Сколько максимально оперативной памяти можно установить. Смотрим объем оперативной памяти средствами Windows. Физическая и виртуальная память

История оперативной памяти , или ОЗУ , началась в далёком 1834 году, когда Чарльз Беббидж разработал «аналитическую машину» - по сути, прообраз компьютера. Часть этой машины, которая отвечала за хранение промежуточных данных, он назвал «складом». Запоминание информации там было организовано ещё чисто механическим способом, посредством валов и шестерней.

В первых поколениях ЭВМ в качестве ОЗУ использовались электронно-лучевые трубки, магнитные барабаны, позже появились магнитные сердечники, и уже после них, в третьем поколении ЭВМ появилась память на микросхемах.

Сейчас ОЗУ выполняется по технологии DRAM в форм-факторах DIMM и SO-DIMM , это динамическая память, организованная в виде интегральных схем полупроводников. Она энергозависима, то есть данные исчезают при отсутствии питания.

Выбор оперативной памяти не является сложной задачей на сегодняшний день, главное здесь разобраться в типах памяти, её назначении и основных характеристиках.

Типы памяти

SO-DIMM

Память форм-фактора SO-DIMM предназначена для использования в ноутбуках, компактных ITX-системах, моноблоках - словом там, где важен минимальный физический размер модулей памяти. Отличается от форм-фактора DIMM уменьшенной примерно в 2 раза длиной модуля, и меньшим количеством контактов на плате (204 и 360 контактов у SO-DIMM DDR3 и DDR4 против 240 и 288 на платах тех же типов DIMM-памяти).
По остальным характеристикам - частоте, таймингам, объёму, модули SO-DIMM могут быть любыми, и ничем принципиальным от DIMM не отличаются.

DIMM

DIMM - оперативная память для полноразмерных компьютеров.
Тип памяти, который вы выберете, в первую очередь должен быть совместим с разъёмом на материнской плате. ОЗУ для компьютера делится на 4 типа – DDR , DDR2 , DDR3 и DDR4 .

Память типа DDR появилась в 2001 году, и имела 184 контакта. Напряжение питания составляло от 2.2 до 2.4 В. Частота работы – 400МГц . До сих пор встречается в продаже, правда, выбор невелик. На сегодняшний день формат устарел, - подойдёт, только если вы не хотите обновлять систему полностью, а в старой материнской плате разъёмы только под DDR.

Стандарт DDR2 вышел уже в 2003-ем, получил 240 контактов, которые увеличили число потоков, прилично ускорив шину передачи данных процессору. Частота работы DDR2 могла составлять до 800 МГц (в отдельных случаях – до 1066 МГц), а напряжение питания от 1.8 до 2.1 В – чуть меньше, чем у DDR. Следовательно, понизились энергопотребление и тепловыделение памяти.
Отличия DDR2 от DDR:

· 240 контактов против 120
· Новый слот, несовместимый с DDR
· Меньшее энергопотребление
· Улучшенная конструкция, лучшее охлаждение
· Выше максимальная рабочая частота

Также, как и DDR, устаревший тип памяти - сейчас подойдёт разве что под старые материнские платы, в остальных случаях покупать нет смысла, так как новые DDR3 и DDR4 быстрее.

В 2007 году ОЗУ обновились типом DDR3 , который до сих пор массово распространён. Остались всё те же 240 контактов, но слот подключения для DDR3 стал другим – совместимости с DDR2 нет. Частота работы модулей в среднем от 1333 до 1866 МГц . Встречаются также модули с частотой вплоть до 2800 МГц .
DDR3 отличается от DDR2:

· Слоты DDR2 и DDR3 несовместимы.
· Тактовая частота работы DDR3 выше в 2 раза – 1600 МГц против 800 МГц у DDR2.
· Отличается сниженным напряжением питания – порядка 1.5В, и меньшим энергопотреблением (в версии DDR3L это значение в среднем ещё ниже, около 1.35 В).
· Задержки (тайминги) DDR3 больше, чем у DDR2, но рабочая частота выше. В целом скорость работы DDR3 на 20-30% выше.

DDR3 - на сегодня хороший выбор. Во многих материнских платах в продаже разъёмы под память именно DDR3, и в связи с массовой популярностью этого типа, вряд ли он скоро исчезнет. Также он немного дешевле DDR4.

