Сколько оперативной памяти нужно для Windows и игр. Оперативная память

Оперативная память (RAM, Random Access Memory, ОЗУ) – одна из главных частей в компьютере. Это энергозависимая составляющая, которая хранит машинный код, входящие/исходящие и промежуточные данные во время работы компьютера. Процесс выбора ОЗУ только на первый взгляд кажется понятным, но он содержит много нюансов, которые нужно учитывать, чтобы приобрести качественные компоненты.

Самый простой способ выбрать планку оперативной памяти – использовать список рекомендованных модулей на сайте производителя материнской платы, установленной на компьютер. Поскольку эти части ПК неразрывно связаны между собой (в том числе и с процессором), есть смысл обратить внимание на советы производителя. Указанные на его сайте рекомендованные модули ОЗУ точно будут работать на вашем ПК.

Еще один совет, которого стоит придерживаться при приобретении планок RAM – соответствие другому железу. Покупая недорогую материнскую плату и бюджетный процессор, не выбирайте дорогую оперативную память, потому что во время работы она не раскроет потенциал. Но при этом очень важно обратить внимание на технические характеристики RAM.

Основные параметры

При покупке новой ОЗУ обратите внимание на главные параметры, которые помогут сделать правильный выбор.

Сначала определите, какой тип оперативной памяти подходит вашей материнской плате. Этот параметр указан в описании к ней. Сегодня встречаются четыре типа: SDRAM, DDR (DDR1), DDR2, DDR3 и DDR4.

Наиболее распространенный тип RAM на сегодня – DDR3. В отличие от модулей предыдущего поколения она работает с тактовой частотой до 2400 МГц и потребляет на 30-40% меньше электроэнергии по сравнению с предшественницей. К тому же она имеет меньшее напряжение питания, поэтому выделяет меньше тепла.

Все типы оперативной памяти несовместимы друг с другом по электрическим (отличается напряжение питания) и физическим параметрам (контрольные отверстия расположены на разных местах). На фото показано, почему модуль ОЗУ DDR3 нельзя установить в разъем для DDR2.

Полезно! Сейчас набирает популярность стандарт DDR4. Он отличается меньшим энергопотреблением и более высокими рабочими частотами (перспектива роста до 3200 МГц).

Форм-фактор характеризует размер планок оперативной памяти. Различают два типа:

• DIMM (Dual Inline Memory Module) – устанавливаются на стационарные ПК;
• SO-DIMM – для установки в ноутбуки или моноблоки.

Частота шины и пропускная способность

От этих двух параметров зависит производительность ОЗУ. Частота шины характеризует количество информации, переданной в единицу времени. Чем она выше, тем больше сведений пройдет через шину за один и тот же временной промежуток. Между частотой шины и пропускной способностью прямопропорциональная зависимость: если частота ОЗУ 1800 МГц, теоретически она имеет пропускную способность 14400 Мб/сек.

Не гонитесь за высокой частотой RAM из расчета «чем больше, тем лучше». Для рядового пользователя разница между 1333 МГц или 1600 МГц незаметна. Она важна только профессиональным юзерам, которые занимаются рендерингом видео, или же оверклокерам, стремящимся «разогнать» ОЗУ.

При выборе частоты отталкивайтесь от задач, которые вы ставите перед компьютером, и от его комплектации. Желательно, чтобы частота работы модулей RAM совпадала с частотой, на которой работает материнская плата. Если вы подключите планку DDR3-1800 к материнской плате, которая поддерживает стандарт DDR3-1333, ОЗУ будет работать с частотой 1333 МГц.

В этом случае, чем больше, тем лучше – это оптимальное описание параметра. Сегодня минимально допустимый объем ОЗУ, который должен быть установлен на компьютер или ноутбук – 4 Гб. В зависимости от задач, которые выполняются на устройстве, объем ОЗУ может быть 8, 32 или даже 128 Гб. Рядовому пользователю хватит 8 Гб, для специалиста, работающего с программами обработки видео, или для геймера понадобится 16-64 Гб «оперативы».

Тайминги ОЗУ характеризуются задержками в работе. Они рассчитываются в наносекундах, а в описании обозначаются последовательным набором цифр: 9-9-9-27, где первые три параметра это: CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge Time и DRAM Cycle Time Tras/Trc. Они характеризуют быстродействие на отрезке «память-процессор», что непосредственно влияет на эффективность работы компьютера. Чем меньше эти значения, тем меньше задержка и выше быстродействие ПК.

Некоторые компании в описании к модулям RAM указывают только одну цифру – CL9. Она характеризует CAS Latency. В основном он равен другим параметрам или ниже них.

Полезно знать! Чем выше частота оперативной памяти, тем выше тайминги, поэтому нужно выбрать оптимальное для себя соотношение.

Продаются планки ОЗУ с обозначением «Low Latency». Это означает, что при высоких частотах они имеют низкие тайминги. Но их стоимость выше, чем у обычных моделей.

Режимы

Чтобы увеличить производительность компьютера используются специальные режимы работы планок ОЗУ: одно-, двух-, трехканальный и Flex-Mode. В этом случае скорость работы системы теоретически увеличивается в два, три и более раза.

Важно! Материнская плата должна поддерживать эти режимы работы. В описании к ней указано, в какие разъемы нужно установить планки, чтобы включить нужный режим.

• Одноканальный режим запускается, когда используется один модуль ОЗУ или все планки отличаются по параметрам. В этом случае система работает на скорости планки с самой маленькой частотой.
• Двухканальный режим включается, когда в разъемы установлены два модуля RAM с одинаковыми характеристиками (частота, тайминги, объем). Прирост производительности составляет 10-20% в играх и 20-70% при работе с графикой.
• Трехканальный режим активируется при подключении трех одинаковых планок ОЗУ. В действительности он не всегда выигрывает в скорости перед двухканальным режимом.
• Flex-Mode (гибкий) – увеличивает производительность ПК при использовании двух планок ОЗУ одинаковых по частоте, но разных по объему.

