Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения той информации, которая может потребоваться процессору для выполнения программы. Иногда ее называют памятью прямого доступа (англ. Random Access Memory – RAM). В частности, в ОЗУ располагаются все работающие программы. Данные в ОЗУ можно записывать и считывать. Исключение составляет часть, называемая «постоянное запоминающее устройство» (ПЗУ, или память только для чтения, англ. Read-Only Memory – ROM), из которой данные можно только читать. В ПЗУ записаны наиболее важные программы, защищенные таким образом от поломки.
От быстродействия ОЗУ, которое измеряется временем процессов перемещения информации из оперативной памяти в процессор и обратно, напрямую зависит быстродействие всего компьютера, поэтому одним из основных направлений в развитии вычислительной техники является повышение быстродействия ОЗУ. Технически ОЗУ устроено таким образом, что при выключении электрического питания информация в ячейках ОЗУ стирается. В выключенном компьютере информация хранится на внешних магнитных носителях информации, а при включении компьютера необходимые данные переписываются с этих внешних носителей в оперативную память.
ПЗУ содержит ту начальную программу, которая начинает работать при включении компьютера, и некоторые служебные программы операционной системы. В частности, в ПЗУ хранятся так называемые базовые программы ввода – вывода (англ. Base Input Output System - BIOS) и программы, предназначенные для проверки исправности и обслуживания аппаратуры самого компьютера. Они также выполняют первоначальную загрузку главной обслуживающей программы компьютера - так называемой операционной системы. Эти данные не уничтожаются при выключении компьютера.
В персональном компьютере ОЗУ представляет собой интегральную схему, которая присоединяется к разъему на материнской плате компьютера. Оперативная память может состоять из нескольких блоков. ПЗУ представляет собой интегральную схему, в которой программы зашифрованы соединениями, а не электрическими потенциалами, именно поэтому они сохраняются при выключении питания.
Для ускорения работы ОЗУ используется так называемая КЭШ-память процессора. Она имеет меньший объем, чем ОЗУ, но зато большее быстродействие. При наличии КЭШ-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются туда, и лишь затем в процессор. При обращении к ОЗУ те данные, которые уже перенесены из ОЗУ в КЭШ-памяти, сразу переносятся в регистры процессора, за счет чего происходит экономия времени.