Оперативная память

Из предыдущего раздела должно быть понятно, что процессор – это устройство, обрабатывающее данные, которые хранятся в памяти. В этом разделе главы мы поговорим об одном из типов компьютерной памяти – оперативной памяти, или ОЗУ^[4] (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Планка памяти DDR2

В 1945 году американский математик Джон фон Нейман сформулировал шесть принципов, которые стали основными при создании компьютеров. Один из них гласит, что вся память в компьютере должна быть представлена иерархически. Это означает: чем быстрее память, тем ее должно быть меньше, в ней должны храниться часто используемые данные.

Самая быстрая память находится непосредственно в процессоре. Называется она регистрами. В зависимости от архитектуры ЦП число регистров может варьироваться. В них хранятся те данные, с которыми процессор производит различные операции. Следующей на иерархической лестнице стоит кэш-память. Там хранится наиболее востребованная информация, которая поступает из оперативной памяти.

Оперативная память устанавливается в компьютер в виде планок. В настольном компьютере может быть от одной до четырех таких планок, в ноутбук добавляется только одна. Теперь поговорим более подробно о типах ОЗУ.

Примечание

Далее по иерархии следуют жесткие диски (подробнее о них рассказывается ниже в этой главе). Объем памяти на них значительно больше, чем установлено ОЗУ. Чтобы оценить масштабы различий, приведу примерные цифры для современных компьютеров: сегодня в домашнем ПК или ноутбуке устанавливают 512–1024 Мбайт (о мегабайтах, гигабайтах и т. д. подробнее читайте в гл. 11) оперативной памяти, а жесткие диски вмещают 40 000–500 000 Мбайт информации.

Самый последний уровень – это внешние носители. Сегодня они представлены flash-памятью (подробнее о ней читайте в гл. 4) и компакт-дисками. Согласитесь, что 100 DVD (каждый по 4500 Мбайт) вместят больше информации, чем один жесткий диск. А стоит такая сотня примерно в 2–3 раза дешевле.

Сегодня в ноутбуках применяются два типа оперативной памяти: DDR и DDR2^[5]. В технические подробности их различий мы вдаваться не будем. Скажу лишь, что второй тип памяти более современный и работает примерно в два раза быстрее первого. Однако разница между ноутбуками с памятью DDR и DDR2 небольшая и практически незаметна (конечно, если не сравнивать чистую скорость работы памяти, которая представляет прежде всего теоретический интерес).

Сейчас все большее число ноутбуков (как и остальные категории компьютеров) постепенно переходят на использование DDR2. Обычная DDR считается устаревающим типом и через два-три года исчезнет полностью. Однако принципиально выбирать мобильный компьютер с DDR2 не следует. Как уже было сказано, разницы в скорости вы не почувствуете.

По большому счету, все, что вам нужно знать об оперативной памяти, – тип, который установлен в вашем ноутбуке. Это принципиально, потому что вы не сможете использовать планки памяти двух видов в ноутбуке. Они не совместимы по параметрам, и установка не того типа может привести к выходу из строя не только ОЗУ, но и ноутбука в целом.

Чтобы лучше ориентироваться, отмечу, что память DDR пока чаще устанавливается в ноутбуки с процессорами AMD, а DDR2 – с ЦП от Intel. Однако через некоторое время все мобильные ПК на основе AMD также будут использовать DDR2.

Чипсет

В этом подразделе я расскажу о наборе чипов, присутствующих в любом современном компьютере, который называется чипсет^[6] (или системная логика). Чипсет отвечает за передачу данных от всех подключенных устройств к процессору. Он может включать один или два чипа^[7], это зависит от его сложности или желания производителя. Главной составляющей чипсета является микросхема, называемая северным мостом.

Северный мост, как правило, поделен на несколько значимых блоков, обеспечивающих работу различных устройств. В частности, в него обычно встраиваются следующие компоненты:

• контроллер памяти – отвечает за обмен данными между оперативной памятью и процессором;

• контроллер графической шины – отвечает за обмен данными с видеокартой (о видеокарте рассказывается в следующем подразделе);

• встроенное графическое ядро – присутствует только в специальных чипсетах (подробнее о нем рассказывается в следующем подразделе);

• контроллер межмостовой шины – служит для связи с южным мостом (если таковой присутствует).

Именно от северного моста чипсета зависит, какой тип оперативной памяти поддерживает ваш ноутбук.

