SLC S23 Week4 || Computer Repair - Understanding RAM
Ніби прості завдання, відносно прості запитання - справитися може багато хто, але.. але.... навіть я ось писав це допис мало не два дні)))
Раніше я і не звертав увагу на існування пам'яті SRAM, напевне тому що ніколи не мав справи з нею, встановлював і замінював лише модулі звичайної динамічної пам'яті. Проте що є пам'ять SRAM і DRAM я знав давно. Напевне через те що менше стикався в роботі з SRAM майже забув за її існування)) Зібравши зі своїх спогадів та інтернету інформацію про пам'ять я звів її в таку таблицю
| Характеристика | SRAM (Static RAM) | DRAM (Dynamic RAM) |
|---|---|---|
| Тип пам'яті | Статична | Динамічна |
| Швидкодія | Швидший доступ до даних | Повільніший доступ до даних |
| Складність структури | Складніша (6 транзисторів на комірку) | Простіша (1 транзистор і 1 конденсатор) |
| Енергоспоживання | Вище | Нижче |
| Вартість | Дорожча | Дешевша |
| Щільність пам'яті | Нижча | Вища |
| Необхідність оновлення | Не потребує оновлення | Потребує періодичного оновлення |
| Використання | Кеш-пам'ять (наприклад, L1, L2, L3 кеш), | Оперативна пам'ять (RAM), |
| мікроконтролери, BIOS (для зберігання тимчасових даних) | відеопам'ять, основна оперативна пам'ять | |
| Надійність | Вища (менше схильна до впливу радіації) | Нижча (більш схильна до впливу радіації) |
| Тривалість зберігання даних | Дані зберігаються доки є живлення | Дані потребують періодичного оновлення |
| Поведінка при подачі живлення | Може містити "сміття" (випадкові дані) | Зазвичай ініціалізується нулями |
| Ємність | Переважно від 1 МБ до 16 МБ | Від 1 ГБ до 16 ГБ і більше |
| Розміщення | Широко використовується в процесорі або розміщується між основною пам’яттю та процесором комп’ютера | Розміщується на материнській платі модулі в слотах |
| Принцип роботи | Працює за принципом зміни напрямку струму через перемикачі (тригери) | Працює, утримуючи заряди в конденсаторах |
В мого першого комп'ютера пам'яті було 64Кб, так як 8-бітні процесори не могли адресувати більше. Але це був максимум, перші ZX взагалі мали 16К ОЗУ, 32Кб ОЗУ. І навіть з тих 64Кб - 16 Кб було ПЗУ і 48 ОЗУ. Навіть тоді це було багато пам'яті.
КР565РУ5В - це мікросхема пам'яті розпаяна на платі клону ZX Spectrum мого першого комп'ютера.
Звісно пам'ять була динамічною, а ще була особливість реалізації відео пам'яті - так як доступ треба був процесору для оновлення значень, відеоадаптеру для виводу на екран і для регенерації - то реалізація цього вийшла таким от чином
Коли ж розробили прадідуся сучасних ПК IBM PC - завдяки певній хитрій реалізації вдалося теоретично збільшити об'єм до 1Мб. А хитрість була в тому що було вікно в 64 Кб яке ковзало по памяті, його можна було позиціонувати по пам'яті і так здійснювати доступ до всієї пам'яті. (все рівно в певну одиницю часу можна було бачити лише 64Кб скільки б пам'яті не було.)
Якщо сказати точніше кількість пам'яті визначає не стільки процесор як розрядність шини даних. У IBM PC шини даних було 20 бітною(16+4) але згодом і того стало мало
Відома жартівлива фраза Біла Гейтса - "640Кб вистачить кожному", яка до нього та прилипла)) а він говорив що ніколи так не казав. Та й не він же визначав архітектуру комп'ютера.
Ця фраза говорить про те як швидко пам'яті 640Кб стало не вистачати.
