Что следует знать при выборе оперативной памяти, характеристика Random Access Memory.

Рассматривая понятие, «оперативная память» следует сказать, что существует два определения: В первом случае это - "оперативное запоминающее устройство" или ОЗУ. Во втором случае - "Random Access Memory" ("память с произвольным доступом"). ОЗУ представляет собой область временного хранения данных, при помощи которой обеспечивается функционирование программного обеспечения. Память состоит из нескольких ячеек, каждая из ячеек предназначена для хранения определенного размера данных, как правило, одного или четырех бит. Чипы памяти работают синхронно с системной шиной. Компьютерная оперативная память является динамической (DRAM или Dynamic RAM) - для хранения данных в такой памяти требуется постоянная подача электрического тока, при отсутствии которого ячейки опустошаются. Для примера можно привести - энергонезависимую или постоянную память (ПЗУ или ROM - Read Only Memory) память - флэш-память, в которой электричество используется лишь для записи и чтения, в то время как для самого хранения данных источник питания не нужен. Ячейки памяти в микросхемах


представляют собой конденсаторы, которые заряжаются в случае необходимости записи логической единицы, и разряжаются при записи нуля. Опустошение памяти в случае отсутствия электроэнергии осуществляется именно за счет утечки токов из конденсаторов.

Принцип работы оперативной памяти можно представить следующим образом. Поскольку ячейки организованы в виде двумерной матрицы, для получения доступа к той или иной ячейке необходимо указать адрес соответствующих строки и столбца. Для выбора адреса применяются импульсы RAS# (Row Access Strobe - стробирующий импульс доступа к строке) и CAS# (Column Acess Strobe - стробирующий импульс доступа к столбцу) при которых уровень сигнала изменяется с высокого на низкий. Импульсы синхронизированы с тактирующим импульсом, поэтому оперативная память также называется синхронной (SDRAM). Сначала подается сигнал активации необходимой строки, после чего - импульс RAS#, а затем - CAS#. При операции записи происходит то же самое, за исключением того, что в этом случае подается специальный импульс разрешения записи WE# (Write Enable), который также должен измениться с высокого на низкий. После завершения работы со всеми ячейками активной строки выполняется команда Precharge, позволяющая перейти к следующей строке. Важнейшая характеристика памяти, от которой зависит производительность - это пропускная способность, которая выражается как произведение частоты системной шины на объем данных, передаваемых за каждый такт. В случае с памятью SDRAM мы имеет шину шириной 64 бита или 8 байт. Следовательно, к примеру, пропускная способность памяти типа DDR333 составляет 333 МГц х 8 Байт = 2,7 Гбайта в секунду или 2700 Мбайт в секунду. В последнее время часто используется двухканальное подключение памяти, при котором теоретическая пропускная способность удваивается. То есть, в случае с двумя модулями DDR333 мы получим максимально возможную скорость обмена данных 5,4 Гбайта/с.

Частота работы памяти и, ее теоретическая пропускная способность не являются единственными параметрами, отвечающими за производительность. В действительности не менее важную роль играют и латентность памяти, то есть значения задержек между подачей команды и ее выполнением. Эти значения принято называть таймингами, которые выражаются в тактах, прошедших между поступлением какой-либо команды и ее реальным исполнением. Четыре важнейших тайминга, которые всегда используются при описании тех или иных модулей памяти - tRCD, tCL, tRP, tRAS, записываются они обычно в этой же. Аббревиатура tRCD расшифровывается как timе of RAS# to CAS# Delay - тайминг задержки между импульсами RAS# и CAS#. Сокращение tCL означает timе of CAS# Latency - тайминг задержки относительно импульса CAS# после подачи команды записи или чтения. tRP - это timе of Row Precharge: тайминг между завершением обработки строки и перехода к новой строке. Значение tRAS (time of Active to Precharge Delay) считается одним из основных параметров, поскольку он описывает время задержки между активацией строки и подачей команды Precharge, которой заканчивается работа с этой строкой. Параметр Command rate означает задержку между командой выбора конкретного чипа на модуле и командой активации строки; обычно эта задержка составляет не более одного-двух тактов. Общее правило гласит: чем меньше тайминги при одной тактовой частоте, тем быстрее память. Более того, в целом ряде случаев быстрее оказывается память с меньшими таймингами, работающая даже на более низкой тактовой частоте. Все дело в том, что, как мы уже упоминали, оперативная память работает синхронно с системной шиной, поэтому память с частотой, не кратной частоте системной шины и с пропускной способностью, превышающей пропускную способность системной шины никаких преимуществ перед более дешевой не имеет.

