Используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти . Пришла на смену памяти типа SDRAM .
При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в SDRAM, за счёт считывания команд и данных не только по фронту , как в SDRAM, но и по спаду тактового сигнала . За счёт этого удваивается скорость передачи данных без увеличения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200 МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».
Специфическим режимом работы модулей памяти является двухканальный режим.
Микросхемы памяти DDR SDRAM выпускались в корпусах TSOP и (освоено позднее) корпусах типа BGA (FBGA), производятся по нормам 0,13 и 0,09-микронного техпроцесса :
Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: (тактовая частота шины памяти ) x 2 (передача данных дважды за такт) x 8 (число байтов передающихся за один такт). Например, чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по спаду.
Помимо удвоенной передачи данных, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном, они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания, и использование QDS успешно это решает.
JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.
В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC) их количество кратно 4, для модулей с ECC - формула 4+1.
Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM . На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чип Serial presence detect . На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, буферизующие и усиливающие сигнал на шине, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.
Чипы, как видно из их характеристики, имеют 4- или 8-битную шину данных. Чтобы обеспечить более широкую полосу (например, DIMM требует 64 бита и 72 бита для памяти с ECC), чипы связываются в ранги. Ранг памяти имеет общую шину адреса и дополняющие друг друга линии данных. На одном модуле может размещаться несколько рангов. Но если нужно больше памяти, то добавлять ранги можно и дальше, установкой нескольких модулей на одной плате и используя тот же принцип: все ранги сидят на одной шине, только Chip select разные - у каждого свой. Большое количество рангов электрически нагружает шину, точнее контроллер и чипы памяти, и замедляет их работу. Отсюда начали применять многоканальную архитектуру , которая позволяет также независимо обращаться к нескольким модулям.
Характеристики модулей и чипов, из которых они состоят, связаны.
Объём модуля равен произведению объёма одного чипа на число чипов. При использовании ECC это число дополнительно умножается на коэффициент 8/9, так как на каждый байт приходится один бит избыточности для контроля ошибок. Таким образом, один и тот же объём модуля памяти можно набрать большим числом (36) маленьких чипов или малым числом (9) чипов большего объёма.
Общая разрядность модуля равна произведению разрядности одного чипа на число чипов и равна произведению числа рангов на 64 (72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа рангов модуля.
В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 Гб. Из представленных вариантов следует предпочесть первый или третий, так как они используют чипы x4, поддерживающие продвинутые методы исправления ошибок и защиты от сбоев. При необходимости использовать одноранговую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Мбит и 512 Мбит он может оказаться дороже первого.
| Название модуля | Тип чипа | Тактовая частота шины памяти, МГц | Максимальная теоретическая пропускная способность, МБ/с | |
|---|---|---|---|---|
| одноканальный режим | двухканальный режим | |||
| PC1600* | DDR200 | 100 | 1600 | 3200 |
| PC2100* | DDR266 | 133 | 2133 | 4267 |
| PC2400 | DDR300 | 150 | 2400 | 4800 |
| PC2700* | DDR333 | 166 | 2667 | 5333 |
| PC3200* | DDR400 | 200 | 3200 | 6400 |
| PC3500 | DDR433 | 217 | 3467 | 6933 |
| PC3700 | DDR466 | 233 | 3733 | 7467 |
| PC4000 | DDR500 | 250 | 4000 | 8000 |
| PC4200 | DDR533 | 267 | 4267 | 8533 |
| PC5600 | DDR700 | 350 | 5600 | 11200 |
Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускали многие производители памяти, а большинство выпускавшихся в последнее время материнских плат поддерживали данные типы памяти.
Примечание 2: выпускались модули памяти, работающие и на более высоких частотах (до 350 МГц, DDR700), но эти модули не пользовались большим спросом и выпускались в малом объёме, кроме того, они имели высокую цену .
Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.
Надо заметить, что нет никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например, между PC1600 (работает на частоте 100 МГц) и PC2100 (работает на частоте 133 МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль.
