Пам'ять з внутрішнім кешом

EDRAM/ESDRAM

Цей тип пам'яті був розроблений в компанії Enhaced Memory Systems, внаслідок чого отримав назву Enhaced DRAM, має час доступа в 35 нс і може працювати на частоті, більшій 133 МГц. Найбільша відмінність ESDRAM від інших ІС полягає в тому, що в ній суміщені два типу пам'яті - динамічна (з неї складається ядро) і статична (для кеш-пам'яті).

Принцип роботи ESDRAM полягає в тому, що із динамічної в кеш-пам'ять переноситься цілий рядок, в якому міститься потрібна комірка. Після цього зчитування здійснюється вже із кеш-пам'яті, а в ядрі в цей час можна вибирати потрібний рядок, або виконувати регенерацію. Переніс майже не впливає на швидкодію, тому що виконується всього за один такт. Дякуючи вбудованій в ESDRAM кеш-пам'яті швидкісь читання даних в порівнянні із звичайною динамічною пам'ятю зростає в пять разів (12нс проти 60). Що стосується операції запису, то вона, на відміну від читання, виконується в обхід кеш-пам'яті, що збільшує продуктивність ESDRAM при відновлені читання з раніше вже завантаженого в кеш рядка. Так як внутрішніх банків два, простої у зв'язку з підготовкою до операцій читання-запису зводиться до мінімуму. По сигналам і типорозмірам ESDRAM повністю сумісний з DIMM SDRAM. Недолік ESDRAM - ускладнення контролера: він повинен враховувати можливість підготовки до читання нового рядка ядра. Крім того, при довільних адресах читання кеш-пам'ять використовується неефективно, тому що читання цілогорядка відбувається досидь рідко.

CDRAM

Цей тип ОЗП розроблений в коорпорації Mitsubishi. Це перероблений варіант ESDRAM. Зміни торкнулись кешпам'яті - її об'єму, принципу розміщення даних, засобів доступу. В першу чергу слід відмітити, щоІС Cached DRAM мають роздільні адресні лінії для статичного кеша і динамічного ядра. Необхідність керування різнотипними видами пам'яті ще більше ускладнює контролер, але ефективність кеш-пам'яті, розміщеноі всередені ІС, вища, чим при традиційній архітектурі ПК, так як переніст в кеш здійснюється блоками, у вісім разів більшими, чим при передачі назовні із ІС DRAM. В SDRAM об'єм одного блока даних, розміщених в кеш, зменшений до 128 біт. Це дозволяє використовувати кеш-пам'ять ефективніше, ніж в ESDRAM. В цьому випадку в 16-кілобайтному кеші можуть одночасно зберігатись дані із 128-ми ділянок пам'яті. Затирання першої розміщеної в кеш ділянки пам'яті починається тільки при звертанні до 129-го. У зв'язку з тим, що перенос із DRAM в SRAM суміщений з видачею даних на шину, то часті, але короткі пересилки не знижують продуктивності всієї ІС при перекачуванні великих об'ємів інформації і прирівнюють CDRAM з EDRAM, а при вибірковому читані перевага залишається за CDRAM.

Virtual Channel (VC) SDRAM

Пам'ять цього типу розрахована для використання в багатозадачних системах. Системний контролер пам'яті повинен ставити у відповідність канали з процесами, що прискорить роботу системи, так якби кожному процесу виділявся окремий ресурс. Кожний канал може виконувати обмін даними з довільним рядком довільного банку ядра. По цій технології при запису дані не зразу заносяться в ядро, а розміщуються у буфері - віртуальному каналі - і зберігаються там до того часу, поки ядро не буде готове їх прийняти (воно, наприклад, може бути зайнято регенерацією або обміном з іншим пристроєм). Щоб при одночасному звертанні до пам'яті кількох процесів не понижувалась продуктивність, число каналів доведене до 16. Таким чином, зміни в VC SDRAM торкнулись тільки принципу розміщення даних в ядрі, що дозволяє використовувати його як базу для створення довільних ІС пам'яті, як SDRAM так і DDR RAM.