DDR4 – новый тип ОЗУ, разработанный только в 2012 году. Является эволюционным развитием предыдущих типов. Пропускная способность памяти снова повысилась, теперь достигая 25,6 Гб/с. Частота работы также поднялась – в среднем от 2133 МГц до 3600 МГц . Если же сравнивать новый тип с DDR3, который продержался на рынке целых 8 лет и получил массовое распространение, то прирост производительности незначителен, к тому же далеко не все материнские платы и процессоры поддерживают новый тип.
Отличия DDR4:

· Несовместимость с предыдущими типами
· Пониженно напряжение питания – от 1.2 до 1.05 В, энергопотребление тоже снизилось
· Рабочая частота памяти до 3200 МГц (может достигать 4166 МГц в некоторых планках), при этом, конечно, выросшие пропорционально тайминги
· Может незначительно превосходить по скорости работы DDR3

Если у вас уже стоят планки DDR3, то торопиться менять их на DDR4 нет никакого смысла. Когда этот формат распространится массово, и все материнские платы уже будут поддерживать DDR4, переход на новый тип произойдёт сам собой с обновлением всей системы. Таким образом, можно подытожить, что DDR4 – скорее маркетинг, чем реально новый тип ОЗУ.

Какую частоту памяти выбрать?

Выбор частоты нужно начинать с проверки максимально поддерживаемых частот вашим процессором и материнской платой. Частоту выше поддерживаемой процессором имеет смысл брать только при разгоне процессора.

На сегодняшний день не стоит выбирать память с частотой ниже 1600 МГц. Вариант 1333 МГц допустим в случае DDR3, если это не завалявшиеся у продавца древние модули, которые явно будут медленнее новых.

Оптимальный вариант на сегодня - это память с интервалом частот от 1600 до 2400 МГц . Частота выше почти не имеет преимущества, но стоит гораздо дороже, и как правило является разогнанными модулями с поднятыми таймингами. Для примера, разница между модулями в 1600 и 2133 Мгц в ряде рабочих программ будет не более 5-8 %, в играх разница может быть ещё меньше. Частоты в 2133-2400 Мгц стоит брать, если вы занимаетесь кодированием видео/аудио, рендерингом.

Разница же между частотами в 2400 и 3600 Мгц обойдётся вам довольно дорого, при этом не прибавив ощутимо скорости.

Какой объём оперативной памяти брать?

Объём, который вам понадобится, зависит от типа работы, производимой на компьютере, от установленной операционной системы, от используемых программ. Также не стоит упускать из виду максимально поддерживаемый объём памяти вашей материнской платой.

Объём 2 ГБ - на сегодняшний день, может хватить разве что только для просмотра интернета. Больше половину будет съедать операционная система, оставшегося хватит на неторопливую работу нетребовательных программ.

Объём 4 ГБ – подойдёт для компьютера средней руки, для домашнего пк-медиацентра. Хватит, чтобы смотреть фильмы, и даже поиграть в нетребовательные игры. Современные – увы, с потянет с трудом. (Станет лучшим выбором, если у вас 32-разрядная операционная система Windows, которая видит не больше 3 ГБ оперативной памяти)

Объём 8 ГБ (или комплект 2х4ГБ) – рекомендуемый объём на сегодня для полноценного ПК. Этого хватит для почти любых игр, для работы с любым требовательным к ресурсам софтом. Лучший выбор для универсального компьютера.

Объём 16 ГБ (или наборы 2х8ГБ , 4х4ГБ)- будет оправданным, если вы работаете с графикой, тяжёлыми средами программирования, или постоянно рендерите видео. Также отлично подойдёт для ведения онлайн-стримов – здесь с 8 ГБ могут быть подвисания, особенно при высоком качестве видео-трансляции. Некоторые игры в высоких разрешениях и с HD-текстурами могут лучше себя вести с 16 ГБ оперативной памяти на борту.

Объём 32 ГБ (набор 2х16ГБ , или 4х8ГБ)– пока очень спорный выбор, пригодится для каких-то совсем экстремальных рабочих задач. Лучше будет потратить деньги на другие комплектующие компьютера, это сильнее отразится на его быстродействии.

Режимы работы: лучше 1 планка памяти или 2?

ОЗУ может работать в одно-канальном, двух-, трёх- и четырёх-канальном режимах. Однозначно, если на вашей материнской плате есть достаточное количество слотов, то лучше взять вместо одной планки памяти несколько одинаковых меньшего объёма. Скорость доступа к ним вырастет от 2 до 4 раз.