Основні характеристики різних епох розвитку пам'яті
| Type | Year of Intro. | Maximum Clock Rate | Bus Width | Peak Bandwidth | Volts |
|---|---|---|---|---|---|
| FPM | 1990 | 25MHz | 64 bits | 200 MBps | 5v |
| EDO | 1994 | 40MHz | 64 bits | 320 MBps | 5v |
| SDRAM | 1996 | 133MHz | 64 bits | 1.1 GBps | 3.3v |
| RDRAM | 1998 | 400MHz (x2) | 16 bits | 800 MBps | 2.5v |
| DDR SDRAM | 2000 | 268MHz (x2) | 64 bits | 4.2 GBps | 2.6v |
| DDR2 SDRAM | 2003 | 533MHz (x2) | 64 bits | 8.5 GBps | 1.8v |
| DDR3 SDRAM | 2007 | 800MHz (x2) | 64 bits | 12.8 GBps | 1.5v |
| DDR4 SDRAM | 2012 | 1600MHz (x2) | 64 bits | 25.6 GBps | 1.2v |
| DDR5 SDRAM | 2020 | 4800MHz (x2) | 64 bits | 38.4 GBps | 1.1v |
FPM/EDO
 |  |
|---|---|
| 256K x 4 біт on 80286 motherboard | 30-pin SIMM або коротше SIMM-30 |
SIMM 30
 |  |
Модулі SIMM-30 використовувалися в перших комп'ютерах
для 16-бітних процесорів слід було ставити по 2 модулі, а для 32-бітних по 4 модулі.
Це перший тип памяті з яким я познайомився, працював на частоті 25МГц, пропускна здатність до 200 Мб/с
Широко використовувалися в 286/386 системах, 486 вже переходили на SIMM72, але в ще в Pentium рідко зустрічалися.
SIMM 72
 |  |
 |  |
Далі з'явилися планки SIMM-72 я їх зустрічав у 486 та Pentium системах
Зустрічалися як EDO так і FPM це ж характеристика мікросхем пам'яті а не самого модуля.
Пам'ять працювала на частоті 40МГц але все ще була 5 Вольт.
Я тоді непевне ще не знав, або не надавав значення EDO/FPM. Пригадую ці назви я чув - але не пригадую щоб свідомо обирав EDO як більш продуктивніші.
SDRAM PC-133
 |  |
Від цього моменту пам'ять працює на частоті системної шини, точніше синхронно з нею.
Були модулі PC-66, PC-100, PC-133 що працювали відповідно на частотах 66, 100 та 133 МГц.
Кількість контактів зросла з 72 до 168.
DDR or DDR SDRAM
 |  |
DDR має 184 контакти.
В модулях DDR SDRAM дані передають по обох фронтах кожного тактового імпульсу, що дозволяє подвоїти пропускну здатність пам'яті.
| Standard Name | Memory Clock | Cycle Time | Module Name | Peak Bandwidth |
|---|---|---|---|---|
| DDR-200 | 100 MHz | 10 ns | PC-1600 | 1600 MB/s |
| DDR-266 | 133 MHz | 7.5 ns | PC-2100 | 2133 MB/s |
| DDR-333 | 166 MHz | 6 ns | PC-2700 | 2667 MB/s |
| DDR-400 | 200 MHz | 5 ns | PC-3200 | 3200 MB/s |
DDR2
| Standard Name | Memory Clock | Cycle Time | Module Name | Peak Bandwidth |
|---|---|---|---|---|
| DDR2-400 | 200 MHz | 5 ns | PC2-3200 | 3200 MB/s |
| DDR2-533 | 266 MHz | 3.75 ns | PC2-4200 | 4266 MB/s |
| DDR2-667 | 333 MHz | 3 ns | PC2-5300 | 5333 MB/s |
| DDR2-800 | 400 MHz | 2.5 ns | PC2-6400 | 6400 MB/s |
| DDR2-1066 | 533 MHz | 1.875 ns | PC2-8500 | 8533 MB/s |
Основна відмінність DDR2 від DDR — удвічі більша частота роботи зовнішньої шини, по якій дані передаються в буфер мікросхеми пам'яті.
При однаковій частоті DDR2 працює повільніше від DDR ((
 |  |
 |  |
DDR 3
Це мій основний тип пам'яті)) тобто за довгі роки я ще не перейшов на сучасніший. Ось і зараз все ще пишу цей допис і він десь там зберігається в нетрях DDR3 пам'яті.