Direct Rambus DRAM

Цей тип пам'яті - конкурент SLDRAM. Інтерфейс Rambus, забезпечує взаємодію з контролером. Ядро містить 16 банків. До кожного банку під'єднано два підсилюва, об'єднаних двома внутрішніми шинами. Вперше RDRAM почали встановлювати в високопродуктивних графічних станціях Silicon Graphics. При збільшені вимог до пам'яті ПК-орієнтованих машин її почали застосовувати і в них. Щоб забезпечити нормальне функціонування системи з сигналами, що вимірюються долями наносекунд (1,25 нс), була розроблена спеціальна топологія шини модуля пам'яті. Цей модуль назвали RIMM - Rambus In-line Memory Module (по аналогії з SIMM i DIMM). Його особливість - одинакова довжина всіх сигнальних доріжок; завдяки чому до всіх ІС модуля сигнали приходять одночасно. Справа в тому, що при роботі на частоті 800 МГц величина RIMM стає одного порядку з довжиною хвилі (біля 37 см), що ускладнює вимоги до розміщення елементів на модулі. Щоб уявити, скільки сил було витрачено, щоб забезпечити надійну роботу мікросхем на такій частоті, згадаємо, як багато розмов точилось в свій час про те, що не всі SDRAM можуть працювати на 100 МГц! Чітка робота на такій високій швидкості досягається дякуючи цілому комплексу мір:

• малій амплітуді сигналів (Rambus Signaling Logic з 0,8 В);

• добре продуманій топології шини;

• густій установці мікросхем на модулі;

• встановлені термінаторів на кінцях доріжок, для подавлення відбитих сигналів.

Використання декількох протифазних тактових імпульсів зменшує вплив завад. Спеціальна ІС тактування мікросхем дає можливість узгодити напрямок росповсюдження даних по шині з напрямком розповсюдження тактових імпульсів. Це дозволяє надійно зчитувати інформацію з ІС незалежно від їх віддаленості до контролера. Серце Direct RDRAM - контролер Direct Rambus. Від посилає керуючі сигнали по шині й подає команди для регенерації ядра. Складається він з двох окремих функціональних блоків: Rambus Application Specific Integrated Circuit Cell (RAC) і контролера Rambus. Роль RAC - забезпечити фізичний й електричний інтерфейс із зовнішньою шиною, а 8-розрядний контролер Rambus служить ядром 16-розрядного контролера Direct Rambus. Шина Direct Rambus Channel з'єднує мікросхеми пам'яті одну з одною і модулі RIMM з контролером. Вона складається з трьох незалежних шин: 16-розрядної шини даних і двох шин адреси (окремо для рядків і для стовчиків) загальною "шириною" 8 біт.

Передбачені також резервні розряди для адрес, що дозволяють нарощувати об'єм встановленої в компьютері пам'яті до максимума - 1Гб. Сигнали керування внутрішньою логікою передаються пакетами по 8 слів. А мінімальний пакет складається з 16-ти байт, дякуючи чому, як і в випадку з SDRAM, підвищується продуктивність при послідовному читані великих массивів даних. Але при читанні врозкид ефективність RDRAM падає. Кожний рядок ядра RDRAM, на відміну від рядків інших типів пам'яті, має 128-бітну "глибину". Це дозволяє за одне звертання заповнитивідразу зразу всю шину даних. 16 внутрішніх банків пам'яті дають можливість регенерувати вміст неактивних банків, не сповільнюючи роботу інших. Вважається, що використання цього типу пам'яті дає ефект при об'ємах, починаючи з 512 Мб. По своїм розмірах модулі RDRAM аналогічні стандартним DIMM.

MRAM

З'явились повідомлення що розроблена технологія для нанесення гладких, надтонких металевих плівок на оксидних підкладках. З використанням цієї технології менше енергії буде витрачатись для зміни магнітних сигналів, які утворюють основу пам'яті компьютера.

Метали, що наносятся на оксиди, частіше всьго мають форму бугристих пучків, а не гладких шарів. Але Скотт Чамберс (Scott Chambers) і його колеги по Національній Лабораторії Сандра змогли нанести кобальт шар за шаром на сапфірову підкладку (сапфір - форма оксиду алюмінію).

"Багато передових технологій основані на взаємодії між металами і оксидами", - сказав Чамберс. Особливий вплив ці дослідження можуть вплинути на розвиток нового виду оперативної пам'яті, що називається магнітною пам'ятю з довіоьним доступом, або MRAM, в якій дані будуть зберігатись на шаруватій конструкції, що містить метал і оксид. Цій пам'яті буде все рівно, подається живлення чи ні, тому компьютери будуть завжди завантажені. Очікується, що пристрої MRAM з'являться на ринку в наступні декілька років.