Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, RAM , память спроизвольным доступом

; ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) ; комп. жарг. память , оперативка ) - энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Предназначена для размещения постоянно используемой части операционной системы, выполняемой прикладной программы и обрабатываемых данных, резидентно загруженных программ и драйверов. Выполняется на микросхемах динамической памяти с временем доступа порядка 50-70 наносекунд.

Время доступа не является, однако, единственной или наиболее важной характеристикой микросхем памяти. Более значимо такое понятие, как время цикла, которое говорит о том, как быстро можно произвести повторное обращение. В динамических микросхемах это время больше времени доступа, в статических чипах эти времена равны, что говорит о более скоростных режимах последних.

Оперативная память реализована в форме плат-модулей SIMM (Single In line Memory Module) c односторонним расположением микросхем, или DIMM (Dual In line ...) - с микросхемами памяти с обеих сторон платы. Модули вставляются в специальные разъемы материнской платы. Большинство микросхем рассчитано на 9 разрядный байт (с 1 битом контроля четности), однако современные микросхемы имеют высокую степень надежности - средняя наработка на отказ - несколько десятков лет, поэтому можно встретить память без такого контроля. Для 32-разрядных ПЭВМ обязательно ставить по 4 или по 8 SIMM в системную плату.

В настоящее время используются только модули DIMM. Их емкость в современных ЭВМ составляет 0.5 – 2 Гбайт.

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) по объему составляющая большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. При выключении питания содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется. Эта память называется оперативной, поскольку является самой быстродействующей запоминающей системой компьютера и работает так быстро, что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в нее. Оперативная память обозначается RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом). Существует два типа ОЗУ: статическое и динамическое.

Процессор имеет возможность выполнять программы только после того, как они загружены в оперативную рабочую память, т.е. в память, доступную для программ пользователя. Процессор имеет непосредственный доступ к данным, находящимся в оперативной памяти, а к внешней памяти (на гибких или жестких дисках) – через буфер, являющийся также разновидностью оперативной памяти. Работа программ, загруженных с внешнего носителя, возможна только после того, как она будет скопирована в RAM.

Однако оперативная память имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что она временная, т.е. при отключении питания оперативная память полностью очищается. При этом данные, не записанные на внешний носитель, будут утеряны. Основная задача RAM – предоставлять необходимую информацию в виде двоичных кодов по запросам процессора, т.е. данные в любой момент должны быть доступны для обработки. Оперативная память относится к категории динамической памяти: ее содержимое остается неизменным в точение короткого промежутка времени, что требует периодического обновления памяти.

Основными характеристиками микросхем памяти различных типов являются:

• объем;
• разрядность;
• быстродействие;
• временная диаграмма (циклограмма).

Объем установленной в компьютере оперативной памяти определяет, с каким программным обеспечением можно на нем работать. При недостаточном объеме оперативной памяти многие программы либо не будут работать совсем, либо будут работать крайне медленно.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

1. непосредственно;

2. через сверхбыструю память 0-го уровня - регистры в АЛУ, либо при наличии аппаратного кэша процессора - через кэш.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим сна , что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. В режиме гибернации питание ОЗУ отключается. В этом случае для сохранения содержимого ОЗУоперационная система

(ОС) перед отключением питания записывают содержимого ОЗУ на устройство постоянного хранения данных (как правило, жёсткий диск). Например, в ОС Windows XP содержимое памяти сохраняется в файлhiberfil.sys, в ОС семейства Unix - на специальный swap-раздел жёсткого диска.

В общем случае, ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Оперативное запоминающее устройство , ОЗУ - техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный внешний модуль или располагаться на одном кристалле с процессором, например, в однокристальных ЭВМ или однокристальных микроконтроллерах.

