Пам'ять SDRAM

Щоб скоротити час доступу до пам’яті були розроблені типи пам’яті FPM та EDO, проте вони на сьогодні застаріли і не використовуються, тому детально розглядати принцип їх роботи ми не будем, а перейдем до розгляду пам’яті типу SDRAM.
Це тип динамічної оперативної пам'яті (DRAM), робота якої синхронізується з
шиною пам'яті. SDRAM передає інформацію в пакетах, що використовують високошвидкісний синхронізований інтерфейс. SDRAM дозволяє уникнути використання більшості
циклів очікування, необхідних при роботі асинхронної DRAM, оскільки сигнали, по яким працює пам'ять такого типу, синхронізовані з тактовим генератором системної плати.
Як і будь-який інший тип оперативної пам'яті, SDRAM потребує підтримки набором
мікросхем системної логіки. Починаючи з наборів 430VX і 430TX, випущених в 1996 році,
всі набори мікросхем системної логіки компанії Intel повністю підтримують SDRAM.
З виходом у 1998 році популярного набору мікросхем Intel 440BX модулі SDRAM повністю витіснили з ринку пам'ять EDO.
Ефективність SDRAM значно вище в порівнянні з ефективністю оперативної пам’яті FPM або EDO. Оскільки SDRAM - це тип динамічної оперативної пам'яті, її початковий час очікування такий же, як у пам'яті FPM або EDO, але загальний час циклу набагато коротший.
Схема синхронізації пакетного доступу SDRAM виглядає так: 5-1-1-1, тобто чотири операції читання завершуються лише за вісім циклів системної шини. Таким чином, пам'ять SDRAM працює на 20% швидше, ніж EDO.
Крім того, SDRAM може працювати на частоті 133 МГц (7,5 нс) і вище, що стало новим
стандартом для системного швидкодії починаючи з 1998 року. Фактично всі нові персональні комп'ютери, продані з 1998 по 2000 рік, мають пам'ять типу SDRAM.
Пам'ять SDRAM поставляється у вигляді модулів DIMM і, як правило, її швидкодія
оцінюється в мегагерцах, а не в наносекундах. Фізичні характеристики модулів DIMM
описуються далі. Для чіткої організації тимчасових характеристик компанія Intel створила ряд специфікацій, що отримали назви PC66, PC100 і PC133. У травні 1999 року організація JEDEC (Об'єднана рада по електронним пристроям) створила специфікацію PC133. Частота 133 МГц
була досягнута шляхом поліпшення характеристик синхронізації і ємності пам'яті стандарту PC100. Модулі пам'яті PC133 швидко набули популярності, ставши ідеальним вибором
для системних плат з частотою шини процесора 133 МГц. Базові модулі пам'яті PC133
володіли швидкодією 7,5 нс і тактовою частотою 133 МГц, в той час як більш нові
відрізнялися швидкодією 7 нс і частотою 143 МГц. Нові мікросхеми пам'яті PC133
також характеризувалися зменшеним часом очікування при вибірці CAS (адреси стовпця), завдяки чому оптимізувати час циклу пам'яті.

Характеристики модулів пам'яті SDRAM DIMM представлені в табл. 6.5.

Слід зазначити, що деякі виробники пропонують модулі пам'яті PC150 і
PC166, хоча відповідних стандартів JEDEC і Intel не існує, а значить, не випускаються процесори та набори мікросхем,що офіційно підтримують дані стандарти.
Як правило, при виробництві подібних модулів пам'яті використовуються відібрані вручну мікросхеми пам'яті з тривалістю циклу 7,5 нс (133 МГц) або 7,0 нс (143 МГц), що здатні працювати на частоті 150 і 166 МГц. Тому під модулями PC150 або PC166 на справі слід розуміти модулі пам'яті PC133, які здатні працювати на підвищених частотах. Призначені подібні модулі пам'яті для ентузіастів, які хочуть
розігнати систему, збільшуючи частоту системної шини, процесора і пам'яті.