Чтобы память работала в двухканальном режиме, нужно устанавливать планки в слоты одного цвета на материнской плате. Как правило, цвет повторяется через разъём. Важно при этом, чтобы частота памяти в двух планках была одинаковой.

- Single chanell Mode – одноканальный режим работы. Включается, когда установлена одна планка памяти, или разные модули, работающие на разной частоте. В итоге память работает на частоте самой медленной планки.
- Dual Mode – двухканальный режим. Работает только с модулями памяти одинаковой частоты, увеличивает скорость работы в 2 раза. Производители выпускают специально для этого комплекты модулей памяти , в которых может быть 2 или 4 одинаковых планки.
- Triple Mode – работает по тому же принципу, что и двух-канальный. На практике не всегда быстрее.
- Quad Mode - четырёх-канальный режим, который работает по принципу двухканального, соответственно увеличивая скорость работы в 4 раза. Используется, там где нужна исключительно высокая скорость - например, в серверах.

- Flex Mode – более гибкий вариант двухканального режима работы, когда планки разного объёма, а одинаковая только частота. При этом в двухканальном режиме будут использоваться одинаковые объёмы модулей, а оставшийся объём будет функционировать в одноканальном.

Нужен ли памяти радиатор?

Сейчас уже давно не те времена, когда при напряжении в 2 В достигалась частота работы в 1600 МГц, и в результате выделялось много тепла, которое надо было как-то отводить. Тогда радиатор мог быть критерием выживаемости разогнанного модуля.

В настоящее время же энергопотребление памяти сильно снизилось, и радиатор на модуле может быть оправдан с технической точки зрения, только если вы увлекаетесь оверклокингом, и модуль будет работать у вас на запредельных для него частотах. Во всех остальных случаях радиаторы можно оправдать, разве что, красивым дизайном.

В случае, если радиатор массивный, и заметно увеличивает высоту планки памяти – это уже существенный минус, поскольку он может помешать вам поставить в систему процессорный суперкулер. Существуют, кстати, специальные низкопрофильные модули памяти , предназначенные для установки в компактные корпуса. Они несколько дороже модулей обычного размера.

Что такое тайминги?

Тайминги , или латентность (latency) – одна из самых важных характеристик оперативной памяти, определяющих её быстродействие. Обрисуем общий смысл этого параметра.

Упрощённо оперативную память можно представить, как двумерную таблицу, в которой каждая ячейка несёт информацию. Доступ к ячейкам происходит по указанию номера столбца и строки, и указание это происходит при помощи стробирующего импульса доступа к строке RAS (Row Access Strobe ) и стробирующего импульса доступа к столбцу CAS (Acess Strobe ) путём изменения напряжения. Таким образом, за каждый такт работы происходят обращения RAS и CAS , и между этими обращениями и командами записи/чтения существуют определённые задержки, которые и называются таймингами.

В описании модуля оперативной памяти можно увидеть пять таймингов, которые для удобства записываются последовательностью цифр через дефис, например 8-9-9-20-27 .

· tRCD (time of RAS to CAS Delay) - тайминг, который определяет задержку от импульса RAS до CAS
· CL (timе of CAS Latency) - тайминг, определяющий задержку между командой о записи/чтении и импульсом CAS
· tRP (timе of Row Precharge) - тайминг, определяющий задержку при переходах от одной строки к следующей
· tRAS (time of Active to Precharge Delay) - тайминг, который определяет задержку между активацией строки и окончанием работы с ней; считается основным значением
· Command rate – определяет задержку между командой выбора отдельного чипа на модуле до команды активации строки; этот тайминг указывают не всегда.

Если говорить ещё проще, то о таймингах важно знать только одно – чем их значения меньше, тем лучше. При этом планки могут иметь одинаковую частоту работы, но разные тайминги, и модуль с меньшими значениями всегда будет быстрее. Так что стоит выбирать минимальные тайминги, для DDR4 ориентиром средних значений будут тайминги 15-15-15-36, для DDR3 - 10-10-10-30. Также стоит помнить, что тайминги связаны с частотой памяти, так что при разгоне скорее всего придётся поднять и тайминги, и наоборот - можно вручную опустить частоту, снизив при этом тайминги. Выгоднее всего обращать внимание на совокупность этих параметров, выбирая скорее баланс, и не гнаться за крайними значениями параметров.

