Лекція 5. Модулі динамічної пам'яті
У мікросхемах пам'яті, що випускались аж до середини дев'яностих, всі три затримки (RAS to CAS Delay, CAS Delay і RAS precharge) у сумі становили близько 200нс, що відповідало двом тактам в 10МГц системі та, відповідно, дванадцяти - в 60МГц. З появою Intel Pentium 60 (1993 рік) та Intel 486 DX4-100 (1994 рік) виникла потреба в удосконалюванні динамічної пам'яті. Були запропоновані модулі пам'яті - закінчені блоки, що містять також елементи управління.
5.1. Характеристики модулів динамічної пам'яті
1. Розрядність.
2. Тактова частота.
3. Діаграми сигналів.
4. Формула пам'яті (тайминги).
Для запису або читання комірки пам’яті спочатку циклу подається сигнал RAS#, щоб прочитати адресу рядка. Потім через інтервал tRCD (затримка RAS-to-CAS) подається сигнал CAS#. Перед сигналом CAS# відсилається команда запису або читання W#/R. Після подачі сигналу CAS# через інтервал CAS Latency видаються або записуються дані. Для пам'яті DDR цей інтервал становить 2, 2.5 або 3 такти. Після одержання даних контролер повинен деактивувати рядок за час tRP (RAS precharge time). Дві наступні один за одним активації сигналу RAS# не можуть бути ближче, ніж tRAS (active-to-precharge delay). Звичайно tRAS становить 5-8 тактів. Є також параметр Command Rate (1T, 2T) - це кількість тактів активізації модуля пам'яті (CS#). Схематично все сказане вище записується як (2T) 6-3-3-3 і називається формулою пам'яті (за табл.5.1 читається зверху донизу)
Таблиця 5.1.
|
Тип пам'яті |
SDRAM |
DDR SDRAM | |
|
Частота |
133МГц |
166МГц | |
|
2T – Command Rate |
Затримка команди чип-пам'ять |
2 clocks |
2 clocks |
|
Cycle Time Tras# |
Тривалість RAS# |
6 clocks |
6 clocks |
|
RAS Precharge Time |
Пауза RAS-RAS |
2 clocks |
3 clocks |
|
RAS to CAS Delay |
Затримка RAS-CAS |
2 clocks |
3 clocks |
|
CAS Latency |
Затримка CAS-Data |
3 clocks |
2.5 clocks |
Існує також поняття максимального часу доступу до довільної комірки пам'яті – латентність, що виміряється в кількості тактів центрального процесора (або просто в нс) і характеризує швидкість роботи системи в цілому. Так, латентність системи на Pentium IV становить близько 150нс, а системи на Athlon64 - менше 50нс.
Пропускна здатність (ПЗ) – максимальна кількість байт інформації, що може пропустити пристрій за одиницю часу. Залежить від здатності читання-запису за один такт (кратність), тактової частоти та ширини шини. У позначенні модулів використовується ПЗ на біт: DDR400 або ПЗ на весь модуль: PC3200 (400*8).
5.2. Методи підвищення пропускної здатності динамічної пам'яті
1. Тіньова регенерація.
2. Збільшення розрядності шини.
3. Пакетна передача (Burst).
4. Багатоканальність.
5.3. Типи модулів пам'яті fpm dram (Fast Page Mode dram) - швидка сторінкова пам'ять
FPM-DRAM - Fast-Page Mode DRAM - пам'ять зі швидким чередуванням сторінок, розроблена в 1995 році. Основною відмінністю від пам'яті попереднього покоління стала підтримка скорочених адрес. Якщо чергова запитувана комірка перебуває в тому самому рядку, що й попередня, її адреса однозначно визначається одним лише номером стовпця та передача номера рядка вже не потрібна. Формула: один RAS - багато CAS. При цьому стовпець та дані йдуть по черзі. Регенерація здійснюється в закритій сторінці.
EDO-DRAM (Extended Data Out) - пам'ять із удосконаленим виходом
Даний тип пам'яті з'явився в 1996 році. Містить спеціальний тригер-клямку, що втримує лінії даних після зникнення сигналу CAS. Тому стало можливим зняти сигнал CAS до закінчення читання даних, підготовляючи в цей час мікросхему до прийому номера наступного стовпця.
Тут за рахунок буфера на виході адреса стовпця та дані існують одночасно.
Рис. 5.1. Часові діаграми роботи деяких типів пам'яті