Важно! Желательно, чтобы планки памяти были из одной партии поставки. В продаже есть комплекты, состоящие из двух-четырех модулей, которые полностью подходят друг другу в работе.

Покупая цифровую технику, обратите внимание на производителя. Среди компаний, занимающихся выпуском модулей оперативной памяти, наиболее популярны: Corsair, Kingston, GoodRam, Hynix, Samsung и прочие.

Интересно то, что рынок производства чипов памяти для модулей RAM почти полностью разделен между тремя большими компаниями: Samsung, Hynix, Micron. А крупные производители используют их чипы для производства собственных моделей.

Современные планки ОЗУ работают с низким потреблением энергии, поэтому они выделяют небольшое количество тепла. Ввиду этого не нужно покупать модели с установленными радиаторами. Но если вы фанат разгона «железа», тогда позаботьтесь о приобретении модулей оперативной памяти с радиаторами. Они не дадут им сгореть во время оверклокинга.

При необходимости пользователь может приобрести систему охлаждения для RAM, состоящую из радиаторов и вентиляторов. Она тоже предназначена для использования оверклокерами.

Выбор к уже имеющейся планке

Приобретая новый модуль ОЗУ к уже установленному в вашем ПК, помните, что часто такие комбинации вместе не работают. Но если вы решились на покупку, посмотрите, чтобы тайминги и частоты шины были одинаковыми. Помимо этого, выбирайте планки оперативной памяти от того же производителя.

Видео

Если вы не до конца поняли, как выбрать оперативную память, посмотрите это видео.

Не все пользователи разбираются в функционировании компонентов системы. Подобные знания помогают разобраться в работе компьютера и в случае необходимости устранить какие-то неполадки. Поэтому частенько нужно знать то, как узнать объем оперативной памяти или другие характеристики ПК.

Понятие ОЗУ

Оперативная память давно стала неотъемлемой частью системы. И если без дискретной видеокарты система может функционировать, то сложнее дела обстоят с оперативной.

Компонент является энергозависимым в системе. Он является частью компьютерной памяти и хранит во время работы ПК. То есть ОЗУ не занимается сбережением данных пользователя, а рассчитано на поддержание работоспособности системы.

К примеру, вы открыли браузер, а в нем несколько вкладок. После вам пришлось прервать работу, на запуск одной из программ. Вы какое-то время с ней поработали и снова вернулись к веб-обозревателю. Чтобы ни та, ни другая информация не была утеряна, она записывается кодом на ОЗУ. Та же ситуация происходит и с компьютерными играми.

Работа ОЗУ

Прежде чем разобраться с тем, как узнать объем оперативной памяти, важно понимать, как функционирует ОЗУ. Все данные хранятся в полупроводниках модуля. Все они доступны и могут работать в случае, если на них подается напряжение. То есть в выключенном компьютере Если во время работы ОЗУ прервать подачу электрического тока, то любая хранимая информация может исказиться или уничтожиться.

Возможности ОЗУ

Благодаря оперативке может работать энергосберегающий режим. Она помогает ПК переводить систему в режим сна. В это время сокращается потребление энергии. Но поскольку электричество все равно подается на материнскую плату, модуль ОЗУ функционирует полноценно.

А вот если использовать гибернацию, то в этом случае оперативная память не поможет, поскольку отключает напряжение полностью. Но перед этим система успевает записать всю информацию, которая хранилась на ОЗУ в особый файл, который запустится при следующем включении системы.

Создание ОЗУ

О том, как узнать объем оперативной памяти, раньше и речи не могло быть. Многие изначально не понимали суть этого комплектующего. Но над ним была начата работа еще в 1834 году. Конечно, тогда это были лишь зачатки современного прототипа. Но сама идея появилась благодаря Чарльзу Бэббиджу и его аналитической машине.

За это время устройство пережило огромное количество переработок. Сначала оно было выполнено в качестве магнитных барабанов. После были разработаны магнитные сердечники, а уже в третьем поколении придумали микросхемы.

Объем ОЗУ

Прежде чем устанавливать в систему модуль ОЗУ, нужно понимать, как узнать максимальный объем оперативной памяти на ПК. Сделать это можно программным способом.

Если вы работаете с операционной системой Windows, то будет достаточно перейти в «Мой компьютер». После кликнуть ПКМ по свободной области и выбрать «Свойства». В диалоговом окне станет доступна краткая информация о системе.

Здесь нужно найти строку «Тип системы». Максимальный объем ОЗУ можно будет определить, глядя на разрядность ОС. Если указано, что операционная система 32-разрядная, значит максимальный поддерживаемый объем ОЗУ - 4 Гб. В случае с 64-разрядной системой, этот показатель равен 128 Гб. То есть все современные ПК должны базироваться на ОС х64.

На так просто определить ОЗУ не получится. Все зависит от того, как давно было куплено устройство. Для этого придется обратиться к эксплуатационной документации. Например, модели с 2006 по 2009 гг. получали только 4 Гб, после - до 2012-го, работали с 16 Гб, а до конца 2013 года была доступна ОЗУ объемом 32 Гб.

Материнская плата

Также многое зависит от возможностей материнской памяти. Даже если операционная система работает с 128 Гб ОЗУ, системная плата может не поддерживать этот объем. Для этого придется раскрыть свой ПК и узнать модель материнки. После можно будет поискать информацию о ней. В случае с ноутбуком, достаточно отыскать документацию к нему или найти информацию на официальном сайте производителя.

Ситуация сейчас

Минимальный объем оперативной памяти на нынешнее время - 1 Гб. Этот тот минимум, который еще может выдерживать работу с офисными программами и браузером. Но еще полгода-год и в связи с ресурсоемкостью программ и медийного контента ресурсов ее будет не хватать.

Оптимальным же считается 8-16 Гб ОЗУ. Этого хватит и для тяжелых программ типа «Фотошоп», и для компьютерных игр, и для офисной работы.

Сколько установлено?

Когда вы разберетесь с тем, как узнать максимально поддерживаемый объем оперативной памяти, можно попробовать апгрейд ОЗУ. Но для этого придется узнать, сколько же имеется в системе.

