partielle se produit ( sortie, comment le recharger périodiquement. Combien de fois? Quelques dizaines de fois par seconde! Et ce malgré le fait que de tels condensateurs dans une seule puce de mémoire - quelques millions!

En conséquence, l'état de toute la mémoire doit être constamment lu, et dans un court laps de temps à nouveau mis à jour (sinon toutes ses données disparaîtront simplement). C'est pourquoi on l'appelait "dynamique", cela signifiait sa mise à jour automatique dynamique ou sa régénération. Dans la photo ci-dessus, nous pouvons voir ses blocs spéciaux, qui sont responsables de cette fonction.

Il faut également tenir compte du fait que le processus de lecture en DRAM est destructeur: après avoir accédé à n'importe quelle cellule, son condensateur est déchargé et pour ne pas perdre les données qu'il contient, le condensateur doit être rechargé. La deuxième "surprise" est que, du fait des caractéristiques de conception, le décodeur d'adresse de rangée / colonne indique de lire non seulement une cellule particulière, mais la rangée entière (ou colonne) à la fois. Les données lues sont entièrement stockées dans le tampon de données, puis les applications demandées par l'application sont sélectionnées parmi elles. Après cela, immédiatement besoin de recharger un certain nombre de cellules!

Bien qu'il puisse sembler que le processus de régénération (renouvellement) soit quelque peu chaotique, ce n'est pas le cas. Le contrôleur de mémoire à intervalles réguliers prend une pause technologique strictement réglementée et effectue à ce moment un cycle complet de régénération de toutes les données.

Une fois que j'ai lu une bonne phrase: "La mémoire dynamique peut être comparée à un seau qui fuit. S'il n'est pas constamment renouvelé, alors toute l'eau s'écoulera! "Quelque chose de semblable se passe dans la situation avec DRAM. Naturellement, toutes ces commandes supplémentaires et cycles de charge-décharge entraînent des retards de fonctionnement supplémentaires et ne sont pas le signe d'un rendement élevé du produit final. Alors pourquoi ne peux-tu pas penser à quelque chose de plus efficace? Tu peux! Et il a déjà été inventé - mémoire statique avec accès aléatoire (SRAM - Static Random Access Memory).

La mémoire statique est beaucoup plus rapide que la mémoire dynamique en changeant de déclencheur et n'a pas besoin d'être régénérée. Il est utilisé avec succès dans la construction de caches CPU et dans les tampons tampons de cartes graphiques discrètes. Est-il possible d'organiser sur la base de SRAM la mémoire système principale de l'ordinateur? C'est possible, mais en raison de la complexité de la conception, cela coûtera beaucoup plus cher et les fabricants n'en profiteront tout simplement pas :)

Je pense que c'est logique, si l'on considère le DIMM de type RAM. L'abréviation signifie "Dual In-Line Memory Module", à savoir que de telles cartes sont utilisées jusqu'à présent dans les ordinateurs personnels.

La mémoire de la DIMM standard à la fin des années 90 du siècle dernier a remplacé l'ancienne norme SIMM (Single In-Line Memory Module). En fait, le DIMM est un circuit imprimé avec des plages de contact. C'est une sorte de base: les puces de mémoire et autres "cerclages" électriques par le fabricant ne sont ajoutés qu'après.

La principale différence entre DIMM et SIMM, hormis les dimensions, est que dans la nouvelle norme, les contacts électriques du module sont situés des deux côtés et sont indépendants, et dans le SIMM ils ne sont situés que d'un côté (il y en a deux, mais ils sont simplement bouclés) et transmettre, en fait, le même signal). La norme DIMM est également capable d'implémenter une fonction telle que la détection et la correction d'erreurs avec contrôle de parité (ECC), mais plus sur ce qui suit.

La mémoire de travail de l'ordinateur est l'endroit où le processeur central enregistre tous les résultats intermédiaires de ses calculs et travaille, les reprenant au besoin pour un traitement ultérieur. Vous pouvez dire que la RAM est la zone de travail pour le processeur de l'ordinateur.