Модули памяти DDR SDRAM можно отличить от обычной
Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory - синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) - тип компьютерной памяти , используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти. Пришла на смену памяти типа SDRAM .При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в SDRAM, за счёт считывания команд и данных не только по фронту , как в SDRAM, но и по спаду тактового сигнала. За счёт этого удваивается скорость передачи данных без увеличения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200 МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».
Специфическим режимом работы модулей памяти является двухканальный режим.
Микросхемы памяти DDR SDRAM выпускаются в корпусах TSOP и (освоено позднее) корпусах типа BGA (FBGA), производятся по нормам 0,13 и 0,09-микронного техпроцесса:
Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: (тактовая частота шины памяти ) x 2 (передача данных дважды за такт) x 8 (число байтов передающихся за один такт). Например, чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по спаду.
Помимо удвоенной передачи данных, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном, они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания, и использование QDS успешно это решает.
JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.
В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC) их количество кратно 4, для модулей с ECC - формула 4+1.
Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM . 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.
Чипы, как видно из их характеристики, имеют 4- или 8-ми битную шину данных. Чтобы обеспечить более широкую полосу (например, DIMM требует 64 бита и 72 бита для памяти с ECC), чипы связываются в ранги. Ранг памяти имеет общую шину адреса и дополняющие друг друга линии данных. На одном модуле может размещаться несколько рангов. Но если нужно больше памяти, то добавлять ранги можно и дальше, установкой нескольких модулей на одной плате и используя тот же принцип: все ранги сидят на одной шине, только чип селекты разные - у каждого свой. Большое количество рангов электически нагружает шину, точнее контроллер и чипы памяти, и замедляет их работу. Отсюда начали применять многоканальную архитектуру , которая позволяет также независимо обращаться к нескольким модулям.
Характеристики модулей и чипов, из которых они состоят, связаны.
Объём модуля равен произведению объёма одного чипа на число чипов. При использовании ECC это число дополнительно умножается на коэффициент 9/8, так как на каждый байт приходится один бит избыточности для контроля ошибок. Таким образом, один и тот же объём модуля памяти можно набрать большим числом (36) маленьких чипов или малым числом (9) чипов большего объёма.
Общая разрядность модуля равна произведению разрядности одного чипа на число чипов и равна произведению числа рангов на 64 (72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа рангов модуля.
В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 Гб. Из представленных вариантов следует предпочесть первый или третий, так как они используют чипы x4, поддерживающие продвинутые методы исправления ошибок и защиты от сбоев. При необходимости использовать одноранговую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Мбит и 512 Мбит он может оказаться дороже первого.
| Спецификация | Тактовая частота шины памяти | Максимальная теоретическая пропускная способность памяти | |
|---|---|---|---|
| в одноканальном режиме | в двухканальном режиме | ||
| PC1600* (DDR200) |
100 МГц | 1600 Мбайт/сек | 3200 Мбайт/сек |
| PC2100* (DDR266) |
133 МГц | 2133 Мбайт/сек | 4267 Мбайт/сек |
| PC2400 (DDR300) |
150 МГц | 2400 Мбайт/сек | 4800 Мбайт/сек |
| PC2700* (DDR333) |
166 МГц | 2667 Мбайт/сек | 5333 Мбайт/сек |
| PC3200* (DDR400) |
200 МГц | 3200 Мбайт/сек | 6400 Мбайт/сек |
| PC3500 (DDR433) |
217 МГц | 3467 Мбайт/сек | 6933 Мбайт/сек |
| PC3700 (DDR466) |
233 МГц | 3733 Мбайт/сек | 7467 Мбайт/сек |
| PC4000 (DDR500) |
250 МГц | 4000 Мбайт/сек | 8000 Мбайт/сек |
| PC4200 (DDR533) |
267 МГц | 4267 Мбайт/сек | 8533 Мбайт/сек |
Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускали многие производители памяти, а большинство выпускавшихся в последнее время материнских плат поддерживали данные типы памяти.
Примечание 2: выпускались модули памяти, работающие и на более высоких частотах (до 350 МГц, DDR700), но эти модули не пользовались большим спросом и выпускались в малом объёме, кроме того, они имели высокую цену.
Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.
Надо заметить, что нет никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например, между PC1600 (работает на частоте 100МГц) и PC2100 (работает на частоте 133МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль.