##DDR4
 |  |
Так як основний комп'ютер все ще на базі пам'яті DDR3 то таких модулів для звичайного комп'ютера в мене нема - проте є ноутбучний модуль
| Standard Name | Memory Clock | Cycle Time | Module Name | Peak Bandwidth |
|---|---|---|---|---|
| DDR4-1600 | 800 MHz | 1.25 ns | PC4-12800 | 12800 MB/s |
| DDR4-1866 | 933 MHz | 1.071 ns | PC4-14900 | 14933 MB/s |
| DDR4-2133 | 1066 MHz | 0.938 ns | PC4-17000 | 17066 MB/s |
| DDR4-2400 | 1200 MHz | 0.833 ns | PC4-19200 | 19200 MB/s |
| DDR4-2666 | 1333 MHz | 0.750 ns | PC4-21300 | 21333 MB/s |
| DDR4-3200 | 1600 MHz | 0.625 ns | PC4-25600 | 25600 MB/s |
| DDR4-3600 | 1800 MHz | 0.556 ns | PC4-28800 | 28800 MB/s |
| DDR4-4000 | 2000 MHz | 0.500 ns | PC4-32000 | 32000 MB/s |
| DDR4-4400 | 2200 MHz | 0.455 ns | PC4-35200 | 35200 MB/s |
| DDR4-4800 | 2400 MHz | 0.417 ns | PC4-38400 | 38400 MB/s |
DDR5
 |  |
| Standard Name | Memory Clock | Cycle Time | Module Name | Peak Bandwidth |
|---|---|---|---|---|
| DDR5-3200 | 1600 MHz | 0.625 ns | PC5-25600 | 25600 MB/s |
| DDR5-3600 | 1800 MHz | 0.556 ns | PC5-28800 | 28800 MB/s |
| DDR5-4000 | 2000 MHz | 0.500 ns | PC5-32000 | 32000 MB/s |
| DDR5-4400 | 2200 MHz | 0.455 ns | PC5-35200 | 35200 MB/s |
| DDR5-4800 | 2400 MHz | 0.417 ns | PC5-38400 | 38400 MB/s |
| DDR5-5200 | 2600 MHz | 0.385 ns | PC5-41600 | 41600 MB/s |
| DDR5-5600 | 2800 MHz | 0.357 ns | PC5-44800 | 44800 MB/s |
| DDR5-6000 | 3000 MHz | 0.333 ns | PC5-48000 | 48000 MB/s |
| DDR5-6400 | 3200 MHz | 0.313 ns | PC5-51200 | 51200 MB/s |
| DDR5-7200 | 3600 MHz | 0.278 ns | PC5-57600 | 57600 MB/s |
| DDR5-8000 | 4000 MHz | 0.250 ns | PC5-64000 | 64000 MB/s |
SO-DIMM to DIMM
 |  |
це не новий тип пам'яті - це просто майже вдвічі менший за ромірами модуль пам'яті
Так як я недолюблюю ноутбуки то менше стикався з такими модулями
 |  |
Одного разу ремонтуючи ноутбук я попередньо невірно визначив причину - і замовив модуль пам'яті, але в ноутбуці він виявився справним - то ж я дарма витратив гроші і замовив "зайвий" модуль. А так я к у мене переважно десктопи(настільні ПК) то пристроїти(подіти) цей модуль було нікуди
І я задався питанням - а чи нема перехідника з ноутбучної пам'яті на звичайну
Як виявилося є!! Я замовив - і перехідник пропрацював вже кілька років
Цей перехідник під пам'ять DDR3, але є й багато інших DDR2 DDR3 DDR4. Так як ці модулі під ноутбук та під десктоп принципово однакові.
RIMM, Rambus
Пригадю як за часів появи Pentium IIІ були статті про новий тип пам'яті. але вона була дорогою тому я нею е сильно цікавився. Я її навіть ніколи не зустрічав. Память мала кращі показники продуктивності на той час, але була дуже дорогою та сильно грілася тому мала обов'язкови радіатор. Мала бути встановлена по 3 шт, надалі таки змінили цю вимогу і ставили по 2. Так як різні модули підвищували нестабільність.
