Некоторые основные характеристики RAM

• Исходя из этого, пропускная способность памяти DDR400 такова:

•  200 МГц х 64 бита х 1/8 х 2 блока/такт = 3200 Мб/сек.

Логические банки памяти

• Отличительной особенностью микросхем SDRAM от микросхем более ранних типов является деление матрицы памяти на несколько логических банков (минимум – двух, обычно - четырёх). Это необходимо для повышения производительности памяти в моменты подзарядки (регенерации) ячеек. В "многобанковых" микросхем SDRAM можно обращаться к строке одного банка, пока строка другого банка находится на "подзарядке". Данные располагаются в памяти с последовательным чередованием их в разных банках.

Активизация строк

• Перед осуществлением любой операции с данными, содержащимися в микросхеме, необходимо "активизировать" требуемую строку в соответствующем банке. Для этого в микросхему подается команда активизации ACTIVATE вместе с которой на адресные линии микросхемы подаётся номер банка и адрес строки, а также строб-сигнал RAS#, который помещает адрес в защёлки буфера адреса строки.

• Активизированная строка остается открытой (доступной) для последующих операций доступа до поступления команды подзарядки банка (PRECHARGE), закрывающей данную строку. Минимальный период "активности" строки - от момента её активации до момента поступления команды подзарядки, определяется минимальным временем активности строки (Row Active Time, t_RAS).

• Повторная активизация какой-либо другой строки того же банка не может быть осуществлена до тех пор, пока предыдущая строка этого банка остается открытой. Таким образом, минимальный промежуток времени между активизацией двух различных строк одного и того же банка определяется минимальным временем цикла строки (Row Cycle Time, t_RC).

Чтение/запись данных

• Активизация строки памяти сама по себе требует определенного времени. В связи с этим, следующие после ACTIVATE команды чтения READ или записи WRITE данных не могут быть поданы на следующем такте шины памяти, необходим определенный временной интервал, называемый "задержкой между подачей адреса строки и столбца" (RAS#-to-CAS# Delay или t_RCD).

• После подачи команды READ, первая порция данных оказывается доступной не сразу, а с задержкой в несколько тактов шины памяти, в течение которой данные, считанные из усилителя уровня, синхронизируются и передаются на внешние выводы микросхемы. Задержка между подачей команды чтения и фактическим появлением данных на шине считается наиболее важной и называется "задержкой сигнала CAS#" (CAS# Latency или t_CL).

Подзарядка строки

• Цикл чтения/записи данных в строки памяти завершается закрытием открытой строки банка с помощью команды подзарядки строки - PRECHARGE. Последующий доступ к этому банку микросхемы становится возможным не сразу, а по прошествии интервала времени, называемого " временем подзарядки строки" (Row Precharge Time, t_RP). За этот период времени сигналы CAS# и RAS# последовательно дезактивируются, а данные из усилителя уровня возвращаются обратно в массив ячеек строки памяти, восстанавливая его прежнее значение.

Тайминги модулей памяти

• Четыре важнейших параметра таймингов памяти, записанных в последовательности t_CL-t_RCD-t_RP-t_RAS, называют "схемой таймингов". Такие схемы можно встретить в спецификациях на модули оперативной памяти. Например, 2-2-2-5 или 2.5-3-3-7 характерны для памяти типа DDR, а 3-3-3-9, 4-4-4-12 и 5-5-5-15 принимают для памяти типа DDR2. Надо учитывать, что латентность измеряется в тактах, поэтому временные задержки срабатывания оперативной памяти, выраженные в наносекундах, зависят от частоты системной шины. Как следствие этого, память DDR2 c таймингом 4-4-4-12 будет соответствовать памяти DDR с таймингом 2-2-2-6.

Технология ECC

• ECC (Error Correct Code) - выявление и исправление ошибок (возможны другие расшифровки той же аббревиатуры) - алгоритм, пришедший на смену "контролю четности". В отличие от последнего каждый бит входит более чем в одну контрольную сумму, что позволяет в случае возникновения ошибки в одном бите восстановить адрес ошибки и исправить ее. Как правило, ошибки в двух битах также детектируются, хотя и не исправляются. Для реализации этих возможностей на модуль устанавливается дополнительная микросхема памяти и он становится 72- разрядным, в отличие от 64 разрядов данных обычного модуля. ECC поддерживают все современные материнские платы, предназначенные для серверных решений. Некоторые типы памяти (Registered, Full Buffered) выпускаются только в ECC варианте.

• Registered модули памяти рекомендуются к применению в системах, требующих (или поддерживающих) 4 Гб и более оперативной памяти. Они всегда имеют разрядность 72 бита, т.е. являются модулями с ЕСС, и содержат дополнительные микросхемы регистров для частичной буферизации.

