Tipuri de memorie RAM

Tipuri de memorie RAM

Modul de specificare a vitezei si a performantelor memoriilor ar putea crea confuyii, deoarece viteza memoriei este exprimata, de obicei, in ns (nanosecunde), in timp ce viteza procesoarelor este exprimata in MHz (megahertzi). Totusi, unele tipuri mai noi si mai rapide de memorie au viteza exprimata in MHz, ceea ce creste si mai mult confuzia.

Viteza procesoarelor si a sistemelor este exprimata in Mhy deci in miliane de cicluri pe secunda. In prezent, exista sisteme cu procesoare care functioneaza la 3000 MHz, sau mai rapid, iar anul viitor procesoarele se vor apropia, probabil, de 4 GHz.

Deoarece exprimarea vitezelor in acesti termeni diferiti creeaza    confuzii, consider ca modul de comparare a acestora ar putea prezenta interes. Tabelul de mai jos prezinta relatia dintre nanosecunde si megahertzi, pentru fregventele uzuale in domeniul calculatoarelor, in trecut , in prezent, si in viitor.

Pana in1998 cea mai mare parte a memoriilor DRAM utilizate in calculatoare avea un timp de acces de 60 ns sau mai mare, ceea ce inseamna 16,7 MHz sau mai putin! Aceasta memorie foarte lenta a fost instalata in sisteme la 300 MHz sau mai rapide; puteti vedea ce nepotrivire exista intre performantele procesorului si cele ale memoriei principale. Standardulpredominenat in 200 era memoria la 100 MHz sau chiar 133 MHz, numita PC100, respectiv PC133. De la inceputul anului 2001, a fost folosita pe scara larga memoria cu rata dubla de date (DDR) la 200 si 266 MHz, alaturi de memoria RDRAM la 800 MHz. In 2002 si dupa, avem la dispozitie memorie DDR la 333 si 400 MHz, precum si memoria RDRAM la 1066 MHz.

In procesul de evolutie al Pcurilor, memoria a tinut cu greu pasul cu dezvoltarea procesoarelor, avand nevoie de mai multe niveluri de memorie cache care sa intercepteze cererile procesorului pentru memoria principala, mai lenta. Tabelul de mai jos prezinta evolutia si relatiile dintre vitezele placilor de baza si vitezele diferitelor tipuri de memorie RAM.

In general, performantele cele mai bune se obtin atunci cand randamentul magistralei memoriei corespunde cu randamentul magistralei procesorului. Comparati vitezele de transfer pe magistrala memoriei cu vitezele magistralei procesorului, prezentate in tabelul de mai jos si veti vedea ca unele viteze ale magistralei sunt egale cu viteze ale magistralei procesorului. In cele mai multe cazuri, tipul de memorie care corespunde ratei de transfer pe magistrala procesorului este cel mai potrivit tipde memorie pentru sistemele echipate cu procesorul respectiv.

FSB = Front side bus

Deoarece procesorul este oarecum izolat de materia principala a sistemului, prin care cache-ul de nivel 1 si 2, performantele memoriei au ramas adeseori in urma performantelor magistralei procesorului. Totusi, de curad, magistrala de memorie a sistemelor cu memorie SDRAM, DDR, SDRAM SI RDRAM a ajuns la vitezele egale cu ale magistralei procesorului. Atunci cand viteza magistralei de memorie egaleaza viteza magistralei procesorului, performantele memoriei sunt optime pentru sistemul respectiv.

1 SDRAM

SDRAM reprezinta acronimul pentru Sznchronous DRAM, un tip de memorie DRAM care functioneaza sincronizat cu magistrala memoriei. Memoria SDRAM furnizeaza informatii in rafale de foarte mare viteza comandata de ceas. Memoria SDRAM elimina cea mai mare parte a intarzierilor implicate de memoria DRAM asincrona, deoarece semnalele sunt deja sincronizate cu ceasul placii de baza.

Setul de cipuri trebuie sa admita acest tip de memroie pentru ca ea sa paota fi utilizata in sistem. Incepand cu seturile de cipuri 430VX si 430TX, in 1997 aproape toate seturile de cipuri ale firmei Intel accepta memoria SDRAM, astfel a devenit cel mai raspandit tip de memorie din lume pentru sistemele produse in 2000.