GDDR
Про графічну пам'ять треба було б розповідати в темі відеокарт
проте я й тут затрону цю тему(сподіваюся що трохи)
| Покоління | Рік появи | Ефективна частота | Пропускна здатність (на канал) | Напруга живлення | Популярні обсяги пам'яті | Основні відеокарти |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GDDR1 | 1998-1999 | 166-400 МГц | До 6.4 ГБ/с | 2.5 В | 32 МБ, 64 МБ | NVIDIA GeForce 256, ATI Radeon 7000 |
| GDDR2 | 2003-2004 | 400-800 МГц | До 12.8 ГБ/с | 2.5 В | 128 МБ, 256 МБ | NVIDIA GeForce FX 5000 серії |
| GDDR3 | 2004 | 500-1600 МГц | До 64 ГБ/с | 1.8-2.0 В | 256 МБ, 512 МБ, 1 ГБ | NVIDIA GeForce 7000 серії, Xbox 360 |
| GDDR4 | 2006 | 1600-2000 МГц | До 128 ГБ/с | 1.5-1.8 В | 512 МБ, 1 ГБ | ATI Radeon HD 2900 |
| GDDR5 | 2008 | 3000-8000 МГц | До 512 ГБ/с | 1.5 В | 1 ГБ, 2 ГБ, 4 ГБ, 8 ГБ | NVIDIA GTX 400-1000 серії, AMD RX 500 |
| GDDR5X | 2016 | 8000-11000 МГц | До 484 ГБ/с | 1.35 В | 8 ГБ, 11 ГБ | NVIDIA GTX 1080, Titan X |
| GDDR6 | 2018 | 12000-18000 МГц | До 768 ГБ/с | 1.35 В | 8 ГБ, 16 ГБ | NVIDIA RTX 2000/3000, AMD RX 5000/6000 |
| GDDR6X | 2020 | 19000-21000 МГц | До 1008 ГБ/с | 1.35 В | 10 ГБ, 24 ГБ | NVIDIA RTX 3080/3090 |
Одна з найпопулярних відеокарт кінця 90х, на самій відеокарті було розпаяно 1 Мб, і можна було ще доставити 1 Мб і розширити до 2Мб
Тоді популярними були розширення екрану 640х480 та більш продвинуті 800х600, і відеопамяті могло не вистачати. Кольори кодувалися 1 байтом(256кольорів) 2 байтами і чотирма для найбільшої кількості кольорів.
На відеокартах спочатку використовували звичайну пам'ять, потім її модифікували - зробили двопортовою, щоб можна було одночасно писати/читати.
Подальші вдосконалення привели до появи спеціальної графічної памяті.
Модулі памяті в епоху 386 були розміром в середньому 1Мб, так як пам'ять була дуже дорогою. Автор відео замовив плати і сам спаяв модулі та встановив у свій комп’ютер 386 із 64 Мб оперативної пам’яті. Тест всих 64Мб тривав 10 годин.
Про швидкість та продуктивність модулів пам'яті я описав у першому завданні, тут же додам що швидкість пам'яті можна майже подвоїти якщо встановити два однокові модулі і ввімкнувши режим двоканальної пам'яті.
При цьому пропускна спроможність зросе вдвічі, звісно це призведе до підвищення продуктивності, але в кожній програми це число буде різним.
Кожна програма використовує пам'ять - продуктивність же буде залежати або від обсягів використання пам'яті або від інтенсивності її використання.
Особливо критичні до шивдкості пам'яті програми це -
звісно ігри, рендерин і обробка фото та відео, віртуальні машини та багатозадачність, архівування/розархівування великих обсягів даних, наукові розрахунки та великі бази данних. В багатьох системах використовується не дискретна відеокарта, а вбудована - то в цьому випадку продуктивність сильно залежить від продуктивності памяті
Використання двоканального режиму залежить від підтримки материньскою платою, для цього слід вставляти моделі в слоти одного кольору(наприклад якщо вони два синього два жовтого), а самі модулі мають бути ооного об'єму та з однаковими характеристиками. Тому часто модулі продають парами.
Процесор звертаєтсья до двох модулів одночасно, паралельно - звідси й підвищення продуктивності.
Проте від ввімкнення двоканального режиму наприклад в іграх швидкість FPS зростає на 10-25%
Поперше це горезвісний BSOD, який одного часу ставав чорним, а тепер знов синій))
- несподіване завершення роботи яке часто виникає через несправну пам'ять, що часто призводить щонайменше до втрати незбережених даних а найбільше те що операційна система не зможе завантажитися через пошкодження важливих даних.