• Buffered - буферизованный модуль. Из-за высокой совокупной электрической емкости современных модулей памяти, длительное время их "зарядки" приводит к большим затратам времени на операции записи. Чтобы избежать этого, некоторые модули (как правило, 168-контактные DIMM) снабжаются специальной микросхемой (буфером), которая сохраняет поступившие данные относительно быстро, что освобождает контроллер. Буферизованные DIMM, как правило, несовместимы с небуферизованными. Модули с частичной буферизацией называются также "регистровым"(" Registered "), а модули с полной буферизацией(Full Buffered) -" FB-DIMM ". При этом под "небуферизоваными" подразумеваются обычные модули памяти без средств буферизации.

Full-Buffered DRAM

SIMM

• SIMM (Single In line Memory Module, DRAM) - память с асинхронным доступом. Модуль вставляется в зажимающий разъем системной плате; применяется во всех материнских платах, а также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах.

• Для фиксации память вставляется в пластмассовую колодку m/b под углом 70 градусов, потом поворот и зажимается с помощью защелок. При этом SIMM-модуль встает перпендикулярно к плате.

• Существует две разновидности модулей SIMM (в зависимости от числа выводов модуля):

• 30 -контактные модули имеют ширину 9 бит (8 бит и бит контроля четности). Реально использует порядка 25 контактов, остальные сделаны "про запас".

• 72 -контактные модули имеют ширину 32 бита (без контроля четности) или 36 бит (с контролем четности). Многие SIMM 72-пин также имеют рудиментные или вообще отсутствующие контакты 35-36 и 37-38. Кстати, в этом форм-факторе (72-пинового SIMM) выпускалось минимум восемь разных стандартов модулей (х32, х36, х18, х33, х39, х40, PS/2 x36, x36 с 5 линиями CAS), но распространены только х32 & х36.

• SIMM модули памяти выпускались объемом от 64 Кб до 128 Мб.

• Ранние SIMM модули производились без механизма ZIF-фиксации в слоте памяти.

DIMM

• DIMM (SDRAM, Synchronic DRAM, Dual In line Memory Module, - "синхронная DRAM" - динамическое ОЗУ с синхронным интерфейсом. SDRAM - синхронная память "первого поколения", имеют пропускную способность порядка 100 Mb/s и представляет собой модуль памяти с двумя рядами контактов. Внешне похожи на SIMM-ы. Синхронизация отличает SDRAM от работающих по асинхронному интерфейсу (FPM/EDO/BEDO DRAM).

• Помимо синхронного метода доступа, SDRAM использует внутреннее разделение массива памяти на два независимых банка (т.е имеют раздельные контакты - обычно 2x84), что позволяет увеличивать разрядность - т.е. в итоге совмещать выборку из одного банка с установкой адреса в другом банке. SDRAM также поддерживает блочный обмен.

• Применяется как в IBM-совместимых PC (в основном - платах под Pentium III), так и в компьютерах Apple. Возможна и установка SDRAM для процессора Intel Pentium 4 (существует чипсет i845 с поддержкой данного типа памяти).

DIMM

• Модули памяти DIMM обозначаются как pc-100/pc-66/pc-133, где число обозначает частоту синхронизации памяти.

• Шины памяти в 66МГц и 100 МГц - устарели. Все модули PC133 содержат чипы со временем доступа от 7.5 нс и меньше, что гарантирует беспроблемную работу на 133 Мгц. 133-МГц чипы совместимы со всеми PC100-продуктами. Незначительные различия между PC100 и PC133 стали причинами для обмана потребителей путем нестандартной маркировки.

• Кроме частоты, модули DIMM подразделяются по напряжению питания и алгоритму работы. Стандартными является небуферизированные модули с напряжением питания 3,3 вольта. Небуферизованный DIMM может содержать память типа SDRAM, BEDO, EDO и FPM, иметь ширину 64 или 72 бита данных для контроля четности, а также 72 и 80 бит для ECC.

DDR

• Synchronous DRAM, DDR - синхронная DRAM с двойной скоростью передачи данных. По принципам работы DDR-SDRAM похожа на DIMM-SDRAM. Она может принимать и передавать данные два раза за такт синхроимпульса (по восходящему и нисходящему фронту синхронизирующего сигнала), что удваивает скорость передачи данных. У DDR-SDRAM меньше потребляемая мощность. В DDR RAM используется протокол DLL (Delay Locked Loop), позволяющий сдвинуть во времени интервал действительного значения выходных данных. Таким образом сокращаются простои системной шины при считывании данных на нее из нескольких модулей памяти.

• PC-1600 (DDR 200) = 100MHzx2 = 1.6 Гб/с пропускная способность

• PC-2100 (DDR 266) = 133MHzx2 = 2.1 Гб/с пропускная способность

• PC-2400 (DDR 300) = 150MHzx2 = 2.4 Гб/с пропускная способность

• PC-2700 (DDR 333) = 166MHzx2 = 2.7 Гб/с пропускная способность

• PC-3000 (DDR 366) = 183MHzx2 = 3.0 Гб/с пропускная способность

• PC-3200 (DDR 400) = 200MHzx2 = 3,2 Гб/с пропускная способность

DDR

• DDR SDRAM имеет только одну "прорезь" посередине, в то время как типичный 168-контактный DIMM имеет две "прорези".