Succesiunea timpilor SDRAM pentru un acces cu transmitere in rafale este de    5-1-1-1, deci patru citiri de memorie se vor realiza in numai opt cicluri ale magistralei sistemului.Memoria SDRAM este vanduta sub forma de module DIMM si este adeseori caracterizata prin fregventa in MHz in locul duratei ciclului in nanosecunde

Pentru a satisface cerintele stricte de temporozare ale seturilor de cipuri proprii, Intel a creat specificatii pentru memoriile SDRAM, sub numele PC66, PC100 si PC133. pentru indeplinirea specificatiilor PC100, de obicei sunt necesare cipuri la 8ns. In mod normal, ati considera ca o memorie la 10ns ar fi suficient de rapida pentru functionare la 100MHz, dar specificatiile PC100 impun folosirea unei memorii mai rapide, pentru a asigura indeplinirea tuturor parametrilor de sincronizare.

DDR SDRAM

Memoria Duble Data Rate SDRAM este un model evoluat al memoriei SDRAM standard, la care transferul datelor se face de doua ori mai rapid. In loc de a dubla fregventa de tact reala, memoria DDR realizeaza dublarea performantelor facand doua transferuri pe un ciclu de transfer, o data pe frontul ascendent al ciclului si o data pe cel descendent.

Initial, memoria DDR a fost sustinuta de producatori de placi grafice si de atunci a devenit principalul model de memorie pentru PC-uri. Ca urmare, memoria DDR SDRAM este sustinuta de producatorii de procesoare, precum Intel, AMD si Cyrix si de seturi de cipuri, precum Intel, VIA Tehnologies, ALi si SiS.

Memoria DDR SDRAM a aparut pe piata in 2000, dar nu a fost folosita pe scara larga in sisteme decat incepand cu 2001, dupa ce a aparut placile de baza si seturile de cipuri care asigurau suportul pentru acest tip de memorie.Memoria DDR SDRAM foloseste un nou tip de modul DIMM, cu 184 de pini.

Exista module DDR DIMM cu diferite viteze si rate de transfer si de obicei functioneaza la 2,5 V. In esenta acestea sunt o extensie a modulelor SDRAM DIMM standard, reproiectate astfel incat sa accepte sincronizare dubla, in care datele sunt transmise la fiecare tranzitie a semnalului de tact, nu o data la fiecare ciclu, ca in cazul memoriei SDRAM standard.

Memoria RDRAM

Memoria RDRAM sau Rambus DRAM, esteun tip de memorie cu totul nou, utilizat in sistemele PC de varf, incepand cu sfarsitul anului 1999. in 1996, Intel a semnat cu firma Rambus un contract prin care se angaja sa sustina memoria RDRAM pana in anul 2001. De asemenea, au fost propuse alte standarde pentru memoria RDRAM, asigurand suportul pentru noile procesoare, pana in 2006.

Primele module RIMM, cu un singur canal de 16 biti, rulau la 800 MHz, ceea ce asigura o rata de transfer de 800 x 2 sau 1,6 GB pe secunda pentru un singur canal, adica aceeasi rata de transfer cu a memoriei PCI600 DDR SDRAM. Cele mai multe dintre primele sisteme Pentium 4 foloseau simultan doua bancuri, creand astfel un model cu doua canale, cu o rata de transfer de 3,2 GB/sec, echivalent cu viteza magistralei procesoarelor Pentium 4 originale. Memoria RDRAM asigura o intarziere mai mica intre transferuri, deoarece acestea se fac sincron, in bucla si intr-o singura directie.

Modulele RIMM mai noi functioneaza si la 1066 MHz sau 1200 MHz, pe langa viteza originala de 800 MHz si sunt disponibile atat in versiuni cu un singur canal, pe 16 biti, cat si in versiuni cu canale multiple, pe 32 si 64 de biti, ajungand la rate de transfer de pana la 9,2 GB/sec.

Un singur canal de memorie Rambus accepta pana la 32 de dispozitive RDRAM individuale (cipuri RDRAM), sau chiar mai multe, .daca sunt folosite buffere. Fiecare cip individual este conectat serial cu urmatorul, intr-un pachet numit Rambus Inline Memory Module (RIMM), dar toate transferurile de memorie se fac intre controllerul de memorie si un singur dispozitiv, nu si intre dispozitive. Cipurile RDRAM individuale surit continute in modulele RIMM, iar un singur canal are, de obicei, trei socluri RIMM. Magistrala de memorie RDRAM este o cale continua, prin fiecare dispozitiv si modul de pe magistrala, fiecare modul avand pini de intrare si de iesire la. capetele opuse. Ca urmare, orice soclu RIMM care nu contine un modul RIMM trebuie sa fie completat cu un modul de continuitate, care sa asigure continuitatea caii. Semnalele care ajung la capatul magistralei sunt terminate pe placa de baza.