Примечание

В сентябре 2003 года компания AMD представила процессор Athlon 64, оснащенный встроенным контроллером памяти. Это позволило упростить устрой ство северных мостов, а также снизить их стоимость. Кроме того, благодаря такой модификации снизились задержки при доступе процессора к оперативной памяти. Если раньше данные поступали из памяти через чипсет к процессору, то теперь путь стал короче и данные поступают напрямую из памяти в процессор.

По этой причине во всех ноутбуках, основанных на ЦП AMD (Mobile Sempron, Mobile Athlon 64, Turion 64, Turion 64 X2), тип поддерживаемой памяти зависит от процессора, а не от северного моста чипсета. Однако последний также присутствует. В нем остался контроллер графической шины, а в специальных версиях есть еще и встроенное графическое ядро.

В дополнение к северному мосту обычно идет вторая микросхема, называемая южным мостом. Эта деталь отвечает за работу с менее важными устройствами и обеспечивает передачу данных от жесткого диска, оптического привода, принтера, сканера, а также к ним. Названные устройства передают информацию через провода в южный мост, который пересылает ее северному мосту. Северный мост отправляет информацию в оперативную память, после чего она может поступить в процессор или видеокарту на обработку.

Поскольку большинство ноутбуков, выпускаемых сегодня, работают на процессорах Intel, знание о том, какой чипсет в них установлен, позволит точно определить тип поддерживаемой оперативной памяти, а также некоторую другую функциональность. Самая современная системная логика от Intel имеет индекс 945 (у предыдущего поколения был индекс 915). Оба чипсета поддерживают память DDR2.

Обычно к числу прибавляется одна или две буквы, дополнительно говорящие о функциональности чипсета. Так, существуют версии Intel 945PM (915PM) и 945GM (915GM). Символ M означает, что чипсеты мобильные, то есть разработаны специально для использования в ноутбуках. Символ G говорит, что в чипсет встроено графическое ядро. В версии с символом P встроенного ядра нет.

В мобильных компьютерах на основе процессоров AMD сегодня чаще используется чипсет ATI Radeon Xpress 200M (M опять же означает мобильный). Этот набор микросхем оснащен встроенным графическим ядром. Как говорилось ранее, тип поддерживаемой памяти зависит от процессора. Все мобильные ЦП AMD работают с DDR, Turion 64 X2 уже поддерживает DDR2. Со временем в ноутбуки будет внедрен более современный тип памяти.

Видеокарта

За вывод изображения на экран ноутбука (настольного компьютера тоже) отвечает устройство под названием видеокарта (рис. 3.3). Процессор отправляет ей информацию о том, какое изображение необходимо показать. Видеокарта преобразует данные в вид, понятный монитору, а затем отправляет их по назначению. Так выглядит упрощенная схема работы видеокарты.

Рис. 3.3. Внешняя видеокарта NVIDIA

Современные видеокарты выполняют еще некоторые функции. Их даже можно назвать своеобразным компьютером в компьютере. Каждая видеокарта содержит графический процессор, состоящий из миллионов транзисторов. Их число даже больше, чем у обычного процессора. Кроме того, видеокарта обычно имеет собственную память, скорость которой может быть в несколько раз больше, чем скорость ОЗУ.

Вероятно, вы слышали о трехмерной компьютерной графике, которую сегодня применяют при проектировании автомобилей, двигателей, зданий, а также используют в медицине и т. д. Трехмерная графика широко используется в играх. Сложную и ресурсоемкую задачу расчета трехмерного изображения выполняет графический процессор.

Примечание

Графический процессор (или GPU – Graphical Processing Unit) впервые был выпущен компанией NVIDIA в августе 1999 года. До этого все графические чипы умели работать с трехмерной графикой, но в своем продукте NVIDIA появилась функция поддержки расчета трансформации объектов, а также их освещения. Этот блок получил название T&L (Transform and Lighting – трансформация и освещение).

Третье поколение GPU расширило возможности программирования графических процессоров с помощью небольших программ, именуемых шейдерами. До этого подобные технологии использовались в фильмах для создания спецэффектов. Шейдеры позволили значительно повысить реалистичность трехмерной картинки (опять же преимущественно в играх), и сегодня они используются повсеместно.

