Piața mondială de DRAM. RAM dinamică
(Subiect)O celulă de memorie de tip dinamic stochează informații sub forma unei încărcări de capacitate. Curentul de scurgere al joncțiunii p-n polarizate invers nu este mai mare de 10-10 A (0,1 n A), iar capacitatea este de 0,1..0,2 pF, prin urmare constanta de timp de descărcare este mai mare de 1 mS. Prin urmare, la fiecare 1..2 ms este necesară reîncărcarea capacităților elementelor de stocare - regenerarea memoriei dinamice.
În RAM dinamică, așa-numita „regenerare rând”, în care toate elementele situate într-un rând al matricei dreptunghiulare a unității sunt regenerate într-un ciclu. Trebuie remarcat faptul că orice acces la o celulă de stocare (de scriere sau de citire) o regenerează și regenerează simultan toate celulele situate pe același rând al unității.
Orez. 1. Gestionarea regenerării dinamice a memoriei
Cu toate acestea, atunci când se operează RAM ca parte a unui MPS, în general, este imposibil să se garanteze că toate rândurile unității vor fi accesate în 2 ms, deoarece fluxul de adrese este aleatoriu. Pentru a asigura siguranța garantată a informațiilor din RAM dinamică în timpul funcționării MPS, sunt introduse cicluri speciale de regenerare - accesarea RAM la adresele de rând succesive.
În majoritatea RAM dinamică, adresa celulei este furnizată în doi pași: mai întâi, adresa de rând, care este stocată în registrul intern al RAM, apoi, pe aceleași linii, adresa coloanei. Fiecare parte a adresei transmise pe linii multiplexate este însoțită de un semnal de control corespunzător (RAS, CAS).
Pentru a regenera unitatea, este suficient să accesați doar rânduri consecutive - fiecare ciclu de acces pentru regenerare poate consta doar în transmiterea adresei rândului. Prin urmare, pentru a regenera complet o unitate de 16K (matrice 128 ´ 128) 128 de cicluri de ceas sunt suficiente. Unitățile de capacitate mai mare sunt implementate pe matrici non-pătrate pentru a reduce numărul de rânduri și a reduce timpul de regenerare. Deci, o unitate de 64K are o matrice de 128 ´ 512.
Există mai multe moduri de a organiza regenerarea RAM dinamică în MPS.
Regenerare „cu temporizator”. MPS include un temporizator de regenerare, care la fiecare 2 ms generează un semnal care blochează MP-ul să acceseze memorie și începe procedura de regenerare. Circuitul de control al regenerării include un contor de adrese de regenerare, un declanșator de regenerare și un multiplexor de adrese.
Dezavantajul acestei metode de regenerare este o pierdere semnificativă de timp pentru regenerare - până la câteva procente din timpul de funcționare al MPS, iar acest timp poate crește odată cu creșterea capacității de memorie a MPS. Astfel, utilizarea metodei de regenerare timer reduce performanța MPS, deoarece Când se efectuează regenerarea, MP rămâne într-o stare de așteptare.
Regenerare „transparentă”.. Principalul avantaj al metodei de regenerare transparentă este absența timpului de oprire a MP în timpul regenerării RAM, deoarece momentele de timp sunt selectate pentru regenerare când MP nu ocupă magistrala sistemului. Odată ce regenerarea a început, nu este deloc necesar să o efectuați complet. Ciclurile de regenerare pot alterna cu ciclurile procesorului, principalul lucru este că procesul de regenerare a unității este finalizat într-un timp care nu depășește 2 mS. Mulți parlamentari generează semnale speciale care indică faptul că autobuzul este ocupat. Aceste semnale pot fi utilizate pentru a controla declanșatorul de regenerare. Dacă MP (de exemplu, i8080) nu generează un semnal de bus ocupat, atunci un astfel de semnal poate fi generat de un circuit extern special.
Astfel, în ciclul de mașină al i8080 MP, pot apărea cicluri de ceas T4 și T5, în care MP nu ocupă magistrala de sistem. Aceste momente de timp pot fi identificate cu un circuit special și folosite pentru regenerare.
Microprocesorul Z80 are un contor de regenerare încorporat și asigură acest proces independent în paralel cu procesarea internă a informațiilor pe cip.
