Оперативка

1. Оперативная память

Студ.: гр. ОИБ-25
Хусаинова М.Р.
Покровский Ю.О.
Петров И.А.

2. История ОП

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, RAM — Random Access
Memory) — временное хранилище данных, которое обеспечивает быстрый
доступ к информации для процессора. В ОЗУ хранятся программный код, данные
приложений, информация о состоянии системы и другое.
Особенности:
• информация хранится только во время работы устройства, при выключении
компьютера все данные из ОЗУ стираются;
• ОЗУ выполняет роль буфера между постоянным хранилищем и процессором:
например, при обращении к приложению, сохранённому на диске, данные о нём
сперва подгрузятся в ОЗУ, и оттуда команду считает процессор.

3. Вакуумные лампы и магнитные барабаны

До появления полупроводников
первые цифровые компьютеры
использовали электронные лампы для
выполнения операций. Эти устройства
были громоздкими, потребляли много
энергии и часто выходили из строя.
Для временного хранения
промежуточных результатов
использовались отдельные
компоненты — переключатели, реле и
конденсаторы.
Преимуществами таких ламп были:
Высокая скорость работы
Хранение больших объёмов данных

4. Магнитные накопители

Следующим важным этапом стало
использование магнитных сердечников. Эта
технология появилась в конце 1940-х годов и
использовалась вплоть до конца 1960-х. Принцип
работы заключался в следующем: маленькие
ферромагнитные кольца (сердечники) записывали
и считывали информацию посредством изменения
направления магнитного поля.
Эта система стала первым полноценным
типом оперативной памяти, способным быстро
читать и писать данные произвольного объема.
Благодаря своей надежности и компактности, она
применялась в большинстве компьютеров тех
времен.
Однако недостатки оставались
значительными: низкая скорость чтения-записи,
высокое энергопотребление и ограниченная
емкость.

5. Полупроводниковые технологии и динамическая память

Появление транзисторов и создание
интегральных микросхем кардинально
изменило ситуацию. Уже в середине 1960-х
появились первые образцы статической
оперативной памяти (SRAM). Она работала
следующим образом: каждый бит хранился в
триггере, состоящем из двух взаимосвязанных
транзисторов.
Преимуществами SRAM являются:
высокая скорость доступа, простота
конструкции и надежность. Однако
существенным недостатком была дороговизна
производства и ограниченный объем
доступной памяти.

6. Динамическое хранение

Параллельно развивалась концепция
динамической оперативной памяти (DRAM).
Впервые идея DRAM была предложена
Робертом Деннардом в 1968 году. Основная
особенность заключается в хранении каждого
бита информации в виде заряда на
миниатюрном конденсаторе. Это позволило
значительно увеличить плотность размещения
элементов памяти на одной микросхеме.
Первые коммерческие чипы DRAM
появились в начале 1970-х годов благодаря
усилиям компаний Intel и Fairchild
Semiconductor. Именно тогда началось массовое
внедрение оперативной памяти в персональные
компьютеры и серверные системы.

7. Синхронная и асинхронная память

В течение 1980-х и начала 1990-х
активно совершенствовались архитектура и
организация оперативной памяти. Важнейшим
достижением стало появление синхронной
динамической памяти (SDRAM). В отличие
от предыдущей версии, SDRAM
синхронизировалась с тактовым сигналом
процессора, обеспечивая значительное
повышение скорости передачи данных.
Другим значительным улучшением
было введение быстрого страничного
режима (Fast Page Mode) и EDO-памяти
(Extended Data Out). Оба подхода позволили
оптимизировать операции записи/чтения,
увеличивая производительность и снижая
задержки.

8. DDr-технологии

Настоящий прорыв произошел в конце 1990-х
годов с появлением первой поколения DDR
SDRAM (Double Data Rate). В отличие от
предшественника (SDR — Single Data Rate),
DDR выполняет передачу данных дважды за
один такт системной шины — на
восходящем и нисходящем фронте сигнала
синхронизации. Это удваивает пропускную
способность памяти без необходимости
повышать физическую частоту работы
микросхем.
Особенности архитектуры DDR:
Банковая организация памяти
Дифференциальные сигнальные линии

9. Виды оперативной памяти

• DRAM - динамическая память
• SDRAM - синхронная динамическая память
• SRAM - статическая память

10. Виды оперативной памяти

DDR RAM (Double Data Rate)
Поколения DDR-памяти:
• DDR1
• DDR2
• DDR3
• DDR4
• DDR5

11. Виды оперативной памяти

GDDR (Graphics DDR)

12. Принцип работы

• Оперативная память состоит из множества ячеек, каждая из которых
может хранить один бит информации (0 или 1). Ячейки организованы в
строки и столбцы, что позволяет эффективно адресовать данные. Каждая
ячейка имеет уникальный адрес.

13. Принцип работы

• Ключевые этапы работы :
• Запрос данных — процессор отправляет запрос на чтение информации.
• Поиск в кэше — если данных нет в кэше процессора, они ищутся в ОЗУ.
• Передача информации — найденные данные передаются процессору для
обработки.
• Освобождение места — после завершения задачи память очищается для
новых операций.

14. Принцип работы

Запись данных
Когда процессор отправляет данные в оперативную память, он указывает
адрес ячейки, куда нужно записать информацию. ОП принимает данные и
сохраняет их в указанной ячейке.
Чтение данных
Когда процессору необходимо получить данные, он отправляет адрес
нужной ячейки в ОП. Оперативная память извлекает данные из
указанной ячейки и передает их обратно процессору.

15. Ключевые характеристики ОЗУ: Объем и Тип

16. Скорость памяти: Частота и Тайминги

Тактовая частота
Измеряется в мегагерцах (МГц), определяет
количество операций, выполняемых памятью
за секунду. Чем выше частота, тем быстрее
доступ к данным. Например, модуль DDR43200 выполняет 3.2 миллиарда операций в
секунду.
Тайминги (задержки)
Это временные интервалы, необходимые
модулю для выполнения различных
внутренних операций. Они выражаются в
последовательности чисел (например, CL1618-18-38), где меньшие значения означают
более быстрый отклик.
Баланс: Оптимальная производительность
достигается путем баланса между высокой
частотой и низкими таймингами.

17. Дополнительные параметры ОЗУ

18. ОЗУ: Мост между процессором и задачами

19. Практическое значение обьема ОЗУ

20. Последствия нехватки ОЗУ

21. Решение проблемы нехватки ОЗУ

22. Спасибо за внимание!