Для этого можно снова перейти в «Мой компьютер», кликнуть ПКМ по свободному месту и выбрать «Свойства». В новом диалоговом окне будет показан общий объем оперативной памяти. Этот вариант больше подходит для того, чтобы понять, как узнать объем оперативной памяти ноутбука, поскольку в лэптопах непросто добраться до модуля.

Также можно установить программу CPU-Z, чтобы получить все данные об ОЗУ. Для этого нужно:

• скачать программу;
• установить и открыть ее;
• перейти во вкладку SPD.

Здесь будет указан тип памяти, его объем, частота работы, производитель и даже серийный номер.

В ПК лучше проверить все воочию:

• отключить систему от питания;
• снять боковую крышку;
• найти на плате модуль;
• отключить его и проверить информацию на этикетке.

Если в компьютере установлен один модуль, то есть возможность подключить еще один или два. Но для этого придется выбирать такие же модули ОЗУ. Именно поэтому лучше достать устройство из корпуса, чтобы найти идентичные или очень похожие детали и приобрести.

Программа Mem Reduct

Как узнать объем оперативной памяти, используемый компьютером? Для этого можно установить программу Mem Reduct. Эта небольшая утилита дает информацию о том, сколько используется физической, виртуальной памяти и в режиме реального времени. Но, помимо этого, она позволяет очистить ненужные уже данные.

Если система начала подтормаживать, особенно это актуально для компьютеров с 1-4 Гб ОЗУ, то можно установить эту программу. Зайдя в нее, некоторые показатели будут подсвечены оранжевым цветом. Это значит, что память загружена. Достаточно нажать на «Очистить память», чтобы на время разгрузить ее.

Программа очень полезна, поскольку позволяет поддерживать рабочее состояние системы без торможений. Если у вас немного оперативной памяти установлено, лучше чистить ее один раз в час. Конечно, все будет зависеть от процессов.

Сколько памяти может использовать 32 битная операционная система

Сначала немного теории.
Простейший элемент информации – бит. Он является минимальной единицей информации и может принимать значение 0 или 1. За ним идет байт, он состоит из 8 бит. Так как бит может принимать 2 значения, то всего получается 2 8 =256 значений байта.

Теперь рассмотрим адресацию памяти. У любого компьютера имеется оперативная память (ОЗУ) — адресное пространство, необходимое для хранения данных, используемых в данный момент. Для получения информации из ОЗУ вначале процессор должен выбрать адрес нужного бита, который храниться в одной из микросхем памяти, а уже потом его прочитать. Этот процесс и называется адресацией памяти. Одним из свойств архитектуры компьютера является количество битов, используемых при адресации памяти.

32 битные ОС для адресации памяти используют 2 32 бит, что составляет 4294967296 бит или 4 Гигабайт (Гб). Это значит, что максимальный объем памяти, к которому может обращаться 32 битная операционная система, составляет 4 Гб. Однако даже этот объем использовать в полной мере нам не удасться, поскольку компоненты операционной системы и устройства требуют выделенного адресного пространства в пределах первых 32 бит (4 Гбайт) оперативной памяти. Например, видеокарта с 512 Мбайт памяти потребует синхронизации этой памяти с оперативной, что снизит доступную ёмкость на 512 Мбайт.

Таким образом, общий объем памяти, доступной в 32 – битной ОС Windows обычно составляет 3.25-3.75 Гб в зависимости от используемого железа.

Некоторые версии Windows поддерживают функцию под названием Physical Address Extension (PAE) , позволяющую использовать больше 4 Гбайт памяти благодаря специальной технологии переадресации. Данная технология позволяет процессору работать не с 32-битной, а с 36-битной адресацией, теоретически расширяя доступные ему адреса до 2 36 = 68719476736 байт (64 Гб). При этом само адресное пространство остается 32-битным, то есть равным 4 Гб, но за счет измененного отображения на него физической памяти становится возможным использование большего ее объема.

Согласно официальной информации Microsoft, режим PAE можно использовать в следующих 32-битных операционных системах:

• Microsoft Windows Server 2000 Enterprise/Datacenter Edition
• Microsoft Windows Server 2003 Enterprise/Datacenter Edition
• Microsoft Windows Server 2008 Enterprise/Datacenter Edition

В Server 2008 PAE включен по умолчанию, если на сервере на хардварном уровне включена технология DEP (Data Execution Prevention), либо сервер имеет возможность горячего добавления памяти (hot-add memory). В противном случае PAE необходимо включить принудительно с помощью BCDEdit, следующей командой:

BCDEdit /set [{ID}] pae ForceEnabled

Чтобы включить PAE в Server 2000\2003, необходимо указать в файле Boot.ini ключ /PAE . Вот пример файла Boot.ini, содержащего ключ PAE:

timeout=30
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINDOWS=″Windows Server 2003, Enterprise″ /fastdetect /PAE

Стоит заметить, что возможность использовать режим PAE для клиентских ОС была реализована во втором сервис-паке к Windows XP. Однако в процессе тестирования выяснилось, что при использовании этого режима происходит большое количество сбоев. Дело в том, что драйверы некоторых устройств, в основном таких как аудио- и видео, жестко запрограммированы на работу с адресами памяти в пределах 4ГБ. Они обрезают все адреса выше этого объема, что приводит к повреждению содержимого памяти со всеми сопутствующими последствиями. Поскольку, как правило, сервера не используют подобные устройства, то с серверными системами подобных проблем не возникало.

В связи с выявленными недостатками решено было убрать из 32-разрядных клиентских систем возможность работать с памятью свыше 4ГБ, хотя теоретически это возможно. Поэтому в клиентских ОС семейства Windows данная технология хотя и присутствует, однако не активирована на уровне ядра, и попытка ее использовать ни к чему не приведет.

Подводя итог скажу, что если есть необходимость в объеме памяти больше 4Гб, то наилучший вариант — это использовать 64 битную ОС, ведь в ней ограничение на размер памяти составляет до 192 Гб для настольных и 2 Тб для серверных ОС.