Пам'ять DDR SDRAM
Пам'ять DDR (Double Data Rate - подвійна швидкість передачі даних) - це ще більше
вдосконалений стандарт SDRAM, при використанні якого швидкість передачі
даних подвоюється. Це досягається не за рахунок подвоєння тактовою частоти, а за рахунок передачі
даних двічі за один цикл: перший раз - на початку циклу, а другий - в його кінці (рис. 6.2), при цьому використовуються ті ж частоти і синхронізуючі сигнали.
ПЕРЕНЕСТИ МАЛЮНОК
Пам'ять DDR надійшла на ринок у 2000 році і спочатку використовувалася в високопродуктивних графічних картах, так як на той момент ще не існувало наборів мікросхем системної логіки, що їх підтримували. Свою популярність вона завоювала в 2002
році, коли на ринок надійшло безліч материнських плат, що підтримують цей стандарт пам'яті. Пам'ять DDR SDRAM випускається у вигляді 184- контактних модулів

Модулі DIMM пам'яті DDR SDRAM відрізняються швидкодією, пропускною здатністю і зазвичай працюють при напрузі 2,5 В. Вони являють собою,
по суті, розширення стандарту SDRAM DIMM, призначене для підтримки подвоєнийної синхронізації, при якій передача даних, на відміну від стандарту SDRAM, відбувається при кожному тактовом переході, тобто двічі за кожен цикл. Для того щоб уникнути плутанини, звичайну пам'ять SDRAM часто називають пам'яттю з одинарною швидкістю передачі
даних (Single Data Rate - SDR). Характеристики модулів пам'яті стандартів SDRAM і
DDR SDRAM наведені в табл. 6.7.

Провідні виробники мікросхем і модулів пам'яті, як правило, випускають продукцію, що задовольняє стандарти JEDEC. У той же час для підтримки розгону деякі виробники модулів купують немарковані і неперевірені мікросхеми пам’яті, після чого самі проводять тести на предмет їх реальнї швидкодії, і мікросхеми з подібними характеристиками об'єднують в модулі з нестандартним маркуванням, що
зазвичай перевершує за швидкодією офіційні стандарти. У табл. 6.8 наведено
характеристики популярних нестандартних модулів пам'яті, які Скоту Мюллеру зустрічалися на
ринку.

Проте слід врахувати, що хоча швидкодія цих модулів пам'яті вище стандартного, щоб отримати від них повну віддачу, потрібно розігнати всю систему.
Пропускна здатність, наведена в таблицях, вказана в розрахунку на один модуль.
Більшість наборів мікросхем, що підтримують DDR, підтримують і двоканальні
операції. Це технологія, за якою два ідентичних модуля DIMM функціонують, як
єдиний банк, подвоюючи пропускну здатність одного модуля. Наприклад, якщо набір
мікросхем підтримує модулі PC3200, пропускна здатність одного такого модуля
складе 3200 Мбайт / с. При цьому в двоканальному режимі ця пропускна здатність
подвоїться і складе 6400 Мбайт / с. Двоканальні операції оптимізують архітектуру
ПК, забезпечуючи однакову швидкодію процесора і пам'яті (мається на увазі не частота, а пропускна здатність). Таким чином, дані переміщаються між шинами без
будь-яких затримок.

Пам'ять DDR2 SDRAM
Пам'ять DDR2 SDRAM являє собою більш швидкодіючу версію стандартної пам'яті DDR SDRAM - велика пропускна здатність досягається за рахунок використання диференціальних пар сигнальних контактів, що забезпечують поліпшену передачу сигналів та усунення проблем з сигнальними шумами - інтерференцієюПередбачалось, що DDR2 забезпечить вчотири рази більшу швидкість передачі даних, проте фінальні
зразки надають лише подвоєну швидкість передачі, а модифікований метод передачі сигналів дозволяє досягти більш високої продуктивності. Максимальна частота пам'яті DDR досягає 533 МГц, в той час як робоча частота модулів пам'яті DDR2
починається з 400 МГц і досягає 800 МГц і вище. У табл. 6.9 перераховані різні типи
модулів DDR2 і значення їх пропускної спроможності.

Найшвидкіснішим офіційним стандартом JEDEC є DDR2-1066; мікросхеми
в ньому працюють на ефективній швидкості 1066 МГц, в результаті чого загальна пропускна здатність досягає 8533 Мбайт / с. Однак, як і у випадку з DDR, багато постачальників випускают і більш швидкодіючі модулі пам'яті для розігнаних систем. Ці модулі мають нестандартне маркування і забезпечують більшу продуктивність, ніж приписується стандартом. У табл. 6.10 перераховані найшвидкодіючі нестандартні
модулі пам'яті, які Скоту Мюллеру доводилося зустрічати на ринку.