Модули памяти DDR SDRAM можно отличить от обычной SDRAM по числу выводов (184 вывода у модулей DDR против 168 выводов у модулей с обычной SDRAM) и по ключу (вырезы в области контактных площадок) - у SDRAM два, у DDR - один. Согласно JEDEC, модули DDR400 работают при напряжении питания 2,6 В, а все более медленные - при напряжении 2,5 В. Некоторые скоростные модули для достижения высоких частот работают при больших напряжениях, до 2,9 В.
Большинство последних чипсетов с поддержкой DDR позволяли использовать модули DDR SDRAM в двухканальном , а некоторые чипсеты и в четырёхканальном режиме. Данный метод позволяет увеличить в 2 или 4 раза соответственно теоретическую пропускную способность шины памяти. Для работы памяти в двухканальном режиме требуется 2 (или 4) модуля памяти, рекомендуется использовать модули, работающие на одной частоте и имеющие одинаковый объём и тайминги (ещё лучше использовать абсолютно одинаковые модули).
Сейчас модули DDR практически вытеснены модулями типов DDR2 и DDR3 , которые в результате некоторых изменений в архитектуре позволяют получить бо́льшую пропускную способность подсистемы памяти. Ранее главным конкурентом DDR SDRAM являлась память типа RDRAM (Rambus), однако ввиду наличия некоторых недостатков со временем была практически вытеснена с рынка.
В. Соломенчук, П. Соломенчук Железо ПК. - 2008. - ISBN 978-5-94157-711-8
Гук М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. - Питер, 2006. - 1072 с.
Копейкин М. В., Спиридонов В. В., Шумова Е. О. Организация ЭВМ и систем. (Память ЭВМ): Учебн. Пособие. - СПб, 20064. - 153 с.
| Типы динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) | |
|---|---|
| Асинхронная | FPM RAM · EDO RAM |
| Синхронная | SDRAM · DDR SDRAM · Mobile DDR (LPDDR) · DDR2 SDRAM · DDR3 SDRAM · DDR4 SDRAM |
| Графическая | |
Память: ОЗУ, DDR SDRAM, SDR SDRAM, PC100, DDR333, PC3200... как во всём этом разобраться? Давайте попробуем!
Итак, первое что мы должны сделать это "разгладить" все сомнения и вопросы по поводу номиналов на памяти...
Самые распространённые типы памяти это:
Теперь для последующих объяснений, расскажу про тайминги и частоты. Тайминг - это задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти.
Если рассмотреть состав памяти, получим: всё её пространство представлено в виде ячеек (прямоугольники), которые состоят из определённого количества строк и столбцов. Один такой "прямоугольник" называется страницей, а совокупность страниц называется банком.
Для обращения к ячейке, контроллер задаёт номер банка, номер страницы в нём, номер строки и номер столбца, на все запросы тратится время, помимо этого довольно большая затрата уходит на открытие и закрытие банка после самой операции чтения/записи. На каждое действие требуется время, оно и называется таймингом.
Теперь рассмотрим поподробнее каждый из таймингов. Некоторые из них не доступны для настройки - время доступа CS# (crystal select ) этот сигнал определяет кристалл (чип) на модуле для проведения операции.
Кроме этого, остальные можно менять:
Примечание:
порядок операций именно таков (RCD-CL-RP), но зачастую тайминги записывают не по порядку, а по "важности" - CL-RCD-RP.
Ну вот, вроде разобрались с основными понятиями о таймингах, теперь рассмотрим подробнее номиналы памяти (PC100, PC2100, DDR333 и т.д.)
Существует два типа обозначений для одной и той же памяти: одно - по "эффективной частоте" DDRxxx, а второе - по теоретической пропускной способности PCxxxx.
