Оперативная память (RAM — Random Access Memory, ОЗУ) — устройство, предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации. Конструктивно оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти), различающиеся по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM), по быстродействию, по объему.
Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие — частота, с которой считывается или записывается информация в ячейки памяти. Современные модули памяти имеют частоту 133 МГц и выше.
Для того чтобы какая-либо программа начала свое выполнение, она должна быть загружена в оперативную память. Оперативная память является энергозависимой, т. е. хранит информацию, пока компьютер включен (подано питание на модуль оперативной памяти). В оперативную память программа и данные для ее работы попадают из других устройств, т. е. загружаются из энергонезависимых устройств внешней памяти (жесткий диск, компакт-диск и т. д.). Таким образом, «загрузить» программу означает прочесть ее из файла, находящегося на одном из устройств внешней памяти и поместить в оперативную память, после чего микропроцессор начнет ее выполнение.
Оперативная память хранит загруженную, выполняющуюся в данный момент, программу и данные, которые с ее помощью обрабатываются. Если после обработки предполагается дальнейшее использование данных, то копию документа из оперативной памяти можно записать на одном из устройств внешней памяти (например, на жестком диске), создав файл, хранящий документ.
Основными характеристиками памяти являются объем, время доступа и плотность записи информации.
Объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память, и выражается в кило-, мега- или гигабайтах. Типичный современный компьютер имеет 512 Мб оперативной памяти и выше.
Время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации.
Плотность записи информации (бит/см2) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя.
Важнейшей характеристикой компьютера в целом является его производительность, т. е. возможность обрабатывать большие объемы информации. Производительность ПК во многом определяется быстродействием процессора, а также объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней.
Для ускорения доступа к оперативной памяти используется кэшпамять (cache (англ.) — запас). Это сверхбыстрая оперативная память, предназначенная для временного хранения данных и помещенная между оперативной памятью и процессором. Специальные программно-аппаратные средства обеспечивают опережающее копирование данных из оперативной в кэш-память и обратное копирование данных по окончании их обработки. Обработка данных в кэш-памяти производится быстрее, что приводит к увеличению производительности ПК. Непосредственного доступа из программы в кэш-память нет.
Запись в кэш-память осуществляется параллельно с запросом процессора к ОЗУ. Данные, выбираемые процессором, одновременно копируются и в кэш-память. Если процессор повторно обратится к тем же данным, то они будут считаны уже из кэш-памяти. Такая же операция происходит и при записи процессором данных в память. Они записываются в кэш-память, а затем в интервалы, когда шина свободна, переписываются в ОЗУ. Современные процессоры имеют встроенную кэш-память, которая находится внутри процессора, кроме этого есть кэш-память и на системной плате. Чтобы их различать, кэш-память делится на уровни. На кристалле самого процессора находится кэш-память первого уровня, она имеет объем порядка 16—128 Кбайт и самую высокую скорость обмена данными. В корпусе процессора, но на отдельном кристалле находится кэш-память второго уровня, которая имеет объем порядка 256 Кбайт — 4 Мбайта. И, наконец, кэш-память третьего уровня расположена на системной плате, ее объем может составлять 2—24 Мбайта.
Управление записью и считыванием данных в кэш-память выполняется автоматически. Когда кэш-память полностью заполняется, то для записи последующих данных устройство управления кэш-памяти по специальному алгоритму автоматически удаляет те данные, которые реже всего использовались процессором на текущий момент. Использование процессором кэш-памяти увеличивает производительность процессора, особенно в тех случаях, когда происходит по-следовательное преобразование относительно небольшого числа данных, которые постоянно во время преобразования хранятся в кэш-памяти.
Используется два основных типа оперативной памяти:
Øстатистическая (SRAM-Static RAM)
Øдинамическая (DRAM – Dynamic RAM)