Majoritatea parlamentarilor nu oferă mijloace pentru asigurarea regenerării, deoarece Este posibil ca MPS să nu aibă memorie dinamică. Cu toate acestea, controlere speciale de regenerare LSI sunt produse ca parte a truselor cu microprocesoare. Ca exemplu, să luăm în considerare pe scurt structura și funcționarea LSI K1818VT03 - „Controler de memorie dinamică”. Structura LSI 565RU5 (64K) este prezentată mai jos ´ 1), iar în Fig. 3 există o diagramă temporală a funcționării acestuia.
Orez. 2. Structura RAM dinamică LSI
LSI-urile de memorie dinamică au volume de la 16K ´ 1 (565RU3) până la 1M ´ 1 (..RU9), dar au aceeași structură și linii de control (cu excepția numărului de linii de adresă).
Orez. 3. Diagrama temporală a funcționării RAM dinamică LSI
Din figuri rezultă că adresa celulei este furnizată RAM secvențial în două porțiuni de-a lungul acelorași linii, însoțită de semnalele de control RAS\ (stroboscopul adresei de rând) și CAS\ (stroboscopul adresei coloanei). Prin urmare, adresa de pe magistrala de sistem generată de MP trebuie să fie multiplexată, iar semnalele de control RAS și CAS sunt generate simultan.
Cristalul RAM poate fi selectat numai cu condiția RAS = CAS = 0, care permite selectarea blocurilor în funcție de două coordonate.
Controler de memorie dinamică(KDP) oferă multiplexarea adresei magistralei de sistem, generarea de semnale de control CAS și RAS (pentru selectarea modulelor RAM), precum și regenerare internă (bazată pe cronometru) sau externă (transparentă).
Schema bloc a controlerului include:
· circuite tampon Buf.1,2,3 pentru conectarea adresei sistemului și magistralei de control;
· contor de adrese de regenerare;
· multiplexoare MUX1,2;
· un circuit de control cu un generator de ceas, un temporizator și un declanșator de regenerare, un arbitru și un circuit logic L pentru generarea semnalelor de control.
KDP oferă conversia semnalelor magistralei sistemului MPS în semnale dinamice de control RAM și poate funcționa în două moduri: „16/64” (pentru memorie de 16K sau, respectiv, 64K). În modul „16”, cele mai înalte două linii de adresă sunt folosite pentru a genera unul dintre semnalele RAS\; în modul „64”, DDC poate controla două bănci de 64K fiecare, iar semnalul RAS apare pe una dintre ieșiri. RAS0 sau RAS1 - în funcție de starea liniei RAS3\ /B0, care în modul „64” devine o intrare care determină numărul băncii RAM.
Regenerarea poate fi efectuată în două moduri - intern și extern. Dacă intrarea REFR rămâne inactivă timp de 10..16 µS, atunci se generează o solicitare pentru un ciclu de regenerare din temporizatorul intern, iar în cazul unui conflict, arbitrul dă preferință ciclului de memorie. Astfel, chiar și în timpul regenerării temporizate, sunt utilizate cicluri de autobuz libere. Pentru regenerarea externă, cererea trebuie generată la intrarea REFR.
Semnalul PCS - „Selecția cristalului protejat” diferă de CS tradițional prin faptul că, dacă este generat PCS, atunci ciclul de încărcare nu poate fi anulat.
Orez. 4. Controler RAM dinamic
RD, WR - solicitări pentru cicluri de citire, respectiv scriere.
X0, X1 - terminale pentru conectarea unui rezonator de cuarț atunci când lucrați cu un oscilator intern. Când funcționează cu un generator extern, potențialul ridicat este aplicat la intrarea X0, iar frecvența CLK a generatorului extern este aplicată la X1.
Semnalul de ieșire SACK\ este generat de CDP la începutul ciclului de acces la memorie. Dacă solicitarea de la MP scade în timpul ciclului de regenerare, atunci SACK\ este întârziat până la începerea ciclului de citire/scriere.
Semnalul de ieșire XACK\ ("Data Ready") este generat la sfârșitul ciclului de citire/scriere.
Semnalele SACK\ și XACK\ pot fi utilizate pentru a controla potențialul la intrarea READY a microprocesorului.
