Для чего нужна оперативная память и как она работает

От объема оперативной памяти зависит быстродействие компьютера, ноутбука, смартфона, планшета. Слишком большой ее объем не всегда целесообразен. Вивиан Макколл, Джефф Тайсон и Крис Поллетт рассказали, для чего необходима оперативная память, как она работает и в каких программах нужна больше всего.

Принцип работы оперативной памяти

Что такое оперативная память? Оперативная память (ОЗУ, RAM) — динамическое хранение временных данных ПК. Важно не путать ее с постоянной памятью — жестким диском или твердотельным накопителем SSD. Оперативная память — временное рабочее пространство, в котором выполняется обработка данных. Она обладает способностью считывать и записывать любой отдельный байт, когда устройства хранения информации (HDD или SSD) считывают и записывают много байтов одновременно.

Наиболее распространенный тип оперативной памяти — динамическая оперативная память (DRAM). Когда в паспорте компьютера указано 8 ГБ, это относится к DRAM. Высокоскоростная SRAM используется в качестве внутренней промежуточной области. Статическая оперативная память (SRAM, S-RAM) задействована в работе высокоскоростных регистров, кэшей и относительно небольших банков памяти, таких как буфер кадров на видеокарте.

За что отвечает оперативная память? На портале Insider Вивиан Макколл пишет, что ОЗУ отслеживает, какие программы работают в фоновом режиме и какие функции выполняют. С помощью RAM ранее загруженные программы в следующий раз откроются быстрее за один сеанс включенного ПК.

Благодаря RAM возможно быстро переключаться между вкладками браузера, потому что память компьютера держит их готовыми к использованию. Преимущество оперативной памяти заключается в том, что она поддерживает скорость работы компьютера и делает многозадачность удобной.

Оперативная память ограничена. Если в ее хранилище информации больше дозволенного, ОЗУ начнет «забывать» все, что посчитает низкоприоритетным. Если недостаточно оперативной памяти, компьютер замедлится.

Структурно оперативная память напоминает соты пчел: она поделена на ячейки, каждая из которых используется для хранения временных данных, которые поступают с внешних устройств. Информация преодолевает определенный путь. Из жесткого диска, SSD или флешки данные поступают в ОЗУ, откуда перенаправляется в центральный процессор для обработки.

Информация между оперативной памятью и CPU передается посредством кэш-памяти. С ее помощью данные быстрее доставляются от RAM в регистры центрального процессора. Для выполнения процесса на материнской плате есть специальный контроллер, который находится в северном мосту. North Bridge (северный мост) — чипсет материнской платы, который отвечает за подключение CPU к высокопроизводительным шинам (RAM, графический контроллер).

Есть еще одна особенность работы ОЗУ. Память поделена на разделы при помощи специального ПО, встроенного в ОС. Оперативка динамически распределяет память, чтобы экономно распоряжаться имеющимся объемом. Во время работы равномерно распределяются участки памяти между работающими задачами: от одних забирается лишнее, чтобы другим добавить необходимую память для нормальной работы.

Клуб DNS описал важные характеристики оперативной памяти, на которые следует обратить внимание при ее выборе:

1. Частота (МГц)— величина, которая указывает на количество операций, которые устройство выполняет за промежуток времени (зависит от таймингов).
2. Тайминги (например, 11–11–11–28) — внутренняя задержка, выраженная в тактах времени, по прошествии которого происходят чтения, записи, обработка, подача напряжения и прочие операции.
3. Пропускная способность (MB/s или GB/s) — скорость работы памяти с данными.
4. Емкость (ГБ) — объем хранилища ОЗУ.

Задачи оперативной памяти

Для чего нужна оперативная память в компьютере? Клуб DNS пишет, что ОЗУ обеспечивает быструю работу операционной системы, браузера, игр и других приложений за счет высокой скорости чтения данных в сравнении с HDD и SSD. При заполнении всего объема оперативной памяти компьютер начинает подвисать.

Когда не хватает оперативной памяти, во время игр или работы программ он начнет использовать файл подкачки жесткого диска для дополнительной ОЗУ. Это значительно ухудшает производительность, отчего происходят фризы, снижение FPS, подтормаживания. Авторы портала HowStuffWorks Джефф Тайсон и Крис Поллетт пишут, что количество RAM особенно важно, когда выполняете много графической работы или играете в требовательные игры.

Для чего нужна оперативная память в играх? ОЗУ необходима для работы системных процессов в режиме реального времени. При загрузке игры все текстуры, локации и прочие данные загружаются с жесткого диска в оперативную память. В ней хранятся все настройки, которые игрок использует во время игрового процесса.

ОЗУ необходима для операционной системы. Рекомендуемые минимальные требования такие:

• для 32-разрядной Windows 10 — 1 ГБ;
• для 64-разрядной Windows 10 — 2 ГБ;
• для Windows 11 — 4 ГБ;
• для MacOS 11 (Big Sur) — 4 ГБ.

Оперативная память позволяет получать доступ к нескольким программам одновременно с большой скоростью и эффективностью. Это касается несложных разработок, но существует ряд софта, которому всегда мало памяти. Клуб DNS выделил такие направления:

1. 3D-рендеринг — одна из самых тяжелых категорий для оперативной памяти и компьютера в целом. Построение сложных трехмерных сцен в реальном времени задействует всю мощность компьютера. Основной удар возьмет на себя видеокарта во время финального рендеринга. Во время создания серьезного проекта оперативная память загружается множеством деталей. Для такой работы 16 ГБ ОЗУ будет слишком мало. Дизайнеры стремятся к 128 ГБ для комфортной работы.
2. Обработка фотографий. Такие фоторедакторы, как Adobe Photoshop — сложные макеты, которые имеют в своем распоряжении множество инструментов. Всех их необходимо подгрузить для комфортной работы, а за это отвечает оперативная память.
3. Видеомонтаж. Для монтажа видеороликов используют сложные программы, которые имеют тысячи инструментов, пресетов, плагинов. Рабочая область имеет несколько секторов, в которых находятся эффекты, предосмотровое окно, микшеры для звуковой дорожки и многое другое. Для монтажа видео в FullHD не всегда хватает даже 32 ГБ.
4. Создание музыки. Для этого используют DAW — программы, в которых одновременно обрабатывают десятки звуковых дорожек. Каждый звуковой элемент пропускают через разные обработки, которые потребляют определенную часть ОЗУ. Есть и требовательные плагины, семплеры, эмуляторы синтезаторов, гитарных кабинетов. Все это потребляет ресурсы оперативной памяти.
5. Игровые движки. Требуется немалое количество ОЗУ, чтобы создавать игры для ПК. В процессе создание задействуется 3D-моделирование, анимации, работа с текстурами и освещением, построение виртуальных сцен, программирование.
6. Сервера. Здесь оперативная память играет важную роль.
7. САПР и CAD — системы автоматизированного проектирования, которые предназначены для инженеров. Крайне требовательны к ОЗУ.

Для чего нужна оперативная память в телефоне? ОЗУ в смартфоне необходима для хранения данных активных приложений, к которым обращаются процессор и ядро операционной системы.

Если заметили, что ПК притормаживает, интернет-страницы долго загружаются, а программы и игры с трудом запускаются, обратите внимание на оперативную память: возможно, необходимо увеличить объем ОЗУ.