(По материалам интернета)

Схемы, в которых в качестве запоминающей ячейки используется параллельный регистр называется статическим ОЗУ , т.к. информация в ней сохраняется все время, пока к микросхеме подключено питание. Примером использования статического ОЗУ в микроконтроллерах служит память данных. Кроме статических ОЗУ существуют динамические, применяемые в современных микросхемах с большим объемом памяти. В отличие от статического ОЗУ в динамическом требуется периодически регенерировать их содержимое, иначе информация будет утеряна.

В ОЗУ присутствуют две операции: операция записи и операция чтения. Для записи и чтения информации можно использовать различные шины данных (как это делается в сигнальных процессорах), но чаще используется одна и та же шина данных. Это позволяет экономить выводы микросхем, подключаемых к этой шине и легко осуществлять коммутацию сигналов между различными устройствами.

Схема статического ОЗУ приведена на рис. 1. Вход и выход микросхемы в этой схеме объединены при помощи шинного формирователя, который может как принимать данные, так и выводить их во внешнее устройство. Естественно, что схемы реальных ОЗУ будут отличаться от приведенной на этом рисунке. Тем не менее, приведенная схема позволяет понять, как работает реальное ОЗУ. Изображение ОЗУ на принципиальных схемах приведено на рис. 2.

Рис. 1. Структурная схема ОЗУ.

Рис. 2. Изображение ОЗУ на принципиальных схемах.

Сигнал записи WR позволяет записать логические уровни, присутствующие на информационных входах во внутреннюю ячейку ОЗУ. Сигнал чтения RD позволяет выдать содержимое внутренней ячейки памяти на информационные выходы микросхемы. В приведенной на рис. 1 схеме невозможно одновременно производить операцию записи и чтения, но обычно это и не нужно.

Конкретная ячейка микросхемы выбирается при помощи двоичного кода – адреса ячейки. Объем памяти микросхемы зависит от количества ячеек, содержащихся в ней или, что то же самое, от количества адресных проводов.

При большом объеме памяти она реализуется на нескольких кристаллах. Вывод выбора кристалла CS позволяет объединять несколько микросхем для увеличения объема памяти ОЗУ. Такая схема приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема ОЗУ, построенного на нескольких микросхемах памяти.

Статические ОЗУ требуют для своего построения большой площади кристалла, поэтому их ёмкость относительно невелика. Статические ОЗУ применяются для построения микроконтроллерных схем из-за простоты построения принципиальной схемы и возможности работать на сколь угодно низких частотах, вплоть до постоянного тока. Кроме того статические ОЗУ применяются для построения КЭШ-памяти в универсальных компьютерах из-за высокого быстродействия статического ОЗУ.

Временные диаграммы записи в статическое ОЗУ и чтения из него приведены на рис.4.

Рис. 4. Временная диаграмма обращения к ОЗУ принятая для схем, совместимых со стандартом фирмы INTEL.

На рис. 4 стрелочками показана последовательность, в которой должны формироваться управляющие сигналы. На этом рисунке RD - это сигнал чтения; WR - сигнал записи; A - сигналы выбора адреса ячейки (так как отдельные биты в шине адреса могут принимать разные значения, то показаны пути перехода как в единичное, так и в нулевое состояние); DI - входная информация, предназначенная для записи в ячейку ОЗУ, расположенную по адресу A1; DO - выходная информация, считанная из ячейки ОЗУ, расположенной по адресу A2.

Рис. 5. Временная диаграмма обращения к ОЗУ принятая для схем, совместимых со стандартом фирмы MOTOROLA.

На рис. 5 стрелочками показана последовательность, в которой должны формироваться управляющие сигналы. На этом рисунке R/W - это сигнал выбора операции записи или чтения; DS - сигнал стробирования данных; A - сигналы выбора адреса ячейки (так как отдельные биты в шине адреса могут принимать разные значения, то показаны пути перехода как в единичное, так и в нулевое состояние); DI - входная информация, предназначенная для записи в ячейку ОЗУ, расположенную по адресу A1; DO - выходная информация, считанная из ячейки ОЗУ, расположенной по адресу A2.