Очень много пользователей компьютера часто задаются вопросом - что такое ОЗУ. Чтобы помочь нашим читателям подробно разобраться с ОЗУ, мы подготовили материал, в котором подробно рассмотрим, где его можно использовать и какие его типы сейчас используются. Также мы рассмотрим немного теории, после чего вы поймете, что собой представляет современная память.

Немного теории

Аббревиатура ОЗУ расшифровывается как - оперативное запоминающее устройство . По сути, это оперативная память, которая в основном используется в ваших компьютерах. Принцип работы любого типа ОЗУ построен на хранении информации в специальных электронных ячейках . Каждая из ячеек имеет размер в 1 байт, то есть в ней можно хранить восемь бит информации. К каждой электронной ячейке прикрепляется специальный адрес . Этот адрес нужен для того, чтобы можно было обращаться к определенной электронной ячейке, считывать и записывать ее содержимое.

Также считывание и запись в электронную ячейку должна осуществляться в любой момент времени. В английском варианте ОЗУ - это RAM . Если мы расшифруем аббревиатуру RAM (Random Access Memory) - память произвольного доступа , то становится ясно, почему считывание и запись в ячейку осуществляется в любой момент времени.

Информация хранится и перезаписывается в электронных ячейках только тогда, когда ваш ПК работает , после его выключения вся информация, которая находится в ОЗУ, стирается. Совокупность электронных ячеек в современной оперативке может достигать объема от 1 ГБ до 32 ГБ. Типы ОЗУ, которые сейчас используются, носят название DRAM и SRAM .

• Первая, DRAM представляет собой динамическую оперативную память, которая состоит из конденсаторов и транзисторов . Хранение информации в DRAM обусловлено наличием или отсутствием заряда на конденсаторе (1 бит информации), который образуется на полупроводниковом кристалле . Для сохранения информации этот вид памяти требует регенерации . Поэтому это медленная и дешевая память.
• Вторая, SRAM представляет собой ОЗУ статического типа . Принцип доступа к ячейкам в SRAM основан на статическом триггере, который включает в себя несколько транзисторов. SRAM является дорогой памятью, поэтому используется, в основном, в микроконтроллерах и интегральных микросхемах , в которых объем памяти невелик. Это быстрая память, не требующая регенерации .

Классификация и виды SDRAM в современных компьютерах

Наиболее распространенным подвидом памяти DRAM является синхронная память SDRAM . Первым подтипом памяти SDRAM является DDR SDRAM. Модули оперативной памяти DDR SDRAM появились в конце 1990-х. В то время были популярны компьютеры на базе процессов Pentium. На изображении ниже показана планка формата DDR PC-3200 SODIMM на 512 мегабайт от фирмы GOODRAM.

Приставка SODIMM означает, что память предназначена для ноутбука . В 2003 году на смену DDR SDRAM пришла DDR2 SDRAM . Эта память использовалась в современных компьютерах того времени вплоть до 2010 года, пока ее не вытеснила память следующего поколения. На изображении ниже показана планка формата DDR2 PC2-6400 на 2 гигабайта от фирмы GOODRAM. Каждое поколение памяти демонстрирует все большую скорость обмена данными.

На смену формата DDR2 SDRAM в 2007 году пришел еще более быстрый DDR3 SDRAM . Этот формат по сегодняшний день остается самым популярным, хоть и в спину ему дышит новый формат . Формат DDR3 SDRAM сейчас применяется не только в современных компьютерах, но также в смартфонах , планшетных ПК и бюджетных видеокартах . Также память DDR3 SDRAM используется в игровой приставке Xbox One восьмого поколения от Microsoft. В этой приставке используется 8 гигабайт ОЗУ формата DDR3 SDRAM. На изображении ниже показана память формата DDR3 PC3-10600 на 4 гигабайта от фирмы GOODRAM.

Вы можете установить вышеописанные модули от любого производителя, но лучше всего подойдут эти модули ОЗУ. Они представлены на официальной странице к материнской плате в пункте «Memory Support List », так как их совместимость проверена производителем.

Из примера видно, как легко можно узнать информацию по поводу рассматриваемого системника. Таким же образом подбирается оперативная память для всех остальных компьютерных конфигураций. Также хочется отметить, что на рассмотренной выше конфигурации можно запустить все новейшие игры с самыми высокими настройками графики.

Например, на этой конфигурации запустятся без проблем в разрешении 4K такие новые игры, как Tom Clancy’s The Division , Far Cry Primal , Fallout 4 и множество других, так как подобная система отвечает всем реалиям игрового рынка. Единственным ограничением для такой конфигурации будет ее цена . Примерная цена такого системника без монитора, включая два модуля памяти, корпус и комплектующие, описанные выше, составит порядка 2000 долларов .

Классификация и виды SDRAM в видеокартах

В новых видеокартах и в старых моделях используется тот же тип синхронной памяти SDRAM. В новых и устаревших моделях видеокарт наиболее часто используется такой тип видеопамяти:

• GDDR2 SDRAM - пропускная способность составляет до 9,6 ГБ/с;
• GDDR3 SDRAM - пропускная способность составляет до 156.6 ГБ/с;
• GDDR5 SDRAM - пропускная способность составляет до 370 ГБ/с.

Чтобы узнать тип вашей видеокарты, объем ее ОЗУ и тип памяти, нужно воспользоваться бесплатной утилитой GPU-Z . Например, на изображении ниже изображено окно программы GPU-Z , в котором описаны характеристики видеокарты GeForce GTX 980 Ti .

На смену популярной сегодня GDDR5 SDRAM в ближайшем будущем придет GDDR5X SDRAM . Это новая классификация видеопамяти обещает поднять пропускную способность до 512 ГБ/с . Ответом на вопрос, чего хотят добиться производители от такой большой пропускной способности, достаточно прост. С приходом таких форматов, как 4K и 8K, а также VR устройств производительности нынешних видеокарт уже не хватает.

Разница между ОЗУ и ПЗУ

ПЗУ расшифровывается как постоянное запоминающее устройство . В отличие от оперативной памяти, ПЗУ используют для записи информации, которая будет храниться там постоянно. Например, ПЗУ используют в таких устройствах:

• Мобильные телефоны;
• Смартфоны;
• Микроконтроллеры;
• ПЗУ БИОСа;
• Различные бытовые электронные устройства.

Во всех описанных устройствах выше, код для их работы хранится в ПЗУ . ПЗУ является энергонезависимой памятью , поэтому после выключения этих устройств вся информация сохранится в ней - значит это и является главным отличием ПЗУ от ОЗУ.

Подводим итог

В этой статье мы кратко узнали все подробности, как в теории, так и на практике, касающиеся оперативного запоминающего устройства и их классификации, а также рассмотрели, в чем разница между ОЗУ и ПЗУ.

Также наш материал будет особенно полезен тем пользователям ПК, которые хотят узнать свой тип ОЗУ, установленный в компьютере, или узнать какую оперативку нужно применять для различных конфигураций.

Надеемся, наш материал окажется интересным для наших читателей и позволит им решить множество задач, связанных с оперативной памятью.

Видео по теме

Что же она собой представляет, и какими особенностями обладает? И какие виды этой самой оперативной памяти есть? На эти и многие другие вопросы я постараюсь ответить в данной статье.

В оперативной памяти работают запущенные нами программы, процессор сбрасывает обработанные данные, которые вначале копируются в оперативную память, а потом сохраняются на жесткий диск .

Особенность оперативной памяти состоит в том что:

1. Она обладает быстрой скоростью,чтения и записи данных.
2. Информация в ней сохраняется только до того момента, пока на модули памяти подаётся напряжение

То есть если вы работали в любой программе: Word, Excel, фоторедакторе, не сохраняя эти данные и в этот момент выключили свет, то с этими данными или внесенными изменениями можно попрощаться.

Типы оперативной памяти

На сегодняшний день существует три основных типа памяти для ПК:

1. DDR (400 MHz)
2. DDR 2(533 MHz ,667 MHz, 800 MHz ,1066 MHz)
3. DDR 3(1333 MHz ,1600MHz, 1800MHz,2000MHz ,2133MHz, 2200MHz, 2400MHz, 2600MHz, 2800MHz, 3000MHz)
4. В 2014 году появилясь DDR 4 (2133MHz, 2400MHz и выше)

DDR - это самая старая и самая медленная оперативная память, которую можно еще встретить, в продаже. На её базе собирались компьютеры в период с 2003 по 2006 год.

