1. обсяг
2. Скільки брати?
3. канали
4. за швидкістю
5. ***
6. Таблиця 1
7. Таблиця 2.
8. 3DMark 11
9. Таблиця 3.
10. 32 або 64 біт
11. Згадати все
12. До нашої ери
13. Перший крок
14. Не поділили
15. транзистор
16. За 40 років

У «Игромании» №4 / 2013 ми запустили серію матеріалів «Правила вибору», присвячену основним технічним параметрам комп'ютерного заліза. Незважаючи на загальну назву, кожна стаття повністю самостійна і розповідає не тільки про те, якими характеристиками має певний тип обладнання, а й про те, на які з них важливо звертати увагу, а на які не дуже.

У перших двох випусках ми встигли розібратися з процесорами і материнськими платами, тепер прийшла черга оперативки. Параметрів у неї не те щоб багато, але всі вони гідні пильної уваги. Сьогодні ми з'ясуємо, скільки гігабайтів брати, так чи так уже важлива многоканальность і чи варто переплачувати за частоту. Ну а для закріплення теорії проведемо серію експрес-тестів і розповімо, звідки взагалі взялася оперативка і які ще варіанти були в минулому.

обсяг

Визначити роль оперативки в комп'ютері нескладно. Нашою головною обчислювальної одиниці, процесору, для безперервної роботи необхідна постійне підживлення даними. Все дровишки складені на вінчестері, але кристалу він схожий величезному складу, що знаходиться за тисячу кілометрів. Інформація з нього йде занадто повільно і не може задовольнити потреби каменю. І ось щоб дорога штука Щоб вона не простоювала, існує оперативна пам'ять, локальний сарайчик, в який заздалегідь завозяться необхідні матеріали і в міру потреби відправляються до ЦП на позамежної для звичайного жорсткого диска швидкості.

Що ж зберігається в сарайчику? Так все підряд. Якщо цікаво, натисніть прямо зараз Ctrl + Alt + Delete і подивіться на цифри в «Диспетчері завдань». Гігабайти півтора займає десяток відкритих в браузері вкладок, близько сотні мегабайт їсть антивірус, потроху заповнює простір системне ПО. І поки залишається вільне місце, виглядає це мирно і буденно. Ключове слово - «поки».

Запуск ресурсоемкого додатки або навіть відкриття особливо «важкої» сторінки в Google Chrome - і пам'яті наче й не було. З точки зору недолугої залізяки, все нормально. Ну немає швидкого сховища, і фіг з ним: закинемо файли в «своп» (шматочок HDD, що виділяється на подібні випадки) і будемо працювати далі. Для нас же таке рішення обертається пеклом: гальма, зависання і розбиті мишки з клавіатурами.

Боротися з Ахтунг можна трьома способами. Перший - перестати нервово кликати іконка і піти пити чай. Рано чи пізно система розбереться з твориться жахом, перерозподілить навантаження і повернеться до нормального стану. Другий - стежити за запущеними програмами і не допускати переповнення пам'яті: заздалегідь закривати непотрібні вкладки в браузері, завершувати роботу з Word, фотографіями і графічними редакторами. Ну і третій - найпростіший - нарощувати обсяг оперативної пам'яті.

Скільки брати?

Скільки знадобиться системі - залежить від ваших потреб. Для офісної роботи і активного інтернет-серфінгу досить 4 ГБ. Любителям подивитися онлайн-відео краще обзавестися 8 ГБ. Ну а людям творчих професій, що не уявляють себе без фото / аудіо / відеоредакторів, може не вистачити і 128 ГБ.

Що ж стосується ігор, то ви будете приємно здивовані. На fps обсяг практично не позначається. Ми перевірили BioShock Infinite і «важкий» Metro: Last Light на стенді з 2, 4, 8 і 12 ГБ оперативної пам'яті. Між першим і останнім варіантами різниця склала всього 3%! Звичайно, свою роль тут зіграла «чистота» операційки, але загальна тенденція зрозуміла: при обмеженому бюджеті гроші розумніше вкладати в відеокарту, а не «зайві» гігабайти, результат буде відчутніше.

