5.2.2.Типы и характеристики оперативной памяти

Самые распространённые типы памяти это:

• SDR SDRAM (SDRAM)

• DDR SDRAM

• RDRAM

SDRAM

SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) – это синхронизированная динамическая память с произвольным порядком выборки (синхронная динамическая оперативная память). Появилась она в 1997 году, и все наборы системной логики поддерживают этот тип памяти.

SDRAM состоит из физических ячеек, которые собраны в страницы. Размер страницы может быть от 512 байт до нескольких килобайт. Каждая страница разбита на два банка: в одном банке ячейки с нечетными адресами строк, а в другом – с четными (для ускорения работы памяти). Каждая ячейка имеет свой адрес, состоящий из номера (адреса) строки и номера (адреса) столбца. Сначала передается номер строки, затем номер столбца. В страничном режиме, передав номер строки, можно получить доступ ко всем ячейкам с разными номерами столбцов, то есть не надо для каждой из них передавать номер строки, достаточно только номера столбца – экономится цикл. Такой режим называется Fast Page Mode. Строки делятся на четные и нечетные - получается два банка: один – с четными строками, а другой – с нечетными. Во время обращение к одному банку в другом производится выборка адреса - такой режим иногда называют расслоением.

Для того чтобы увеличить скорость доступа к памяти, используется пакетный режим (burst) доступа: после установки строки и столбца ячейки происходит обращение к следующим трем смежным адресам без дополнительных состояний ожидания. Схема пакетного режима будет выглядеть так: x-y-y-y, где х – время выполнения первой операции доступа состоящей из продолжительности цикла и времени ожидания, а y – это число циклов, необходимое для выполнения каждой последующей операции. Для SDRAM схема будет выглядеть так: 5-1-1-1.

Основное отличие SDRAM от предшествующих типов памяти заключается в том, что сигналы ее синхронизированы с тактовым генератором системной платы.

Рис.10 Диаграмма работы памяти SDRAM

• по отдельной линии передается синхронизирующий сигнал;

• по шине управления передается команда (например, чтение);

• после этого формируется адрес и по шине адреса передается в память;

• затем начинается передача информации по шине данных. В этот момент может быть сформирован и передан новый адрес.

DDR SDRAM

Полное название памяти DDR – DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory – динамическая синхронизированная память с произвольным порядком выборки и удвоенной передачей данных). Этот тип памяти сочетает в себе приемлемую скорость и относительную дешевизну.

Принцип работы DDR SDRAM очень схож с обычной SDRAM. Память разбита на страницы, каждая страница разбита на банки. Работа памяти синхронизирована с тактовым генератором системной платы. Основное отличие заключается в том, что за один цикл происходит два обращения к данным: по фронту и срезу импульса тактового сигнала системной шины - чтение/запись происходит два раза за один такт.

DDR SDRAM управляется инверсными тактовыми сигналами СК. Управляющие и адресные сигналы регистрируются по положительному фронту тактового сигнала, точнее, при переходе сигнала с низкого уровня напряжения на более высокий, а данные передаются по обоим фронтам сигнала (положительному - СК и отрицательному - /СК). Такая схема работы требует более четкой синхронизации. Для этого введен дополнительный строб-сигнал чтения/записи - DQS.

Рис. 11 Диаграмма работы памяти DDR

При тактовой частоте системной шины 100 МГц скорость передачи данных будет равна 1600 Мбайт/с, а при 133 МГц – 2100 Мбайт/с. Отсюда следуют названия памяти DDR – РС1600 и РС2100. Максимальная же пропускная способность при частоте в 400 МГц может достигать 3,2 Гбайт/с.

Микросхемы SDRAM и DDR конструктивно не совместимы: в первом случае микросхемы имеют 168 контактов, во втором – 184; расположение ключа - разное. Кроме того, не все чипсеты поддерживают оба типа памяти.

В памяти DDR 2 данные передаются не 2, а 4 раза за цикл, что позволяет повысить максимальную пропускную способность до 6,4 Гбайт/сек.

DDR SDRAM - альтернатива RDRAM; она чуть медленнее, но дешевле.

RAMBUS (RDRAM)

Память типа Rambus основана на шине из 30 проводников, имеющих строго одинаковую длину для обеспечения одинаковой задержки. Из них 16 или 18 используются для передачи данных (две группы по восемь), а остальные - для управления и синхронизации. Линия передачи работает на частоте 400 МГц в дифференциальном режиме («0» соответствует 1,0 В, «1» - 1,4 В). Передача данных осуществляется по фронту и срезу тактового сигнала, поэтому потенциальная скорость обмена по шине памяти равна 1,6 Гбайт/с (реальная средняя скорость достигает 600 Мбайт/с). Разность расстояний от разных модулей и микросхем RDRAM выравнивается контроллером за счет программируемых задержек, поэтому доступ к данным жестко синхронизирован и не зависит от числа микросхем и их расположения.

RDRAM обеспечивает конвейерный доступ к памяти с одновременной передачей адреса и данных. При этом допускается одновременная обработка до 4 запросов. Задержка первого пакета данных составляет 50 нс., а остальные следуют без задержки до смены режима чтение/запись. Внутреннее ядро RDRAM имеет 128-разрядную шину данных, работающую на частоте 1/8 системной (100 МГц). Логика RDRAM позволяет иметь различное количество банков памяти, причем увеличение числа банков уменьшает зависимость между запросами и позволяет их распараллеливать.

Для управления потребляемой мощностью в RDRAM предусмотрено четыре состояния: Active, Standby, Nap и PowerDown. Контроллер памяти Rambus использует протокол Direct Rambus Channel, преобразующий 800 МГц внутренний шинный интерфейс во внешний с частотой 200 МГц (64 разряда) или 100 МГц (128 разрядов).

Существуют две разновидности RDRAM: Concurrent Rambus и Direct Rambus. Первая имеет 16-битную шину и работает на частоте 400 МГц, использует улучшенный синхронный параллельный протокол для обработки чередующихся или перекрывающихся данных, показывающий хорошее быстродействие даже на маленьких, случайно расположенных блоках данных. При этом обеспечена совместимость с RDRAM предыдущего поколения. Технология Direct Rambus использует более высокие тактовые частоты, усовершенствованный протокол обмена, а также многобанковые модули, что существенно повышает скорость работы (например, 800 МГц 2-банковый модуль обеспечивает пиковую производительность 1,6 Гбайт/с).

Преимущество Rambus-памяти: чем больше модулей - тем больше пропускная способность, например, до 1.6 Гбайт/с на один канал и до 6.4 Гбайт/с при четырех каналах.

В BIOS при настройках частоты памяти доступна опция By SPD. SPD (Serial Presence Detect) - это микросхема на модуле, в которую зашиты все параметры для работы модуля. Сейчас 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 Гбайт), не перегружая цепи контроллера. Данная схема имеет недостаток - регистры вносят задержку в 1 такт на каждую операцию, а значит - регистровая память медленнее обычной при прочих равных условиях.

Двухканальная память

Dual Channel - двойной канал, 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 автоматически при наличие 2-х модулей.

Модификации с контролем: Parity и ECC

Memory with Parity - это память с проверкой чётности, способная детектировать некоторые типы ошибок.

Memory with ECC - это память с коррекцией ошибок; позволяет найти, а также исправить ошибку одного бита в байте; медленнее обычной.