DDR 2- это более скоростная память. Она в 2 раза шустрей чем DDR. На её основе собирались системные блоки с конца 2006 года и по 2011 год. Но сейчас лучше остановится на DDR 3 - так как одна планка объёмом 2 ГБ DDR 2 - стоит ровно в 2 раза дороже чем, планка DDR 3 - такого же объёма.

DDR 3- оперативная память увидела свет в 2007 году. Прирост производительности относительно DDR 2 (800 MHz)составил около 5-7% не так уж и много, но все равно приятно!

- SRAM (Static RAM - статическая RAM) - имеет быстрый доступ к информации и не требует регенерации, однако несколько дороже, чем DRAM. Используется в основном для кэш-памяти и в регистрах.

- DRAM (Dynamic RAM - динамическая RAM) - требует регенерации, в связи с чем время доступа больше, чем у предыдущего вида. Практически все современные модули оперативной памяти для персональных компьютеров имеют такой стандарт.

На рисунке выше показан элемент памяти DRAM. Фактически это микросхема, несколько этих микросхем устанавливаются на пластину.

- S D RAM (Synchronous Dynamic RAM – синхронная динамическая RAM) – подкласс памяти DRAM , который имеет особенность в том, что использует синхронный обмен данными. То есть, позволяет получать команды в не зависимости от того, выполнена была предыдущая команда или нет.

В силу того, что динамическая память дешевле, то именно она и используется для оперативной памяти. Она изготовлена из мельчайших конденсаторов и транзисторов для управления процессом заряда. Физически память выполнена из полупроводникового материала с образованием элементарных ячеек, в которых хранится информация строк от 1 до 4 бит. Строки объединены в матрицы, называемые страницей, которые в свою очередь создают массив, называемый банком. При считывании информации конденсаторы разряжаются и определяется, был ли в нем заряд или нет. Если заряд присутствовал, то конденсатор подзаряжается. Со временем заряд стекает, и время устойчивого хранения измеряется в миллисекундах. В статической памяти на один бит памяти задействовано два транзистора, один включен, другой выключен, они соответствуют двум состояниям памяти. В то же время у динамической памяти используется один транзистор на один бит, поэтому на одной и той же площади размещено больше памяти, однако она будет работать несколько медленнее. Поэтому для кэш-памяти используется статическая память.

Для сохранения информации используется операция перезаписи, которая называется регенерацией памяти , при которой конденсаторы подзаряжаются. Однако центральный процессор имеет доступ к данным в цикле, свободном от регенерации. Для согласования между оперативной памятью и тактовой частотой процессора существует параметр - цикл ожидания (Waitstate), указывающий количество тактов, который должен пропустить процессор между двумя операциями доступа к систем­ной шине. Чем больше количество циклов в данном параметре, тем медленнее работает компьютер. Для установки данного параметра используется программа Setup.

DRAM применялась в основном в компьютере 80286 и частично в 386SX. В настоящее время они используются в качестве составных модулей памяти SIMM, DIMM, которые будут рассмотрены далее.

Модули памяти могут отличаться друг от друга по типу архитектуры (Std или FPM, EDO, BEDO и SDRAM), по типу расположения (DIP, SIMM, DIMM и другие), по способу контроля ошибок. Могут иметь и другие отличия, например, разные номиналы напряжения, параметры регенерации и пр.

Методы контроля ошибок . Модули памяти разделяются на следующие типы:

Без паритета, то есть без проверки на ошибки. Этот вид наиболее распространен, так как память работает довольно надежно;

С паритетом, то есть проверкой на нечетность, при этом при возникновении ошибок посылается сигнал центральному процессору об их наличии;

ЕСС – контроль с кодом, который позволяет восстановить данные в случае ошибки;

EOS – контроль с кодом для восстановления информации при возникновении ошибки и проверки на нечетность;

Модули, которые искусственно выдают бит нечетности путем его пересчета, то есть практически без паритета. Позволяют работать на тех платах, которые требуют паритета.

Проверка четности означает следующее. Каждый байт, как известно, содержит восемь битов. Некоторые виды памяти содержат вместо восьми – девять байт, девятый для проверки на четность, то есть берется сумма первых восьми байт по модулю 2 и это значение помещается в девятый бит. При чтении данных, если сумма не совпадает со значением в девятом бите, то выдается ошибка, которая называется ошибкой четности. Аналогично производится проверка по нечетности, когда в девятый бит заносится значение, противоположное сумме первых восьми бит. Например, если имеется значение в первых восьми битах “00100100”, то сумма равна в двоичной системе 10В. Значение по модулю два равно нулю. При проверке на нечетность, в девятый бит будет помещено значение “1” (противоположное нулю). Для проверки по нечетности, значение будет равно “001001001”. Чаще используют проверку по нечетности, так как обнуление участка памяти выявляется именно данной проверкой (при этом сумма нулей будет четна и равна нулю для всех девяти битов). Можно использовать память с проверкой на четность в системах, которые её не требуют, но не наоборот.

Таким образом, если имеется 9 микросхем, то одна плата с микросхемами служит для проверки четности, 8 - без проверки, то есть число микросхем будет кратно 9 или 8 битам памяти. В последнее время , учитывая надежность выпускаемых микросхем, бит четности не используется (например, для схем 16 Мб один отказ на 2-3 года непрерывной работы). Память с проверкой четности (Parity - четность) используется в системах, где надежность очень критична, то есть в серверах, которые, кроме того, постоянно загружены. В некоторых случаях, когда материнская плата требует присутствия бита четности, можно использовать микросхемы оперативной памяти, которые эмулируют бит четности, то есть фактически не имеют девятый бит и не осуществляют проверку четности.

Существует память, называемая EСС, которая редко используется, но позволяет корректировать ошибки при их возникновении, то есть при возникновении ошибок производит анализ и может восстановить испорченный бит.

Надежность повышается при большей степени интегрированности. Она более высокая из-за того, что имеет меньше соединений , поэтому лучше покупать одну микросхему в 512 Мб, чем четыре по 128 Мб. В данном случае можно использовать не все слоты для оперативной памяти, а лишь некоторые, что позволяет в дальнейшем нарастить память.

Чередование памяти организовано таким образом, чтобы при совершении регенерации в одном банке (при этом с ним нельзя работать) другой банк позволял выполнить операции чтения/записи. При этом смежные блоки данных находятся в разных банках. В силу того, что часто происходит чтение последовательных данных, используются разные банки при нескольких операциях чтения/записи.

Разбиение памяти на страницы . Адресация организована подобно таблице, где каждый элемент таблицы соответствует элементу памяти в компьютере, то есть для обращения нужно указать сначала номер строки, затем столбца. В случае, когда следующее данное находится рядом, адреса строк могут совпадать, поэтому при операции с соседней ячейкой указывается только адрес столбца, что повышает быстродействие памяти.

Разделяемая память . Память, к которой могут обращаться разные устройства. Например, разделяемая память адаптера позволяет допускать обращения к ней как со стороны системной шины, так и со стороны адаптера.

Теневая память . В силу того, что данные, которые находятся в BIOS, считываются довольно медленно, а могут требоваться часто, они копируются в область оперативной памяти и далее, при работе операционной системы, считываются оттуда, а не из BIOS. Теневая память может быть реализована как программными, так и аппаратными методами.

Нестандартная память . В компьютере может встретиться нестандартная память, что часто имеет место в переносных компьютерах. Как правило, среди них распространено много видов, однако требуется приобретать память только того производителя, модули которого используются в компьютере. Покупка других производителей часто бывает дешевле, однако они могут не подойти в силу особых требований . Память для переносных компьютеров несколько дороже, чем для стационарных. Современные модели ноутбуков переходят на использование тех видов памяти, которые используются в стационарных компьютерах.

В разных видах ноутбуков для установки оперативной памяти имеются отверстия в разных частях корпуса, поэтому для них нужно иметь соответствующую инструкцию. В более современных ноутбуках память становится стандартизированной.

Тип архитектуры

Самой первой была архитектура FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM - быстрая со страничным способом), имеющая два вида памяти с разным временем доступа: 60 и 70 нсек; микросхемы с доступом 60 нсек работают при частоте системной шины 60, 66 Мгц. FPM называется также стандартной памятью и работает в пакетном режиме чтения цикла 5-3-3-3.