Куди складніше визначитися, які саме планки ставити. Найбільш поширені - по 2/4/8 ГБ, хоча бувають і раритети по 1 ГБ або навіть по 512 МБ. Здавалося б, найпростіше - взяти модель товстіший і не забивати голову дурницями. Але багатьох подібна легковажність лякає: «А як же двоканальний?» Так, є така штука.

канали

Як ми вже встигли пояснити, пам'ять забирає дані з жорсткого диска і передає їх процесору. Працювати по повітрю вона не вміє і користується шиною даних, за очі званої каналом. За такт він може передати до 64 біт інформації, а завдяки деяким особливостям оперативки і все 128 біт (що і зашифровано в назві - Double Data Rate (DDR)). Цифри ці, треба сказати, більш ніж значні і для DDR3-1066 МГц забезпечують пропускну здатність в 8528 МБ / с (та сама маркування PC -8500). Проблема одна: канал використовується всіма модулями по черзі, а звідси падіння продуктивності.

Вирішити завдання взялися з випуском Pentium 4 - пришпандорив материнке ще одну шину, повісили на неї кожну другу планку і ввели поняття двоканальний. Останнє означало наступне: якщо поставити два ідентичних модуля в слоти різних каналів, то комп'ютер їх сприйме як одну, особливо жирну плашку пам'яті і буде спілкуватися з нею на швидкості 256 біт за такт. Тобто збільшить пропускну спроможність з 8528 до 17 056 МБ / с.

Звучить багатообіцяюче, але тільки в теорії. За нашими тестами в Everest, надбавка від додаткової доріжки складає всього 3 ГБ / с, які в іграх виражаються в «плюс 2-3%» до лічильника fps (дивіться наші таблички). Звичайно, з урахуванням порівнянній вартості 2х2 ГБ і 1х4 ГБ - бонус приємний, жертвувати їм не варто, але є нюанс.

Материнська плата підтримує строго певну кількість пам'яті. У ТТХ записано «4х DDR3 до 16 ГБ»? Значить, чіпсет може прийняти чотири модулі об'ємом до 4 ГБ кожен. Візьмете версії меншої ємності - в майбутньому, при апгрейді, не зможете реалізувати весь потенціал своєї системи.

Якщо грошей відразу на дві рекомендовані моделі не вистачає, нічого страшного. Беріть одну, потім докупити ще планку і організуєте двухканалку. Особливих проблем з цим зараз немає, головне - дотримуватися правила однакового обсягу і швидкості, про яку ми розповімо окремо.

за швидкістю

Стандартом для оперативки сьогодні вважається 1333 МГц. Однак є планки набагато швидше і помітно дорожче. Навіщо вони потрібні? Так все для того ж - збільшення пропускної здатності.

Розраховується вона просто: частоту модуля множимо на ширину шини (64 біт) і ділимо на вісім для переходу до байтам. З цієї формули випливає логічне висновок: швидкість безпосередньо впливає на пропускну здатність, а значить, веде до набирання fps. Тільки от якщо відштовхуватися від тестів двоканальний, то для ще однієї пари кадрів частоту треба підвищити в два рази. Тобто купити замість DDR3-1333 МГц версію на 2600 МГц, яка в півтора рази дорожче. Чи варто воно того - вирішувати вам.

У разі позитивної відповіді не забудьте перевірити, чи підтримує материнка вибрані моделі: доступні варіанти відзначаються в тій же графі, що і максимальний обсяг. Ну і зверніть увагу на тайминги планок. Записуються вони у вигляді чотирьох чисел - наприклад, «9-9-9-24». Кожна цифра вказує, скільки тактів потрібно модулю для переходу до наступної сходинці або колонки з даними. Чим менше значення, тим краще для продуктивності. Як правило, з підняттям частоти тайминги збільшуються, а це призводить до зростання небажаних затримок.

***

Як бачите, нічого складного у виборі планок пам'яті немає. Визначаємося з необхідним обсягом, вирішуємо, чи необхідна зайва швидкість, і вперед, за покупками. З виробниками можна особливо не напружуватися - чіпи всім в основному постачає або Samsung, або Hynix. Те ж стосується і потужного охолодження. Пам'ять не схильна до перегріву, і навіть в топові комп'ютери з декількома відеокартами набирають самі звичайні планки по 300 рублів за 1 ГБ.