На сегодняшний день стоит наиболее остро. Практически все пользователи отказываются от 32 битных операционных систем, при этом абсолютно не понимают - зачем им нужны 64 битные операционные системы. Как правило, ответ стандартный: "Процессор у меня 64-х битный, поэтому операционная система 64-х битная". Благо развитие 64-битных операционных систем и приложений привело к тому, что мы практически не замечаем в какой среде работаем, если только не становится необходимым подключить к компьютеру какой-нибудь старый принтер, сканер, производитель которого не удосужился выпустить 64-х битный драйвер.
История развития требований к объему оперативной памяти в персональном компьютере такова, что в 1981 году Билл Гейтс заявил, что на все про все хватает 640 килобайт оперативной памяти компьютера. Действительно, достаточно вспомнить времена господства операционной системы DOS, в частности, MS-DOS, когда 4-х мегабайт оперативной памяти было достаточно, а 8-12 мегабайт хватало для запуска практически любого игрового приложения. При этом следует понимать, что само ядро DOS является 16-битным и для использования всех 4-х или 8-12 мегабайт оперативной памяти было необходимо обеспечить загрузку специальных драйверов DPMI (DOS Protected Mode Interface), которые позволяли для 32-х битных приложений использовать весь объем оперативной памяти.

Появление первых версий Windows от Майкрософт - оболочки Windows для рабочих групп, полноценных операционных систем Windows 95, Windows 98, Windows Vista, Windows XP не предвещало выхода за пределы 32-х битного стандарта. Казалось, что трех гигабайт оперативной памяти - будет вполне достаточно для домашнего использования. Но программное обеспечение развивалось, предъявляло все большие требования к объему оперативной памяти и компания AMD начала интегрировать 64-х битные инструкции, контроллеры оперативной памяти в свои процессоры AMD Athlon 64 XP - лучших процессоров своего времени.

Картинка кликабельна --

Одновременно шло стремительное развитие рынка оперативной памяти - уменьшение технологического процесса позволяло создать 1-гигабайтные модули памяти, 2-гигабайтные модули памяти, 4-х гигабайтные модули оперативной памяти, а на сегодняшний день все доступнее становятся модули памяти по 8 Гб на планке. В продаже существуют даже планки DDR3 объемом по 8 Гб от той же Samsung формата SO-DIMM для ноутбуков. Тем самым, все это говорит о том, что даже покупка одной планки в 4-гигабайта и более приведет к тому, что 32-х битная операционная система не сможет использовать часть оперативной памяти и она будет попросту простаивать. А ведь многие хотят организовать двухканальный, трехканальный или четырехканальный режим работы за счет имеющегося контроллера памяти, поэтому - 64-х битная операционная система должна стать золотым стандартом сегодняшнего дня, а об 32-х битный операционных системах пора постепенно забывать.

Ранее шла бурная дискуссия - какое приложение работает быстрее - 32-х битное или 64-х битное. Опыт показал, что если у вас менее или ровно 3 гигабайта оперативной памяти - смысла от перехода на 64-х битную систему практически нет - в каких-то приложениях будет заметен незначительный рост, а в каких-то незначительное падение. Полная совместимость 64-х битных операционных систем с 32-х битными не накладывает жестких ограничений на производителей программного обеспечения, поэтому они стараются создавать 32-х битные приложения, а если приложение активно использует оперативную память, то 64-х битную.

Картинка кликабельна --

Несмотря на все сказанное о 32-х битных и 64-х битных операционных системах, следует отметить, что популярный производитель этих самих операционных систем - Майкрософт, четко дифференцирует свои продукты по объему поддерживаемой оперативной памяти. Старые операционные системы Windows XP 32 бит и 64 бит поддерживали лишь 3,5 и 16 гигабайт оперативной памяти. Следует отметить, что данные особенности во многом были продиктованы особенностями того времени - 16 гигабайт памяти типа DDR2 было достаточно дорогим удовольствием, а планок в 8 гигабайт и не существовало. Операционная система Windows Vista в 32-х битной и 64-х битной редакции поддерживает 4 и 16 гигабайт оперативной памяти. При этом операционная система должна относиться к старшей версии - расширенной, так как Home Basic и Starter умудрялись поддерживать либо 1, либо 8 гигабайт оперативной памяти. Этот факт уже говорил о том, что Windows Vista вышла в свет уже "устаревшей" и не соответствовала своему времени, поэтому не нашла какой-либо популярности среди пользователей.

Благо компания Майкрософт поняла свои ошибки и создала совершенно новую операционную систему - Windows 7. В данном случае версии операционных систем Windows 7 Ultimate 32-х бит и 64-х бит поддерживают по 4 гигабайта и 192 гигабайта оперативной памяти, то есть весь допустимый объем в рамках форматов двоичного исчисления. Урезанные версии Windows 7 поддерживают меньшие объемы памяти. К примеру, устанавливаемая на нетбуки и часть ноутбуков Windows 7 Starter x32 поддерживает всего 2 гигабайта памяти, а версии Windows 7 Home Basic x64 и Windows 7 Home Premium x64 по 8 и 16 гигабайт соответственно. Естественно, все данные ограничения созданы Майкрософт искусственно, для того чтоб из одного продукта сделать разные операционные системы как по функциональности, так и по стоимости.

Картинка кликабельна --

Поэтому если вы с версией операционной системы уже определились, - стоит определиться с количеством необходимой вам оперативной памяти. В частности, если ваш бюджет ограничен и вы собираете офисный компьютер, то имеет смысл присмотреться к планкам по 2 гигабайта. Планки по 1 гигабайту мы не рекомендуем рассматривать, так как их стоимость оказывается выше, при расчете на объем свободного пространства. Естественно, речь идет о популярной памяти DDR3.

Для домашних пользователей мы рекомендуем в зависимости от ограниченности бюджета присматриваться к планкам по 4 и 8 гигабайт памяти DDR3. Если ваш бюджет ограничен - приобретайте планки по 4 гигабайта, если бюджет позволяет - то планки по 8 гигабайт. При этом следует помнить правила, которые мы описывали в предыдущих наших материалах.