Les services de RAM sont également appréciés avec plaisir et cartes vidéo (si elles n'ont pas assez pour adapter leurs données de volume). La vidéo intégrée de lui- même n'en a pas et n'hésite pas à utiliser l'opérateur.

Regardons ce que les DIMM ordinaires ressemblent:

RAM de l'ordinateur RAM de l'ordinateur

La mémoire opérationnelle de l'ordinateur est une plaque multicouche de textolite (dans la photo - vert et rouge, respectivement). La carte de circuit imprimé (PCB) est un substrat avec des parties imprimées dessus. Soudé dedans un certain nombre de puces de mémoire (dans la photo - quatre de chaque côté) et un connecteur qui se branche dans la fente correspondante sur la carte mère .

Le connecteur du module, en effet, détermine le type de notre DRAM (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3, etc.). Regardez attentivement et vous verrez que sur la photo le connecteur est divisé en deux par une petite coupure (c'est ce qu'on appelle une "clé"). C'est cette "clé" qui ne vous permet pas d'insérer le module de mémoire dans un connecteur incompatible sur la carte mère. Important: les "clés" sur le module et sur la carte doivent correspondre parfaitement. C'est la protection contre une mauvaise installation sur la carte.

Le schéma ci-dessous montre l'emplacement des "clés" pour différents types de modules:

Localisation des clés sur la RAM Localisation des clés sur la RAM

Comme vous pouvez le voir, la longueur de tous les modules est la même. Extérieurement la seule différence est dans le nombre de patins sur le connecteur et l'emplacement des "clés".

Voyons maintenant brièvement les types de RAM les plus courants. Différentes générations de celui-ci:

  • SDRAM - (Mémoire synchrone dynamique à accès aléatoire - mémoire vive synchrone). Module avec 168 broche (s), alimenté par 3,3 Volts (V).
  • DDR - (Double Data Rate - deux fois le débit de données). Il permet (contrairement à la SDRAM) de faire une sélection (ou de transmettre des données) deux fois par cycle d'horloge du bus mémoire. Le module a 184 contacts, sa tension d'alimentation est de 2,6 V. Avec l'avènement de la mémoire DDR, la mémoire de la génération précédente a commencé à être appelée SDR SDRAM (Single Data Rate DRAM).
  • DDR2 est la prochaine génération de puces. Il permet à un cycle d'horloge de transférer 4 bits d'informations (deux ensembles de données) des cellules des puces de mémoire vers les tampons d'E / S. Une carte de circuit imprimé avec 240 contacts (120 de chaque côté). Sa tension d'alimentation est de 1,8 V.
  • La DDR3 est la prochaine génération, capable d'échantillonner 8 bits de données, 240 contacts et une tension d'alimentation de 1,5 Volts par cycle d'horloge. Dans le même temps, la consommation d'énergie de la mémoire DDR3 est inférieure de 40% à celle de la DDR2, ce qui est assez important lorsqu'il est utilisé avec des appareils mobiles (ordinateurs portables). Réduction de la consommation d'énergie est réalisée en raison de la transition vers un processus technologique plus «mince» (90-65-50-40 nanomètres).
  • DDR4 - est apparu sur le marché en 2014ème année. L'évolution de la DDR3 (sous-tension (1.2V), un peu plus de contacts - 288, un module légèrement plus haut, la vitesse de transmission est doublée du fait du double nombre de puces mémoires elles-mêmes). Taux de transfert de données jusqu'à 3,2 gigabits par seconde. La fréquence mémoire maximale de ce type est de 4 266 MHz

Voici donc les signes qui caractérisent la RAM de l'ordinateur:

  1. Type de RAM (SDRam, DDR, etc.)
  2. Volume des modules
  3. La fréquence d'horloge de leur fonctionnement
  4. Timings (retards dans l'accès et la récupération des données à partir de puces - latence)

Nous avons examiné le premier point ci-dessus, mais passons à travers le reste. La quantité de puces de mémoire augmente constamment et maintenant vous ne serez pas surpris par le module en 1 Go (gigaoctet). Plus tôt, je me souviens bien de l'excitation que m'apportait une phrase: «J'ai 128 mégaoctets de RAM installés sur mon ordinateur!» Et ma connaissance à l'époque travaillait avec les graphismes 3D dans le programme de simulation 3DMax :) Maintenant, il y a des modules de 16 Go Tout le monde et je suis sûr que ce n'est pas la limite.