Обозначение "DDRxxx" исторически развилось из последовательности названий стандартов "PC66-PC100-PC133" - когда было принято скорость памяти ассоциировать с частотой (разве что ввели новое сокращение "DDR" для того, чтобы отличать SDR SDRAM от DDR SDRAM). Одновременно с памятью DDR SDRAM появилась память RDRAM (Rambus), на которой хитрые маркетологи решили ставить не частоту, а пропускную способность - PC800. При этом ширина шины данных как была 64 бита (8 байт) - так и осталась, то есть те самые PC800 (800 МБ/с) получались умножением 100 МГц на 8. Естественно от названия ничего не поменялось, и PC800 RDRAM - суть та же самая PC100 SDRAM, только в другом корпусе... Это ничего больше, чем стратегия для продаж, грубо говоря "наколоть людей". В ответ компании, которые выпускают модули, стали писать теоретическую пропускную способность - PCxxxx. Так появились PC1600, PC2100 и следующие... При этом у DDR SDRAM эффективная частота выше в два раза, а значит и больше числа на обозначениях.
Вот пример соответствий обозначений:
Что же касается RAMBUS (RDRAM) писать много не буду, но всё же постараюсь ее вам представить.
Существует три разновидности RDRAM - Base , Concurrent и Direct . Base и Concurrent это практически одно и тоже, но Direct имеет приличные отличия, поэтому расскажу про первые две обобщённо, а про последнюю - поподробней.
Base RDRAM и Concurrent RDRAM в основном отличаются только рабочими частотами: для первой частота составляет 250-300 MHz, а для второй этот параметр, соответственно, равен 300-350 MHz. Данные передаются по два пакета данных за такт, так что эффективная частота передачи получается в два раза больше. Память использует восьми битную шину данных, что, следовательно, дает пропускную способность 500-600 Mb/s (BRDRAM) и 600-700 Mb/s (CRDRAM).
Direct RDRAM (DRDRAM) в отличие от Base и Concurrent, имеет 16-битную шину и работает на частоте 400 MHz. Пропускная способность Direct RDRAM составляет 1.6 Gb/s (учитывая двунаправленную передачу данных), что уже по сравнению с SDRAM (1 Gb/s для РС133) выглядит довольно неплохо. Обычно, говоря о RDRAM, подразумевают DRDRAM, поэтому буква "D" в названии часто опускается. При появлении этого типа памяти Intel создала чипсет для Pentium 4 - i850.
Самый большой плюс Rambus памяти это то, что чем больше модулей - тем больше пропускная способность, например до 1.6 Gb/s на один канал и до 6.4 Gb/s при четырех каналах.
Имеется также два недостатка, довольно значительных:
1. Лапки золотые и приходят в негодность, если плату памяти вытащить и вставить в слот больше 10 раз (примерно).
2. Завышенная цена, но многие находят очень хорошее применение этой памяти и готовы заплатить за них большие деньги.
Вот, пожалуй, и всё, мы разобрались с таймингами, названиями и номиналами, теперь я расскажу немного о различных немаловажных мелочах.
Вы наверняка видели в BIOS"e при настройках частоты памяти опцию By SPD что это значит? SPD - Serial Presence Detect , это микросхема на модуле, в которую зашиты все параметры для работы модуля, это так сказать "значения по умолчанию". Сейчас из-за появления "noname" компаний, стали записывать в этот чип имя производителя и дату.
Регистровая память
Registered Memory это память с регистрами, которые служат буфером между контроллером памяти и чипами модуля. Регистры уменьшают нагрузку на систему синхронизации и позволяют набирать очень большое количество памяти (16 или 24 гигабайт) не перегружая цепи контроллера.
Но данная схема имеет недостаток - регистры вносят задержку в 1 такт на каждую операцию, а значит - регистровая память медленнее обычной при прочих равных условиях. То есть - оверклокеру неинтересна (да и стОит она очень дорого).
Все сейчас кричат про Dual channel - что это?
Dual channel - двойной канал, это позволяет обращаться одновременно к двум модулям. Dual channel - это не тип модулей, а функция интегрированная в материнскую плату. Может быть задействована с двумя (желательно) идентичными модулями. Включается он автоматически при наличие 2-х модулей.
Примечание: чтобы активировать эту функцию, надо установить модули в слоты разных цветов.
Parity и ECC
Memory with Parity это память с проверкой чётности, способна детектировать некоторые типы ошибок.
Memory with ECC это память с коррекцией ошибок, позволяет найти, а также исправить ошибку одного бита в байте. Применяется в основном на серверах.
Примечание: она медленнее обычной, не годится для людей любящих скорость.