Врахуйте, що оскільки швидкість цих модулів випереджає швидкодію стандартних материнських плат і наборів
мікросхем системної логіки, ви не отримаєте від них повної віддачі, поки не розжене систему до потрібної тактової частоти.
Крім більш високої швидкодії і пропускної здатності, пам'ять стандарту
DDR2 володіє і іншими перевагами. До них відноситься знижена порівняно з пам’яттю DDR напруга (1,8 замість 2,5 В), завдяки чому модулі пам'яті DDR2 споживають менше енергії і виділяють менше тепла. Мікросхеми DDR2, що володіють великою кількістю контактних висновків і поставляються в корпусі FBGA (Fine - pitch Ball Grid Array)
замість TSOP (Thin Small Outline Package), що використовується для більшості мікросхем DDR
і SDRAM. Мікросхеми FBGA з'єднані з підкладкою (як правило, самим модулем пам'яті) за допомогою близько розташованих кульових припоїв, розміщених на поверхні мікросхеми.
Масове виробництво модулів DDR2 почалося в другій половині 2003 року, а відповідні набори мікросхем з'явилися на початку 2004 року. Крім того, деякі моделі
продуктивних відеоадаптерів оснащувалися різними варіантами DDR2, такими як
GDDR2 (Graphics DDR2 - пам'ять DDR2 для графічних адаптерів). Набори мікросхем
для процесорів Intel підтримують пам'ять DDR2 вже досить давно, в той час як
процесори Athlon 64 і Opteron компанії AMD протягом 2005 року підтримували
тільки пам'ять DDR.
Модулі DDR2 нагадують звичайні DDR DIMM, проте мають більше контактів і дещо іншу конфігурацію настановних зазорів, що не дозволить помилково вкласти їх в
з'єднувачі для модулів DDR. У конструкції модулів DDR2 передбачено 240 контактів, що
істотно більше, ніж в модулях DDR і SDRAM DIMM.
Спільнота JEDEC розпочало роботу над специфікацією DDR2 в квітні 1998 року; сам
стандарт був опублікований у вересні 2003 року. Виробництво мікросхем і модулів пам'яті
DDR2 почалося в середині 2003 року (спочатку випускалися тільки зразки), а масове виробництво материнських плат, наборів мікросхем системної логіки і систем, підтримуючих пам'ять DDR2, було налагоджено лише в середині 2004 року. На той момент вже з'явилися
варіанти специфікації DDR2, такі як GDDR2 (графічна DDR2), призначені
для плат графічних адаптерів. Слід зазначити, що компанія AMD трохи спізнилася з
випуском материнських плат і наборів мікросхем для своїх процесорів з підтримкою
DDR2. Справа в тому, що в процесори Athlon 64 і Opteron був інтегрований контролер пам’яті DDR. Системи на базі процесорів AMD почали підтримувати пам'ять DDR2 тільки всередині 2006 року, коли світ побачили материнські плати з гніздом Socket AM2 і відповідні процесори. Як бачите, компанія Intel на два роки випередила AMD з переходом від DDR до DDR2, оскільки остання інтегрувала підтримку DDR ​​в свої процесори, у той час як Intel
традиційно включала контролер пам'яті в північний міст набору мікросхем системної логіки. Незважаючи на те що інтеграція контролера пам'яті у процесор має свої переваги, головним недоліком є ​​нездатність такої архітектури швидко адаптуватися
до нових типів пам'яті, не реорганізовуючи весь процесор і його гніздо. Компанія Intel інтегрувала контролер пам'яті в набір мікросхем і змогла швидко перейти до підтримки пам'яті
DDR2, не змінюючи конструкцію існуючих процесорів. Ці конструктивні відмінності
ще раз проявляться в 2008 році під час очікуваного переходу від DDR2 до DDR3.

Пам'ять DDR3
DDR3 - цей стандарт пам'яті, випущений організацією JEDEC, ще більше
збільшив швидкодію і надійність і знизив енергоспоживання модулів пам'яті. Над цією специфікацією робота почалася в червні 2002 року, а перші модулі DDR3 і підтримуючі їх набори мікросхем (серія Intel 3xx) для процесорів Intel були випущені
вже в середині 2007 року. Компанія AMD також анонсувала підтримку стандарту DDR3 до середини 2008 року. Модулі DDR3 використовують поліпшену схему обробки сигналу, що включає самокалібровку і синхронізацію. Також вони можуть оснащуватися вбудованим термодатчиком. Пам'ять
DDR3 працює на напрузі 1,5 В, що приблизно на 20% нижче, ніж 1,8 В, що подаються на модулі DDR2
240- контактні модулі DDR3 ідентичні за формою і розмірами модулів DDR2, проте
мають відмінну конфігурацію настановних зазорів, що не дозволить вкласти їх в роз'єми DDR2, на які подається більш висока напруга. Модулі DDR2 і DDR3 не являються взаємозамінними.