Таблиця 1

тестовий стенд

Материнська плата

MSI Eclipse SLI

процесор

Intel Core i7-920

кулер

Scythe Yasya

Оперативна пам'ять

6x Kingston HyperX DDR3-2000 МГц, 2 ГБ

Жорсткий диск

Seagate Barracuda 7200.10

твердотільний накопичувач

Kingston SSDNow, 64 ГБ

Блок живлення

Hiper K900

Таблиця 2.

синтетичні тести

EVEREST Ultimate Edition 5.5

Читання (МБ / с)

2х 2 Гб, 1066 МГц

11 028

1х 4 ГБ, 1066 МГц

8229

Запис (МБ / с)

2х 2 Гб, 1066 МГц

9622

1х 4 ГБ, 1066 МГц

8275

Копіювання (МБ / с)

2х 2 Гб, 1066 МГц

12 858

1х 4 ГБ, 1066 МГц

10 752

Затримки (нс)

2х 2 Гб, 1066 МГц

61,2

1х 4 ГБ, 1066 МГц

55,5

3DMark 11

Graphics

2х 2 Гб, 1066 МГц

17 017

1х 4 ГБ, 1066 МГц

17 032

1х 2 ГБ, 1066 МГц

16 960

4x 2 ГБ, 1066 МГц

17 395

6х 2 ГБ, 1066 МГц

17 030

Physics

2х 2 Гб, 1066 МГц

5 719

1х 4 ГБ, 1066 МГц

5115

1х 2 ГБ, 1066 МГц

4776

4x 2 ГБ, 1066 МГц

5826

6х 2 ГБ, 1066 МГц

5906

Score

2х 2 Гб, 1066 МГц

11 303

1х 4 ГБ, 1066 МГц

10 665

1х 2 ГБ, 1066 МГц

10 304

4x 2 ГБ, 1066 МГц

11 344

6х 2 ГБ, 1066 МГц

11 406

============================

Таблиця 3.

Ігрові тести

BioShock Infinite

2х 2 Гб, 1066 МГц

102,3

1х 4 ГБ, 1066 МГц

99,5

1х 2 ГБ, 1066 МГц

98,8

4x 2 ГБ, 1066 МГц

104,6

6х 2 ГБ, 1066 МГц

104

Metro: Last Light

2х 2 Гб, 1066 МГц

38

1х 4 ГБ, 1066 МГц

36,7

1х 2 ГБ, 1066 МГц

36,3

4x 2 ГБ, 1066 МГц

37,9

6х 2 ГБ, 1066 МГц

37,5

32 або 64 біт

Для того щоб використовувати в комп'ютері більше 4 ГБ оперативної пам'яті, необхідно ставити 64-бітові версії операційних систем. Як не дивно, вимога це не надумано і легко пояснюється.

В електроніці вся інформація зберігається в двійковому коді: записується послідовністю «одиниць» і «нулів». Кожне таке значення займає в пам'яті один біт. Власне, їх кількість і роль можна уявити як число клітинок в зошиті, в які дозволяється занести ту чи іншу цифру. Якщо позицій всього вісім, то в них можна записати не більше 256 послідовностей (28). Тобто кількість варіантів чисел і їх точність після коми будуть сильно обмежені. Якщо ж видати 32 клітини, то діапазон розшириться до 4,3 млрд послідовностей (232). У випадку з 64 клітинами він досягне астрономічних 18 446 744 трлн значень! При чому тут пам'ять? Зараз пояснимо.

Фізично один біт оперативки - це набір з транзистора і конденсатора, маленької батарейки. Якщо на останній є заряд, для комп'ютера це означає «одиницю», немає - «нуль». Кожен такий тандем елементів має свою власну адресу, за якою процесор і знаходить місце розташування інформації. Так ось, 32 біт вистачає на нумерацію всього лише 4 ГБ. Для більшого числа варіантів потрібно використовувати 64-бітну запис, що дозволяє пронумерувати до 16 екзабайт (1024 ГБ).