Главное для нового компьютера приобретать одинаковые планки памяти, а их количество должно соответствовать канальности контроллера памяти процессора. Большинство современных процессоров имеют двухканальные контроллеры памяти. Поэтому покупка двух планок по 4 гигабайта позволит вам получить 8 гигабайт итоговой памяти, которой хватит для современных игр на компьютере с одним монитором. А если вы приобретете две планки по 8 гигабайт - то получите итоговые 16, которых хватит для компьютера с несколькими мониторами. Заключение
В любом случае определяясь с объемом оперативной памяти, мы рекомендуем не забывать о сбалансированности персонального компьютера. Собирая игровой компьютер для дома с 16 гигабайтами памяти и слабой видеокартой - вы получите аналогичную производительность, что и с 4 гигабайтами оперативной памяти. Для офисного компьютера мы рекомендуем не экономить на копеечной памяти, так как интенсивный обмен данными, работа в Интернете - приводит к массивному использованию оперативной памяти за счет кэширования, - тут дополнительные 1-2 гигабайта памяти смогут значительно сократить интенсивность использования жесткого диска для выгрузки данных в файл подкачки.

Не секрет, что наличие большого объема оперативной памяти благотворно сказывается на скорости работы многих приложений. В этом материале мы поговорим о взаимодействии ОЗУ и системы Windows, а так же ответим на многие распространенные вопросы по этой теме.

Вступление

Технологический прогресс не стоит на месте и с каждым годом компьютеры становятся все совершеннее и совершеннее. При этом с ростом технических характеристик, неумолимо снижается цена на комплектующие и сегодня ПК, которые еще три года назад стоили несколько тысяч долларов, продаются за несколько сотен.

Не обошла эта тенденция и оперативную память, которая в последнее время очень сильно подешевела. Лет 15 назад, модуль памяти объемом четыре мегабайта (только вдумайтесь!) стоил около 100 долларов, а на сегодняшний день стоимость четырех гигабайт ОЗУ (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство или оперативная память) составляет всего около 700 рублей. Не секрет, что наличие большого объема оперативной памяти благотворно сказывается на скорости работы многих приложений, поэтому именно этот объем является минимальным для большинства современных компьютеров даже начального уровня. Более же продвинутые системы содержат 8, 16 и более гигабайт «оперативки».

И все бы хорошо, но наверняка многие пользователи сталкивались с одной неприятностью, в том случае, если в компьютере установлено четыре и более гигабайт оперативной памяти, 32-разрядная операционная система Windows их попросту не видит.

В этой статье вы узнаете, как операционная система работает с оперативной памятью, какие объемы ОЗУ поддерживают различные редакции Windows, почему в некоторых случаях ОС не видит всю установленную память, из-за чего это происходит и можно ли что-то сделать в этой ситуации, что такое файл подкачки, а так же многое другое. Но для начала давайте сделаем небольшой экскурс в теорию организации физической памяти компьютера, а так же разберемся, как вообще ОЗУ влияет на производительность системы.

Адресное пространство

Базовой единицей измерения количества информации является бит , который может принимать только два значения - ноль и один. В современных вычислительных архитектурах минимальной единицей обработки и хранения информации является байт , равный восьми битам. По сути, память компьютера является огромным массивом байт.

Один байт может хранить одно из 256 значений (2 8), которые в зависимости от их интерпретации могут быть как числами, так символами или буквами. Например, значение 56, может обозначать как обычное число, так и букву «V» в кодировке ASCII. В нескольких байтах, можно хранить гораздо большие значения. Например, три байта могут принимать уже 16 777 216 значений (256 3), в которых может быть закодировано целиком короткое слово.

Что бы какое-либо устройство или программа могли иметь возможность обратиться к конкретному байту в памяти (адресовать его) для того, что бы записать туда или получить оттуда данные, ему присваивается уникальный индекс, называемый адресом . Диапазон адресов от нуля до максимума получил название адресного пространства .

Физическая и виртуальная память

В первых ЭВМ, размер адресного пространства был тождественно равен размеру установленной оперативной памяти. То есть, если в компьютере было установлено 128 Кб памяти, то и максимальный объем памяти, который могла использовать программа при работе, равнялся 128 Кб. При этом адрес какого-либо объекта приложения равнялся адресу физической ячейки запоминающего устройства.

Такой способ адресации был весьма простым, но имел пару существенных недостатков. Во-первых, память выполняемого приложения была ограничена оперативной памятью, которая на тот момент была сильно дорогой и устанавливалась на компьютер в очень маленьких количествах. Во-вторых, все запущенные программы выполнялись в одном адресном пространстве, что приводило к вероятности ошибочной записи данных несколькими приложениями в одну и ту же ячейку. В случае возникновения такой ситуации, о последствиях догадаться несложно.

В современных компьютерах устройства и программы работают не с реальной (физической ) памятью, а виртуальной , которая ее имитирует. Это дает возможность приложению считать, что на машине установлено максимальное теоритически возможное количество ОЗУ, а так же то, что оно является единственной программой, запущенной на компьютере.

Таким образом, адресное пространство ЭВМ наших дней, больше не ограничено размером ее физической (оперативной) памяти и имеет свой максимальный возможный размер, зависящий от рабочей среды, которой является операционная система.

На сегодняшний день операционная система Windows имеет как 32-разрядную, так и 64-разрядную версии. В первой, исходя из названия, для адресации используется 32-битное адресное пространство, максимальный размер которого равен 2 32 = 4 294 967 296 байт или 4 Гб (гигабайт). 64-битная версия операционной системы увеличивает размер адресного пространства до невероятных 2 64 = 18 446 744 073 709 551 616 байт - более 18 квинтиллионов байт или 16 Эб (эксабайт). Правда стоит отметить, что современные клиентские операционные системы Windows 7 x64 в силу объективных причин поддерживают максимальное адресное пространство размером 16 Тб (2 44).

При этом объемы в 4 Гб и 16 Тб, в зависимости от системы, выделяются каждому работающему приложению! То есть любая запущенная программа получает свое собственное адресное пространство, которое не пересекается с другими.