Про новинки DDR3 ми розкажемо наприкінці презентації.

Пам'ять RDRAM
Стандарт Rambus DRAM (RDRAM) є радикально новою архітектурою
модулів пам'яті, які встановлювалися у високопродуктивних комп'ютерах з 1999
по 2002 рік. Компанії Intel і Rambus підписали угоду про співпрацю в 1996 році,
відповідно до якого Intel зобов'язалася підтримувати пам'ять стандарту RDRAM до 2001року. Впевненість у тому, що будь-яка запропонована цією компанією пам'ять буде беззастережно підтримана споживачами, стала причиною вкладення компанією Intel великих коштів в
розвиток компанії Rambus. Так як стандарт RDRAM був запатентований компанією Rambus,
він не зустрів особливої ​​підтримки в середовищі виробників наборів мікросхем системної логіки і материнських плат. У відповідь на це компанія Intel запевнила громадськість у своїй
підтримці цієї пам'яті і випустила в 1998 році перші набори мікросхем і материнські
плати, що підтримують цю пам'ять.
На жаль, з просуванням на ринку наборів мікросхем підтримки пам'яті RDRAM
виникли проблеми через велику затримки їх виходу в світ. У той же час пам'ять DDR
SDRAM швидко завойовувала ринок. Все це змусило компанію Intel переглянути своє відношення до технології Rambus і припинити інвестиції. Після 2001 року Intel продовжувала
підтримувати пам'ять RDRAM, встановлену в випущених раніше системах, проте нові
набори мікросхем системної логіки і системні плати були призначені для DDR
SDRAM. Більш того, всі наступні набори мікросхем і системні плати Intel підтримували установку виключно модулів пам'яті DDR і DDR2.
Спочатку передбачалося, що пам'ять стандарту RDRAM буде супроводжувати випуск
швидкодіючих процесорів до 2006 року. Однак без підтримки Intel у вигляді розробки
відповідних наборів мікросхем лише дуже невелика частина комп'ютерів, проданих
після 2002 року, була оснащена модулями пам'яті RDRAM. Відсутність підтримки з сторони основних виробників системних плат і наборів мікросхем веде до того, що роль стандарту RDRAM в майбутньому комп'ютерної індустрії стане вельми незначною.
Стандарт RDRAM використовує унікальну шину даних між мікросхемами пам'яті,
за допомогою якої спеціалізовані пристрої можуть взаємодіяти один з другим на дуже високій швидкості. Варто відзначити, що дана технологія була розроблена для
ігрових комп'ютерних приставок і застосовується в таких системах, як Nintendo 64 і Sony
Playstation 2.
Звичайні типи пам'яті (FPM / RDO і SDRAM) іноді називаються пристроями з широким каналом. Ширина каналу пам'яті дорівнює ширині шини даних процесора (у системах Pentium - 64 біт). З іншого боку, пам'ять RDRAM є пристроєм з вузьким каналом передачі даних. Кількість даних, що передаються за один такт, досягає тільки 16 біт (2 байти), не рахуючи двох додаткових бітів контролю парності, однак швидкість передачі даних набагато
вища. В даний час відбувається поступовий перехід від паралельної конструкціі модулів пам'яті до послідовної, що нагадує процес, що відбувався в свій час з
іншими шинами ПК. Однією з особливостей конструкції RDRAM є зменшений
час очікування між передачами даних. Це пов'язано з циклічно повторюваними передачами, виконуваними одночасно і лише в одному напрямку.
Кожна окрема мікросхема, послідовно з'єднана з наступною, називається
RIMM (Rambus Inline Memory Module). Зовні модуль RIM виглядає подібно DIMM, проте вони не взаємозамінні. Вся робота з пам'яттю організується між контролером пам’яті і окремим (а не всіма) пристроєм. Один канал Rambus містить три роз'єми
RIMM і може підтримувати до 32 пристроїв RDRAM (мікросхем RDRAM) і більше при
використанні буфера. У той же час у більшості материнських плат встановлюється
тільки два модулі на канал, щоб уникнути проблем з перекручуванням сигналу.
Шина пам'яті RDRAM забезпечує обмін даними між всіма пристроями і модулями, підключеними до шини, причому кожен модуль оснащений вхідними та вихідними контактами, розташованими на протилежних один одному сторонах плати. Отже,
