7f86c18d3566f820e73582b0495eb3a1

1.

Оперативная память: RAM, шины, определение DDR DIMM
Краткий научный обзор
Дисциплина: ОП. 02 Архитектура аппаратных средств
Специальность: 09.02.07 «Информационные системы и программирование»
Курс: 2
Подготовил: Егор Валерьевич
Аннотация. В настоящем обзоре рассматривается оперативная память (RAM) как ключевой
компонент вычислительной системы. Определяются принципы работы динамической памяти,
анализируются конструкции модулей DIMM и SO-DIMM, приводится методика визуальной и
программной идентификации поколений DDR (DDR—DDR5). Рассматриваются шины памяти,
режимы работы и основные характеристики, влияющие на производительность.
Ключевые слова: оперативная память, RAM, DRAM, DDR, DIMM, SO-DIMM, шина памяти, SPD,
регенерация, пропускная способность, двухканальный режим.
1. Определение и место оперативной памяти
Оперативная память (Random Access Memory, RAM) — энергозависимая память, предназначенная для
временного хранения выполняемых программ и текущих данных. В отличие от внешней памяти, RAM
обеспечивает произвольный доступ к любой ячейке и используется непосредственно процессором в
процессе вычислений.
Оперативная память является связующим звеном между процессором и внешней памятью: программа
загружается с накопителя в RAM, после чего процессор считывает из неё команды и данные.
Быстродействие RAM существенно выше, чем у внешних накопителей, но ниже, чем у регистров и кэшпамяти процессора.
2. Принцип работы динамической памяти (DRAM)
Современная оперативная память строится на основе динамической памяти с произвольным
доступом (Dynamic Random Access Memory, DRAM). Каждая ячейка DRAM состоит из одного
транзистора и одного конденсатора. Информация хранится в виде электрического заряда на
конденсаторе: наличие заряда соответствует логической единице, отсутствие — логическому нулю.
Конденсатор со временем теряет заряд, поэтому данные необходимо периодически восстанавливать.
Процедура восстановления заряда называется регенерацией (refresh). Типичный интервал регенерации

2.

составляет единицы или десятки микросекунд, при этом за один цикл обновляется целая строка
ячеек[reference:0].
Важно: необходимость регенерации — принципиальное отличие DRAM от статической памяти
(SRAM), используемой в кэш-памяти процессора. SRAM хранит данные на триггерах и не требует
обновления, но она значительно дороже и менее плотна.
3. Поколения DDR и их характеристики
Синхронная динамическая память с удвоенной скоростью передачи данных (DDR SDRAM) передаёт
данные по обоим фронтам тактового сигнала, что удваивает пропускную способность по сравнению с
обычной SDR SDRAM. За время развития сменилось пять поколений DDR.
Поколение
Контактов
Напряжение
Положение ключа
Обозначение
(DIMM)
DDR
184
модулей
2,5 В
По центру
PC-1600 … PC3200
DDR2
240
1,8 В
Смещён вправо
PC2-3200 … PC28500
DDR3
240
1,5 В
На 1/3 от края
PC3-6400 … PC317000
DDR4
288
1,2 В
На 1/5 от края
PC4-17000 … PC425600
DDR5
288
1,1 В
На 1/10 от края
PC5-38400 … PC564000
Ключевое отличие DDR2 и DDR3 при одинаковом числе контактов (240) заключается в расположении
ключа: у DDR2 он смещён вправо, у DDR3 — ближе к центру. Это исключает установку модуля в
неподходящий слот и предотвращает повреждение оборудования[reference:1]. DDR4 и DDR5 также
имеют по 288 контактов, но ключ DDR5 расположен ближе к краю и имеет характерную выпуклую
форму[reference:2].
4. Конструкция модулей: DIMM и SO-DIMM
Оперативная память поставляется в виде модулей — печатных плат с установленными микросхемами
DRAM. Основных форм-факторов два.
4.1. DIMM

3.

