1.4.4. Модули оперативной динамической памяти на материнской плате персонального компьютера

Современные микросхемы памяти собираются в модули. Важная характеристика модулей памяти – время доступа к данным, которое обычно составляет 60 – 80 наносекунд.

Первые микросхемы памяти выпускались в т.н. DIP-корпу­сах (Dual In Line Package – корпус с двухрядным расположением вводов). В настоящее время устанавливаются микросхемы в корпусах SOJ (Small Outline J-shaped) и TSOP (Thin Small Outline Package). Корпус SOJ похож на корпус DIP, но с другой формой выводов. Последние изогнуты и напоминают букву «J», что позволяет устанавливать такие микросхемы как в специальные гнезда-разъемы, так и при помощи пайки. Корпус TSOP плоский и имеет горизонтально расположенные выводы, пригодные только для пайки.

Микросхемы памяти объединены на специальных печатных платах, образуя с некоторыми дополнительными элементами модули памяти: SIMM-модули и DIMM–модули. Разрядность таких модулей определяется разрядностью установленных микросхем. Так, 30-контактные SIMM-модули – 8-разрядные, 72-контактные SIMM-модули – 32-рахрядные, а DIMM–модули – 64-разрядные.

CPU взаимодействует через контроллер памяти сразу не с одной, а с несколькими микросхемами, организованными в т.н. «банки памяти».

Под банком памяти понимается:

• группа модулей асинхронной памяти одинаковой емкости, которая должна быть установлена одновременно, чтобы занять всю ширину шины данных;

• группа микросхем на модуле асинхронной (DRAM) или синхронной (SDRAM) памяти, занимающих всю ширину шины данных.

Количество микросхем в одном «банке» определяется соотношением разрядностей системной шины и микросхемы памяти. В связи с тем, что ширина шины данных в памяти типа DR DRAM существенно меньше (16 бит) микросхема емкостью 128 Мбит разбита на 32 банка памяти.

Для модулей памяти действует правило о необходимости полного заполнения банков памяти. Количество модулей, необходимых для заполнения банков, определяется отношением разрядности системной шины к разрядности модуля памяти. например, РС с процессором 80386 имели 16-рзрядную системную шину, поэтому банки заполнялись двумя 8-разрядными SIMM-модулями. Системная шина РС с процессором Pentium 64-разрядная, поэтому для заполнения банков здесь установлены пары 32-разрядных SIMM-модулей или один DIMM–модуль.

Контроллер памяти (Memory controller) является промежуточным устройством между системной шиной и модулями памяти. Он интегрирован в микросхему Chipset и определяет тип установленных элементов памяти, организует обмен данными между процессором и ОЗУ, задает различные режимы работы памяти.

SIMM-модули. Используемые в персональном компьютере ранее SIP-модули (Single In-Line Package – модули с однорядным расположением выводов) представляли собой небольшую плату с установленными на ней микросхемами DRAM и имели 30 выводов и размеры: длина ~ 8 см и высота ~ 1,7 см. Однако при установке и извлечении таких модулей тонкие выводы часто обламывались, и контакт между выводом и разъемом был ненадежен.

SIMM-модули (Single In-Line Memory Module), созданные для замены SIP, имеют примерно те же размеры. Различие заключается в конструкции выводов. Они выполнены в виде т.н. контактов типа PAD (вилка). Это – луженые или позолоченные печатные контакты, расположенные с обеих сторон платы и попарно соединенные. Благодаря такой конструкции существенно повышается надежность электрического контакта в разъеме и прочность всего модуля в целом.

Первые SIMM-модули имели 30 контактов, позже появились 72-контактные (длинные) модули. Емкость и время доступа SIMM-модуля определяются суммарной емкостью и временем доступа установленных микросхем памяти. Кроме того, на SIMM-модуле с контролем четности устанавливается дополнительная микросхема памяти.

30-контактные SIMM-модули без контроля четности (non Parity) – 8-разрядные, а SIMM-модули с контролем четности (Parity) – 9-разрядные. Аналогично, 72-контактные SIMM-модули без контроля четности – 32-разрядные, а с контролем четности или контролем и коррекцией ошибок (ЕСС) – 36- и 40-разрядные.

В технических описаниях часто можно встретить следующую запись «4х32–60», что означает:

«4»	«х 32»	«– 60»
Глубина адресного пространства (Кбит или Мбит)	Количество линий ввода / вывода данных (разрядность модуля)	Время доступа (нс)

Кроме микросхем памяти DRAM на SIMM-модуле расположены миниатюрные конденсаторы для сглаживания кратковременных скачков напряжения и т.н. резисторы PRD (Presence Detect), комбинация которых определяет «электронную маркировку» модуля, считываемую контроллером памяти. Наличие таких резисторов необязательно, т.к. большинство контроллеров способны самостоятельно определять характеристики модуля при тестировании памяти.

Некоторые системы ориентированы на работу только с модулями, обеспечивающими контроль четности. При этом могут быть использованы более дешевые SIMM-модули без контроля четности, а вместо дополнительной микросхемы памяти может быть установлена микросхема генератора логической четности, которая «обманывает» контроллер памяти, сообщая о совпадении контрольных сумм. Такие SIMM-модули носят название логического модуля. Их преимущество – дешевизна.

DIMM-модули. В таких модулях (DIMM – Dual In-Line Memory Module) контакты с двух сторон электрически независимы. Наиболее распространены 168-контактные (по 84 контакта с каждой стороны) 64-разрядные DIMM-модули. Для установки в компьютеры Notebook разработан портативный DIMM-модуль (Small Outline DIMM – SO DIMM), имеющий 72 или 144 контакта. На DIMM-модули обычно устанавливают микросхемы SDRAM или EDO DRAM (редко).

Кроме микросхемы памяти, на модуль могут быть установлены микросхемы буфера ввода / вывода и SPD. Микросхема буфера сохраняет поступившие данные, освобождая контроллер. Микросхема SPD (Serial Presence Detect) – это микросхема энергонезависимой памяти EPROM, в которой записана информация о модуле и его производителе.

В конструкциях модуля предусмотрены два ключа для правильной установки DIMM-модуля в слоты на материнской плате:

• первый ключ – между контактами 10 и 11, он служит для определения типа микросхемы памяти модуля (S-DRAM или EDO DRAM);

• второй ключ – между контактами 40 и 41, он служит для определения напряжения питания модуля (5 В или 3,3 В).

RIMM-модули. RIMM-модуль (Rambus In-Line Memory Module) – высокоскоростной модуль оперативной динамической памяти, разработанный совместно компаниями Rambus и Intel для установки на материнские платы, поддерживающие канал Direct Rambus. Это означает, что материнская плата имеет соответствующий контроллер и высокоскоростную 16-разрядную шину памяти (тактовая частота 400 МГц). Поскольку данные передаются (по обоим фронтам синхроимпульса) с тактовой частотой 800 МГц, то пропускная способность RIMM-модуля примерно в 3 раза превышает аналогичную характеристику DIMM-модуля. Напряжение питания модуля равно 2,5 В.