будь-які роз'єми RDRAM, не містять модуль RIMM, вимагають встановлення електропровідного безперервного модуля для замикання шини передачі даних. Сигнали, що дійшли до
кінцевої області шини, ліквідуються системної платою.
Спочатку 16- розрядний канал RIMM працював на частоті 800 МГц, що забезпечувало
пропускну здатність 1,6 Гбайт / с - таку ж, як у модулів PC1600 DDR SDRAM.
У системах на базі процесорів Pentium 4 зазвичай одночасно використовується два банки пам’яті; таким чином, загальна пропускна здатність зростає до 3,2 Гбайт / с, що збігається
з тактовою частотою процесорів Pentium 4. У конструкції RDRAM затримка між передачами даних зменшена до межі, оскільки вони виконуються синхронно в замкнутій системі, причому в одному напрямку.
Нові версії модулів RIMM працюють на частоті 1600 МГц, однак для їх підтримки
було випущено зовсім мало моделей наборів мікросхем і материнських плат.
Кожна мікросхема RDRAM в модулі RIMM1600 являє собою відокремлений пристрій, підключений до 16 - разрядному каналу даних. Крім того, мікросхеми RDRAM мають внутрішнє ядро ​​з 128- розрядною шиною, розділеної на вісім 16 - розрядних банків пам'яті, працюючих на частоті 100 МГц. Іншими словами, кожні 10 нс (100 МГц) кожна мікросхема
RDRAM може передати 16 байт даних в ядро ​​і назад. Широкий внутрішній і зовнішній вузький
високошвидкісні інтерфейси є ключовою характеристикою пам'яті RDRAM.
Для підвищення продуктивності було запропоновано ще одне конструктивне вирішення: передача керуючої інформації відділена від передачі даних по шині. Для цього передбачені незалежні схеми управління, а на адресній шині виділено дві групи
контактів: для команд вибору рядка та стовпця і для передачі інформації по шині даних
шириною 2 байт. Шина пам'яті працює на частоті 400 МГц, проте дані передаються по
фронтах тактового сигналу, тобто двічі на тактовому імпульсі. Права межа тактового імпульсу називається парних циклом, а ліва - непарним. Синхронізація здійснюється за допомогою передачі пакетів даних на початку парного циклу. Максимальний час очікування становить 2,5 нс.
П'ять повних циклів тактового сигналу відповідають десяти циклам даних.
Архітектура RDRAM також підтримує множинні чергування транзакції, що
одночасно виконуються в окремих часових областях, тому наступна передача
даних може бути розпочата до завершення попередньої.
Не менш важливо те, що пам'ять RDRAM споживає мало енергії. Напруга живлення
модулів пам'яті RIMM, як і пристроїв RDRAM, становить тільки 2,5 В. Напруга низковольтного сигналу змінюється від 1,0 до 1,8 В, тобто перепад напруги дорівнює 0,8 В. Крім того, RDRAM має чотири режими зниженого споживання енергії і може автоматично переходити в режим очікування на завершальній стадії транзакції, що дозволяє ще більше знизити споживану потужність.
Як уже згадувалося, мікросхеми RDRAM встановлюються в модулі RIMM, за розміру і формою подібні DIMM, але не взаємозамінні. Існують модулі пам'яті RIMM,
обсяг яких досягає 1 Гбайт і більше. Ці модулі можуть встановлюватися у системі за
одному, оскільки кожний з них технічно являє собою відразу кілька банків
пам'яті. Модулі RIMM встановлюються попарно тільки в тому випадку, якщо існуюча
системна плата підтримує двоканальні модулі RDRAM, а також якщо в системі засттосовуються 16 - розрядні модулі RIMM.
Існуючі модулі пам'яті RIMM можна розділити за швидкодією на чотири
основні групи, що звичайно працюють в двоканальної середовищі. Таким чином, модулі RIMM
зазвичай встановлюють парами - по одній парі в кожній групі роз'ємів. Кожна група
роз'ємів RIMM являє собою один канал. У 32 - розрядної версії в один пристрій
об'єднано кілька каналів, при цьому узгодження пар необов'язково. У табл. 6.12 порівнюються різні типи модулів RDRAM.