Как определиться с бюджетом?

Располагая большей суммой, вы сможете позволить себе больший объём оперативной памяти. Основное отличие дешёвых и дорогих модулей будет в таймингах, частоте работы, и в бренде – известные, разрекламированные могут стоить немного дороже noname модулей непонятного производителя.
Кроме того, дополнительных денег стоит радиатор, установленный на модули. Далеко не всем планкам он нужен, но производители сейчас на них не скупятся.

Цена будет также зависеть от таймингов, чем они ниже- тем выше скорость, и соответственно, цена.

Итак, имея до 2000 рублей , вы сможете приобрести модуль памяти объёмом 4 ГБ, или 2 модуля по 2 ГБ, что предпочтительнее. Выбирайте в зависимости от того, что позволяет конфигурация вашего пк. Модули типа DDR3 обойдутся почти вдвое дешевле чем DDR4. При таком бюджете разумнее брать именно DDR3.

В группу до 4000 рублей входят модули объёмом в 8 ГБ, а также наборы 2х4 ГБ. Это оптимальный выбор для любых задач, кроме профессиональной работы с видео, и в любых других тяжёлых средах.

В сумму до 8000 рублей обойдётся объём памяти в 16 ГБ. Рекомендуется для профессиональных целей, или для заядлых геймеров - хватит даже про запас, в ожидании новых требовательных игр.

Если не проблема потратить до 13000 рублей , то самым лучшим выбором будет вложить их в набор из 4 планок по 4 ГБ. За эти деньги можно выбрать даже радиаторы покрасивее, возможно для последующего разгона.

Больше 16 ГБ без цели работы в профессиональных тяжёлых средах (да и то не во всех) брать не советую, но если очень хочется, то за сумму от 13000 рублей вы сможете залезть на Олимп, приобретя комплект на 32 ГБ или даже 64 ГБ . Правда, смысла для рядового пользователя или геймера в этом будет не много – лучше потратить средства, скажем, на флагманскую видеокарту.

Думаю, ни для кого не является секретом, что оперативная память — это важный компонент геймерской системы, и на быстродействие в играх влияют сразу несколько параметров ОЗУ. Например, не так давно лаборатория 3DNews выяснила, что центральные процессоры AMD Ryzen очень чувствительны к частоте DDR4. Тестирование показало: использование быстрой памяти DDR4-3200 в сравнении со стандартной DDR4-2133 при одинаковых таймингах увеличивает FPS в играх на 12-16% в зависимости от приложения. Поэтому, если вы хотите выжать максимум из своей системы, покупка быстрого комплекта ОЗУ — это один из самых действенных вариантов.

На производительность влияет не только частота, но и задержки. И все же самый важный параметр оперативной памяти — это объем. Если в случае использования медленного комплекта мы лишаемся единиц FPS, то при нехватке определенного количества гигабайтов игра либо будет тормозить, либо не запустится вовсе. Поэтому мы решили выяснить, сколько ОЗУ необходимо игровому компьютеру в 2017 году. Очевидно, что основная «баталия» развернется между комплектами объемом 8 и 16 Гбайт.

Наглядный пример — пользователь произвел апгрейд своего компьютера, дополнив имеющуюся конфигурацию видеокартой уровня GeForce GTX 1060 3 Гбайт. Теперь его системный блок полностью соответствует рекомендуемым требованиям Watch_Dogs 2, в которую так хотелось поиграть. Однако даже без применения максимальных настроек качества графики времяпрепровождение в любимой «песочнице» было омрачено то и дело появляющимися микрозависаниями. И вроде GeForce GTX 1060 отлично справляется со своей работой, так как средний показатель держится в районе 50 FPS, но все впечатление портят эти просадки! Оказывается, к возникновению визуально заметного падения частоты кадров причастна нехватка оперативной памяти, потому что добавление еще 8 Гбайт отчасти решило эту проблему — при тех же настройках и с той же видеокартой играть стало комфортнее.

Главная тема обозначена, но, на мой взгляд, не менее важно ответить еще на один вопрос: исправит ли ситуацию с нехваткой оперативной памяти в играх использование быстрого файла подкачки?