DIMM (Dual In-line Memory Module) — модуль с двухрядным расположением контактов,
обеспечивающий 64-битную шину данных. Применяется в настольных компьютерах и серверах.
Стандартный DIMM имеет длину около 13,3 см и ширину 3,2 см[reference:3].
4.2. SO-DIMM
SO-DIMM (Small Outline DIMM) — уменьшенный вариант модуля, применяемый в ноутбуках,
компактных системах и встраиваемых устройствах. Имеет примерно вдвое меньшие габариты (около 6,7
× 2,6 см) и, как правило, меньшее число контактов: 200 для DDR/DDR2, 204 для DDR3, 260 для DDR4,
262 для DDR5[reference:4].
Замечание: модули SO-DIMM физически несовместимы с разъёмами DIMM. При модернизации
ноутбука необходимо использовать именно SO-DIMM соответствующего поколения.
5. Методика определения поколения DDR
Определить поколение оперативной памяти можно несколькими способами, которые целесообразно
применять комплексно.
5.1. Визуальный осмотр
Число контактов (пинов): 184 — DDR, 240 — DDR2/DDR3, 288 — DDR4/DDR5.
Расположение ключа: по центру — DDR, смещён вправо — DDR2, ближе к центру — DDR3, на 1/5
от края — DDR4, на 1/10 с выпуклостью — DDR5.
Маркировка на PCB: надписи PC , PC2 , PC3 , PC4 , PC5 соответствуют поколению.
5.2. Чтение этикетки
На наклейке модуля обычно указан код вида PC4-25600 или DDR4-3200 . Цифра после PC указывает
поколение: PC4 — DDR4, PC5 — DDR5. Например, PC4-21300 соответствует DDR4-2666, а PC548000 — DDR5-6000[reference:5].
5.3. Программные средства
Утилиты CPU-Z, AIDA64, HWiNFO считывают данные из микросхемы SPD (Serial Presence Detect) —
небольшой EEPROM-памяти, установленной на каждом модуле. SPD хранит сведения о типе памяти,
объёме, таймингах, напряжении и производителе[reference:6]. В CPU-Z на вкладке Memory отображается
тип (DDR4, DDR5), а на вкладке SPD — подробные параметры модуля.
5.4. BIOS/UEFI
Информация о типе установленной памяти доступна в разделе Main или System Information BIOS/UEFI.
Большинство современных материнских плат отображают поколение DDR и объём каждого модуля.

4.

6. Шины памяти и пропускная способность
Обмен данными между процессором и оперативной памятью осуществляется через шину памяти
(memory bus). Шина включает линии данных, адреса и управления. Ширина шины данных для
современных модулей DIMM составляет 64 бита (8 байт), что позволяет передавать 8 байт за один такт.
Пропускная способность памяти рассчитывается как произведение частоты передачи данных на
ширину шины. Например, модуль PC4-25600 (DDR4-3200) обеспечивает пропускную способность 25
600 МБ/с (25,6 ГБ/с)[reference:7].
Обозначение
Стандарт
Частота (МГц)
Пропускная способность
PC-3200
DDR-400
200
3,2 ГБ/с
PC2-6400
DDR2-800
400
6,4 ГБ/с
PC3-12800
DDR3-1600
800
12,8 ГБ/с
PC4-25600
DDR4-3200
1600
25,6 ГБ/с
PC5-48000
DDR5-6000
3000
48,0 ГБ/с
6.1. Двухканальный режим
Для повышения пропускной способности применяется двухканальный режим: два модуля одинакового
объёма устанавливаются в слоты разных каналов (обычно обозначаются разными цветами). В этом
случае ширина шины данных удваивается до 128 бит, а теоретическая пропускная способность
возрастает вдвое[reference:8].
Для включения двухканального режима необходимо, чтобы суммарный объём модулей в канале A был
равен суммарному объёму в канале B. При несимметричной установке система может перейти в гибкий
режим, когда часть памяти работает в двухканальном режиме, а часть — в одноканальном.
Рекомендация: при сборке или модернизации компьютера устанавливайте модули памяти парами
(или кратно двум) одинакового объёма и желательно одинаковой модели — это обеспечит
максимальную производительность.
7. Типы модулей по назначению
Тип
UDIMM
Назначение и особенности
Unbuffered DIMM — стандартная память для настольных ПК. Нет буферов между
чипами и контроллером, минимальные задержки. Может быть с ECC или
без[reference:9].

5.

Тип
RDIMM
Назначение и особенности
Registered DIMM — серверная память с регистром буферизации команд и адресов.
Повышает стабильность при большом числе модулей, но имеет чуть большую
задержку. Несовместима с UDIMM[reference:10].
ECC
Память с коррекцией ошибок. Содержит дополнительные чипы для обнаружения и
исправления одиночных битовых ошибок. Применяется в серверах и рабочих
станциях.
8. Заключение
Оперативная память — критически важный компонент вычислительной системы, напрямую влияющий
на её производительность. Понимание принципов работы DRAM, различий между поколениями DDR,
конструкции модулей DIMM и SO-DIMM, а также умение определять тип памяти — необходимые
компетенции специалиста по информационным системам.
Для программиста знание характеристик памяти позволяет оптимизировать алгоритмы с учётом кэшлокальности и пропускной способности, а для специалиста по сопровождению ИТ-инфраструктуры —
грамотно подбирать и модернизировать оборудование.