ПЕРЕНЕСТИ ТАБЛИЦЮ

Зверніть увагу, що для уникнення плутанини з найменуваннями модулів DDR, такими як PC800, в іменах вказана реальна пропускна здатність модулів.
Компанія Intel спочатку сконцентрувала зусилля на впровадженні пам'яті Rambus, що,
здавалося, дозволяло досягти значного успіху на ринку. На жаль, затримки в випуску відповідних наборів мікросхем, що виникли через технічні складності конструкції пам'яті RDRAM, послужили причиною того, що більшість виробників пам’яті повернулися до випуску модулів SRDAM або перейшли на випуск DDR SDRAM. У результаті залишилися виробники підняли ціну на RDRAM RIMM в три і більше разів,
приблизно зрівнявши її з вартістю аналогічної за обсягом пам'яті DIMM. Згодом ця
ціна опустилася приблизно до рівня DDR SDRAM, однак час було вже втрачено, і компанія Intel змістила акценти на випуск наборів мікросхем, що підтримують тільки пам'ять
DDR і DDR2.
Як уже неодноразово зазначалося, пропускна здатність шини пам'яті повинна відповідати пропускній здатності шини даних процесора, тому пам'ять DRAM
RIMM ідеально підходила для перших процесорів сімейства Pentium 4. Проте частота шини процесора Pentium 4 постійно зростала, а випуск наборів мікросхем системної
логіки, що підтримують двоканальну пам'ять DDR, DDR2 і DDR3 зробив останні
найкращим варіантом для новітніх процесорів Intel і AMD з точки зору продуктивності.

Модулі пам'яті
Процесор і архітектура системної плати (набори мікросхем) визначають ємність фізичної пам'яті комп'ютера, а також типи та форму використовуваних модулів пам'яті. За останні роки швидкість передачі даних і швидкість пам'яті значно виросли.
Швидкість і розрядність пам'яті визначаються процесором і схемою контролера пам'яті.
У сучасних комп'ютерах контролер пам'яті включений в набір мікросхем системної логіки материнської плати. У тому випадку, якщо система фізично може підтримувати визначений обсяг пам'яті, типом програмного забезпечення будуть обумовлені більш конкретні її характеристики.
У процесорах 8086 і 8088 з 20 лініями адреси об'єм пам'яті не перевищує 1 Мбайт
(1024 Кбайт). Процесори 286 і 386SX мають 24 лінії адреси і можуть адресувати до
16 Мбайт пам'яті. Процесори 386DX, 486, Pentium, Pentium MMX і Pentium Pro мають 32
лінії адреси і можуть взаємодіяти з пам'яттю об'ємом до 4 Гбайт. Процесори
Pentium II/III/4, а також AMD Athlon і Duron мають 36 ліній адреси і в стані опрацьовувати 64 Гбайт. Новий процесор Itanium, з іншого боку, має 44 - розрядну адресацію,
що дозволяє обробляти до 16 Тбайт фізичної пам'яті!
Режим емуляції процесора 8088 мікропроцесорами 286 і вище називається реальним
режимом роботи системи. Це єдино можливий режим процесорів 8088 і 8086 в
комп'ютерах PC і XT. В реальному режимі всі процесори, навіть всемогутній Pentium, можуть
адресувати тільки 1 Мбайт пам'яті, при цьому 384 Кбайт зарезервовано для системних потреб.
Системи класу P5 можуть адресувати до 4 Гбайт пам'яті, системи класу P6/P7 - до
64 Гбайт. Процесори здатні адресувати дуже великі об’єми пам’яті, проте набори мікросхем не дають їм такої можливості. Про новинки в області об’ємів оперативної пам’яті ми розкажем в кінці презентації.