În unele cazuri speciale destul de rare, puteți utiliza metoda de regenerare "plasarea datelor". Deci, dacă, de exemplu, memoria imaginii de afișare este parte integrantă a unui singur RAM MPS și MPS accesează regulat această zonă pentru a menține imaginea pe ecran, atunci este suficient să aranjați zona RAM de afișare în memoria MPS, astfel încât că „se suprapune” toate liniile unității (se realizează selecția adecvată a adreselor), astfel încât fiecare acces la zona RAM de afișare, pe lângă regenerarea imaginii, regenerează și întreaga memorie a MPS.
RAM dinamică(Dynamic RAM - DRAM) este utilizat în majoritatea sistemelor RAM ale PC-urilor moderne. Principalul avantaj al acestui tip de memorie este că celulele sale sunt foarte dens împachetate, adică. Mulți biți pot fi împachetati într-un cip mic, ceea ce înseamnă că memoria de capacitate mare poate fi organizată pe baza lor.
Celulele de memorie dintr-un cip DRAM sunt condensatoare minuscule care rețin încărcături. Exact așa sunt codificați biții (prin prezența sau absența taxelor). Problemele asociate cu acest tip de memorie sunt cauzate de faptul că este dinamică, adică. trebuie să fie regenerat în mod constant, deoarece în caz contrar sarcinile electrice din condensatoarele de memorie se vor „scăpa” și datele se vor pierde. O reîmprospătare are loc atunci când controlerul de memorie al sistemului ia o mică pauză și accesează toate liniile de date din cipurile de memorie. Majoritatea sistemelor au un controler de memorie (încorporat de obicei în chipsetul plăcii de bază, dar poate fi integrat și în procesor, ca în procesoarele Athlon 64 și Opteron) care este setat la o rată de reîmprospătare standard industrială de 15 ms. Aceasta înseamnă că la fiecare 15 ms toate rândurile din memorie sunt citite pentru a asigura regenerarea datelor.
Regenerarea memoriei, din păcate, ia timp de la procesor. Fiecare ciclu de regenerare durează mai multe cicluri CPU. În computerele mai vechi, ciclurile de reîmprospătare ar putea dura până la 10% (sau mai mult) din timpul procesorului, dar în sistemele moderne acest cost este mai mic de 1%. Unele sisteme vă permit să modificați setările de regenerare folosind utilitarul de configurare BIOS. Intervalul dintre ciclurile de actualizare se numește tREF și este specificat nu în milisecunde, ci în cicluri de ceas. Este foarte important să înțelegeți că creșterea intervalului dintre ciclurile de actualizare pentru a îmbunătăți performanța sistemului poate duce la erori ocazionale aleatorii.
O eroare arbitrară este o eroare de procesare a datelor care nu are legătură cu un defect al cipul de memorie. În cele mai multe cazuri, este mai sigur să rămâneți la frecvența de regenerare recomandată sau implicită. Deoarece costurile de regenerare în computerele moderne sunt mai mici de 1%, modificarea ratei de reîmprospătare are un impact redus asupra performanței computerului. Una dintre cele mai acceptabile opțiuni este utilizarea valorilor implicite sau a setărilor automate specificate folosind programul Setup BIOS pentru sincronizarea memoriei. Majoritatea sistemelor moderne nu vă permit să modificați timpul specificat de memorie, folosind întotdeauna parametri setați automat.
Dispozitivele DRAM folosesc un singur tranzistor și o pereche de condensatoare pentru a stoca un bit, deci sunt mai mari decât alte tipuri de cipuri de memorie. În prezent, sunt deja produse cipuri RAM dinamice cu o capacitate de 4 GB sau mai mult. Aceasta înseamnă că astfel de cipuri conțin mai mult de un miliard de tranzistori! Dar procesorul Core 2 Duo are doar 230 de milioane de tranzistori. De ce o asemenea diferență? Faptul este că într-un cip de memorie toți tranzistoarele și condensatorii sunt plasați în serie, de obicei în nodurile unei rețele pătrate, sub forma unor structuri foarte simple, care se repetă periodic, spre deosebire de procesorul, care este un circuit mai complex de diverse structuri care nu au o organizare clară.
