Оперативная память

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство информатизации и связи РТ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

«Межрегиональный центр компетенций - Казанский техникум информационных технологий и связи»

курсовой ПРОЕКТ

по МДК 03.01 Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов

по теме: Оперативная память

Руководитель Р.Р. Зарипов

Исполнитель, студент группы 405 КСК

А.Р. Мухутдинов

Казань, 2018



СОДЕРАЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ

ТИПЫ И ВИДЫ

ПРИНЦИП РАБОТЫ

НЕИСПРАВНОСТИ

ТО И ОБСЛУЖИВАНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ



ВВЕДЕНИЕ

Оператимвная паммять или оператимвное запоминамющее устромйство (ОЗУ)-- 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.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

· непосредственно;

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

Содержащиеся в современной полупроводниковой оперативной памяти данные доступны и сохраняются только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение. Выключение питания оперативной памяти, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному разрушению хранимой информации.



ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ

Специалисты, исследующие историю развития вычислительной техники, считают первой вехой на тернистом пути возникновения и развития компьютеров разработку британцем Чарльзом Бэббиджем аналитической машины в Лондоне в далеком 1834 году. Из-за проблем с финансированием и отсутствием необходимых для постройки машины технологий построить ее в то время так и не удалось. Несмотря на этот факт, именно аналитическую машину считают первым созданным человеческим разумом автоматическим устройством для хранения и обработки математической информации, то есть первым компьютером.

Один из элементов аналитической машины, собранный сыном Бэббиджа после его смерти

Совокупность основных узлов и элементов, входящих в состав аналитической машины (и современных компьютеров также), называют архитектурой вычислительной машины. Бэббидж при разработке своего устройства выделил несколько основных частей. Первая - это «мельница», которая занималась обработкой информации (аналог современного процессора). Вторая - устройства ввода-вывода, с помощью которых вводились данные для обработки и с которых снимался затем результат. Третья - «склад», в котором хранились промежуточные результаты вычислений. Четвертая - управляющий элемент, предназначенный для передачи данных между остальными узлами аналитической машины.

Подобную архитектуру имеют все современные компьютеры, состоящие из арифметико-логического устройства (АЛУ), шины передачи данных, оперативной памяти и устройств ввода-вывода. Упрощенно взаимодействие этих элементов можно изобразить с помощью следующей схемы.

Физическая реализация ОЗУ на разных этапах развития

В машине Бэббиджа для оперативного хранения информации предусматривался сложный массив валов и шестерен, положение которых и соответствовало тому или иному значению информационной единицы. Подобный подход с небольшими изменениями просуществовал довольно долго, пока вычислительные машины представляли собой чисто механические устройства.

Появление электромеханических вычислителей и первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ) привело к созданию более быстрых и надежных методов хранения информации. На первых порах различные исследовательские центры весьма широко экспериментировали с конструкциями и физическими принципами работы запоминающих устройств. Были созданы ОЗУ, работающие на электромеханических реле, на электромагнитных переключателях, на электростатических трубках, на электронно-лучевых трубках. Затем появились различные варианты магнитных запоминающих устройств - магнитные диски и барабаны, в то время как длительное хранение информации осуществлялось на магнитных лентах. Диски и барабаны обеспечивали значительно меньшее время доступа к каждой ячейке данных по сравнению с лентами. А одним из основных требований, предъявляемых к оперативной памяти, было и остается по сей день высокое быстродействие.

Магнитный барабан

Помимо магнитных дисков и барабанов длительное время в качестве быстрой памяти использовались массивы на ферромагнитных сердечниках, которые обеспечивали очень высокую скорость доступа. Основным недостатком подобных массивов была большая энергоемкость и весьма крупные габаритные размеры ОЗУ.



Элемент памяти на магнитных сердечниках конструкции К. Олсена (1964 г.)

Как видим, основными тенденциями при разработке новых типов памяти были и остаются постепенная миниатюризация элементов памяти, что необходимо для увеличения емкости хранимой информации, снижение энергопотребления и увеличение быстродействия каждой ячейки и модулей памяти в целом.