⇡ Современные игровые платформы

Под определение «игровой компьютер» попадает очень большое число конфигураций. Например, в ежемесячной рубрике « » рассматриваются десять различных систем. В состав самой недорогой входят Pentium G4560, GeForce GTX 1060 3 Гбайт и 8 Гбайт DDR4. Использование такого объема оперативной памяти — самый распространенный вариант, если верить официальной статистике игрового клиента Steam. Но современные платформы позволяют устанавливать 64 и даже 128 Гбайт ОЗУ.

Актуальные игровые платформы
	Intel					AMD
Сокет	LGA1155	LGA2011	LGA1150	LGA2011-v3	LGA1151	AM3+	FM2/2+	AM4
Год поступления в продажу	2011 год	2011 год	2013 год	2014 год	2015 год	2011 год	2012 год	2017 год
Поддерживаемые процессоры	Sandy Bridge, Ivy Bridge	Sandy Bridge-E, Ivy Bridge-E	Haswell, Haswell Refresh и Devil"s Canyon, Broadwell	Haswell-E, Broadwell-E	Skylake, Kaby Lake	Zambezi, Vishera	Trinity, Richland, Kaveri, Godavari (Kaveri Refresh)	Ryzen, AMD 7th Generation A-series/Athlon
Контроллер памяти	DDR3-1066/1333	DDR3-1066/1333 /1600/1866	DDR3-1333/1600	DDR4-2133/2400	DDR4-1866/2133/ 2400, DDR3L-1333/1600	DDR3-1066/1333/ 1600/1866	DDR3-1600/1866/ 2400	DDR4-2133/2400/ 2666
	Встроенный, двух-канальный	Встроенный, четырех-канальный	Встроенный, двух-канальный	Встроенный, четыре-хканальный	Встроенный, двух- канальный	Встроенный, двух-канальный	Встроенный, двух-канальный	Встроенный, двух-канальный
Максимальный объем оперативной памяти	32 Гбайт	64 Гбайт	32 Гбайт	Haswell-E— 64 Гбайт Broadwell-E — 128 Гбайт	64 Гбайт	32 Гбайт	64 Гбайт	64 Гбайт

Даже сейчас, без тестирования, можно смело заявить: указанный максимальный объем оперативной памяти избыточен для игровых конфигураций, хотя сфера развлечений и является в последнее время наиболее активным двигателем компьютерного прогресса. Как уже было сказано, большинство пользователей устанавливают в свои системы 8 или 16 Гбайт. В таблице перечислены как самые современные (LGA1151, LGA2011-v3, AM4), так и проверенные временем платформы, которые вполне можно отнести к разряду игровых в 2017 году. В большинстве случаев центральные процессоры AMD и Intel используют двухканальные контроллеры оперативной памяти. Это значит, что на материнских платах под соответствующую платформу используется либо два слота DIMM, либо четыре. А у плат с гнездом LGA2011 и LGA2011-v3 четыре или восемь разъемов для установки ОЗУ соответственно. Для процессоров Haswell-E и Broadwell-E есть и «экзотическое» исключение из правил — ASRock X99E-ITX/ac.

Двухканальный режим встроенного в центральный процессор контроллера памяти подразумевает использование четного количества модулей. Для того чтобы со временем спокойно нарастить объем ОЗУ, лучше использовать материнскую плату с четырьмя слотами DIMM. Так, мы можем приобрести комплект памяти объемом 16 Гбайт, состоящий из двух модулей по 8 Гбайт, а со временем докупить еще два модуля с аналогичными характеристиками. Некоторые материнки располагают всего парой разъемов для установки оперативки — это либо совсем бюджетные платы (например, на базе чипсетов H110, B250 и A320 для процессоров Kaby Lake и Ryzen), либо устройства форм-фактора mini-ITX, либо эксклюзивные оверклокерские решения, такие как ASUS Maximus IX Apex. Данные устройства поддерживают вдвое меньший объем ОЗУ: 32 Гбайт для процессоров Skylake, Kaby Lake и Ryzen; 16 Гбайт для процессоров Haswell, Broadwell, Sandy Bridge, Ivy Bridge и Vishera. Учитывайте этот момент при апгрейде или при сборке системного блока с нуля.

⇡ Тестовый стенд

Во время всех испытаний использовалась платформа LGA1151 вместе с процессором Core i7-7700K, разогнанным до 4,5 ГГц. Менялись видеокарты, оперативная память и накопители. Полный перечень комплектующих представлен в таблице.