Влияние объема оперативной памяти на скорость работы системы

А что же происходит, когда записи в адресном пространстве по размеру начинают превышать реально установленный объем физической памяти? В этом случае, часть временно не использующихся данных переносится из ОЗУ на жесткий диск в так называемый файл подкачки или «своп» (swap). Если программам вновь понадобятся эти данные, то система по первому требованию, вернет их обратно с диска в оперативную память.

Если в компьютере установлен небольшой объем оперативной памяти, то ОС возможно довольно часто придется перемещать данные из ОЗУ в файл подкачки и обратно, вследствие чего сильно возрастает нагрузка на жесткий диск, что в свою очередь приводит к замедлению работы всей системы. В случае запуска сразу нескольких приложений, может получиться так, что все свое время система начнет тратить на обмен информацией между памятью и диском, вместо того чтобы выполнять программы. Визуально, в этот момент, система «зависает», то есть перестает отвечать на команды пользователя.

Чем больше реальный объем оперативной памяти, тем реже идет обращение к винчестеру, а вследствие этого возрастает и общая производительность компьютера. Именно поэтому, увеличение размера ОЗУ практически всегда положительно сказывается на скорости работы системы, а с учетом нынешних цен на память, многим пользователям вполне доступна установка 8, 16 или даже 32 Гб «оперативки». Особенно благоприятно большой объем памяти сказывается при работе с графическими приложениями (включая современные трехмерные игры) и программами видеомонтажа.

Стоит знать, что разные версии 64-битной операционной системы Windows могут поддерживать разный максимальный объем оперативной памяти. И если пользователям старших редакций Vista или 7 (Professional, Enterprise, Ultimate), поддерживающих до 192 Гб памяти, волноваться особо нечего, так как на домашних компьютерах такой объем практически не достижим, то тем, у кого установлены версии Home Basic и Home Premium есть над чем задуматься. Возможности этих редакций сильно урезаны, и если Premium поддерживает до 16 Гб «оперативки», то Basic только 8 Гб. Максимально доступный объем оперативной памяти, поддерживаемый уже устаревшей Windows XP (64-битной версии) составляет 16 Гб.

Почему 32-битная система Windows не видит 4 Гб ОЗУ

Наверняка, многие пользователи хотят воспользоваться падением цен на память и нарастить ее объем в собственных компьютерах. Процедура эта нехитрая - вынуть старые планки из системной платы и вставить новые можно за считанные минуты без каких-либо специальных инструментов. Далее включаем компьютер, тихо радуемся, когда при загрузке программа самотестирования отображает новый объем установленной ОЗУ (хотя и здесь могут быть проблемы, но об этом чуть ниже). Затем, дожидаемся загрузки Windows, заходим в свойства компьютера и… видим, что в разделе «Установленная память» красуется цифра в три с лишним гигабайта, вместо, например, реально установленных четырех. Так что же произошло и можно ли это исправить?

Как мы уже знаем, чисто теоретически 32-х разрядной системе без каких-либо дополнительных ухищрений доступны до 4 гигабайт оперативной памяти (2 32), но Windows не может использовать весь этот объем, так как часть его отводится под устройства компьютера.

Теперь, самое время сделать небольшой экскурс в историю. В первых настольных ПК, выпущенных в начале 80-ых годов, адресное пространство их физической памяти было поделено на две части в соотношении пять к трем. Первая часть отводилось под оперативную память (ОЗУ), а вторая предназначалась для размещения программы самотестирования (POST), базовой системы ввода-вывода (BIOS) и памяти устройств. При этом та часть адресного пространства, которая отводилась под устройства, не могла быть одновременно использована под оперативную память компьютера.

Все изменилось, когда в 1985 году компания Intel выпустила на рынок процессор 80386. Тогда были приняты сразу два решения об изменении распределения физической памяти в компьютерах, основанных на новых чипах. Распределение адресов в первом мегабайте памяти было принято оставить неизменным для совместимости со старым программным обеспечением и предыдущими моделями ЭВМ. Для компьютерных же устройств, нуждающихся в использовании памяти, теперь выделялся четвертый гигабайт. Все остальное пространство отводилось под ОЗУ.

Возможно, сегодня это решение многим покажется не совсем верным, но в то время несколько гигабайт оперативной памяти казалось просто фантастикой! Да и вряд ли кто предполагал, что сама архитектура и такой порядок распределения адресов проживет столько лет. Но и посей день, во всех современных компьютерах оперативная память начинает занимать адреса, начиная с нулевого, а оборудование - начиная с отметки 4 Гб в обратном направлении.

Теперь давайте более наглядно рассмотрим, как же распределяется память с момента начала загрузки компьютера. Здесь важно помнить, что все программы и компьютерные устройства работают не с физической памятью напрямую, а с адресным пространством, размер которого никак не зависит от реального объема установленной ОЗУ. То есть если убрать из компьютера всю установленную в него оперативную память, то размер адресного пространства ни капли не изменится. Напомним, что для 32-битных систем он равен 4 Гб.

Сразу же после включения машины, специальная программа, называемая БИОС (BIOS), начинает обращаться к установленным устройствам. Ее задача, сначала собрать сведения о том, какие диапазоны адресов то или иное устройство может использовать, а потом распределить память так, что бы они не мешали друг другу при работе. После того, как необходимые виртуальные адреса под оборудование становятся зарезервированными в адресном пространстве (от четвертого гигабайта сверху вниз), начинается загрузка операционной системы.

Как мы уже говорили ранее, под установленную оперативную память адресное пространство выделяется снизу вверх - от нуля и далее. Таким образом, после загрузки системы физическая память «проецируется» на адресное пространство (от 0 до 2 Гб) и Windows не видя никаких конфликтов с адресами, зарезервированными под устройства, показывает вам весь установленный объем оперативной памяти.