Самый серьезный толчок развитию ЭВМ дало создание БИС (больших интегральных схем), состоящих из большого числа полупроводниковых транзисторов, заключенных в один корпус. Скорость обработки информации увеличилась настолько, что быстродействия существовавшей на то время оперативной памяти катастрофически не хватало для обеспечения нормальной работы компьютеров в целом. Понадобилось разработать принципиально новые методы хранения информации, которыми мы пользуемся и до сих пор.



ТИПЫ И ВИДЫ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ

оперативный память компьютерный запоминающий

Существует несколько распространенных видов модулей памяти, использующихся в современных компьютерах и компьютерах выпущенных несколько лет назад, но еще работающих в домах и офисах.

Для многих пользователей отличить их как по внешнему виду, так и по производительности - это большая проблема.

В этой статье мы рассмотрим основные особенности разных модулей памяти.

FPM

FPM (Fast Page Mode) -- вид динамической памяти.

Его название соответствует принципу работы, так как модуль позволяет быстрее получать доступ к данным которые находятся на той же странице, что и данные, переданные во время предыдущего цикла.

Эти модули использовались на большинстве компьютеров с процессорами 486 и в ранних системах с процессорами Pentium, ориентировочно в 1995 году.

EDO

Модули EDO (Extended Data Out) появились в 1995 году как новый тип памяти для компьютеров с процессорами Pentium.

Это модифицированный вариант FPM.

В отличие от своих предшественников, EDO начинает выборку следующего блока памяти в то же время, когда отправляет предыдущий блок центральному процессору.



SDRAM

SDRAM (Synchronous DRAM) -- вид памяти со случайным доступом, работающий на столько быстро, чтобы его можно было синхронизировать с частотой работы процессора, исключая режимы ожидания.

Микросхемы разделены на два блока ячеек так, чтобы во время обращения к биту в одном блоке шла подготовка к обращению к биту в другом блоке.

Если время обращения к первой порции информации составляло 60 нс, все последующие интервалы удалось сократить до 10 нс.

Начиная с 1996 года большинство чипсетов Intel стали поддерживать этот вид модулей памяти, сделав его очень популярным вплоть до 2001 года.

SDRAM может работать на частоте 133 МГц, что почти в три раза быстрее, чем FPM и в два раза быстрее EDO.

Большинство компьютеров с процессорами Pentium и Celeron, выпущенных в 1999 году использовали именно этот вид памяти.

DDR

DDR (Double Data Rate) стал развитием SDRAM.

Этот вид модулей памяти впервые появился на рынке в 2001 году.

Основное отличие между DDR и SDRAM заключается в том, что вместо удвоения тактовой частоты для ускорения работы, эти модули передают данные дважды за один такт.

Сейчас это основной стандарт памяти, но он уже начинает уступать свои позиции DDR2.

DDR2

DDR2 (Double Data Rate 2) -- более новый вариант DDR, который теоретически должен быть в два раза более быстрым.

Впервые память DDR2 появилась в 2003 году, а чипсеты, поддерживающие ее -- в середине 2004.

Эта память, также как DDR, передает два набора данных за такт.

Основное отличие DDR2 от DDR -- способность работать на значительно большей тактовой частоте, благодаря усовершенствованиям в конструкции.

Но измененная схема работы, позволяющая добиться высоких тактовых частот, в то же время увеличивает задержки при работе с памятью.

DDR3

DDR3 SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных, третье поколение) -- это тип оперативной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видео- памяти.

Пришла на смену памяти типа DDR2 SDRAM.

У DDR3 уменьшено на 40% потребление энергии по сравнению с модулями DDR2, что обусловлено пониженным (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR) напряжением питания ячеек памяти.

Снижение напряжения питания достигается за счёт использования 90-нм (вначале, в дальнейшем 65-, 50-, 40-нм) техпроцесса при производстве микросхем и применения транзисторов с двойным затвором Dual-gate (что способствует снижению токов утечки).