Відзначимо, що адресність пам'яті - це одна з головних переваг оперативки, що дозволяє безпосередньо звертатися до потрібної осередку, а не витрачати час і зчитувати дані послідовно. По-науковому така особливість називається «динамічною пам'яттю», а сама оперативка іменується «запам'ятовуючим пристроєм з довільною вибіркою, ЗУПВ» (Dynamic Random Access Memory, DRAM). А ось за популярне в народі «оперативний пристрій, ОЗУ» в профільних інститутах не тільки голову, але і дещо гірше відривають.

Згадати все

Історія оперативної пам'яті

Поки деякі обговорюють майбутній прихід DDR4 і пов'язані з цим прирости до показників швидкості / таймингов / енергоспоживання, ми вирішили обернутися і подивитися, а як же все це взагалі починалося і звідки взялася така близька серцю оперативка. Зазвичай в подібних матеріалах прийнято згадувати лише численні типи сучасної DRAM, але ми заберемося куди далі. Адже перші зразки цих пристроїв виглядали набагато цікавіше і працювали на зовсім інших принципах.

Перша DRAM і за сумісництвом прямий предок стоїть у вашому комп'ютері DDR3.

До нашої ери

Про необхідність швидкого сховища висловлювався аж сам Чарльз Беббідж, коли в 1834 році, створивши першу в світі лічильну машину, засів за розробку аналітичного апарату розміром з будинок. На жаль, тодішня еліта його світлими ідеями хоч і заразилася, але видати потрібну суму грошей відмовилася. Будівництво заглохла, пристрасті якось самі собою вляглися, та й, якщо чесно, не до оперативки тоді було.

Згадали про заповіти Беббіджа тільки після Другої світової війни. У 1946 році відомий математик і за сумісництвом один з розробників атомної бомби «Товстун», Джон фон Нейман, дав опис основних принципів комп'ютерної архітектури. Серед них фігурувала і оперативна пам'ять в її нинішньому розумінні.

Однак наклепати в той час багато-багато планок по кілька гігабайт не виходило. По-перше, до створення транзистора залишався ще рік, по-друге, і сотні байт тоді здавалися дивом. Тому використовувати доводилося або збиткові ртутні лінії затримки, які читалися послідовно, тобто, в перекладанні на сьогоднішній день, щоб дістатися до четвертого гігабайти, потрібно було вважати попередні три. Або пускати в хід прототипи сучасної динамічної пам'яті під назвою електронно-променеві трубки імені Фредеріка Вільямса.

Ртутні лінії затримки хоч і виглядали ефектно, працювали з рук геть погано: інформація з них читалася послідовно, і це негативно позначалося на загальній продуктивності.

Перший крок

З'явилися вони в 1946 році і підозріло нагадували екрани військових радарів (їх-то Фредерік і розробляв в основний робочий час). Електронний промінь в певному порядку у своєму розпорядженні на дисплеї зелені точки, які потім зчитувалися спеціальною пластиною з електродами. Запалений вогник означав «нуль», згаслий - «одиницю». Головна особливість методу полягала в тому, що світяться цятки можна було знімати в будь-якій послідовності, і за це пам'ять отримала приписку «з довільною вибіркою» (Random Access Memory, або просто RAM). Звідси ж ростуть ноги і у визначення «енергозалежний носій». Точки на екрані трималися всього 0,2 секунди, і їх доводилося постійно оновлювати. При відключенні харчування вся інформація замовчувалася, прямо як в сучасному ПК.

Використовувалися трубки Вільямса недовго, приблизно з кінця 1940-х до першої половини 1950-х років. Однак наслідити в історії все ж встигли. Найвідомішими системами на їх основі стали британські Ferranti Mark 1 і Manchester Mark 1, американські IBM 701 і IBM 702 і навіть наші, радянські, ЕОМ М-1 і «Стріла».

У недоліках винаходи значилися малий обсяг (якісь 256 байт), сильне нагрівання, низька надійність, загальна дорожнеча і порівняно великі розміри. Загалом, довелося вченим знову напружитися і придумати пам'ять на магнітних сердечниках (Magnetic Core Memory).

Трубка Вільямса, по суті, звичайний радарний монітор, на якому запалювалися зелені точки, відповідні «нулях».