Конфигурация тестового стенда
Центральный процессор	Intel Core i7-7700K @4,5 ГГц
Материнская плата	ASUS MAXIMUS IX Hero
Оперативная память	Kingston HyperX Predator HX430C15PB3K4/64, DDR4-3000, 4 × 16 Гбайт
	Kingston HyperX Fury HX421C14FB2K2/16, DDR4-2133, 2 × 8 Гбайт
Накопители	Western Digital WD1003FZEX, 1 Тбайт
	Samsung 850 Pro
Видеокарты	ASUS GeForce GTX 1060 (DUAL-GTX1060-3G), 3 Гбайт
	ASUS Radeon RX 480 (DUAL-RX480-O4G), 4 Гбайт
Блок питания	Corsair AX1500i, 1500 Вт
Процессорный кулер	Noctua NH-D9DX
Корпус	Lian Li PC-T60A
Монитор	NEC EA244UHD
Операционная система	Windows 10 Pro x64
ПО для видеокарт
AMD	Crimson ReLive Edition 17.4.2
NVIDIA	GeForce Game Ready Driver 381.65
Дополнительное ПО
Удаление драйверов	Display Driver Uninstaller 17.0.6.1
Измерение FPS	Fraps 3.5.99
	FRAFS Bench Viewer
	Action! 2.3.0
Разгон и мониторинг	GPU-Z 1.19.0
	MSI Afterburner 4.3.0
Дополнительное оборудование
Тепловизор	Fluke Ti400
Шумомер	Mastech MS6708
Ваттметр	watts up? PRO

⇡ Потребление оперативной памяти в современных играх

Определить, сколько оперативной памяти потребляют современные игры, не так сложно. Существует большое количество диагностических утилит. Но важно понимать, что объем используемого ОЗУ зависит от нескольких параметров, а потому может заметно отличаться на разных системах. Так, вместе с запуском игр не перестает работать и различный софт.

Например, открытие всего десяти вкладок Chrome приводит к увеличению потребления оперативной памяти на 1,5 Гбайт. Аппетиты браузера Google уже давно стали «мемом», но давайте не будем забывать про постоянно активные мессенджеры, антивирусы, драйверы и прочие утилиты, которые загружаются вместе с операционной системой.

Недавно я провел сравнительное тестирование GeForce GTX 1060 3 Гбайт и Radeon RX 470 4 Гбайт. Среди пользователей бытует мнение, что дополнительный гигабайт видеопамяти — это еще один довод в пользу графического адаптера AMD. Небольшой эксперимент показал, что из двенадцати игр ровно половина потребляет больше четырех гигабайт видеопамяти в разрешении Full HD. В стенде использовался ускоритель GeForce GTX 1080 с 8 Гбайт GDDR5. Получается, что в случае нехватки видеопамяти все данные, которые не поместились в ячейки GDDR5, будут помещены в ОЗУ. Некоторые игры сразу же информируют пользователя о превышении лимита видеопамяти. Некоторые — GTA V, HITMAN, Battlefield 1 — элементарно не дадут выставить более высокое качество графики, пока пользователь сам не снимет специальный «предохранитель» в меню с настройками. Поэтому для более детального изучения вопроса необходимо использовать несколько видеокарт. Мой выбор остановился на трех ходовых моделях NVIDIA: GeForce GTX 1060 с 3 и 6 Гбайт GDDR5, а также GeForce GTX 1080.

Настройки графики в играх
		API	Качество	Полноэкранное сглаживание
				1920 × 1080 / 2560 × 1440 / 3840 × 2160
1	«Ведьмак-3: Дикая охота», Новиград и окрестности	DirectX 11	Макс. качество, NVIDIA HairWorks вкл	AA
2	Mass Effect Andromeda, первое задание		Макс. качество	Временное сглаживание
3	Ghost Recon Wildlands, встроенный бенчмарк		Макс. качество	SMAA + FXAA
4	GTA V, город и окрестности		Макс. качество	4 × MSAA + FXAA
5	Rise of the Tomb Raider, советская база		Макс. качество	SMAA
6	Watch_Dogs 2, город и окрестности		Ультра, HBAO+	Временное сглаживание 2 × MSAA
7	Fallout 4, Даймонд-сити и окрестности		Макс. качество, текстуры высокого разрешения, осколки от пуль выкл.	TAA
8	HITMAN, встроенный бенчмарк	DirectX 12	Макс. качество	SMAA
9	Total War: WARHAMMER, встроенный бенчмарк		Макс. качество	4 × MSAA
10	Battlefield 1, миссия «Работа для молодых»		Ультра	TAA
11	Deus Ex: Mankind Divided, комплекс «Утулек»		Макс. качество	2 × MSAA
12	Sid Meier’s Civilization VI, встроенный бенчмарк		Ультра	8 × MSAA
13	Star Wars Battlefront, карта «Битва на Эндоре»		Макс. качество	TAA
14	Tom Clancy"s The Division, встроенный бенчмарк		Макс. качество	SMAA
15	DOOM, миссия OИК	Vulkan	Ультра	TSSAA 8TX

