Оперативная память. 
Физические и цифровые основы компьютера

Оперативные ЗУ обычно реализуются как ЗУ с произвольным доступом. Это означает, что доступ к данным, физически организованным в виде двумерного массива (матрицы элементов памяти), производится с помощью схем дешифрации, выбирающих нужные строку и столбец массива по их номерам (адресам).

Оперативная память может быть статической или динамической. Элементом статической памяти (Static Random Access Memory — SRAM) является триггер имеющий два постоянных состояний и состоящий из 4−6 транзисторов, а элементом динамической памяти — интегральный конденсатор, для обслуживания которого требуется 1−2 транзистора. Отсюда же следуют два основных недостатка динамической памяти: она требует регенерации (то есть постоянного возобновления заряда на разряжающемся конденсаторе) и имеет в несколько раз меньшее быстродействие по сравнению со статической памятью. К тому же во время регенерации динамическая память недоступна для обмена, что также снижает быстродействие компьютера. Отметим, что сейчас обычно применяют встроенную регенерацию, не требующую внешнего обслуживания, но опять-таки занимающую время.

В качестве оперативных ЗУ в настоящее время чаще используются динамические ЗУ с произвольным доступом (DRAM). Такое положение обусловлено тем, что недостатки, связанные с необходимостью регенерации информации в таких ЗУ и относительно невысоким их быстродействием, с лихвой компенсируются другими показателями: малыми размерами элементов памяти и, следовательно, большим объемом микросхем этих ЗУ, а также низкой их стоимостью.

Однако триггер со времен первых компьютеров был и остается самым быстродействующим элементом памяти. Поэтому статическая память позволяет достичь наибольшего быстродействия, обеспечивая время доступа в единицы и даже десятые доли наносекунд, что и обусловливает ее использование в ЭВМ, главным образом, в высших ступенях памяти — кэш-памяти всех уровней. Главными недостатками статической памяти являются ее относительно высокие стоимость и энергопотребление.

Динамическая память (DRAM) бывает синхронной (работа памяти синхронизирована с работой системной шины) и асинхронной (память и системная шина работают независимо). Синхронная динамическая память (SDRAM) обеспечивает большее быстродействие, чем асинхронная, при использовании аналогичных элементов памяти и поэтому в настоящее время она используется в качестве оперативной памяти.

Следующим шагом в развитии SDRAM стала память DDR SDRAM, обеспечивающая двойную скорость передачи данных (DDR — Double или Dual Data Rate), в которой за один такт осуществляются передача данных осуществляется дважды — по переднему и заднему фронтам каждого синхроимпульса. Во всем остальном эта память работает аналогично обычной SDRAM памяти (которую стали иногда называть SDR SDRAM — Single Data Rate).

Коммерческие названия SDR и DDR типов памяти SDRAM несколько различаются. Для обычной памяти используют для указания скоростных характеристик рабочую частоту системной шины: PC100, PC133, что соответствует времени такта синхроимпульсов 10 нс и 7,5 нс. Тогда как для DDR SDRAM указывают скорость передачи данных, что с учетом передачи за один раз 8 байтов данных дает скорости (при двух передачах за такт) при частоте шины 133 МГц — 2 Ч 133 Ч 8 = 2128 Мбайт/с, при частоте 166 МГц — 2 Ч 166 Ч 8 = 2656 и при частоте 200 МГц — 2 Ч 200 Ч 8 = 3200. Такую память маркируют PC2100, PC2700 и PC3200 соответственно, причем этот ряд постоянно растет.

Дальнейшим развитием SDRAM является стандарт DDR2. В нем обеспечивается учетверенная скорость передачи данных по отношению к частоте работы самих элементов памяти. Авторы этого стандарта отмечают его эволюционный характер. Микросхемы такого типа изготавливаются в других корпусах, а модули памяти имеют 240 контактов.