Nous allons plus loin: la fréquence d'horloge. Mesuré en mégahertz (MHz - MHz) et la règle générale est que plus il est plus grand, la mémoire s'exécute plus vite. Par exemple, la mémoire DDR4 fonctionne à une fréquence de 4266 mégahertz. À une fréquence plus élevée, la bande passante de la RAM augmente (combien de données elle peut "pomper" par elle-même par unité de temps).

Voici un petit tableau récapitulatif, qui montre clairement ce point:

Timing (latence) - c'est un indicateur du délai entre l'arrivée dans la mémoire de l'équipe et le moment de son exécution. La latence est déterminée par les timings, mesurés en nombre de cycles entre les équipes individuelles. Le réglage des minutages se produit dans le BIOS et la modification de leurs valeurs peut permettre d'augmenter la productivité de l'ordinateur.

Je profite de l'occasion pour ajouter une petite note sur tous ces "nouveaux" types de mémoire: DDR2, 3, 4, etc. Grosso modo, c'est toujours le même bon vieux module SDRAM, mais légèrement modifié. Comme il est coûteux d'augmenter la fréquence de la mémoire elle-même (personne n'aime le faire à cause du réchauffement inévitable qui se produit après cela), les producteurs ont fait le tour.

Au lieu d'augmenter significativement la fréquence d'horloge de la mémoire elle-même, ils augmentent la profondeur du bus de données interne (des cellules des matrices de mémoire aux tampons d'E / S) et le multiplient par deux par rapport à la largeur du bus externe. Il s'est avéré que pour un cycle d'horloge, autant de données sont lues que lues précédemment par le bus externe pour seulement deux cycles d'horloge. Dans ce cas, la largeur du bus de données externe est, comme précédemment, 64 bits, et interne - 128/256/512, etc. peu.

Un autre «truc» qui vous permet d'augmenter la performance sans augmenter la fréquence est l'installation parallèle de modules pour l'inclusion de modes de fonctionnement à deux et trois canaux (respectivement double et triple canal). Cela augmente légèrement les performances du sous-système de mémoire (5-10%). Pour travailler dans ce mode, il est préférable d'utiliser Kit-s. "KIT" est un ensemble de modules constitué de plusieurs "lattes" qui ont déjà été testés pour un travail en coopération les uns avec les autres.

Sur les cartes mères modernes, les emplacements pour la mémoire à travers un sont mis en évidence dans des couleurs différentes. Ceci est fait juste pour faciliter l'installation de modules similaires (idéalement les mêmes). Si l'installation a réussi, le mode multicanal s'allume automatiquement. La photo ci-dessous montre des cartes avec la possibilité de faire fonctionner la mémoire en modes trois et quatre canaux.

Et voici comment quatre canaux de la mémoire quad-canal peuvent regarder sur la carte:

Maintenant, les modes de mémoire multi-canaux sont utilisés assez largement. L'idée est la suivante: un contrôleur de mémoire à deux canaux peut communiquer simultanément (en parallèle) avec chaque module pair et impair. Par exemple: le premier et le troisième module transmettent et reçoivent des données simultanément avec les deuxième et quatrième. Avec l'approche traditionnelle (mode monocanal), tous les modules installés étaient desservis par un contrôleur (canal), qui devait rapidement passer d'un module à l'autre.

La vitesse totale de chaque canal est déterminée par le module DIMM le plus lent qui y est installé. En outre, essayez de suivre la recommandation suivante: dans chacun des canaux, vous devez installer les lattes du même volume.

Maintenant, quelques mots sur les puces de RAM (puces). Comme tout élément de l'ordinateur auquel la tension est appliquée, la mémoire est chauffée. Comme nous nous souvenons, les composants à l'intérieur de l' unité centrale sont alimentés par une certaine quantité de courant continu, qui sont donnés par l'alimentation - 12V, 5V ou 3V.