Модули DIMM с памятью DDR3 механически не совместимы с такими же модулями памяти DDR2 (ключ расположен в другом месте), поэтому DDR2 не могут быть установлены в слоты под DDR3 (это сделано с целью предотвращения ошибочной установки одних модулей вместо других - эти типы памяти не совпадают по электрическим параметрам).

RAMBUS (RIMM)

RAMBUS (RIMM) -- это вид памяти, который появился на рынке в 1999 году.

Он основан на традиционной DRAM но с кардинально измененной архитектурой.

Дизайн RAMBUS делает обращение к памяти более «разумным», позволяя получать предварительный доступ к данным, немного разгружая центральный процессор.

Основная идея, использованная в этих модулях памяти, заключается в получении данных небольшими пакетами но на очень высокой тактовой частоте.

Например, SDRAM может передавать 64 бит информации при частоте 100 МГц, а RAMBUS -- 16 бит при частоте 800 МГц.

Эти модули не стали успешными, так как у Intel было много проблем с их внедрением.

Модули RDRAM появились в игровых консолях Sony Playstation 2 и Nintendo 64.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ

Реализовано функционирование ОП довольно просто, запись или чтение данных осуществляется следующим образом:

* на требуемую строку подается электрический сигнал;

* происходит открытие транзистора;

* электрический заряд, присутствующий в конденсаторе, подается на нужный столбец



Каждый столбец подключен к чрезвычайно чувствительному усилителю. Он регистрирует потоки электронов, возникающие в случае, если конденсатор разряжается. При этом подается соответствующая команда. Таким образом, происходит осуществление доступа к различным ячейкам, расположенным на плате. Есть один важный нюанс, который следует обязательно знать. Когда подается электрический импульс на какую-либо строку, он открывает все её транзисторы. Они подключены к ней напрямую. Из этого можно сделать вывод, что одна строка является минимальным объемом информации, который можно прочитать при осуществлении доступа. Основное назначение ОЗУ - хранить различного рода временные данные, которые необходимы, пока персональный компьютер включен и функционирует операционная система. В ОЗУ загружаются наиболее важные исполняемые файлы, ЦП осуществляет их выполнение напрямую, просто сохраняя результаты выполненных операций.



Также в ячейках хранятся:

* исполняемые библиотеки;

* коды клавиш, нажатие на которые было осуществлено;

* результаты различных математических операций.

При необходимости все, что находится в RAM, центральный процессор может сохранить на жесткий диск. Причем сделать это в том виде, в котором это необходимо.



НЕИСПРАВНОСТИ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ

ОЗУ представляет из себя пару микросхем, размещенных на материнской плате. Это один из надежных компонентов компьютера. Так же довольно мал шанс, что в продажу поступит плата ОЗУ с какими-то неисправностями, потому что производители плат перед продажей, проводят тщательный тест на дефекты, Но, это, всё же, возможно, так как каждый производитель в наше время выпускает довольно большое количество ОЗУ.

Как уже было сказано, при нормальных условиях эксплуатации ОЗУ является одним из самых надёжных компонентов Вашего компьтера, но опять же, только при нормальных условиях. Несмотря на его надежность, повредить память можно очень легко, достаточно статического электричества. Помимо статического электричества на работоспособность планки оперативной памяти негативно влияют перепады напряжения, а так же неполадки с блоком питания.

Если вы не чистите Ваш компьютер от пыли или он находится во влажном помещении, то это может привести к порче контактов, которые находятся в разъемах оперативной памяти на материнской плате Вашего компьютера. Так же причиной этому может быть повышение температуры модулей и остальных компонентов внутри корпуса Вашего компьютера. Да и сам модуль оперативной памяти не такой уж "стальной", поэтому обращаться с ним нужно аккуратно, иначе можно попросту нанести физические повреждения, что приведет к его повреждению. Для повышенной прочности ОЗУ используются "радиаторы" на модулях оперативной памяти, так же плюс радиаторов, что они понижают температуру, но не сильно.