Потребление оперативной памяти измерялось в пятнадцати приложениях. На графиках отображен максимальный показатель загрузки, который был зафиксирован после 10 минут произвольного игрового процесса. Для большей наглядности результаты округлены. Показатели загрузки ОЗУ фиксировались при помощи программы MSI Afterburner с частотой опроса 100 мс. Среди прочих программ при запуске игр активными были только клиенты Steam, Origin и Uplay, а также «Защитник Windows», FRAPS и MSI Afterburner.

Высказанное ранее предположение стало фактом — уже в разрешении Full HD мы видим, что с применением 3-гигабайтной версии GeForce GTX 1060 планку в 8 Гбайт ОЗУ преодолели девять игр из пятнадцати. То есть больше половины. Те же самые игры, запускаемые на стендах с GeForce GTX 1060 6 Гбайт и GeForce GTX 1080, оказались менее «прожорливыми» по части оперативной памяти.

При увеличении разрешения тенденция сохранилась — уже тринадцать из пятнадцати игр потребляли больше 8 Гбайт оперативной памяти в стенде с установленной GeForce GTX 1060 3 Гбайт. Стабильно больше 10 Гбайт ОЗУ потреблялось в семи проектах. Заметно возросла загрузка оперативки и в случае использования в стенде GeForce GTX 1060 6 Гбайт. Значит, играм при заданных нами настройках качества графики уже недостаточно шести гигабайт видеопамяти.

Тестирование в разрешении Ultra HD проводилось только с участием GeForce GTX 1080, потому что использовать версии GeForce GTX 1060 в таком разрешении нет никакого смысла — графические процессоры этих видеокарт элементарно не справятся с возросшей нагрузкой.

Результаты оказались вполне прогнозируемыми. Можно смело констатировать: многие современные ААА-проекты на близких к максимальным настройках качества графики потребляют больше 8 Гбайт оперативной памяти. Кроме того, замеры в Rise of the Tomb Raider, Watch_Dogs 2, Deus Ex: Mankind Divided и Mass Effect Andromeda демонстрируют отсутствие серьезного запаса прочности при наличии в системе и 16 Гбайт ОЗУ. К тому же тестирование проводилось с минимумом активных приложений в Windows 10. На мой взгляд, есть все предпосылки к тому, что в скором времени появятся проекты, которым будет недостаточно 16 Гбайт оперативной памяти при максимальных или близких к ним настройках качества графики.

Думаю, многие уже обратили внимание на тот факт, что я рассмотрел всего один сценарий — игры на максимальных (или близких к ним) настройках качества графики. Однако большинство геймеров пользуются менее производительными видеокартами, а потому используют различные режимы качества.

Компьютерные игры тем и хороши, что, как правило, обладают большим количеством настроек, которые ухудшают или улучшают качество выдаваемой картинки. Например, в Deus Ex: Mankind Divided заложено пять заранее запрограммированных режимов: «Низкие», «Средние», «Высокие», «Очень высокие» и «Ультра». Подобными категориями пользуются многие разработчики. Обратите внимание, что достаточно тяжело (иногда даже нереально) на глаз определить, где выставлено высокое качество, а где — очень высокое. Таким образом, выкручивать ползунки до максимума в ряде игр нет никакого смысла. А видеопамяти и ОЗУ при этом используется заметно меньше.