Следующей модификацией памяти является EDO DRAM (Extended Data Output DRAM - расширенный вывод данных DRAM). Быстродействие достигается за счет дополнительных регистров, в которых хранятся данные в течение следующего запроса к микросхеме и которые позволяют начать следующий цикл до того, как закончится предыдущий. Работает на 10-15% быстрее, чем FPM DRAM. Имеет время доступа 50 нсек, 60 нсек (для шины с частотой 66 Мгц) и 70 нсек. Используется на материнских платах с частотой шины до 66 Мгц и процессорами Pentium, реже с 486-процессором. В силу того, что при частоте системной шины более 66 Мгц работает неустойчиво, постепенно ушла с рынка.

EDO обеспечивает конвейеризацию при работе памяти. Она используется в платах SIMM-72 и DIMM, при этом в них не используется проверка на нечетность, но могут запоминаться контрольные суммы ЕСС. Данный тип памяти может использоваться как в оперативной памяти, так и в видеопамяти. Для работы с данным типом нужно, чтобы BIOS мог работать с ними, так что старые материнские платы могут их не поддерживать. Некоторые платы определяют при помощи соответствующего BIOS тип модуля памяти и допускают одновременную установку стандартной и EDO памяти. Достигает при пакетном режиме чтения цикла 5-2-2-2.

BEDO (Burst EDO - пакетный EDO) - позволяет считывать данные блоками или пакетами за один такт. Развилась из SDRAM и работает на частоте системной шины 66 Мгц. В BEDO получили дальнейшее развитие принципы конвейерной обработки. Данная память требует несколько больше времени на выборку первого данного в пакетном режиме, но обеспечивает более быструю выборку следующих данных. Она также используется в платах SIMM-72 и DIMM. Достигает при пакетном режиме чтения цикла 5-1-1-1.

SDRAM (Synchronous DRAM - синхронная DRAM) - обеспечивает конвейерную обработку данных и чередование адресов, что увеличивает ее производительность. Все операции в таких микросхемах синхронизированы с тактовой частотой CPU и работают с тактовыми частотами системной шины до 133 Мгц, причем время рабочего цикла составляет 8-10 нс при частоте системной шины 100 Мгц. Для современных шин существует память РС100, РС133, где цифры указывают частоту системной шины. Работает быстрее, чем EDO DRAM, однако при частоте шины до 66 Мгц разница в производительности не существенна.

Память SDRAM является наиболее перспективной, особенно для больших тактовых частотах системной шины компьютера, которую не может эффективно поддерживать памяти других типов. Данная память устанавливается на платах DIMM или как микросхема на системную или видеоплату. Достигает при пакетном режиме чтения цикла 5-1-1-1.

SDRAM II (DDR SDRAM) позволяет обрабатывать команды доступа параллельно в их независимых банках памяти, что убыстряет время доступа. Данная память ускоряет работу за счет использования переднего фронта и спада импульса в два раза, имеет обозначение РС1600, РС2100, где цифры обозначают количество Мбайт/сек, которые могут быть переданы по шине, соответственно 1 600 Мбайт/сек с использованием системной шины 100 Мгц, а 2100 - для 133 Мгц. Однако они должны поддерживаться чипсетом, об этом можно проконсультироваться в руководстве на материнскую плату. Более подробно о памяти DDR, DDR2, DDR3 рассказано выше.

Память Direct RDRAM является перспективной памятью, на которую перешла компании Intel . Она может работать с тактовой частотой шины 400 Мгц/сек, с пропускной способностью до 1 600 Мгц/сек, позволяя передавать данные на переднем и заднем фронтах импульса, обеспечивает конвейерную выборку данных. Кроме указанных, существует память SLDRAM, которая, как и Direct RDRAM, на частоте 400 Мгц позволяет осуществлять передачу данных до 1 600 байт/сек.

Существуют модификации вышеуказанных типов памяти, например, CDRAM (Cashe RAM), EDRAM (Enhanced RAM) – является памятью DRAM, в которой имеется статическая память, используется как буферная память в модуле. Время доступа к данным в указанных выше видах памяти составляет от 50 до 70 нс.

Кроме того, существуют другие виды памяти, которые устанавливаются на графических (видео) картах (но не для оперативной памяти) – VRAM , SGRAM , GDDR 2, GDDR 3, GDDR 4, GDDR 5 . Где GDDR 2 построен на основе DDR 2, GDDR 3, GDDR 4, GDDR 5 построены на основе DDR 3.

Современные компьютеры используют DDR , DDR 2 и DDR 3.

Виды корпусов, пластин. Установка памяти

Размещение модулей. В старых компьютерах могли использоваться дополнительные карты для увеличения оперативной памяти до 32 мегабайт. Такая память устанавливалась не при помощи DIMM и SIMM модулей, а при помощи специальной карты, подобно звуковой видеокарте . Однако в настоящее время эти карты уже не производятся.

Чтобы не иметь трудностей с установкой и использованием микросхем, память помещается на одной пластине, которая вставляется в специальное гнездо на материнской плате. В старых моделях компьютеров модуль DRAM может быть изготовлен в корпусе с двухряд­ным расположением выводов. При установке и извлечении этих элементов необходимо внимательно следить, чтобы ножки не погнулись. Для выпрямления ножек используют тонкие плоскогубцы.

DIP (Dual In-line Package - корпус с двусторонними выводами) - также старый вид памяти, емкостью до 1 мегабит, находящийся на материнской плате для моделей 8086, 286, 386, а также на графических адаптерах . Сейчас для оперативной памяти они практически не используется. Внешний их вид показан на рисунке ниже. Следующие виды памяти выпускаются в виде пластинок, на которых находятся микросхемы памяти.

Современные микросхемы выпускаются с корпусами: DIP, ZIP с зигзагообразным расположением контактов, иногда выпускаются для видеопамяти, SQJ используется в платах SIMM или для специальных разъемов на видеоплате, TSOP - для установки DIMM на плату.

Модули SIPP (Single Inline Pin Package - корпус с одним рядом проволочных выводов), или SIP (устарел). Чтобы умень­шить место, занимаемое на материнской плате, модули DRAM располагаются на пластине, которая имеет 30 выводов. Внешний вид данной платы показан на рисунке. До применения SIPP использовались модули SIP, но они безнадежно устарели.

На рисунке выше показана плата SIPP, а на рисунке ниже - SIMM.

Модули SIMM (Single Inline Memory Modules - модули памяти в один ряд), в просторечье называемые “симы” с ударением на последнем слоге. Плата SIMM отличается от модуля SIPP тем, что имеет другой вид контактов, расположенных на пластине, что видно на рисунке. Данные модули снабжены микросхемами памяти с 8, 16, 32 и более Мб памяти.

Все микросхемы, которые находятся на платах SIMM, DIMM, припаяны к плате, и заменить их практически невозможно, поэтому при неисправности одного модуля нужно заменять всю плату.

Для 30-контактных модулей SIMM нужно использовать 4 модуля для 486-процессора, так как один модуль имеет разрядность 8 бит (8 х 4 = 32), а для Pentium – 8, чтобы обеспечить 64-разрядность. 72-контактные модули SIMM имеют разрядность 32, поэтому для 486-процессоров нужно установить одну плату, для Pentium – две. Модули DIMM для Pentium устанавливаются по одному на материнскую плату.

Раньше применялись пластины с 30 выводами. В настоящее время модули памяти имеют 72 контакта. Разъем, куда вставляются пластины с памятью, показан на рисунке ниже.

Чтобы ее снять, нужно отогнуть два зажима по краям платы и наклонить плату, после чего вынуть. Стрелками показано, куда необходимо нажимать. Вставка производится в обратном порядке . Плата подносится под углом и переводится в вертикальное поло­жение. Зажимы по краям сами устанавливаются на свое место, как это показано на рисунке ниже.

Если вы собираетесь купить компьютер и на системной плате находится четыре разъема для памяти, жела­тельно выбирать тот компьютер, где заполнены не все слоты, с тем чтобы в дальнейшем можно было добавить другие модули. Лучшим способом проверить работоспособность памяти является установка ее в компьютер и запуск диагностической программы.

