4. Синхронная динамическая память drаm

Синхронная динамическая память (DRАM) - более экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях транзисторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Значение бита информации в ячейке такой памяти определяется наличием или отсутствием заряда на миниатюрном конденсаторе.

Недостатки DRАM:

• память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить единицу в один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, его нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры.

• конденсаторы со временем разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов необходимо регенерировать через определённый интервал времени — для восстановления. Контроллер памяти периодически приостанавливает все операции с памятью для регенерации её содержимого, что значительно снижает производительность данного вида ОЗУ. Память на конденсаторах получила своё название Dynamic RAM (динамическая память) как раз за то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени.

Согласно спецификации SDRAM все команды и обмен данными по шине памяти проходят синхронно с тактовыми импульсами систем­ной шины. Поэтому все циклы внутри операции имеют одинаковую продолжительность.

Выводы:

1. DRAM дешевле SRAM и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше битов, но при этом её быстродействие ниже.

2. SRAM, наоборот, более быстрая память, но и более дорогая (благодаря большему числу транзисторов на ячейку). В связи с этим обычную память строят на модулях DRAM, а SRAM используется для построения кэш-памяти в микропроцессорах, как было сказано выше.

3. Из-за необходимости ожидания накопления (стекания) заряда на конден­саторе быстродействие DRAM ниже, чем у SRAM.

4. Обычно модули DRAM применяют в оперативной и видеопамяти, а модули SRAM — в качестве быстрых буферных (Cash) элементов в процессорах, на системных платах, в жестких дисках, приводах CD-ROM и пр.

4.1. Разновидности dram.

В свое время эволюция процессоров стимулировала раз­работку скоростной памяти SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) с тактовой частотой 66 МГц, а модули памяти с такими микросхемами получили название DIMM (Dual In-line Memory Module). (Слайд 6)

Дальнейшее увеличение производительности компьютеров натолкнулось на проблему, когда при попытке разогнать оперативную память до частоты 100 МГц микросхемы SDRAM работали неустойчиво, к тому же сказывались недостатки работы чипсетов. Для решения этих проблем корпорация Intel разработала спецификацию для микросхем памяти — РС100 (частота работы запоминающей матрицы - 100). На ее основе стали производиться сначала микросхемы РС100 SDRAM, а потом и РС133 SDRAM. Оба типа модулей памяти успешно работали с процессорами типа Pentium III.

На смену PC 100 должна была прийти высокочастотная память Rambus, как это планировала корпорация Intel, но данная технология, оказалась слишком дорогой и сложной. Сейчас различные модификации памяти типа Rambus используются только в высокопроизводительных серверах и рабочих станциях, где самое важное — производительность вычислительного устройства.

Для использования с процессорами Athlon, а потом и с Pentium 4 было разработано второе поколение микросхем SDRAM — DDR SDRAM (Double Data Rate - с удвоением данных - SDRAM).

Технология DDR SDRAM позволяет передавать данные, считы­вая сигнал по фронту и спаду каждого тактового импульса, что дает возможность удвоить пропускную способность памяти. При дальнейшем развитии этой технологии в микросхемах DDR2 SDRAM удалось за один тактовый импульс передавать уже 4 порции данных. Увеличение производительности происходит за счет оптимизации процесса адресации и чтения / записи ячеек памяти, а тактовая частота работы запоминающей матрицы не изменяется. Поэтому общая производительность компьютера не увеличивается в два и четыре раза, а всего на десятки процентов. (Слайд 7)

В 2005 г. компания Infineon Technologies AG предложила новую технологию памяти, названную DDR3 SDRAM.

Кроме увеличения частоты чтения/записи, в модулях памяти используются и другие способы повышения производительности. Наиболее популярный способ — это буферизация данных, когда на модуле памяти устанавливается микросхема для временного хранения данных, чтобы устранить промежутки времени, в течение которых происходит процесс чтения очередной порции данных из запоминающей матрицы.

На общую производительность компьютера влияет и контроль достоверности данных (в режиме с коррекцией ошибок скорость работы замедляется, но итоговая производительность может оказаться выше). Модули с технологией ЕСС (Error Checking and Correction) содержат одну микросхему больше, чем обычные. В таких модулях каждый байт данных (8 бит) снабжается еще одним битом для контроля четности в байте. Цена таких модулей памяти выше, поэтому их чаще всего используют в компьютерах, где требуется высокая надежность, а в обычных ПК применяют модули памяти без технологии ЕСС, т. к. единичные ошибки памяти не сказываются на работе современного ПО. Кроме того, эволюция DDR (Слайд 8) потребовала решения проблемы охлаждения модулей памяти. Она была решена установкой на модули специальных теплорассеивающих (теплоотводных) радиаторов.