Не поділили

Головною складовою ідеї стало ферритові кільце. Якщо через нього провести два дроти і подати на них струм, то напрямок намагніченості об'єкта зміниться, і, відповідно, буде задано одне з двох положень, «одиниця» або «нуль». Щоб вважати отриманий вектор, необхідно додати ще кабель, на якому за певних умов буде з'являтися імпульс.

Як це часто трапляється, точно сказати, хто першим придумав схему, що не вийде. За одними даними, спочатку на цю тему висловився в 1945 році творець комп'ютера ENIAC Джон Преспер Екерт. А її реалізацією в 1949-му зайнялися молоді гарвардські вчені Ван Ань і Вайдун Ву.

За іншими відомостями, слава належить Джею Форрестер з Массачусетського технологічного інституту. Цей видатний діяч з 1947 року на замовлення Міноборони проектував суперкомп'ютер Whirlwind ( «Вихор»). А так як военпром не терпить таких речей, як «ненадійність», Джей до 1949 року додумався замість променевої трубки Вільямса використовувати ферритові кільця. За його словами, ні про яких товаришів з Гарварда він нічого не чув, а до всього дійшов сам.

Хто в цій історії мав рацію, зараз вже не розбереш; головне, що до середини 1950-х пам'ять на магнітних сердечниках стала використовуватися повсюдно. Працювала вона набагато швидше свого попередника (на швидкості близько 1 МГц) і могла зберігати до 1024 біт даних на порівняно компактних пластинах розміром з долоню дорослої людини.

Плюс MCM не боялася ні відсутності електрики, ні підвищеної температури, ні радіації, ні електромагнітних імпульсів, а значить, була улюбленицею військових. Останні її навіть в космос на шаттлах засилали, і не в якості марною навантаження, а як робочий елемент керуючих систем. Наприклад, саме з нього в 1986 році зчитували інформацію після вибуху сумнозвісного «Челленджера».

Але, як то кажуть, ніщо не вічне під місяцем. Через 20 років безхмарного існування на зміну магнітів прийшов транзистор, а ферритові кільця зараз можна зустріти хіба що на проводах USB (ті самі циліндри, що оберігають від паразитних наведень), ну або в «Магазині на дивані», де ними лікують все підряд, від геморою до нежиті.

Пам'ять на магнітних сердечниках. Кожне перетин - це ферритові кільце, що зберігає один біт інформації.

транзистор

Патент на однотранзісторний осередок пам'яті DRAM був виданий в 1968 році співробітнику IBM Роберту Деннарду. Він здогадався підселити до керуючого елементу конденсатор і зашифрувати в ньому один біт інформації. За словами винахідника, ідея прийшла випадково. По дорозі додому щось клацнуло - повернувся до себе в кабінет і накидав принципову схему. Далі - справа техніки і тривалих експериментів. Коротше, ніяких прибульців.

Практичного застосування нової технології чекали недовго. Уже в 1970-м якась Intel випустила чіп i1103, першу в світі сучасну DRAM об'ємом в 1024 біта. І хоча в порівнянні з магнітними модулями вона не дуже любила екстремальні умови і була енергозалежна, саме її принципи роботи лягли в основу планок DDR і поставили крапку в розвитку пам'яті. Далі були тільки удосконалення.

За 40 років

У 1980-х оперативка переповзла з Материнська плат на ОКРЕМІ планки и перейшла c DIP- на сучасні SIMM-роз'єми, Які активно просував Вже Знайомий нам Ван Ань. У 1993 році Samsung випустила перші зразки Synchronous DRAM і значно прискорила роботу пам'яті, змусивши її безпосередньо синхронізуватися з шиною даних і завантажувати нові команди, не чекаючи закінчення попередніх. Потім трапився перехід з SIMM на DIMM-роз'єми, що дозволили розміщувати чіпи пам'яті на обох сторонах модуля. Ну і останнє важлива подія - поява поточних Double Data Rate SDRAM в 2000 році, що збільшили пропускну здатність в два рази. Далі ми бачили тільки нарощування частот, ємності і зниження енергоспоживання, які продовжаться і в найближчому майбутньому.