Les frites elles-mêmes sont chauffées directement. Et certains fabricants de planches mettent sur leurs produits de petits radiateurs pour la dissipation thermique. Les radiateurs, en règle générale, sont simplement collés avec un composé spécial ou conservés sur une pâte thermique.

Le radiateur peut également être cassé d'en haut:

Voici, par exemple, quel échantillon de la mémoire de l'ordinateur de la marque "OCZ" se trouve dans ma collection personnelle:

Une chose! Double radiateur, la planche durcit agréablement la paume et donne généralement l'impression d'un objet réalisé sur la conscience. Plus - horaires de travail réduits :)

Je me souviens qu'en 2008, j'ai travaillé pour une grande entreprise. Informatisé il y avait tout assez sérieux. Dans le département informatique, les véritables "maniaques" de leur business fonctionnaient :) Quand j'ai regardé pour la première fois l'onglet des propriétés du serveur terminal qui exécutait le système d'exploitation Windows Server 2003 64 bits, j'étais pour le moins très surpris . J'ai vu un chiffre de 128 (cent vingt-huit) gigaoctets de RAM! Réalisant que j'ai l'air stupide, j'ai quand même décidé de demander à nouveau, est-ce vrai? Il s'est avéré que c'est vraiment (128 gigaoctets de DRAM). C'est dommage que je n'ai pas réussi à regarder cette carte mère alors :)

Nous continuons! Les puces de mémoire peuvent être situées à la fois sur un côté de la carte et sur les deux côtés et peuvent être de différentes formes (rectangulaires ou carrées) installées en tant que SMD planaires ou composants BGA. La hauteur du module lui-même peut également être différente. Chacune des puces RAM a une certaine capacité, mesurée en mégaoctets (maintenant - en gigaoctets).

Par exemple, si nous avons une barre d'une capacité de 256 mégaoctets et est composée de 8 puces alors (divisez 256 par 8) et obtenez que chaque puce contienne 32 mégaoctets.

Je ne peux pas ignorer une classe spéciale de mémoire - serveur DRAM. La photo ci-dessous montre plusieurs modules: les options du premier et du troisième serveur (vous pouvez cliquer sur la photo pour l'agrandir).

Mémoire ECC du serveur Mémoire ECC du serveur

Quelle est la différence entre la mémoire du serveur et celle du serveur? Même visuellement dans la photo ci-dessus, il est clair que les solutions de serveur ont des puces supplémentaires sur la carte qui lui fournissent des fonctionnalités supplémentaires. Lequel? Voyons voir! Tout d'abord, découvrons quels composants supplémentaires sur le circuit imprimé (à l'exception des puces RAM elles-mêmes) sont standard? Il s'agit d'une série de condensateurs SMD au tantale à l'état solide situés directement au-dessus des plages de contact du module. Ce sont des composants de la "liaison" de la carte mémoire.

Le deuxième élément obligatoire (sur la photo ci-dessus est marqué en vert) peut être appelé la puce SPD. L'abréviation signifie "Serial Presence Detect" - une interface de détection en série ou une détection de présence séquentielle. D'une certaine façon :) En fait, c'est une ROM programmable, dans laquelle les paramètres de chaque module de mémoire sont "cousus": tous les paramètres, fréquences, minutages, modes de fonctionnement, etc. C'est à partir de là que l'ordinateur démarre, ils sont lus par la puce du BIOS.

Des puces supplémentaires sur les cartes serveur (encerclées en rouge) permettent de détecter et de corriger les erreurs de lecture / écriture (technologie ECC) et la mise en mémoire tampon partielle (registre de mémoire).

Remarque: ECC - (code de correction d'erreur) Algorithme de détection et de correction des erreurs aléatoires dans la transmission de données (pas plus d'un ou deux bits par octet).

