Як працює оперативна пам'ять комп'ютера

Спробуймо розібратися як працює оперативна пам'ять. Оперативна пам'ять – це найвідоміший вид пам'яті, що встановлюється у ПК. Вона носить назву пам'яті довільного доступу (randomaccess), так як вона дозволяє отримати інформацію з будь-якого її осередку. Для отримання доступу необхідний рядок і стовпець, на їхньому перетині розташований необхідний осередок.

Існує динамічна та статична пам'ять. Динамічна працює за принципом «дірявого відра». Робота статичної пам'яті здійснюється швидко, але дорога.

Осередок пам'яті нагадує діряве відро. А ось пам'ять послідовного доступу (SAM) дозволяє послідовний доступ до осередків. Щось подібне до магнітофонної плівки. При пошуку даних здійснюється послідовна перевірка кожного осередку. Таку пам'ять можна використовувати для створення буферів, наприклад, буфера текстур відеокарти. Ця пам'ять має сенс при розміщенні даних у такому порядку, в якому вони використовуватимуться.

Чіп пам'яті – це інтегральна мікросхема (ІС, IC), на якій знаходяться численні транзистори та конденсатори. Пам'ять довільного доступу DRAM має спарені транзистор і конденсатор, з яких і складається осередок, в якому міститься 1 біт даних. У конденсаторі є 1 біт даних: 0 чи 1. Транзистор є перемикачем, з допомогою нього схема чіпа зчитує чи змінює стан конденсатора.

Конденсатор – це своєрідне діряве відро, яке в потрібний момент наповнюється електронами. Під час заповнення він знаходиться в стані 1, а під час спустошення - в стані 0. Проблема конденсатора в тому, що протягом мілісекунд конденсатор спустошується (відбувається витік даних). Тому процесору або контролеру пам'яті потрібно постійно заряджати конденсатори, змушуючи їх залишатися наповненими. Для цього контролер пам'яті спочатку зчитує, а потім знову записує дані в конденсатор.

DRAM має конденсатор, який може нагадувати відро, що протікає. Якщо воно не заповнюватиметься електронами знову і знову, він отримає нульовий стан. Саме таке оновлення і дало назву цьому типу пам'яті – «динамічна». Недоліком такої пам'яті є необхідність постійного оновлення, на що йде час і від чого пам'ять працює повільніше.

Як влаштований осередок динамічного ВП (DRAM)

Структура такої пам'яті нагадує тривимірну сітку або лист зошити у клітку. У кожній клітині є 1 біт інформації. Насамперед шукається стовпець, а після цього проводиться запис інформації у певні рядки через передачу сигналу стовпцем.

На такому аркуші частина клітин пофарбована у червоний колір, а частина залишається незабарвленими. Клітини червоного кольору перебувають у стані «1», а білі, у стані «0».

Зошит замінює кремнієва пластина. До неї «продруковані» стовпці та рядки. На перетині стовпця та рядка знаходиться осередок пам'яті.

Динамічна пам'ять передає заряд за конкретним стовпцем - це адреси стовпця (CAS). Щоб вказати адресу комірки, потрібно задати керуючі сигнали. При записі конденсатор приймає заряд, а під час читання підсилювач зчитування має визначити заряд конденсатора. Якщо рівень заряду більше 50 %, біт слід читати як «1»; інакше він дорівнює "0".

Крім осередків необхідні мікросхеми, які дозволяють записувати в них дані та зчитувати їх.

Як влаштовано статичну пам'ять

має довільний доступ, але в ній є інша технологія. З допомогою тригерной схеми утримується кожен біт збережених у ній даних. У тригері осередку є 4-6 транзисторів та тонкі дроти. Ця пам'ять не потребує оновлення заряду. Тому вона функціонує швидше, ніж динамічна. Але через численні компоненти, її осередки більше динамічної пам'яті. У цілому нині статична пам'ять має менш ємний чіп.