Для примера можно рассмотреть системную шину современных процессоров Pentium 4, которая работает на частоте 800 МГц, что при ширине шины 64 бит обеспечивает максимальную пропускную способность в 6,4 Гбайта в секунду. Оптимальным выбором для таких чипов является двухканальная память DDR2 400 с аналогичной пропускной способностью в те же 6,4 Гбайта в секунду. Использование в двухканальном режиме более дорогих модулей типа DDR2 533/677. Более того, в иных случаях есть смысл снизить рабочую частоту таких модулей, но добиться более низких таймингов. В современных настольных компьютерах используется оперативная память двух типов - DDR и DDR2. Старые типы памяти вроде SDRAM и провалившейся на рынке Rambus (RDRAM) сегодня практически не применяются, за исключением устаревших машин и некоторых встраиваемых систем. Поддержка того или иного типа оперативной памяти осуществляется на уровне набора системной логики, как в случае с платформой Intel, либо на уровне самого процессора, как в случае с чипами AMD Athlon 64. Память типа DDR (Double Data Rate - с удвоенной скоростью передачи данных) обеспечивает вдвое большую по сравнению со старой памятью SDR SDRAM за счет передачи двух бит за один такт каждым буфером ввода-вывода. ОЗУ типа DDR2 уже в четыре раза быстрее SDR - за один такт передается четыре бита, при этом реальная тактовая частота этих чипов вдвое меньше, чем у памяти типа DDR. К сожалению, пока подавляющее большинство массовой памяти DDR2 имеет слишком высокие по сравнению с DDR тайминги и уступает ей по производительности. Тем не менее, за счет большого запаса в частотах при гибком подходе к выработке стандартов, потенциальные возможности DDR2, конечно, гораздо шире.

В северном мосту наборов микросхем Intel и непосредственно в процессорах AMD Athlon 64 встроены контроллеры оперативной памяти. Эти контроллеры способны работать далеко не со всеми типами памяти. Проще всего поклонникам продукции AMD - пока встроенные в процессоры контроллера памяти не поддерживают память типа DDR2, и выбирать придется из более дешевых  модулей DDR. К платам на основе наборов микросхем предыдущего поколения 915P/G/GV следует отнестись особенно внимательно: эти чипсеты поддерживают и память DDR, и память DDR2, при этом на самих материнках могут быть установлены как слоты для какого-то одного типа памяти, так и слоты для обоих типов. Одновременно с модулями различных типов памяти такие платы работать не могут. Владельцам системных плат на чипсетах 925X/XE, 945P/G и 955X придется раскошеливаться на модули DDR2, причем наборы логики последнего поколения 945 и 955 могут работать с памятью вплоть до DDR2 667. Следует  выбирать память известных марок, и старайться приобретать ее в заслуживающих доверия местах. Не секрет, что самые популярные марки модулей с удовольствием подделывают различные промышленные и полукустарные китайские предприятия. Производителей самих микросхем памяти не так уж много, гораздо больше фирм занимается выпуском модулей, напаивая чипы на платы собственной разработки. Известные фирмы много внимания уделяют тестированию как самих чипов, так и готовых модулей, при этом чрезвычайно редки ситуации, когда изделия таких компаний не отвечают заявленным параметрам. Среди хорошо себя зарекомендовавших производителей модулей следует назвать фирмы Crucial, Hynix, Kingmax, Kingston, OСZ, Samsung (SEC) и Transcend. Подавляющее большинство современных систем рассчитаны именно на двухканальную память, что позволяет удвоить ее пропускную способность. Двухканальность подразумевает параллельную установку двух полностью идентичных модулей памяти. Здесь нередко возникают проблемы: даже два абсолютно одинаковых модуля с одинаковой маркировкой могут несколько отличаться друг от друга, что при работе может выливаться в непроизвольные зависания и даже в невозможность загрузки операционной системы.