Вначале такие модули использовали стандарт SIMM, затем появились модули DIMM . Модуль SIMM позволяет считывать за один раз один байт. При установке нескольких модулей SIMM часто требовалось, чтобы они имели одинаковые характеристики, подчинялись одним сигналам и совпадала скорость выборки. Часто микросхемы с модулями разных компаний или разных типов одной компании не были совместимы с другими.

Модули могут быть односторонними и двухсторонними, при этом односторонние имеют, как правило, микросхемы на одной стороне платы, у двухсторонних, в которых находится два банка, модули расположены на двух сторонах.

Для материнской платы с процессором Pentium используются банки памяти, которые работают с SIMM и DIMM модулями.

DIMM (Dual In-Line Memory Module - упакованная в два ряда на корпусе память) имеет 168, 184, 200 или 240 контактов и меньшее время доступа, чем на платах SIMM. Кроме того, на платах преодолены ограничения на размер оперативной памяти в 128 мегабайт. Теперь она может достигать значительной величины, которая указана в документации на плату. Платы содержат 2 ряда по 92 или 120 контакта (всего 184 или 240, в старых компьютерах - 168). За счет большего числа контактов увеличивается число банков в модуле. В модуле DIMM уже 32 или 64 линии для считывания данных (соответственно 4 или 8 байт) и появилась возможность устанавливать их в разных компьютерах . Кроме того, модули DIMM имеют больше линий заземлений. На плате может располагаться энергонезависимая память, в которой находятся параметры микросхем. Если нужный тип микросхемы отсутствует, то плата не сможет работать с такой памятью. В отличие от плат SIMM , платы DIMM вставляются вертикально. Установка плат этого вида памяти показана в разделе подключения компьютера.

SO DIMM (Small Outline DIMM – малогабаритный DIMM) – платы, на которых имеется 72, 144, 168 или 200 контактов и которые используются для ноутбуков. Данная память имеет 16 независимых каналов памяти и позволяет работать с разными устройствами и программами, которые обращаются в разные области памяти одновременно.

Существует также вид – DDR 2 FB - DIMM , используемый в серверах, RIMM имеет 168, 184 или 242 контакта и металлический экран для защиты контактов от наводок (используется для памяти RIMM , которая почти сошла с производства), MicroDIMM с 60 контактами для субноутбуков и ноутбуков.

Кроме того, существует низкопрофильная (Low profile) память, которая имеет пониженную высоту платы для установки в низкопрофильных корпусах. Отметим также, что некоторые платы, работающие на повышенных частотах могут иметь радиатор в виде пластинок.

Установка памяти. Для установки модулей памяти SIMM нужно вначале снять крышку системного блока, извлечь старые модули (если это необходимо) и установить платы так, как это описано выше. Старые платы могут потребовать установки перемычек при добавлении памяти. Далее нужно закрыть крышкой системный блок. При работе помните об электростатическом электричестве, модули при перевозке из магазина должны находиться в антистатических мешочках, при установке микросхем нельзя касаться пальцами контактов, так как на пальцах имеется жир, который может стать причиной плохого контакта. Устанавливая модули, не нажимайте сильно на них, иначе можно повредить материнскую плату. При неудобствах установки лучше снять материнскую плату. Если модуль не устанавливается, то, может быть, вставляется не той стороной, и в этом случае попробуйте перевернуть модуль. Карты SIMM вставляются наклонно, а платы DIMM - вертикально.

Затем нужно проверить, определила ли система наличие памяти, размер которой можно узнать из программы BIOS. Можно также запустить тестовую программу для проверки установленной памяти , нет ли дефектов в какой-либо микросхеме.

Замечания. Микросхемы памяти существенно меньше, чем корпус, в котором они находятся, однако для того, чтобы было удобно их монтировать, и для соблюдения температурного режима применяется именно такая конструкция.

Карта расширения памяти использовалась для 286 потому, что материнская плата не имела специального слота для памяти. Эта карта подключалась к системной шине и требовала специального драйвера с определенным стандартом, который назывался Lim (Lotus, Intel, Microsoft).

Первые стандартные платы для новых процессоров Pentium имели, как правило, два вида разъемов для оперативной памяти: SIMM и DIMM, каждый из которых называется банком, причем их нумерация начинается с нуля (Банк0, Банк1 и так далее), однако многие платы не позволяют использовать оба эти типа памяти на плате. Банки заполняются последовательно, то есть вначале нужно установить Банк0, затем Банк1. Таким образом, нельзя установить только один Банк1. Можно попробовать определить, какая память находится на пластине: с контролем четности или нет. Если на пластине имеется 8 микросхем, то она без контроля, если девять - то с контролем. Понятно, что это связано с наличием девятого бита в байте, который используется для проверки четности. В настоящее время платы для процессоров Pentium выпускаются только с разъемами DIMM .

Существовала специальная плата-преобразователь, которая вставлялась в разъем SIMM, а в нее модули памяти, то есть, если заняты все разъемы SIMM, то их можно установить на преобразователь и получить свободные разъемы, куда можно добавить дополнительно оперативную память.

Номера банков оперативной памяти иногда маркируют на материнской плате.

При сбоях в работе оперативной памяти следует протереть ластиком контакты и вставить ее снова, затем поменять платы между собой. Если память заработала, то причиной мог быть плохой контакт , так как графическая плата потребляет много энергии и довольно сильно нагревается. Поэтому при установке нужно ее разместить таким образом, чтобы между ней и другими платами было свободное пространство , желательно около вентилятора. При этом нужно проследить, чтобы лопасти вентилятора не касались проводов, иначе он выйдет из строя.

Маркировка. На платах может встретиться маркировка 1/ /9/ /70, которая обозначает 1 - с проверкой четности (9 - число микросхем), 70 - время доступа в наносекундах. Чем оно меньше, тем лучше, но должно поддерживаться всеми устройствами, прежде всего материнской платой.

Последняя цифра часто определяет время доступа в наносекундах, которое может определять как само значение, так и в десять раз меньшее. Например, время доступа в 70 наносекунд может быть маркировано как 70 или просто -7. Значения для SDRAM могут быть –10 (означает 50 нс), –12 (60 нс) и –15 (70 нс).

В новых микросхемах вначале при помощи нескольких символов указывается название компании- производителя , например, M (компания OKI), TMM (Motorola), МТ – Micron, GM – LG и т.д. Каждая из компаний имеет код – вид шифра, о котором можно узнать через систему Интернет, обратившись на страницу компании-изготовителя.

Кэш- память

Оперативная память - не вся память, которая находится в компьютере. Кроме нее существует кэш-память, которая является буфером между центральным процессором и оперативной памятью, о которой уже упоминалось. В центральном процессоре имеется также специальная кэш-память для преобразования линейного адреса в физический, с тем чтобы его повторно не вычислять. Имеется кэш-память для работы с различными устройствами (например, с жестким диском), которая позволяет ускорить операции ввода-вывода, буфер для клавиатуры и пр. Все эти виды памяти не видны и часто не известны даже программисту, поскольку они реализуются на аппаратном уровне.

В этой главе будет рассмотрена кэш-память, работающая с процессором и находящаяся между центральным процессором и оперативной памятью. Применение кэш-памяти может значительно увеличить производительность компьютера, так как уменьшает время простоя процессора. достигается это в силу того, что передача данных от кэша или к нему производится быстрее, нежели к оперативной памяти. Если процессор должен записать данные в оперативную память, то вместо этого происходит запись в кэш-память, а процессор при этом продолжает работать. Далее, независимо от работы процессора, при освобождении системной шины, с помощью кэш-контроллера будет происходить передача данных в оперативную память. При этом имеется возможность не только записи, но и чтения данных из кэш-памяти.

Действие кэш-памяти эффективно за счет того, что программы обрабатывают, как правило, одни и те же данные. Кроме того, команды программы расположены одна за другой или внутри цикла, что увеличивает вероятность присутствия данных в кэш-памяти. Если требуемые данные для чтения находятся в кэш-памяти, то говорят о попадании в нее, если нужные данные не находятся в ней, то их нужно считывать из оперативной памяти и говорят о промахе. В общем, суть кэш-памяти в сохранении образа областей из оперативной памяти, которая работает быстрее.