Модулі SIMM, DIMM і RIMM
Спочатку оперативна системна пам'ять встановлювалася у вигляді окремих мікросхем,
які завдяки своїй конструкції дістали назву "мікросхеми з дворядним розміщенням контактів "(Dual Inline Package - DIP). Системні плати оригінальних систем IBM
XT і АТ містили до 36 роз'ємів, призначених для підключення мікросхем пам'яті.
Надалі мікросхеми пам'яті встановлювалися на окремих платах, які, в свою
чергу, підключалися в роз'єми шини. Не можна обійти стороною ще один важливий недолік такої організації пам'яті - мікросхеми поступово "виповзали" зі своїх гнізд. Виною тому був жорсткий температурний
режим. Комп'ютери постійно включалися і вимикалися, в результаті чого мікросхеми
нагрівалися і охолоджувалися. Зміна довжини контактів мікросхем призводило до того, що мікросхеми поступово самі виштовхували себе з гнізд. Коли врешті-решт контакт переривався, це призводило до помилки пам'яті. Усунути проблему можна, більш щільно вставивши
мікросхему в гніздо, проте уявіть собі, скільки зайвої роботи передбачало обслуня декількох десятків комп'ютерів у компанії.
Альтернативою цьому підходу служило тільки припаювання контактів мікросхем до материнської плати плати або карти розширення. Однак таке постійне прикріплення викликало другу проблему - у разі виходу з ладу одного з модулів пам'яті його доводилося випаювати або вирізати кусачками, одночасно припаюючи нову мікросхему. Цей підхід був
більш дорогим, до того ж існував додатковий ризик пошкодження мікросхем.
Виходило так, що мікросхеми повинні бути одночасно і припаяними, і легко замінними. Цей принцип знайшов своє застосування в модулях SIMM. Як альтернативу установці окремих мікросхем пам'яті в абсолютній більшості настільних систем
використовують модулі SIMM, DIMM або RIMM. Це невеликі плати з мікросхемами пам'яті, які вставляються в спеціальні роз'єми материнської плати. Окремі мікросхеми припаяні до плати модуля, так що їх індивідуальне видалення і заміна неможливі. Якщо є якась мікросхема модуля виходить з ладу, доводиться замінювати весь модуль. Таким чином, модуль пам'яті можна розглядати як одну велику мікросхему.
Сьогодні існує два основних типи модулів SIMM, три - модулів DIMM і тільки
один тип модулів RIMM. Всі вони використовуються в настільних системах. Типи модулів відрізняють кількістю контактів, шириною рядка пам'яті або типом пам'яті.
До основних типів модулів SIMM відносяться 30 - контактний (8 біт плюс 1 додатковий біт контролю парності) і 72 - контактний (32 біт плюс 4 додаткових біти контролю
парності), що володіють різними властивостями. 30 - контактний модуль SIMM має менші розміри, ніж 72 - контактний, причому мікросхеми пам'яті в обох випадках можуть бути
розташовані як на одній стороні плати, так і на обох. Модулі SIMM широко використовувались з кінця 1980- х до кінця 1990- х років, однак зараз їх можна знайти тільки в застарілих системах.
Як уже зазначалося, існує три типи модулів DIMM, які зазвичай містять
стандартні мікросхеми SDRAM або DDR SDRAM і відрізняються один від одного фізичними характеристиками. Стандартний модуль DIMM має 168 контактів, по одному радіусному пазу з кожного боку і два паза в області контакту. Модуль DDR DIMM має 184
контакти, по два паза з кожного боку і тільки один паз в області контакту. Модуль DDR2
DIMM має 240 контактів, два роз'єми на правій і лівій сторонах модуля і один - в центрі
контактної області. Довжина тракту даних модулів DIMM може досягати 64 біт (без контроля парності) або 72 біт (з контролем парності або підтримкою коду корекції помилок
ЕСС). На кожній стороні плати DIMM розташовані різні контакти сигналу. Саме
тому вони називаються модулями пам'яті з дворядним розташуванням контактів. Ці модулі приблизно на один дюйм (25 мм) довше модулів SIMM, але завдяки своїм властивостям
містять набагато більше контактів.