Tranzistorul fiecărui registru DRAM cu un singur bit este utilizat pentru a citi starea condensatorului adiacent. Dacă condensatorul este încărcat, în celulă este scrisă o unitate; dacă nu există nicio taxă, se scrie un zero. Încărcările din condensatoarele minuscule se epuizează în mod constant, așa că memoria trebuie regenerată în mod constant. Chiar și o întrerupere momentană a alimentării cu energie sau un fel de defecțiune în ciclurile de regenerare duce la pierderea încărcării în celula DRAM și, în consecință, la pierderea datelor. Într-un sistem care rulează, acest lucru duce la apariția unui „ecran albastru al morții”, defecțiuni globale ale sistemului de securitate, corupție de fișiere sau o defecțiune completă a sistemului.
Tipuri de RAM și performanță
Există o oarecare confuzie cu privire la performanța memoriei, deoarece este de obicei măsurată în nanosecunde, în timp ce viteza procesorului este măsurată în megaherți și gigaherți. În noile module de memorie de mare viteză, performanța este măsurată în megaherți, ceea ce complică și mai mult situația. Din fericire, conversia unei unități de măsură în alta nu este dificilă.
O nanosecundă este o miliardime dintr-o secundă, adică. o perioadă foarte scurtă de timp. În special, viteza luminii în vid este de 299.792 km/s, adică într-o miliardime de secundă, fasciculul de lumină parcurge o distanţă de numai 29,98 cm, adică. mai mică decât lungimea unei rigle obișnuite.
Viteza cipurilor de memorie și a sistemelor în general este exprimată în megaherți (MHz), adică în milioane de cicluri pe secundă sau în gigaherți (GHz), adică în miliarde de cicluri pe secundă. Procesoarele moderne au viteze de ceas care variază de la 2 la 4 GHz, deși arhitectura lor internă (cum ar fi multi-core) are un impact mult mai mare asupra performanței lor.
Pe măsură ce frecvența ceasului crește, timpul ciclului scade. În timpul evoluției computerelor, pentru a îmbunătăți eficiența accesului la memorie, au fost create diferite niveluri de cache pentru a intercepta accesul procesorului la memoria principală mai lentă. Doar recent modulele de memorie DDR, DDR2 și DDR3 SDRAM au ajuns din urmă cu performanța magistralei procesorului. Când frecvențele procesorului și ale magistralei de memorie sunt egale, performanța memoriei devine optimă pentru un anumit sistem.
Până în anul 2000, viteza procesorului și magistrala de memorie a crescut la 100 și chiar 133 MHz (aceste module au fost numite PC100 și, respectiv, PC133). La începutul anului 2001, viteza memoriei s-a dublat și a devenit egală cu 200 și 266 MHz; în 2002, modulele de memorie DDR au fost lansate la 333 MHz, iar în 2003, la 400 și 533 MHz. În 2005 și 2006, creșterea vitezei de memorie a corespuns creșterii vitezei magistralei procesorului - de la 667 la 800 MHz. În 2007, viteza memoriei DDR2 a fost crescută la 1066 MHz și, în același timp, memoria DDR3 a fost lansată cu aceeași frecvență și mai mare. Tabelul de mai jos prezintă principalele tipuri de module de memorie și viteza acestora.
|
EDO. Extended Data Out (capacități extinse de ieșire a datelor).
DIMM. Dual Inline Memory Module (modul de memorie cu pinout pe două rânduri).
DDR. Double Data Rate (viteză dublă de transfer de date).
FPM. Mod pagină rapidă (mod pagină rapidă).
SIMM. Single Inline Memory Module (modul de memorie cu pinout pe un singur rând).
RIMM. Rambus Inline Memory Module (modul de memorie al standardului Rambus).
Performanța memoriei
Când înlocuiți un modul de memorie sau un cip defect, noul element trebuie să fie de același tip. De obicei, problemele apar atunci când se utilizează cipuri sau module care nu îndeplinesc anumite cerințe (nu prea numeroase), de exemplu, durata ciclurilor de regenerare. De asemenea, este posibil să întâmpinați inconsecvențe în pinouts, capacitate, capacitate sau design. Dacă nu știți ce module de memorie permite placa dvs. de bază, verificați documentația.