Таким образом, пока объем оперативной памяти не превышает двух-трех гигабайт, в большинстве случаев никаких проблем не возникает, но как только этот рубеж превышается, возможны появления конфликтов. В четвертом гигабайте вполне вероятно возникновение ситуации, когда на один и тот же адрес будут претендовать как ячейка оперативной памяти, так и ячейка памяти устройства, например видеокарты. Если туда будут записаны данные ОЗУ, то это приведет к искажению изображения на экране, в случае же смены картинки на мониторе - исказится содержимое памяти. Чтобы не допустить таких конфликтов, операционная система не использует под ОЗУ ту часть физической памяти, которая отведена под адреса устройств.

После установки 4 Гб физической памяти, теоретически ее адреса займут все доступное адресное пространство для 32-битных систем. Но доступными останутся только те, которые попадут в незарезервированную устройствами область. В нашем примере, Windows будет считать, что объем установленной оперативной памяти равен 3,5 Гб.

Довольно долгое время никого особенно проблема четвертого гигабайта не волновала. Под нужды устройств использовалось совсем немного места - десятки килобайт для контроллеров дисков и сетевого адаптера, плюс несколько мегабайт под память видеокарты. Сами же объемы оперативной памяти были тоже небольшими, а значит, пересечение адресов используемых ОЗУ и устройствами в доступном адресном пространстве было практически невозможным.

Первый тревожный звонок прозвенел с появлением технологии AGP. На тот момент, видеоадаптеры с аппаратным ускорением трехмерной графики резко увеличили свою потребность в использовании собственной оперативной памяти. А AGP дала возможность графическим адаптерам использовать для собственных нужд часть памяти компьютера, в случае нехватки собственной. При этом вне зависимости от типа адаптера и количества у него собственной памяти, резервируется 256 Мбайт адресов, так как этот размер задается не самой видеоплатой, а оборудованием шины AGP. С приходом технологии PCI-Express ситуация принципиально не изменилась и размер резервируемого места остался тем же.

Помимо увеличившихся аппетитов графических подсистем, постоянно росло и количество интегрированных устройств в системную плату. К ним добавились высокоскоростные сетевые интерфейсы, многоканальные звуковые карты и различные виды контроллеров. Ко всему прочему под устройства адресное пространство отводится не в точном необходимом количестве, а блоками, определяемыми их характеристиками, заданными изготовителями. Из-за этого между адресами различных устройств появляются свободные промежутки, которые еще больше увеличивают зарезервированное пространство памяти.

В некоторых случаях, правда, довольно редких, объем адресного пространства, отведённого под устройства, может достигать и двух гигабайт. В большинстве же случаев, заблокированным оказывается пространство от 500 Мб до 1 Гб.

Технология PAE

Так можно все-таки увидеть все 4 Гб памяти в 32-разрядной Windows? Да, если у вас установлена серверная ОС, например Windows Server 2003 или Server 2008.

В середине 90-х годов была разработана технология расширения доступного объема ОЗУ, получившая название PAE (Physical Address Extension). Впервые она была воплощена в процессорах Intel Pentium Pro, в результате чего они смогли использовать не 32-х, а 36-битную шину адреса, что теоретически позволяло использовать максимально не 4, а 64 Гб оперативной памяти.

Но что самое примечательное, некоторые особенности использования этой технологии в контроллерах памяти, предоставляют возможность не только использовать ее по прямому назначению, но и перебрасывать некоторые участки памяти в другие адреса. Таким образом, появляется возможность переместить в область выше 4 Гб, например, в пятый гигабайт адресного пространства, ту часть ОЗУ, которая была заблокирована из-за возможности возникновения конфликтов с устройствами, после чего она вновь становится доступной. Правда, для этого необходимо соблюсти два условия.

Первое - процессор должен быть установлен в системную плату, оснащенную специальным диспетчером памяти, осуществляющим поддержку расширения физических адресов. Как правило, в микропрограмме BIOS Setup (БИОС), запускающейся сразу же после включения компьютера, существует специальная настройка, запрещающая или разрешающая переадресацию. В разных моделях материнских плат ее наименование может быть различным, например: Memory Remap, 64-bit OS, Memory Hole и другое. Точное название этой опции можно выяснить из руководства конкретной системной платы. Кстати, старые материнские платы могут вообще не поддерживать режим расширения адресов (это так же можно выяснить из инструкции).

Второе - в операционной системе должен быть включен режим PAE. Так вот в серверных системах он задействован по умолчанию. Поэтому, если у вас установлена 32-битная Windows подобного типа и не слишком старый компьютер (нет вышеуказанных ограничений по железу), то благодаря использованию технологии PAE, будут доступны все 4 Гб оперативной памяти.

Вполне логично, что данную технологию можно было бы применить в клиентских системах и ее применяют, но с некоторыми ограничениями.

Изначально, в первой версии Windows XP данный режим был отключен, так как в 2001 году средний объем ОЗУ в персональных компьютерах составлял 128 - 256 Мб, и никакой необходимости в его включении не было. Возможно, положение дел оставалось бы таким еще довольно долго, но в 2003 году компания Microsoftприступила к разработке второго пакета исправлений для XP, призванного существенно снизить количество уязвимостей в системе. Одним из нововведений, принесенным вторым сервис паком, стало использование аппаратных и программных технологий, предотвращающих запуск вредоносного кода путем дополнительной проверки содержимого памяти. На аппаратном уровне эту проверку выполняет процессор. При этом в компании Intel данная функция носит названия Execute Disable bit (запрет на выполнение), а в AMD - No-execute page-protection (защита страниц от выполнения).

Однако, что бы такая аппаратная защита стала возможна, необходим перевод процессора в режим PAE. Именно поэтому, начиная с Windows XP SP2, данный режим, при наличии подходящего процессора, включается автоматически. Но самое основное, что в 32-разрядных Windows XP с пакетами обновлений SP2 и SP3, а так же последующих Windows Vista и Windows 7, расширение физических адресов реализовано только частично. Эти системы не поддерживают 36-битную адресацию памяти и включенный режим PAE, не добавляет в их распоряжение ни байта адресного пространства, что делает невозможным переброску в верхние участки заблокированных адресов ОЗУ. Причина такой реализации - обеспечение совместимости с драйверами устройств.