Надеюсь, после прочтения статьи вы разобрались с более популярными "непонятными понятиями".
Модуль памяти DDR со 184 контактами
DDR SDRAM (от англ. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory - синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) - тип оперативной памяти , используемой в компьютерах . При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в обыкновенной SDRAM , за счёт считывания команд и данных не только по фронту, как в SDRAM , но и по срезу тактового сигнала. За счёт этого удваивается скорость передачи данных, без увеличения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».
Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: тактовая частота шины памяти x 2 (передача данных дважды за такт) x 8 (число байтов передающихся за один такт). Например, чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по переднему фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по срезу.
Помимо удвоенной передачи данных, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания. Использование QDS успешно это решает.
JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.
В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC ) их количество кратно 8, для модулей с ECC - кратно 9.
DDR200: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 100 МГц
DDR266: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 133 МГц
DDR333: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 166 МГц
DDR400: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 200 МГц
DDR533: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 266 МГц
DDR666: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 333 МГц
DDR800: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 400 МГц
Что такое SDRAM?
Синхронная оперативная память (SDRAM) - это первая технология оперативной памяти со случайным доступом (DRAM) разработанная для синхронизации работы памяти с тактами работы центрального процессора с внешней шиной данных. SDRAM основана на основе стандартной DRAM и работает почти также, как стандартная DRAM, но она имеет несколько отличительных характеристик, которые и делают ее более прогрессивной:
Синхронная работа SDRAM в отличие от стандартной и асинхронной DRAMs, имеет таймер ввода данных, таким образом системный таймер, который пошагово контролирует деятельность микропроцессора, может также управлять работой SDRAM. Это означает, что контроллер памяти знает точный цикл таймера на котором запрошенные данные будут обработаны. В результате, это освобождает процессор от необходимости находится в состоянии ожидания между моментами доступа к памяти.
Общие свойства SDRAM
- Синхронизированна по тактам с CPU
- Основана на стандартной DRAM, но значительно быстрее - вплоть до 4 раз
- Специфические свойства:
синхронное функционирование,
чередование банков ячеек,
возможность работы в пакетно-конвейерном режиме- Основной претендент для использования в качестве основной памяти в персональных компьютерах следующего поколения
Банки ячеек - это ячейки памяти внтри чипа SDRAM, которые разделяются на два, независимых банка ячеек. Поскольку оба банка могут быть задействованны одновременно, непрерывный поток данных может обеспечиваться простым переключением между банками. Этот метод называется чередованием, и он позволяет снизить общее количество циклов обращения к памяти и увеличить, в результате, скорость передачи данных. пакетный режим ускорения - это техника быстрой передачи данных, при которой автоматически генерируется блок данных (серия последовательных адресов), в каждый момент, когда процессор запрашивает один адрес. Исходя из предположения о том, что адрес следующих данных, которые будут запрошенных процессором, будет следующим, по отношению к предыдущему запрошенному адресу, который обычно истиный (это такое же предсказание, которое используется в алгоритме работы кэш-памяти). Пакетный режим может применятся как при операциях чтения (из памяти), так и при операциях записи (в память).
Теперь о фразе, что SDRAM более быстрая память. Даже при том, что SDRAM основана на стандартной DRAM архитектуре, комбинация указанных выше трех характеристик позволяет получит более быстрый и более эффективный процесс передачи данных. SDRAM уже может передавать данные со скоростью вплоть до 100MHz, что почти в четыре раза быстрее работы стандартной DRAM. Это ставит SDRAM в один ряд с более дорогой SRAM (статическое ОЗУ) используемой в качестве внешней кэш-памяти.
Почему именно SDRAM?
Поскольку оперативная память компьютера хранит в себе информацию, которая требуется CPU для функционирования, время прохождения данных между CPU и памятью является критичным. Более быстрый процессор может увеличить производительность системы только, если он не попадает в состояние цикла "поторопись и подожди", в то время, как остальная часть системы борется за то, чтобы оставаться в этом состоянии. К несчастью, с тех пор, как Intel представила пятнадцать лет тому назад свой процессор x286, обычные микросхемы памяти больше не в состоянии идти в ногу с чрезвычайно возросшей производительностью процессоров.