Сигнальні контакти, розташовані на різних сторонах плати RIMM, також різні.
Існує три фізичні типи модулів RIMM: 16/18- розрядна версія з 184 контактами,
32/36 - розрядна версія, що має 232 контакти, і 64/72 - розрядна версія, що містить
326 контакти. Розміри роз'ємів, що використовуються для установки модулів пам'яті, однакові, але
розташування пазів в роз'ємах і платах RIMM різні, що дозволяє уникнути установки
невідповідних модулів. Будь-яка системна плата підтримує тільки один тип модулів
пам'яті. Спочатку найбільш поширеним типом була 16/18 - розрядна версія;
32 - розрядна версія модулів пам'яті була представлена ​​в кінці 2002 року, а 64 – розрядна з'явилася в 2004 році.
Стандартний 16/18 - розрядний модуль RIMM має 184 контакти, по одному пазу з кожною
боку і два симетрично розташованих паза в області контакту. Для програм, що не підтримують код корекції помилок (ЕСС), використовуються 16 - розрядні версії, в той час
як 18 - розрядні включають в себе додаткові біти, необхідні для підтримки ЕСС.
Модулі пам'яті кожного з типів можуть мати різні швидкодії. Перегляньте
документацію до системної плати, де вказуються тип та швидкість підтримуваної оперативної пам'яті. Найкращим варіантом буде пам'ять, швидкість передачі даних якої
(Смуга пропускання) збігається з продуктивністю шини процесора (FSB).
Якщо в систему потрібно встановити пам'ять з певною частотою, то завжди можна
скористатися модулем, частота якого вище необхідної величини. Слід зауважити,
що якихось проблем при використанні модулів пам'яті з різними частотами зазвичай не виникає. Різниця в їх вартості невелика. Модулі пам'яті DIMM і RIMM містять вбудоване ПЗУ (ROM), передає параметри синхронізації і швидкості модулів, тому робоча частота контролера пам'яті і шини
пам'яті в більшості систем відповідає найменшій частоті встановлених модулів
DIMM / RIMM.
Замінити модуль пам'яті модулем більш високої ємності, зберігши при цьому працездатність системи, не завжди можливо. Дуже часто максимальний обсяг модуля, який
може бути встановлений, обмежений. Модулі більшої ємності будуть працювати, тільки якщо їх
установка допускається системної платою. Відповідні відомості напевно представлені в документах про материнську плату.

Регістрові модулі
Існує дві версії модулів SDRAM і DDR - небуферизовані і регістрові.
Більшість системних плат розроблені для підтримки небуферізірованних модулів
пам'яті, в яких сигнали контролера пам'яті передаються без перешкод або інтерференції
безпосередньо мікросхем пам'яті. Це найбільш дешевий, ефективний і швидкодіючий тип модулів. До його недоліків відноситься лише те, що розробник системної плати повинен визначити кількість модулів (точніше, число роз'ємів на системній платі), установка яких допустима, а також обмежити кількість мікросхем пам'яті, впроваджених
на одному модулі. Установка так званих двосторонніх модулів, насправді маючих два банки мікросхем пам'яті, в деяких системах і за певних умов може
бути неможлива.
Для реалізації підтримки особливо великого обсягу RAM часто потрібні регістрові модулі. Вони створені на основі архітектури, в якій регістрові мікросхеми виступають як інтерфейс між мікросхемами RAM і набором мікросхем системної логіки. Регістрові мікросхеми тимчасово зберігають дані, що передаються як мікросхемам пам’яті, так і від них. Це дозволяє обслужити набагато більше мікросхем RAM, ніж підтримується набором мікросхем системної логіки. Також можна збільшити кількість мікросхем, що встановлюються в один модуль. Завдяки реєстровим модулям створюються системні плати, що підтримують безліч модулів пам'яті, кожен з яких містить
більшу кількість мікросхем. Як правило, системні плати такого роду призначені
для серверів і робочих станцій, яким потрібна підтримка більше чотирьох роз'ємів пам'яті. Єдиним винятком був, мабуть, процесор Athlon 64 FX, який використовував реєстрову пам'ять, так як був призначений для гнізда Socket 940, який спочатку створювався для робочих станцій і серверів на базі процесора Opteron. Подальші версії
Athlon FX для гнізд Socket 939, AM2 і Socket F реєстрову пам'ять не використовували.
Для розміщення мікросхем буфера висота реєстрових модулів DIMM була збільшена
в порівнянні зі стандартними модулями DIMM.

На рис. 6.10 для порівняння наведені типові модулі DIMM реєстрової і небуферізірованной пам'яті.

Важливо відзначити, що слід використовувати тільки ті типи модулів пам'яті, які підтримує материнська плата і її набір мікросхем системної логіки. У переважній
більшості систем це стандартні модулі небуферизованої пам'яті і тільки в рідкісних
випадках - регістрові модулі.

Дата добавления: 2015-07-11