Из списка игр, которые на максимальных (или близких к ним) настройках качества потребляли больше всего оперативной памяти, я выбрал пять приложений: Watch_Dogs 2, Mass Effect Andromeda, Rise of the Tomb Raider, Deus Ex: Mankind Divided и Ghost Recon Wildlands. Используя все те же видеокарты NVIDIA, я измерял потребление оперативной памяти при активации заранее заготовленных разработчиками режимов. В некоторых играх (Watch_Dogs 2 и Ghost Recon Wildlands) при изменении общего качества графики автоматически меняется и сглаживание. В других приложениях параметр антиалиасинга необходимо задавать отдельно. Собственно говоря, в Mass Effect Andromeda, Rise of the Tomb Raider, Deus Ex: Mankind Divided для этой части эксперимента сглаживание не использовалось вообще. Результаты занесены в сводную таблицу.

Зеленым цветом выделены области, в которых зафиксирован отрадный факт — игры при активации определенного режима качества графики потребляют меньше 8 Гбайт оперативной памяти. Таблица наглядно показывает, что выставление параметров «Высокий» и «Средний» подходит для видеокарт, у которых видеопамяти 4 Гбайт и меньше, для графических адаптеров с 6+ Гбайт GDDR5 — тем более.

Заметно и резкое падение потребления ОЗУ в Rise of the Tomb Raider при использовании 3-гигабайтной версии GeForce GTX 1060. Мы видим логичное подтверждение тому факту, что при использовании режима качества картинки «Высокое» игра требует меньше видеопамяти, чем на «максималках».

Конечно же, сказывается на потреблении видеоОЗУ и системной памяти и отключение сглаживания, которое должно устранить неровности (лесенки) по краям объектов. Антиалиазинг — это один из параметров, критичный к объему видеопамяти. Поэтому в игровой системе с 8 Гбайт ОЗУ и графическим ускорителем с 2, 3 или 4 Гбайт видеопамяти есть смысл выключать сглаживание или же использовать «легкие» режимы, если такие поддерживаются приложением.

Текстуры — это второй параметр, критичный к объему видеопамяти, а следовательно, и оперативной памяти. Использование текстур низкого разрешения заметно портит изображение, но в то же время особой разницы между режимами «Высокое» и «Очень высокое» в Rise of the Tomb Raider не наблюдается (в других играх — тоже). Поэтому при нехватке видеопамяти и ОЗУ и этим параметром вполне можно пожертвовать ради достижения комфортного фреймрейта.

Максимальное потребление оперативной памяти (NVIDIA GeForce GTX 1060 3 Гбайт), Мбайт
Качество текстур
Rise of the Tomb Raider (общие настройки качества — максимальные, но без сглаживания)		Watch_Dogs 2 (общие настройки качества — режим "Ультра", но без сглаживания)		Deus Ex: Mankind Divided (общие настройки качества — максимальные, но без сглаживания)
Очень высокое	11600	Ультра	11000	Ультра	11000
Высокое	6900	Высокое	9700	Очень высокое	9600
Среднее	6400	Среднее	8800	Высокое	7800
Низкое	6200	Низкое	7800	Среднее	7100
				Низкое	6900
Тени
Очень высокое	10700	HFTS	11600	Очень высокое	11000
Высокое	10500	PCSS	11000	Высокое	10900
Среднее	10300	Ультра	11000	Среднее	10800
Выкл.	10300	Очень высокое	11000
		Высокое	10400
		Среднее	10400
		Низкое	10300

Настроек изображения в компьютерных играх очень много. Разработчики тесно сотрудничают с производителями железа — AMD, NVIDIA и Intel, а потому приложения изобилуют разным количеством всевозможных опций. Например, в Rise of the Tomb Raider реализован режим PureHair, который заметно преображает прически персонажей этой игры. А еще используются различные технологии преграждения окружающего света (SSAO, HBAO, HBAO+, VXAO и так далее), которые затемняют впадины и углы, добавляя им визуальной глубины.

Все эти настройки в той или иной степени влияют на потребление видеопамяти и ОЗУ. Однако не так сильно, как сглаживание, тени и размер текстур.

Вроде бы ответ на основной вопрос получен: замеры потребления оперативной памяти показывают, что 16 Гбайт — наше все, если вы планируете играть с максимальными настройками качества графики. С другой стороны, есть доказательство того, что и 8 Гбайт ОЗУ все еще достаточно для любого современного проекта — требуется лишь снизить качество изображения. Чаще всего достаточно выставить режим «Высокое» или «Среднее». По мнению автора, картинка при этом будет все равно вполне приемлемого уровня. Однако интересно узнать, как поведут себя типовые игровые системы при нехватке ОЗУ? Этому вопросу посвящена вторая часть эксперимента.

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 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.

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.