Стандартная, асинхронная DRAM работае без управления ввода таймером, который не требовался для передачи данных вплоть до второго десятилетия развития микропроцессоров. Начиная с этого момента, в системах с более быстрыми процессорами, которые используют стандартную DRAM необходимо принудительно устанавливать состояния ожидания (временные задержки), чтобы избежать переполнения памяти.Состояние ожидания, это когда микропроцессор приостанавливает исполнение всего, что он делает, пока другие компоненты не перейдут в режим приема команд.По этой причине, новые технологии памяти внедряются не только с целью увеличения скорости обмена, но также и с целью сокращения цикла поиска и выборки данных. Перед лицом возникших требований, изготовителями микросхем памяти были представлены серии новшеств, включающие память страничного режима, статического столбца, чередующиюся память, и FPM DRAM (быстространичного режима). Когда скорости процессоров возросли до частот 100MHz и выше, разработчики систем предложили для использования небольшой высокоскоростной внешний кэш SRAM (кэш второго уровня), а также новую быстродействующую память тиа EDO (расширенный доступ к данным) и BEDO (пакетно-расширенный доступ). FPM DRAM И EDO DRAM наиболее часто применяемая памяти в современных PC, но их асинхронная электрическая схема не предназначена для скоростей более 66MHz (максимум для BEDO). К несчастью, это фактор ограничивает сегодняшние системы, на основе процессоров типа Pentium с тактовой частотой более 133MHz, частотой по шине памяти величиной в 66MHz.
Появление SDRAM.
Первоначально, SDRAM была предложена в качестве более дешевой по стоимщсти альтернативы для дорогой видеопамяти VRAM (Video RAM), используемой в графических подсистемах. Тем не менее, она быстро получила применение во многих приложения и стала кандидатом номер один на роль основной памяти для следующих поколений PC.
Как работает SDRAM?
SDRAM производится на основе стандартной DRAM и работает также, как стандартная DRAM - осуществляя доступ с строкам и колонкам ячеек данных. Только SDRAM объединяет свои специфичные свойства синхронного функционирования банков ячеек, и пакетной работы, для эффективного устранения состояний задержек-ожидания. Когда процессору необходимо получить данные из оперативной памяти, он может получить их в требуемый момент. Таким образом, фактическое время обработки данных непосредственно не изменилось, в отличии от увеличения эффективности выборки и передачи данных. Для того, чтобы понять как SDRAM ускоряет процесс выборки и поиска данных в памяти, представьте себе, что центральный процессор имеет посыльного, который возит тележку по зданию оперативной памяти, и каждый раз ему нужно бросать или подбирать информацию. В здании оперативной памяти клерк, отвечающий за пересылку/получение информации, обычно тратит около 60ns, чтобы обработать запрос. Посыльный знает только, сколько требуется времени, чтобы обработать запрос, после того, как он получен. Но он не знает будет ли готов клерк, когда он приедет к нему, так что обычно он отводит немного времени на случай ошибки. Он ждет, пока клерк не будет готов получить запрос. Затем он ожидает обычное время, требующееся для обработки запроса. А затем, он задерживается, чтобы проверить, что запрошенные данные загружены в его тележку, прежде, чем отвезти тележку с данными обратно центральному процессору. Предположим, с другой стороны, что каждые 10 наносекунд пресылающий клерк в здании оперативной памяти должны быть снаружи и готовым получить другой запрос или ответить на запрос, который был получен ранее. Это делает процесс более эффективным, поскольку посыльный может прибыть именно в нужное время. Обработка запроса начинается в момент его получени. Информация посылается в CPU, когда она готова.
Какие преимущества в производительности?
Время доступа (комманды по адресу до выбора данных) одинаково для всех типов памяти, как видно из таблицы выше, поскольку их внутренняя архитектура в основном одинакова. Более показательным параметром является время цикла, который показывает, насколько быстро можгут быть осуществлены два последовательных доступа в чипе. Первый цикл считывания одинаков для всех четырех типов памяти - 50ns, 60ns или 70ns. Но реальные различия можно увидеть, посмотрев как быстро осуществляется второй, третий, четвертый, и т.д. цикл считывания. Для этого мы посмотрим на время цикла. Для "-6" FPM DRAM (60ns), второй цикл может быть осуществлен за 35ns. Сравните это с "-12" SDRAM (время доступа 60ns), когда второй цикл считывания проходит за 12ns. Это в три раза быстрее, и при этом, без какой-либо значительной переделки системы!