• Модули SDRAM PC66/PC100/PC133/PC150 не могут работать с DDR-материнскими платами, т.к. DDR использует новый 184-pin-овый формат модуля и физически несовместим с 168-pin-овым форматом модулей DIMM.

• У канадской компании Corsair есть серия памяти XMS (Xtreme Memory Speed, память экстремальной скорости). Это т.н. супер-быстрая память. Выпускается в варианте от 512Мб на модуль, т.к. по их тестам 512Мб одним модулем оказывается быстрее, чем два по 256Мб. В т.ч. компания выпускает PC-3000 (CMX512-3000C2) со временем 2-3-3 1Т.

• В апреле 2002 года компания Samsung первой выпустила 128 Мб-чипы DDR 400 SDRAM для применения в видеокартах. Они работают на частоте 800МГц (400 Мгц DDR) при напряжении 2,8 вольт.

DDR

• На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чип SPD. На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, буферизующие и усиливающие сигнал на шине, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.

DDR2

• Отличия DDR2 от DDR:

• 1) количество контактов увеличилось с 184 до 240.

• 2) микросхемы памяти выполнены в конструктиве FBGA, а в старых модулях DDR-I использовались TSOP и TBGA. Микросхемы в упаковке FBGA работают более стабильно за счет возможности калибровки сигнальных импульсов и лучшей целостности сигнала.

• 3) рабочее напряжение модулей уменьшено с 2,5 В (и 2,6 В для DDR 400) до 1,8 В для DDR-II. Т.о. потребляемая мощность снижена на 28%.

• Как и DDR SDRAM, DDR2 SDRAM использует передачу данных по обоим срезам тактового сигнала, за счёт чего при такой же частоте шины памяти, как и в обычной SDRAM, можно фактически удвоить скорость передачи данных (например, при работе DDR2 на частоте 100 МГц эквивалентная эффективная частота для SDRAM получается 200 МГц). Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины, по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти. При этом, чтобы обеспечить необходимый поток данных, передача на шину осуществляется из четырёх мест одновременно. Итоговые задержки оказываются выше, чем для DDR.

DDR2

DDR3

• У DDR3 уменьшено на 40 % потребление энергии по сравнению с модулями DDR2, что обусловлено пониженным (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR) напряжением питания ячеек памяти. Снижение напряжения питания достигается за счёт использования 90-нм (вначале, в дальнейшем 65-, 50-, 40-нм) техпроцесса при производстве микросхем и применения транзисторов с двойным затвором Dual-gate (что способствует снижению токов утечки).

MRAM

• Магниторезистивная память – это один из перспективных типов оперативной памяти, пока еще не получивший широкого распространения, но обладающий рядом преимуществ, по сравнению с остальными типами оперативной памяти. В ближайшем будущем этот тип памяти, несомненно, приобретет большую популярность.

MRAM

• Ферромагнетик F2 – это постоянный магнит, намагниченный в определенном направлении, а ферромагнетик F1 может изменять направление намагниченности под действием электрического поля. Если оба ферромагнетика имеют одинаковую направленность намагниченности, то считается, что в ячейке памяти храниться ноль. Если направления намагниченности ферромагнетиков перпендикулярны, то считается, что в ячейке памяти хранится единица.

• Для изменения направления намагниченности ферромагнетика F1, необходимо подать ток в линии WC1 и WL1. В точке пересечения этих линий, как раз там, где располагается магнитный элемент, создастся электрическое поле достаточной мощности, чтобы ферромагнетик F1 изменил направление намагниченности. Остальные ячейки магниторезистивной памяти, располагающиеся вдоль строки и столбца, на которые подан ток, не изменят направления намагниченности, так как мощность поля, создаваемого только током в линии WC1, или только током в линии WL1, недостаточна.

Оперативная память

• Оперативная память – это память для временного хранения команд и данных, используемых в процессе работы ЭВМ. Она обеспечивает оперативный доступ к требуемой информации процессору, видеокарте и другим элементам ЭВМ, и временное хранение результатов их работы.

Некоторые основные характеристики RAM

• тип памяти (SRAM, DRAM, SDRAM);

• объем памяти;

• структура памяти (количество ячеек, разрядность);

• время доступа (время такта);

• полоса пропускания;

• временные характеристики (задержки);

• использование специфических технологий (ECC);

• плотность записи (low-density, high-density).

• корпуса (DIP, SIPP, PQFP, …) микросхем памяти. и форм-факторы (SIMM, DIMM, DDR, …) модулей памяти.

Используемые типы памяти

• 1. Динамическая память (DRAM) – энергозависимая полупроводниковая память с произвольным доступом, в которой каждый разряд храниться в конденсаторе, требующем постоянной регенерации для сохранения информации.

• 2. Статическая память (SRAM) – энергозависимая полупроводниковая память с произвольным доступом, в которой каждый разряд хранится в триггере, позволяющем поддерживать состояние разряда без постоянной перезаписи.

• 3. Магниторезистивная оперативная память (MRAM) – это энергонезависимое запоминающее устройство с произвольным доступом, сохраняющее информацию при помощи магнитных моментов, а именно, направления намагниченности ферромагнитного слоя ячейки памяти.