Минус ОЗУ в том, что при неисправностях его не получиться починить (его можно только заменить на новый), как другие компоненты компьютера, поэтому при покупке ОЗУ, обращайте ваше внимание на гарантийный срок и на производителя, так как, в случае дефектной планки её можно было заменить на рабочую.

Самые частые признаки дефекта оперативной памяти компьютера:

* Вылетает "синий экран смерти", один из самых верных признаков дефекта оперативной памяти.

* Сбои в работе, и опять же появление синего экрана во время работы винды. Причина может быть не только из-за дефекта ОЗУ, но и из за повышенной температуры.

* Сбои во время работы с громоздкими программами или играми, интенсивно использующими оперативную память (ОЗУ) Вашего компьютера: например Фотошоп или трехмерные компьютерные игрушки.

* Не запускается компьютер. Могут быть звуковые сигналы, с помощью которых Биос сообщает о неисправностях с памятью. В этом случае тестовые программы не помогут, тут лучше поменять модуль.

ТО И ОБСЛУЖИВАНИЕ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ

Оперативное запоминающие устройство (ОЗУ), или как привыкли говорить большинство людей -- оперативная память, являет собой временной хранилище данных перед передачей на обработку к процессору.

Неисправности оперативных плат бывают разные, в одном случае загрузка компьютера не происходит и в ответ слышны только повторяющиеся звуки с динамика системного блока. В некоторых случаях, повреждения показывают себя в неожиданной перезагрузке компьютера, или его зависании.

Перед диагностикой ОЗУ нужно отключить компьютер от питания, снять левую боковую панель и прежде, чем взяться за оперативную память руками, потребуется избавится от статического электричества просто дотронувшись пальцами до какой-либо металлической поверхности, поскольку эти планки весьма чувствительны к разному виду внешнего напряжения. Чтобы вынуть платы, нужно отжать защелки в низ с двух сторон и после, свободно вынуть ее.

Часто бывает, что контакты на платах окислились, нужно просто протереть их с помощью ластика, не стоит использовать для этого этиловый спирт и другие разрушительные жидкости, в ином случае порча устройства будет необратима.

Если предыдущая процедура не помогла устранить проблему, то возможно она скрывается в плохой пайке элементов платы. Попробуйте прогреть плату с обратной стороны при помощи монтажного фена, это позволит закрепить припой более надежно.

При внимательном осмотре нужно делать упор на все элементы, возможно, некоторые из них отломались или находятся не на одной линии. В том случае, если ламели питания серьезно повреждены, можно использовать «донора» для оживление планки ОЗУ. Если вы хорошо умеет пользоваться паяльником, просто перепаяйте их с другой не нужной платы.

Перед началом всех экспериментов следует попробовать вставить оперативную память в другие разъемы на материнской плате, может проблема скрывается в плохо работающих контактах или виной всем поврежденный южный мост, в этом случае нужно связаться со специалистом, который поможет решить поставленную задачу.

При замене неработающей оперативной памяти стоит учесть, что подбирать новую плату нужно основываясь на тип и скоростные режимы, которые поддерживает ваша материнская карта. Если вы решили покупать сразу несколько планок ОЗУ, они должны быть аналогичные по скорости и объему, что обеспечить их максимальную производительность.

Для профилактики вышеописанной проблемы, стоит внимательно вынимать ОЗУ из гнезда материнской платы, периодически очищать от пыли и заботится об их охлаждении, обычно хватает простенького кулера в корпусе.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой курсовой работе были раскрыты нюансы оперативной памяти. Мы убедились, что эта память является одним из важнейших компонентов компьютера. Ведь именно от нее во многом зависит быстродействие компьютера, а также программное обеспечение, которое мы сможем использовать на нем.

В настоящее время разработано много видов оперативной памяти: высокоскоростной и более медленной, дорогой и подешевле. Какую память следует устанавливать на компьютер, должен решать сам пользователь, в зависимости от того, какие возможности ему нужны. Но следует помнить, что быстроразвивающаяся компьютерная отрасль, в том числе программное обеспечение, предъявляют все большие требования к компьютерам, в том числе и к оперативной памяти.

Размещено на Allbest.ru

...