Для реализации этих возможностей на модуль устанавливается дополнительная микросхема памяти и он становится не 64-х разрядным, как обычные DIMM, а 72-ти двух. Поэтому далеко не все материнские платы могут работать с подобной памятью. Некоторые, надо отдать им должное, — работают! :)

Нажмите на фото выше и Вы сможете увидеть дополнительные обозначения на стикере (выделены красным), которых нет для обычной памяти. Я имею в виду такие сокращения, как: «SYNCH», «CL3 (2.5)», «ECC» и «REG». Остановимся на них отдельно. Поскольку первый из приведенных на фото модулей относится к периоду распространения персональных компьютеров под общим брендом «Pentium», то на нем отдельно присутствует обозначение «SYNCH».

Помните как расшифровывается первая буква аббревиатуры памяти типа SDRAM? Synchronous (синхронная) DRAM. Тип DRAM, работающий настолько быстро, что его можно было синхронизировать по частоте с работой контроллера оперативной памяти. На тот момент это был прорыв! Предыдущие поколения ОЗУ работали в асинхронном режиме передачи данных. Теперь же, команды могли поступать в контроллер непрерывным потоком, не дожидаясь выполнения предыдущих. С одной стороны, это сокращало общее время на их передачу, но с другой (поскольку команды не могли выполняться со скоростью их поступления) появлялось такое понятие, как латентность — задержка выполнения.

Именно о величине латентности модуля серверной памяти говорит нам второй показатель на стикере «CL3». Расшифровывается как «Cas Latency» — минимальное время, измеряемое в тактах системной шины, между командой на чтение (CAS, по факту — передачей в память нужного адреса строки или столбца) и началом передачи данных.

Другое дело, что маркетологи даже здесь пытаются нас надурить и указывают только одну (наименьшую) из всех возможных задержек. На самом деле, разновидностей таймингов существует достаточно много и это — логично: организация работы по передаче, выборке и записи данных в таком большом массиве настолько сложна, что было бы странно, если бы задержек в работе памяти не было совсем или дело ограничивалось одной!

Для примера, некоторые (далеко не все) задержки представлены в таблице ниже:

Tableau des horaires de la mémoire Tableau des horaires de la mémoire

Ainsi, en indiquant la valeur de latence pour un seul paramètre (CL) avec le plus petit indicateur et ne donnant pas une idée des retards de mémoire dans d'autres opérations, nous essayons d'obtenir cette chose! Je ne dirai pas que c'est ce qui arrive, mais le sentiment se pose précisément :)

Nous avons déjà envisagé la désignation d'ECC, nous ne le répéterons pas. Mais avec le pointeur "REG", réfléchissons-y! En règle générale, les modules enregistrés de RAM sont désignés de cette manière. Qu'est-ce que cela signifie? Entre les puces RAM et le bus, un microcircuit supplémentaire est installé, qui agit comme une sorte de tampon. Par conséquent, ce type de mémoire de registre est souvent appelé bufferisé (Buffered) ou avec tampon partiel.

La présence de registres spéciaux (tampon) sur le module de mémoire réduit la charge sur le système de synchronisation (régénération électrique), en déchargeant son contrôleur. Les registres stockent relativement rapidement les données entrantes, qui sont souvent requises par l'application. La présence d'un tampon entre le contrôleur et les puces de mémoire entraîne un retard supplémentaire d'une horloge, mais pour les systèmes serveurs, cela est normal. Nous obtenons une plus grande fiabilité en raison d'une petite baisse de performance.

RAM pour les ordinateurs portables est appelé SO-Dimm et a, pour des raisons évidentes, une conception plus courte. Cela ressemble à ceci:

Mémoire pour l'ordinateur portable Mémoire pour l'ordinateur portable

Il est beaucoup plus compact que ses homologues de bureau, mais il a aussi une "clé" unique. Rappelez-vous: par la position de la "clé" vous pouvez déterminer le type de la puce. Eh bien, plus - par l'inscription sur l'autocollant (autocollant) :)

Et tout à fait le dernier: acquérir la mémoire opérationnelle des constructeurs établis: Samsung, Corsair, Kingston, Patriot, Hynix, OCZ, puis les problèmes de RAM vous contourneront.

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