Как мы помним, операционная система и все программы используют виртуальные адресные пространства и соответственно виртуальные адреса, которые впоследствии пересчитывается в физические. Процедура эта происходит в два этапа при выключенном режиме PAE и в три, при включенном расширении физических адресов. Драйверы, в отличие от обычных программ, работают напрямую с реальными адресами и для корректной работы в режиме PAE должны понимать усложненную процедуру трансляции адресов. Ведь сформированный драйвером 32-битный адрес после дополнительного (третьего) этапа трансляции может измениться и чтобы выданная им команда достигла цели, необходимо это учитывать.

Разработчики драйверов, предназначенных для серверных систем это принимали в расчет, а вот драйвера для клиентских Windows, устанавливаемых на обычные домашние ПК, во многих случаях были написаны без учета алгоритма работы с включенным PAE. Ведь так было проще - меньше времени уходило на программирование и тестирование, да и сам драйвер занимал меньше места. Тем более к тому моменту, до выхода Windows XP SP2, режим PAE в настольных системах не использовался, а оборудование, которое выпускалось для «персоналок», во многих случаев не было предназначено для серверов (например, звуковые платы). Так что никакой острой необходимости усложнять драйвера, и выпускать их серверные версии у производителей не было.

Именно с такими, неадаптированными драйверами, и возникли серьезные проблемы в Windows со вторым пакетом обновлений. Не смотря на то, что, общее количество драйверов, вызывавших сбои или крах системы, было не таким уж и большим, количество устройств их использующих исчислялось миллионами. В результате огромное количество пользователей после установки второго сервис-пака могли столкнуться с неприятностями и в дальнейшем отказаться от его использования. Поэтому Microsoft пришлось идти на компромисс.

Для обеспечения совместимости с некорректно написанными драйверами функционал PAE в Windows XP SP2 было решено обрезать. Выразилось это в том, что на третьем этапе трансляции адресов на выход передавались те же адреса, которые были поданы на вход. Таким образом, никакого расширения адресного пространства не происходило, и система продолжала оперировать теми же четырьмя гигабайтами.

Как уже упоминалось выше, такой обрезанный режим PAE унаследовали все современные 32-разрядные системы, включая Windows 7 и Windows 8. А вот если вы установите ради эксперимента на свой компьютер оригинальную Windows XP или XP SP1 и включите режим PAE (там он по умолчанию отключен), то увидите собственными глазами, что системе будет доступно все 4 Гб ОЗУ.

ОЗУ и 64-битные системы Windows

Казалось бы, что у 64-разрядных систем никаких проблем с установкой больших объемов памяти быть недолжно. Сколько ОЗУ установили, столько «операционка» и будет видеть. И все же здесь есть свои подводные камни.

Не смотря на то, что 64-битная Windows может использовать адресное пространство и оперативную память, объемы которых далеко превышают четыре гигабайта, правило размещения адресов устройств, здесь точно такое же, как и в 32-битных системах, то есть устройства занимают ячейки в четвертом гигабайте сверху вниз. Сохранение этого принципа опять же обеспечивает нормальную работоспособность любого оборудования, предназначенного для обычных ПК, которое должно с одинаковым успехом работать, как в 32-разрядной системе, так и в 64-разрядной.

Получается, что все ограничения, накладываемые на физическую память в 32-битной системе, должны остаться и в 64-битной, а значит, видимый объем оперативной памяти будет опять неполным, если ваша материнская плата не поддерживает переадресацию или она отключена в настройках. Конечно, такие системные платы уже не выпускаются, но все еще используются во многих компьютерах.

Еще один «сюрприз» вас может ожидать, если в материнскую плату будет установлен максимальный поддерживаемый объем памяти. Например, еще недавно популярный чипсет для бюджетных решений Intel G41 позволяет устанавливать до 8 Гб оперативной памяти. Как правило, в этом случае, на системной плате разведены 33 адресные линии (2 33 = 8 589 934 592 байт = 8 Гб). С точки зрения производителя это вполне объяснимо - зачем делать шину более высокой разрядности, если набор системной логики все равно не поддерживает большие объемы памяти? Но из-за этого, даже если контроллер памяти и может перекинуть заблокированный участок ОЗУ в девятый гигабайт, сделать это у него не получиться, так как для этого потребуется 34-разрядная шина, а не 33-х, как в нашем случае. В итоге пользователю будет доступно только семь с небольшим гигабайт ОЗУ. Тоже самое касается плат поддерживающих 16 и 32 Гб.

В некоторых случаях, даже при работающей переадресации в 64-битной системе несколько десяткой или сотен мегабайт могут все равно оказаться заблокированы системой под оборудование. Виной тому могут стать технологические особенности системной платы, которая в любой ситуации будет резервировать какой-то объем памяти, например, для нужд встроенного видеоадаптера или RAID-контроллера.

Заключение

В заключение давайте сделаем несколько основополагающих выводов, исходя из всего вышесказанного.

Хотя 32-битные системы Windows чисто теоретически могут использовать до 4 Гб оперативной памяти, некоторый ее объем всегда оказывается зарезервированным под нужды устройств, после чего в доступности оказывается обычно не более 3-3,5 Гб.

Однако эта проблема решена в 32-разрядных серверных ОС. Благодаря использованию технологии расширения физических адресов (PAE), в системе может быть виден весь максимальный установленный объем ОЗУ (4 Гб).

В клиентских 32-разрядных версиях Windowsрежим PAE был урезан для обеспечения совместимости с драйверами устройств из-за чего в WindowsXP SP2/SP3, Windows Vista, Windows 7, а так же Windows 8 увидеть все максимально допустимые четыре гигабайта ОЗУ невозможно и исправить это нельзя.

Таким образом, если вы собираетесь установить в компьютер более трех гигабайт оперативной памяти, то необходимо использовать 64-битные версии операционных систем, которые позволяют видеть до 192 Гб ОЗУ и имеют неурезанный режим PAE. В противном случае весь остальной объем памяти будет недоступен для использования.

Так же следует помнить, что для работы PAE, либо процессор, либо системная плата должны иметь специальный контроллер памяти, поддерживающий технологию расширения физических адресов.