Принципы организации кэш-памяти. Кэш с прямым отображением (Direct -mapped cache) частичный или наборно-ассоциативный (Set -associative cache). Как он работает? Адрес данного, которое нужно прочитать, делится на три части. Первая называется тэгом , вторая определяет строку, третья столбец. Кэш организован в виде таблицы из строк определенной длины, например, по 1+16=17 байт, где в первой ячейке содержится значение тэга, а далее находится 16 значений данных. Получив адрес (например, 123003Аh), он делится на три части: тэг (123h), номер строки (003h) и номер столбца (Аh). В данном примере приведено условное разбиение, так как размерность чисел может быть другой. По номеру определяется номер строки, в нашем примере он равен 4 (003h , где – 000h -первая строка, 001h -вторая, 002h – третья, 003h - четвертая и т.д.). В начале строки имеется значение тэга, которое сравнивается с тэгом полученного адреса (123h). При их соответствии происходит выборка или запись данного из соответствующей позиции (Аh – одиннадцатое значение, также 0h – для первого, 1h – для второго, … Аh – для одиннадцатого); если они не соответствуют, то нужного данного в кэш-памяти нет и оно выбирается из оперативной памяти. Данный тип кэш-памяти используется в 386 процессорах.

Полностью ассоциативная архитектура может хранить строку данных в любом месте кэш-памяти. Адрес, по которому данное считывается, делится на две части: тэг и номер в строке. При необходимости считывания или записи происходит проверка тэгов во всей кэш-памяти и данное выбирается, если имеется совпадение. В этом методе требуется уже больше действий для нахождения данного, так как нужно просматривать значения всех тэгов в памяти, то есть больше аппаратных затрат.

Наборно-ассоциативная архитектура использует комбинацию вышеуказанных методов и является наиболее распространенной. В этом случае несколько строк объединяются в так называемые наборы. Адрес делится на три части, третья, как и раньше, определяет номер данного в строке, средняя – номер набора, а первая часть является тэгом. По средней части адреса определяется набор, где ищется строка, которая имеет в начале номер тэга, совпадающий с первой частью адреса данного. Если она имеется, то данные пересылаются из кэш-памяти в центральный процессор, если нет, то операция производится с оперативной памятью.

Многие процедуры используют кэш-память для данных и кэш отдельно для команд центрального процессора. Этот метод называется Гарвардским . Если такого разделения нет, то метод называется Принстонским .

Кроме вышеуказанных методов, кэш-память может быть организована различными способами.

При сквозной записи (Write Through) после запоминания кэш-памяти осуществляется запись в оперативную память. Это самый простой в смысле реализации способ, однако не самый быстрый, так как после записи в кэш-память процессор может продолжить работу, и если ему потребуется шина для получения или записи данных, она будет занята для записи в оперативную память, в результате будет простаивать центральный процессор. Такой метод использовали первые процессоры с кэш-памятью (486), однако наблюдается переход к другим методам.

Метод буферизации сквозной записи (Buffered write through) является усовершенствованием предыдущего метода. При нем центральный процессор записывает несколько данных в буфер и может продолжать работу в то время, когда данные записываются в кэш-память, и эти данные затем будут перенесены в оперативную память независимо от центрального процессора методом сквозной записи.

Метод обратной записи (Write Back) позволяет после записи в кэш-память не записывать данные в оперативную память. Запись в нее будет происходить после записи всей строки во время обновления строк. Этот метод более быстрый и требует больше затрат аппаратных средств. В последнее время наблюдается переход на этот метод в современных процессорах.

В компьютерной литературе порой вкладывается разный смысл в названия кэш-памяти L1, L2. Иногда L1 обозначает кэш-память, находящуюся в процессоре, иногда в картридже. Мы же примем следующее обозначение: L1- кэш-память, которая находится в процессоре, L2 - в картридже, L3 - на материнской плате. На практике может быть иное наименование у разных фирм-производителей центральных процессоров , например, Intel и AMD.

Кэш первого уровня. Кэш-память находится внутри процессора и поэтому обращение к ней происходит с большей скоростью , чем по системной шине. Кэш-память в первых моделях содержала данные и команды в одной области. Потом она стала делиться на две части, одна из которых хранит машинные инструкции, другая - непосредственно данные, что увеличило эффективность работы компьютера. В некоторых процессорах появилась третья область – буфер ассоциативных трансляции для перевода виртуальных адресов в физические. Кэш первого уровня работает на частоте процессора. Объем ее небольшой, до 128 Кбайт.

Кэш второго уровня. Старые процессоры имеют кэш-память, встроенную в специальный картридж, в котором находится также и процессор. Эта память соединена с процессором отдельной шиной, имеющей большую тактовую частоту, чем системная шина, что позволяет эффективнее использовать компьютер. Современная кэш память второго уровня также находится на ядре процессора, осуществляет синхронизацию между ядрами процессора, практически находится между кэшем первого уровня и кэшем третьего уровня.

Кэш третьего уровня. В 486 компьютерах этот вид памяти стал встраиваться на материнскую плату. Эта память в то время называлась кэш-памятью второго уровня. В силу того, что данный кэш работает уже не на внутренней частоте центрального процессора, а на внешней, то скорость передачи данных к данной кэш-памяти ниже, чем к кэшу первого уровня. Это происходит потому, что внутренняя частота выше, чем внешняя. Так как оперативная память и кэш-память третьего уровня работают на одной частоте, а чтение/запись происходит к кэш-памяти за один такт (в старых компьютерах – за 2 и более), то она также имеет преимущества перед оперативной памятью и увеличивает производительность компьютера. Затем кэш третьего уровня стал называться кэш, находящемся на кристалле процессора (Pentium IV , достигая 4 Мб, в современных до 24 мегабайт).

В некоторых компьютерах может использоваться кэш четвертого уровня (обычно для серверов).

Кэш следующего уровня, как правило, больше по размеру, чем кэш предыдущего уровня и частота его медленней, чем у кэша предыдущего уровня.

Проблемы при работе с кэш-памятью. При работе с кэш-памятью могут возникнуть ошибочные ситуации, когда кэш-память еще не записала данные в оперативную память, а другое устройство (например, через канал DMA) пытается считать данные из памяти по этому же адресу, но получает уже старые данные. Чтобы этого не случилось, контроллер снабжен специальной подсистемой, которая определяет, кто обращается в оперативную память. Кроме того, возможен случай, когда в кэш-памяти находятся значения из ROM-памяти (только для чтения). Это реализовано для того, чтобы данные, хранящиеся в ROM-памяти, можно было считывать быстрее, так как они обычно чаще востребованы. Однако использовать кэш-память для записи в ROM нельзя, так как это может привести к ошибкам.

Второй ошибочный случай при работе с кэш-памятью возможен, когда данные из оперативной памяти считываются, а в это время через канал DMA туда же записываются новые данные. Те же проблемы могут возникать при использовании многопроцессорных систем, в которых каждый процессор применяет свою кэш-память. Чтобы не возникало таких случаев, все эти варианты должен отслеживать контроллер кэш-памяти, которому надлежит определить, что и в какой последовательности должно быть записано в оперативную и кэш-память. Однако он не всегда справляется с этими задачами.

Некоторые проблемы снимаются при указании в BIOS тех областей памяти, в которых можно производить буферизацию для кэш-памяти, а в какую - нельзя. При частых ошибках работы кэш-памяти ее можно отключить при помощи соответствующего параметра в BIOS.

Для кэш-памяти используется не динамические, а статические модули памяти. Несколько DIP элементов устанавливаются на материнскую плату. Кэш-память состоит из трех частей: контроллера, памяти для данных и памяти для команд. Первые процессоры с кэш-памятью имели контроллер и одну область памяти как для данных, так и для команд, однако в дальнейшем они стали разделяться. Как правило, кэш-память, располагаемая в процессоре, работает на той же тактовой частоте , что и процессор, на картридже имеет примерно половинную частоту, а на материнской плате - частоту системной шины. В современных компьютерах кэш-память на материнскую плату не устанавливается.

Производительность. Отключение кэш-памяти первого уровня иногда может понизить производительность системы в несколько раз для некоторых видов программ. Как правило, скорость работы данных микросхем бывает 20, 15, 12 нс и меньше, что позволяет выполнять пакетный цикл 2-1-1-1 на частоте 33 Мгц. Использование кэш-памяти 2-го уровня увеличивает производительность системы на 10-20 % (иногда указывается 20-30 %), что зависит от вида программ, которые используются. Практически рост производительности прекращается после 1 Мб, оптимальным является наличие 512 Кб (для кэш-памяти 2-го уровня).