Fiecare cip RDRAM dintr-un modul RIMM 1600 functioneaza, in esenta, ca un modul independent de pe un canal de date de 16 biti. Intern, fiecare cip RDRAM are un nucleu care opereaza pe o magistrala cu latimea de 128 de biti, impartita in opt bancuri de 16 biti, care functioneaza la 100 MHz. Cu alte cuvinte, la fiecare 10 ns (100 MHz), fiecare cip RDRAM poate transfera 16 octeti in si din nucleu. Aceasta interfata, cu latime mare si viteza mica in interior, dar cu latime mica si viteza mare in exterior, este elementul cheie al memoriei RDRAM.

O alta imbunatatire conceptuala este separarea semnalelor de date si de comanda pe magistrala. Magistralele independente de comanda si de adresare sunt separate in doua grupe de pini, pentru selectarea liniilor si coloanelor, in timp ce transferul datelor se face prin magistrala de date, cu o largime de 2 octeti. Ceasul real al magistralei functioneaza la 400 MHz, dar datele sunt transferate atat pe frontul descendent, cat si pe frontul ascendent ale semnalului de tact, adica de doua ori pentru fiecare impuls de tact. Frontul descendent este numit ciclu par, iar frontul ascendent ciclu impar. Sincronizarea completa a magistralei se realizeaza prin expedierea pachetelor incepand intotdeauna cu un ciclu par (pe frontul descendent). Timpul total de asteptare inainte de a putea fi inceput un transfer in memorie (latenta) este de numai un ciclu, adica nu mai mult de 2,5 ns.

Arhitectura RDRAM accepta si tranzactii intercalate simultane multiple, in mai multe domenii de timp separate. Ca urmare, inainte de a se fi terminat un transfer, poate incepe un nou transfer.

O alta caracteristica importanta a memoriei RDRAM este consumul redus de energie. Atat modulele RIMM, cat si dispozitivele RDRAM functioneaza la numai 2,5 volti si folosesc tranzitii de semnale cu tensiune mica, de la 1,0 la 1,8 V, ceea ce inseamna o diferenta totala de numai 0,8 volti. De asemenea, memoria RDRAM are patru moduri de lucru cu consum redus si poate trece automat intr-un mod de asteptare la sfarsitul unei tranzactii, ceea ce asigura reduceri suplimentare ale consumului.

Asa cum am aratat cipurile RDRAM sunt instalate in module RIMM. Un modul RIMM este asemanator ca dimensiuni si forma cu modulele DIMM actuale, dar aceste nu sunt interschimbabile. Modulele RIMM sunt disponibile cu capacitati de pana la 1 GB si pot fi adaugate in sistem unul cate unul, deoarece fiecare modul RIMM reprezinta, din punct de vedere tehnic, mai multe bancuri de memorie. Acestea trebuie sa fie adaugate cate doua daca placa de baza implementeaza un sistem de memorie RDRAM cu doua canale si folositi module RIMM de 16 biti.

Un controller de memorie RDRAM cu un singur canal Rambus admite pana la trei module RIMM. Totusi, cele mai multe placi de baza implementeaza numai doua module pe fiecare canal, pentru a evita problemele cauzate de zgomote de semnal.

Modulele RIMM sunt disponibile in trei variante principale de viteza, fiecare cu trei versiuni de latime. Versiunile pe 16 biti sunt folosite, de obicei, in mediile cu doua canale, asa ca trebuie sa fie instalate in perechi, fiecare intr-un set diferit de socluri. Fiecare set de socluri RIMM de pe astfel de placi reprezinta un canal. Versiunile pe 32 si 64 de biti incorporeaza mai multe canale intr-un singur dispozitiv, fiind proiectate pentru a fi instalate individual, asa ca nu mai este nevoie sa formati perechi.

Tipuri de module RDRAM si largimi de banda asociate

Principalul aspect de care trebuie sa tineti seama atunci cand alegeti o memorie este ca rata de transfer a memoriei sa fi aceeasi cu a magistralei procesorului si, din acest punct de vedere, modulele RDRAM RIMM sunt mai potrivite pentru sistemele cu procesor Intel Pentium 4 mai rapide.