- мертве зависання - коли система ніяк не реагує ні на натискання клавіш, ні на рухи мишею, наслідки ті ж самі.
- комп'ютер навіть не вмикається - "не бачить" пам'ять ніби слот з нею порожній.
- несумісність модулів, коли модулі з різними характеристиками і не можуть "домовитися" про сумісну роботу. правда часто це не приводить до помилок - модулі працюють на спільній частоті(характеристиках) якщо вони є
- в перших комп'ютерах модулі слід було ставити не по одному, а парами по 2 по 4
- невідповідність процесора))) дивно але свого часу була пам'ять лише для процесорів АМД. Це було пов'язане з контролером пам'яті який АМД внесла до процесора. Як упував таку пам'ять майже вдвічі дешевше звичайної (DDR2) А DDR3 не підійша до моєї материнської плати(інший чіпсет)
Найвідоміша утиліта перевірки пам'яті це MemTEST
Одного разу я вставив модуль пам'яті не тією стороною - він "згорів", вийшов з ладу. То був на той час дорогий 4Gb DDR модуль. Гадаю контакти живлення пішли на інші контакти і звісно що сьсгоріло. Як бачите по фото раніше я не викидаю старі модулі(нсправних там 2-3 лиш), то ж і той не викидав. А протестував його. Під час тестування помітив що помилка з'являється після 2.5 Гігабайт.
Я запусти в утиліту налаштування системи - Win+R 'msconfig.exe' і відкинув "зайву" пам'ять. Так це не 4 Гігабайти, а лиш 2.5 - але так мені вдалося "оживити" модуль пам'яті. Тоді ще для перегліду пари сторінок такого обсягу вистачило б - то ж модуль працював собі, а не лежав у коробці.
Так як пошкодженн було "далеко" часто Windows завантажувалася і працювала)) до тих пір доки не починала користуватися пошкодженою ділянокю - тоді комп'ютер аварійно перезавантажувався.
Натискаю Win+Pause і одразу бачу скільки пам'яті у мене встановлено
 |  |  |
Коли писав про CPU я вже згадував програму CPU-Z, яка дає детальну інформацію і про пам'ять комп'ютера. Хто бажає ще більш детальної інформації може скористатися HwInfo та AIDA64
Спочатку візьму ноутбук
Від'єднаю його від живлення, та витягну аккумулятор.
Добре що в цій моделі є спеціальна, окрема кришка для доступу до пам'яті та жорсткого диску. Багато моделей мають знизу суцільну кришку, доступ до пам'яті сильно ускладнений. Часто доводиться виймати клавіатуру - що додає пункти щодо не любові моїй до ноутбуків. (мені просто незручнопрацювати за ними як і за телефоном... кожному - своє, як кажу приказка)
 |  |
Це вже з іншої прични я знімав нижню кришку повністю
В цьому ноутбуці було 4Gb + 4Gb, виймання одного модуля ніяк не сказалося на продуктивності. Так як до тих задач що на ньому виконуються це не критично. Якби я змінив модуль з 4 на 2Гб - гадаю сповільнення завантаження ОС булоб сильно відчутно.
 |  |
Аналогічні процедури можна провести і з настільним компютером
В одному з них(зелена материнська плата BioStar) чотири слоти під модулі пам'яті - але материнська плата не підтримує модулі більше 1Гб, то ж встановити в систему можна лише 4 Гб - що на сьогоднішній день менше необхідного.
Інша материнська плата (чорна ASUS з жовтими слотами під пам'ять) має лише два слоти, але більш сучасна і підтримує модулі в 4Гб. То двох моділув по 4Гб ще достатньо на сьогоднішній день.
2902 words, 12 min read
Слів вийшло навіть більше ніж в розповіді про CPU - а часу на написання допису пішло немало)
А хотілося розповісти ще більше
То краще наступного разу буде трохи відділити домашнє завдання від теорії - і частину "відповіді" опублікувати як допис в Technology & Development Club
Під час виконання домашнього завдання віднайшов та відсортував на своєму фото архіві деякі фото на комп'ютерну тематику))
Ще більше виникло бажання зібрати та протестувати 386, 486)))
Згадав деякі забуті та дізнався нові факти про пам'ять))