В некоторых книгах рассматривается еще один уровень кэш-памяти, которая определяется фактически как размер буфера, находящегося в оперативной памяти и используемого для улучшения работы с некоторыми периферийными устройствами (жесткий диск, оптические дисководы и другие).

Время доступа не должно быть большим, поэтому используется статистическая память (SRAM). После ее установки необходимо установить пе­реключатели на плате. Так как на разных платах имеются свои виды переключателей, то для установки нужного переключения необходимо иметь документацию на плату.

Как правило, когда вы приобретаете материнскую плату, на ней уже находится кэш-память второго уровня размером 256, 512, 1 Мб памяти. Однако некоторые платы могут иметь гнезда для установки микросхем. Так, может быть установлен разъем COAST (Cache On A Stick – кэш на пластине), которая в настоящий момент не имеет установленных стандартов, поэтому память разных производителей может не соответствовать друг другу и не вставляться в гнездо. Лучше всего покупать материнскую плату вместе с памятью. Второй вид гнезда называется CELP (Card Edge Low Profile - край платы с низким профилем).

Микросхемы для кэш-памяти, так же, как и оперативная память, разбиваются на банки, которых может быть более одного. В банке должна находиться память, соответствующая разрядности системной шины, а максимальный объем ограничен возможностями системной платы . Установленные микросхемы должны быть однотипными, а многие установки параметров задаются через BIOS.

Sync SRAM (Synchronous Static RAM - синхронная статическая RAM), или Sync Burst SRAM, или SB SRAM – память, оптимизированная под пакетный режим операций, работает с временем доступа 8,5-13,5 нсек. Имеет при частоте системной шины более 75 Мгц диаграмму 3-2-2-2, при меньшей – 2-1-1-1.

PB SRAM (The Pipelined Burst Static RAM - конвейерная пакетная статическая RAM) - наиболее современный вид памяти, является развитием Sync SRAM.

Async SRAM (Asynchronous Static RAM - асинхронная статическая RAM) - самый старый вид памяти со временем доступа от 12 до 20 нсек с диаграммой 3-2-2-2 при частоте шины более 33 Мгц. Так как не поддерживает синхронные обращения, то производительность имеет небольшую.

При обращении к оперативной памяти проверяется наличие данных в кэш-памяти (которая работает практически как буфер), где хранятся наиболее часто используемые данные для про­грамм. Эти данные дублируются, так как они находятся и в оперативной памяти, и в кэш-памяти.

Для оперативной памяти в 16 Мб достаточно 512 Кб кэш-памяти. Кэш-память более дорогая, чем оперативная и поэтому используется для определенных целей. Конечно, можно было бы использовать сверхбыструю память как оперативную, но она дороже, чем существующая, а так как при работе вся память практически одновременно не используется, а только некоторые ее части, то, используя кэш-память, мы можем существенно увеличить мощность компьютера.

Тип кэш- памяти определяется материнской платой либо устанавливается при помощи джамперов, используя переключатели, можно устанавливать ее размер. Саму кэш-память можно отключить при помощи BIOS.

Если вам периодически приходится ковырять "железо", да ещё и старое, проблема для вас тоже актуальна. В этой заметке написано, как по внешнему виду и размерам определить тип оперативной памяти.

"Персоналки" эволюционировали быстро и в них последовательно применялось несколько разных и несовместимых между собой типов оперативной памяти. Естественно, Вы можете засунуть в свой компьютер только тот тип "оперативки", для которого на материнской плате есть подходящий слот.

Исторически первой была память SIMM на 30 контактов, её ставили на компьютеры с процессорами от 286 до 486, сейчас такая память вряд ли где-то используется. Линейный размер модуля памяти равен 89,03 мм, а выглядел он так:

В IBM-совместимых компьютерах также использовалась SIMM на 72 контакта с линейным размером модуля 108,2 мм. Существовало 2 типа таких модулей - FPM (Fast Page Mode) и EDO (Extended Data Out).

Память FPM ставилась на материнские платы компьютеров с 486 процессором и на первые Pentium"ы (примерно до 1995 года выпуска). После этого перешли на EDO . В отличие от FPM, EDO начинает выборку следующего блока памяти в то же время, когда отправляет предыдущий блок центральному процессору.

Конструктивно модули одинаковы, отличить их между собой можно только по маркировке. Персоналки, поддерживавшие EDO, обычно могли работать и с FPM, а вот обратной совместимости не было.

Примерно с 1996 года большинство производителей стали поддерживать тип памяти SDRAM , получивший название DIMM (Dual In-line Memory Module). Основное отличие DIMM - контакты, расположенные на разных сторонах модуля, независимы, а на SIMM они были замкнуты между собой и передавали одни и те же сигналы. В первых DIMM было 72 контакта, а в современных модулях DDR4, формально относящихся к этому же типу, аж 288 контактов.

Линейный размер модуля DIMM равен 133,8 мм. Стандартный 5.25-дюймовый слот памяти DIMM, кстати, имеет размер 133,35 мм.

Память DIMM была очень широко распространена примерно до 2001 года, её использовали большинство компьютеров Pentium и Celeron. После этого настало время DDR и память практически перестали называть "сим" или "дим".

RIMM - это отдельный стандарт оперативной памяти, появившийся в 1999 году. Архитектура памяти RIMM существенно отличается от DIMM/DDR, в персональных компьютерах память RIMM практически не применялась, а вот в игровых приставках Sony Playstation 2 и Nintendo 64 - да. Существуют 184-, 168- и 242-контактные RIMM.

DDR (Double Data Rate) стал следующим поколением SDRAM, впервые такие модули появились на рынке в 2001 году. Основное отличие между DDR и классическими SDRAM - для ускорения работы вместо удвоения тактовой частоты модули DDR передают данные дважды за один такт.

DDR2 - это более новый вариант DDR, теоретически в 2 раза более быстрый. Такая память появилась в 2003 году, а в 2004 стала уже весьма распространённой. Основное отличие DDR2 от DDR - способность работать на большей тактовой частоте, благодаря усовершенствованиям в конструкции. По внешнему виду DDR2 отличается от DDR количеством контактов, 240 против 184 у первого DDR. Линейный размер модуля не изменился.

" является маркетинговым термином, который подразумевает четвертое поколение мобильной беспроводной сотовой связи. В то время как 1G относится к первой партии широко доступны мобильных телефонов, 2G перешли на цифровые системы, принеся с введением текстовыми сообщениями, а затем технология 3G предлагает значительные улучшения, не в последнюю очередь возможность легкого просмотра веб-страниц, и теперь 4G, разработанный для того, чтобы соответсвовать требованиям по скорости, необходимым благодаря дальнейшему развитию существующих 3G-приложений, таких как текстовые сообщения, видео-звонки и мобильное телевидение. Короче говоря, для всех усовершенствований, которые фантазия добавляет к смартфонам, таких как возможность HDTV, нужны более продвинутые технологии и более высокая скорость. 4G является ответом на эту проблему.

4G (англ. fourth generation - четвёртое поколение) - перспективное (четвёртое) поколение мобильной связи, которое характеризуется высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. К четвёртому поколению обычно относят перспективные технологии, с помощью которых можно осуществлять передачу данных со скоростью выше 10 Мбит/с подвижным абонентам.

В 2007 году Международным союзом электросвязи в Секторе радиосвязи (МСЭ-R) определен новый глобальный стандарт под названием International Mobile Telecommunications-Advanced (IMT-Advanced). Стандарт содержит перечень функций, которым должна соответствовать сеть прежде,чем будет названа как "4G". Это такие функции (цитата МСЭ):

• совместимость услуг в рамках IMT и с фиксированными сетями;
• возможность взаимодействия с другими системами радиодоступа;
• высококачественные услуги мобильной связи;
• возможность роуминга по всему миру;
• улучшенные пиковые скорости передачи данных для поддержки расширенных сервисов и приложений.

Это означает, что IMT-Advanced будет интернет-протокол (IP) с пакетной коммутацией сети, которая включает в себя Voice-over-IP (VoIP), а не отдельные каналы телефонного вызова, используемые в сетях 3G.

Другой функцией IMT-Advanced будет бесшовная связь и роуминг по многократным сетевым типам, включая с гладкой (плавная) передачей.

