2.4.2. 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.

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 (Single In-Line Memory Module) – 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.

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 (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-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.