Наиболее значимые улучшения производительностьи при использовании SDRAM:
- Более быстрая и более эффективная - почти в четыре раза производительнее, чем стандартная DRAM
- Потенциально может заменить более дорогостоящую в использовании комбинацию EDO/L2-кэш, являюшуюся сейчас стандартом
- "При синхронном" функционировании - избавляет от ограничений по времени и не тормозит работу новейших процессоров
- Внутреннее чередование операций с двойными банками способствует непрерывному потоку данных
- Возможность пакетного режима работы вплоть до полной страницы (используя до х16 микросхем)
- Конвейерная адресация позволяет осуществлять доступ к запрошенным вторыми данными, до завершения обработки запрошенных первыми данными
Каково место SDRAM среди будущей памяти PC?
В настоящее время, FPM DRAM и EDO DRAM составляют большинство основного потока памяти PC, но ожидается, что SDRAM быстро станет основной альтернативой стандартной DRAM. Модернизация с FPM памяти до EDO (плюс L2-кэш) увеличивает производительность на 50%, а модернизируя с EDO до BEDO или SDRAM обеспечивает дополнительный прирост производительности еще на 50%. Все-таки, многие поставщики готовых систем видят BEDO лишь как промежуточный этап между EDO и SDRAM из-за присущих BEDO ограничений по скорости. SDRAM, которую они ожидают будет основной памятью при выборе.
Текущие потребности исходят от приложений с интенсивной графикой и требующих больших вычислений, таких, как малтимедиа, серверы, digital set-top boxex (системы для домашнего использования, совмещающие в себе телевизор, музыкальный центр, веб-броузер и т.д.), коммутаторы ATM, и другое сетевое и коммуникационное оборудование, требующие высокой пропускной способности и скоротей передачи данных. В недалеком будущем, тем не менее, промышленные эксперты прогнозируют, что SDRAM станет новым стандартом памяти в персональных компьютерах.
Следующий шаг в развитии SDRAM уже сделан, это DDR SDRAM или SDRAM II
И сделала этот шаг компания Samsung, известная как крупнейший производитель чипов памяти с маркировкой SEC. Официально о выпуске новой памяти будет объявлено в ближайшее время, но уже известны некоторые подробности. Имя новой памяти "Double Data Rate SDRAM" или просто "SDRAM II". Соль в том, что новая синхронная память может передавать данные по восходящему и падающиму уровню сигнала шины, что позволяет увеличить пропускную способность до 1.6 Гб/сек при частоте шины в 100MHz. Это позволит увеличить вдвое пропускную способность памяти по сравнению с существующей SDRAM. Заявлено, что новый чипсет VIA VP3 будет обеспечивать возможность использования новой памяти в системах.
Будте осторожны при выборе SDRAM для применения в системах на основе чипсета i440LX
Как показала практика, материнские платы, сделанные на основе последнего чипсета i440LX очень чувствительно относятся к типу применямой памяти SDRAM. Это связано с тем, что новая спецификация Intel SPD для SDRAM, определяет дополнительные требования к содержанию специальной информации о используемом модуле DIMM, которая должна находиться в маленьком по объемам и размерам элементе электронно-программируемой памяти EPROM, располагающейся на самом модуле памяти. Однако это не означает, что любой модуль SDRAM имеющий на себе EPROM, соответствует спецификации SPD, но в частности, это означает что модуль без EPROM этой спецификации точно не соответствует. Некоторые платы на базе набора i440LX требуют для работы только такие специальные модули, однако большинство существующих прекрасно функционируют и с обычными модулями SDRAM. Данный шаг Intel, по введения стандарта на модули синхронной памяти, связан, прежде всего, со стремлением обеспечить надежную работу и совместимость памяти с будущим чипсетом i440BX, который уже будет поддерживать шинную частоту в 100MHz.