Проще говоря, гладкая (плавная) передача означает, что ваше устройство будет иметь доступ к самой быстрой доступной сети. Если вы отвечаете на телефонный звонок и двигаетесь в диапазоне Wi-Fi Hotspot, устройство будет перемещаться от сети 4G к Wi-Fi Hotspot, не теряя телефонной связи, и вы будете оставаться на связи в зоне вашего оператора, в то время как в находитесь в зоне Wi-Fi. Когда вы покидаете Wi-Fi зону, устройство будет плавно переключится обратно в сеть 4G, а вы не потеряете телефонное соединение. Список требований заявляет, что сети 4G должны иметь возможность обмениваться данными со скоростью до 100 МБит/с. Чтобы увидеть это в истинном свете, следует сказать, что скорости передачи данных в сети 3G могут в настоящее время быть столь же медленными, как 3.84 Мбит/с, так что это значительный шаг вперед.

Современные технологии, которые в самом ближайшем времени станут повседневностью, невозможны без гарантированного широкополосного доступа, например, дистанционные хирургические операции и системы онлайн-консультирования, что позволит пациентам связываться с лучшими специалистами, а последние моментально получать карты болезней своих пациентов. технологии, без которых будет немыслим практически любой вид деятельности уже в ближайшие годы, требуют наличие надежных, быстрых и обладающих высокой пропускной способностью каналов. Мобильные 4G-сетям позволят пересылать гигабайты данных мгновенно и с высокой степенью защиты. Беспроводные технологии занимают ведущую позицию в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Разумнее и рентабельнее построить одну станцию 4G, способную обеспечит связь на расстоянии десятков километров, нежели тянуть оптоволокно. Возможно, Россия превратится в страну с одной из самой передовых 4G-сетей, тем более что глава Минсвязи Николай Никифоров, а его заместитель владелец Yota Денис Свердлов. И Никифоров, и Свердлов - люди с большим практическим опытом. Первый разработал и успешно запустил "электронное правительство" в Республике Татарстан, второй - гендиректор первого в России бренда, запустившего в 2009 формат беспроводной интернет-связи WiMAX, а в 2011 году - самый передовой формат LTE. На данный момент устройства LTE рассчитаны на скорость в 20 Мбит/с, но теоретически сеть четвёртого поколения позволяет обеспечить скорость до 300 Мбит/с, что делает возможной работу абсолютно новых сервисов. К примеру, проведение качественных видеоконференций на огромных офисных экранах. Участники подобных конференций могут не просто находиться в разных географических точках, но и двигаться, например, в : работающая в LTE-сети веб-камеры на ноутбуке обеспечит полноценное участие в диалоге. Обмен файлами становится и вовсе невероятно быстрым: наприме, на FTP-сервер файл размером 100 Мб можно залить всего за 4 секунды. Рядовых пользователей скорее всего заинтересует мобильное интернет-телевидение. 4G означает, что вы сможете легко скачать и музыку, и видео на ходу, загрузка через 4G стандартного фильма займет всего 10-15 минут. Быстрое соединение также позволит мобильным геймерам наслаждаться сложными многопользовательскими онлайн играми. Уже сейчас LTE позволяет передавать в реальном времени HD-видео - главное, чтобы серверы отправляющей стороны работали оперативно (YouTube уже настроен под быструю отдачу видео, но многие видеосервисы Сети пока нет). Сервисом из области фантастики, который предоставят 4G-сети, станут системы дополненной реальности: облачный сервер будет отправлять на экраны мобильных устройств сотни контекстных подсказок, исходя из местоположения абонента и городского пейзажа, который "видят" их веб-камеры.

Оставьте свой комментарий!

В самом начале весны 2008 года Международный Союз электросвязи принял решение о старте разработки нового стандарта сотовой связи – 4G. Согласно принятым постановлениям, главным отличием самого современного на сегодняшний день стандарта связи 4G от стандарта 3G является максимальная или, точнее сказать, пиковая скорость передачи данных.

Так, для находящихся в движении мобильных устройств эта скорость должна составлять в среднем 10 Мбит/секунду, а для неподвижных устройств – 1 Гбит/секунду (!). Для сравнения: скорость проводного интернета у различных провайдеров в среднем колеблется в диапазоне 10–100 Мбит/секунду. То есть нетрудно подсчитать, что скорость передачи данных в стандарте 4G должна превышать существующие стандартные скорости в 10–100 раз.

История создания стандарта

Первой «ласточкой» стандарта 4G стал формат связи LTE, который позволяет увеличить существующую скорость передачи информации примерно в 10 раз, то есть пиковая скорость передачи данных для неподвижных устройств связи составляет 100 Мбит/секунду. Но даже такой скорости вполне достаточно для качественного просмотра телепередач в режиме реального времени, а для закачки кинофильма стандартного объема на мобильное устройство может понадобиться не более одной–двух минут.

В адрес стандарта LTE раздается немало критических замечаний по поводу отступлений от соблюдения заявленных параметров передачи информации. Покрытие сети LTE в настоящее время нестабильно и во многом зависит от возможностей конкретного мобильного оператора. Как уже отмечалось, максимальная скорость передачи данных может достигать 100 Мбит/секунду, однако в реальных условиях этот показатель не превышает в среднем 42 Мбит/секунду. Безусловно, это приличный показатель, но вот до заявленных разработчиками стандарта 4G скоростей в один Гбит/секунду явно недотягивает. По этой причине в некоторых странах мира стандарт не торопятся отнести к прогрессивной 4G технологии.

Очевидным минусом стандарта LTE является низкая скорость отдачи информации. Данную проблему можно решить путем увеличения количества операторов сотовой связи и, соответственно, предоставляемых ими услуг.

Несмотря на все существующие недостатки, стандарт LTE явно превосходит существующие стандарты 3G и тем более 2G по всем параметрам. Стандарт LTE, точнее сказать, его структура, кардинальным образом отличается от менее технически развитых стандартов. Прежде всего, отличия коснулись подсистем базовых станций и коммуникационных подсистем. Изменения коснулись и саму технологию обмена данными между пользователем и базовой станцией. В стандарте LTE абсолютно все типы информации (будь то голос или же видео) передаются в формате своеобразных пакетов.

Ключевые составляющие стандарта

Среди ключевых составляющих стандарта LTE можно выделить следующие:

• обслуживающий шлюз SGW (Serving Gateway) является соединяющим звеном с существующими сетями 2G и 3G конкретного мобильного оператора. Этот способ позволяет в значительной степени улучшить качество соединения в сети в случае ухудшения условий приема и при увеличении нагрузки на сеть;
• шлюз соединения с сетями других мобильных операторов PGW маршрутизирует пакеты информации в сеть конкретного оператора;
• узел управления мобильностью MME предназначен для координации и, собственно, управления мобильностью абонентов сети;
• узел выставления счетов абонентам за предоставленные услуги PCRF, как следует из названия, предназначен для вычислений и предоставления счета абоненту мобильного оператора.

Основой стандарта LTE является использование технологии передачи информации MIMO с применением системы кодирования OFDM. Принцип действия технологии MIMO основан на применении приемных и передающих антенн разного типа, причем расположение этих антенн предусматривает практически полное отсутствие корреляционной зависимости.

Современные сети стандарта 4G в основном работают на частоте 2,3 ГГц. Еще одним распространенным диапазоном является частота 2,5 ГГц – на этой частоте работает очень много сотовых операторов Евразии, Японии и Соединенных Штатов Америки. Есть также частота 2,1 ГГц, однако большого распространения она не получила из-за узкого диапазона (от пяти до пятнадцати МГц). Новые возможности применения стандарта 4G благодаря повсеместному использованию в большинстве стран Старого Света широкополосного интернета получает частота 3,5 ГГц. Этот диапазон позволит безболезненно без приобретения и настройки дорогостоящего оборудования операторам сотовой сети использовать уже действующую и прекрасно работающую частоту для перехода на нее сети LTE.

Если же рассматривать возможность использования частот для стандарта мобильной связи 4G, то можно с уверенностью заявлять о пригодности диапазона частот от 1,4 до 20 ГГц.

Сегодня российские сотовые операторы активно расширяют зону покрытия сетей четвёртого поколения. LTE - термин, используемый для обозначения сетей, пропускная способность которых составляет не менее 10 Мбит/с. 4G-сети являются новым стандартом связи, который характеризуется, в первую очередь, быстротой соединения и высоким качеством голосовых звонков.