Мы не будем углубляться в особенности строения современных графических процессоров, так как это довольно сложные теоретические данные. Скажу лишь, что их выпуском сегодня занимаются две основные компании: ATI и NVIDIA. Доля на рынке мелких производителей, таких как XGI, S3 (подразделение VIA) и Matrox, минимальна.

У компании ATI все семейство видеокарт носит название Radeon, у NVIDIA – GeForce. Для ноутбуков это Mobility Radeon и GeForce Go соответственно. Обычно после основного названия следует числовой индекс с символьным префиксом. Чем больше число, тем быстрее графический процессор. Например, Mobility Radeon X1600 медленнее, чем Mobility Radeon X1800. То же самое с NVIDIA: GeForce Go 7900GTX быстрее GeForce Go 7400. Исключения из этого правила бывают крайне редко, поэтому можете смело им руководствоваться.

Не следует задаваться вопросом: «Что быстрее: ATI или NVIDIA?» Если вы покупаете современный ноутбук не только для игр, то, по большому счету, не имеет значения, на основе какого графического процессора в нем установлена видеокарта. Чтобы 5 минут поиграть в «стрелялку» с не самыми высокими настройками качества графики, вам хватит любой видеокарты.

Прежде чем переходить к следующему разделу, необходимо рассказать еще об одной крайне важной особенности. Все видеокарты делятся на два вида: встроенные и внешние. Выше описаны внешние видеокарты. Они всегда устанавливаются на отдельной микросхеме с собственной памятью и графическим процессором.

Про встроенные видеокарты мы упоминали в разделе про чипсеты. Графический процессор такой видеокарты встраивается в северный мост (это как раз и есть чипсеты Intel 915/945GM и ATI Radeon Xpress 200M). В качестве видеопамяти используется оперативная. Несложно догадаться, что такая конструкция будет работать медленнее. Хотя бы из-за использования более медлительной ОЗУ вместо памяти, устанавливаемой на внешние видеокарты.

Производительность современных встроенных графических процессоров примерно в 3–4 раза ниже, чем у внешней видеокарты среднего ценового диапазона. Почему они используются? Это обусловлено меньшей стоимостью компьютера со встроенной графикой, меньшей сложностью установки (особенно если речь идет о ноутбуках), а также меньшим энергопотреблением и тепловыделением.

Так, можно сделать следующий вывод: если вам необходим ноутбук в роли рабочей лошадки на несколько лет, то лучше выбрать модель со встроенной видеокартой. Поскольку она меньше нагревается, компьютер может прослужить дольше. Кроме того, его цена будет ниже (почти все бюджетные ноутбуки, как, впрочем, и многие бизнес-модели, оснащаются именно встроенной видеокартой).

Некоторые производители оснащают свои мобильные ПК сразу встроенной и внешней видеокартами. В результате вы можете выбрать, какую из них использовать. Если вы работаете (особенно если работаете от аккумулятора), можно включить встроенную видеокарту. Если захотели поиграть, на время можно включить внешнюю видеокарту с более быстрым действием. Однако справедливости ради следует отметить, что ноутбуки с двумя видеокартами обычно относятся к бизнес-классу и стоят довольно дорого.

Жесткий диск

Жесткий диск^[8] (рис. 3.4) используется для по стоянного хранения данных. Этим он отличается от других типов памяти, стоящих выше по иерархии (ОЗУ, кэш-память, регистры). Ведь при выключении компьютера все данные из них удаляются.

Рис. 3.4. Жесткий диск для ноутбука

Примечание

Жесткий диск совсем недавно отметил 50-летие со дня создания (13 сентября 1956 года). Тогда он получил название RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), а разработала его компания IBM. Вес первого жесткого диска составлял 970 кг (то есть почти тонну). Он занимал площадь двухстворчатого шкафа, а его объем составлял 5 Мбайт. Аренда этого творения рук инженеров IBM стоила $35 000 в год. Со временем технологии совершенствовались, а размеры жестких дисков уменьшались, тогда как их емкость продолжала расти. В 1973 году IBM представила жесткий диск 3340. Он имел емкость 30 Мбайт несменной памяти и 30 Мбайт сменной. По марке популярного в то время оружия-винтовки 30–30 Winchester жесткий диск получил свое народное название – винчестер.

В современных компьютерах используются жесткие диски размером 3,5” (в настольных ПК); 2,5 и 1,8” (в ноутбуках); 1,0” (чаще всего устанавливаются в профессиональных фотоаппаратах как сменный носитель).