Список LTE-частот, на которых работают российские сотовые операторы

4G-сети каждого отечественного оператора располагаются в определённом частотном диапазоне. Представленная таблица содержит сведения о ЛТЕ бендах (от англ. Band), которые поддерживаются в нашей стране:

Стандарт LTE не совместим с сетями второго и третьего поколений, поэтому для него были выделены особые каналы передачи данных. Band - это частотные полосы любой LTE-сети. Номер бенда обозначает период начала использования данного диапазона в мире (сейчас существует 44 диапазона).

Представленные в таблице бенды используются каждым сотовым оператором. Необходимо отметить, что данные частотные диапазоны постоянно расширяются, что позволяют провайдерам обеспечить интернет-соединением большее количество пользователей.

В некоторых случаях операторы объединяются для строительства сотовых вышек: подобное соглашение заключили в 2016 году Beeline и Megafon. Другим примером сотрудничества стал договор между Билайн и MTS, в соответствии с которым операторы используют общие частоты на территории некоторых субъектов РФ.

Приобретение бендовых частот происходит путём открытых торгов, на которых провайдеры покупают право транслировать свой сигнал по определённым каналам. МТС, к примеру, потратил 4 миллиарда рублей на диапазон 2500 МГц, распространённый во всей Российской Федерации кроме Московской области и Крыма. Tele2 первым запустил 4G в Калининградской области и ряде других субъектов нашей страны на частоте 450 МГц.

Сети 4G LTE в России

Теперь вы можете ознакомиться с таблицей, в которой представлены актуальные характеристики сетей четвёртого поколения в Российской Федерации.

Помимо пяти федеральных операторов, также существуют и региональные, каждый из которых имеет собственную частотную сеть.

Верхние и нижние частоты

С финансовой точки зрения, развитие LTE-сетей на нижних частотах (менее 2000 МГц) наиболее выгодно для операторов. Такие частоты лучше проникают в здания, но не способны обеспечить скоростным подключением территории с высокой плотностью населения.

Функции верхних частот противоположны функциям нижних, поэтому оптимальным вариантом качественного соединения является комбинация обоих частотных каналов, позволяющая избавиться от «теневых» участков на больших пространствах.

Также в мегаполисах существует тенденция устанавливать на крышах офисных зданий специальные приборы, способствующие распространению скоростной сети внутри помещений.

Основные режимы LTE

LTE-стандарт разделяется на два вида: TDD и FDD.

Первый подразумевает временное (от англ. Time) разделение сигнала, а второй - частотное (от англ. Frequency). FDD является более удобным режимом связи, так как, с точки зрения повседневного использования, работает стабильнее.

Разница между данными понятиями заключается в способе загрузки и выгрузки данных. Благодаря FDD происходит параллельная обработка входящего и исходящего интернет-трафика.

Представьте, что пользователь смотрит видео на YouTube и одновременно с этим отправляет в облачное хранилище целый альбом фотографий. Просмотр видео будет считаться download-операцией, а отправка фото - upload, и в FDD-режиме гаджет распределяет обе операции по разным частотным каналам.

Например, LTE от российского Мегафона работает на частоте 17 МГц, 11 из которых могут использоваться для загрузки контента, а остальные 6 - для выгрузки.

Раздельная обработка трафика увеличивает стабильность скорости каждого отдельного процесса, обеспечивая тем самым более качественное соединение.

TDD обрабатывает трафик последовательно. Иными словами, по тем же 17 МГц будет осуществляться и загрузка, и выгрузка данных - но уже без разделения, а поочередно в одном канале. Недостатком такого режима являются возможные «скачки» скорости.

В настоящее время российские сотовые операторы стремятся комбинировать работу TDD- и FDD-станций. Объединяя режимы в одну сеть, провайдеры увеличивают общую скорость подключения.

Технология LTE-advanced (4G+)

LTE-advanced представляет собой «продвинутую» 4G-сеть и обозначается российскими операторами 4G+. Хотя такое название подчёркивает увеличение скорости нового стандарта, оно не является верным, так как LTE-A по своим реальным показателям является обычным 4G. То, что называется в России 4G, значительно уступает номинальным стандартам сетей четвёртого поколения.

Преимущество advanced-стандарта заключается в суммировании всех частот, принадлежащих сотовому оператору, что снижает коэффициент «проседания» в канале передачи данных. Благодаря слиянию нескольких диапазонов band 7 в один Megafon сумел увеличить теоретическую скорость соединения до 300 Мбит/с.

Если же к частотам band 7 прибавить частоты band 3, то быстрота передачи данных составит 450 Мбит/с (40 МГц + 20 МГц = 300 Мбит/с + 150 Мбит/с). К сожалению, реальная пропускная способность advanced-каналов ниже заявленной и соответствует лишь номинальным стандартам 4G.

Использовать различные частотные каналы может любой сотовый оператор, обладающий соответствующей лицензией и необходимым оборудованием. Сейчас наблюдается тенденция расширения пропускной способности каналов, объемы которой как раз зависят диапазона частот. Также стоит отметить, что для поддержки LTE-A устройство пользователя должно обладать специальными техническими характеристиками.

Скорость 4G

Стоит понимать, что реальная скорость соединения почти всегда отличается от номинальной. В теории не учитываются такие факторы, как ландшафт, удаленность сотовых станций или пребывание пользователя в здании, - подобные условия создают помехи подключению и значительно снижают его качество.

Быстрота передачи данных также зависит от загруженности оператора: чем больше пользователей имеют доступ к сетям четвёртого поколения, тем ниже показатели скоростных качеств. в беспроводных сетях определяется шириной диапазона частот, а также реализацией дуплекса связи.

Данные характеристики зависят от оператора. Хотя некоторые провайдеры гарантируют показатели в 300 Мбит/с, в среднем реальная скорость составляет всего 75 Мбит/с (Tele2, MTS и Билайн).

Уже упомянутый тандем Beeline и Megafon недавно начал переход к стандарту LTE-advanced, который позволил увеличить скорость до 160 Мбит/с в некоторых точках покрытия.

Сейчас такой стандарт представлен в Москве и Санкт-Петербурге, но регионам его ждать придётся долго: тотальное распространение 4G+ по всей территории России сейчас невозможно по двум причинам.

Первая заключается в стоимости требуемого оборудования, а вторая (вытекает из предыдущей) - в том, что при увеличении зоны покрытия будет расти нагрузка на уже имеющиеся сотовые вышки, то есть средний показатель скорости будет только уменьшаться.

Так как быстрота соединения зависит от ширины частотного диапазона, можно сказать, что сегодня в наиболее выгодном положении находится Мегафон, который после поглощения Yota к собственным частотам добавил каналы приобретённой компании.

Теоретически сеть Megafon может работать на канале в 40 МГц и разгоняться в режиме FDD до 300 Мбит/с, но, так как часть канала отдаётся абонентам дочерней Йоты, реальная скорость составляет примерно 100 Мбит/с.

Если сравнивать сети третьего и четвёртого поколений, то у последних скорость в несколько раз больше: средние 80 Мбит/с против максимальных 3 Мбит/с. HSPA+ смогла разогнать 3G до 45 Мбит/с, но данные показатели все равно отстают от 4G.

Дальнейшее развитие LTE

Несмотря на запуск тестирования сетей пятого поколения в мире, некоторые регионы Российской Федерации до сих не поддерживают даже 3G. В связи с данным обстоятельством стоит прогнозировать, в первую очередь, повсеместное развитие технологии LTE. Также сети четвёртого поколения представляют собой безальтернативный на территории ряда субъектов России способ доступа к Глобальной паутине, что стимулирует отечественных сотовых операторов развивать именно стандарт 4G.

В некоторых случаях проводное подключение является просто невозможным, что способствует распространению беспроводных технологий: возможности сотовых станций можно расширить благодаря специальным антеннам-ретрансляторам сигнала. Пользователь может самостоятельно приобрести такую антенну. Важно учитывать, что каждый ретранслятор работает только с определёнными частотами и режимом (FDD или TDD).

Уже много лет я слежу за новинками в области мобильных технологий. Раньше это было моим хобби, но теперь переросло в профессиональный блог, где с радостью делюсь с вами наработанной информацией. Все инструкции, лайфхаки, подборки лучших программ и тарифных планов я проверял лично на себе.