Când instalați module de memorie mai rapide, performanța computerului de obicei nu se îmbunătățește, deoarece sistemul îl accesează la aceeași frecvență. În sistemele care utilizează DIMM-uri și RIMM-uri, viteza și alte caracteristici de sincronizare sunt citite dintr-un SPD ROM special instalat pe modul. Controlerul de memorie este apoi configurat folosind acești parametri. Performanța unor astfel de sisteme poate fi crescută prin instalarea unor module de memorie mai rapide, până la limita suportată de chipsetul logic al sistemului.
Pentru a rezolva problemele de sincronizare și fiabilitate, Intel și JEDEC au creat standarde pentru modulele de memorie de mare viteză, definind tipuri care îndeplinesc niveluri specifice de performanță. Conform acestor standarde, modulele de memorie sunt clasificate în funcție de caracteristicile lor de sincronizare.
Principalele semne ale performanței insuficiente a memoriei sau ale inconsecvenței acesteia cu caracteristicile de sincronizare ale sistemului sunt erorile de memorie și de paritate, precum și înghețarea și funcționarea instabilă a sistemului. În acest caz, testul POST poate genera și erori. Dacă nu sunteți sigur ce module de memorie sunt acceptabile pentru sistemul dvs., contactați producătorul computerului și încercați să achiziționați module de memorie de la un furnizor reputat.
Coduri de paritate și corectare a erorilor (ECC)
Erorile la stocarea informațiilor în RAM sunt inevitabile. Acestea sunt de obicei clasificate ca defecțiuni hardware și erori intermitente (crashuri).
Dacă un microcircuit care funcționează în mod normal, din cauza, de exemplu, deteriorării fizice, începe să funcționeze incorect, atunci aceasta se numește o defecțiune hardware. Pentru a rezolva acest tip de defecțiune, de obicei trebuie să înlocuiți o parte a hardware-ului de memorie, cum ar fi un cip, SIMM sau DIMM defecte.
Un alt tip de eșec, mai insidios, este o eroare intermitentă (crash). Aceasta este o defecțiune intermitentă care nu are loc atunci când condițiile de funcționare sunt repetate sau la intervale regulate. (Asemenea defecțiuni sunt de obicei „tratate” prin oprirea alimentării computerului și apoi repornirea acestuia.)
Cu aproximativ 20 de ani în urmă, angajații Intel au stabilit că particulele alfa sunt cauza problemelor. Deoarece particulele alfa nu pot pătrunde nici măcar o foaie subțire de hârtie, s-a descoperit că sursa lor a fost o substanță folosită în semiconductori. În timpul studiului, au fost găsite particule de toriu și uraniu în carcasele din plastic și ceramică ale microcircuitelor folosite în acei ani. Schimbând procesul tehnologic, producătorii de memorie au scăpat de aceste impurități.
Producătorii de memorie au eliminat aproape complet sursele de particule alfa. Ca urmare, mulți producători de module de memorie au eliminat suportul pentru verificarea parității din produsele lor, în ciuda faptului că defecțiunile de memorie nu au fost complet eliminate. Cercetări mai recente au arătat că particulele alfa reprezintă doar o mică parte din cauzele defecțiunilor de memorie.
Astăzi, cea mai mare cauză a erorilor neregulate sunt razele cosmice. Deoarece sunt atât de penetranți, este aproape imposibil să vă protejați împotriva lor folosind ecranare. Această teză a fost confirmată de o serie de studii realizate de IBM sub conducerea dr. J.F. Ziegler.
Un experiment pentru a testa gradul în care razele cosmice influențează erorile în funcționarea microcircuitului a arătat că raportul semnal-eroare (SER) pentru unele module DRAM a fost de 5950 de unități de defecțiune (FU) per miliard de ore de dezvoltare pentru fiecare microcircuit. Măsurătorile au fost efectuate în condiții apropiate de cele reale, ținând cont de o durată de câteva milioane de ore de mașină. Pe un computer obișnuit, aceasta ar însemna o eroare de memorie software care apare aproximativ la fiecare șase luni. Pe sistemele server sau stațiile de lucru puternice cu o cantitate mare de RAM instalată, statistici ca aceasta indică o eroare de memorie (sau chiar mai multe) în fiecare lună! Când un sistem de testare cu aceleași DIMM-uri a fost plasat într-un adăpost sigur la o adâncime de peste 15 metri sub un strat de rocă, ceea ce elimină complet influența razelor cosmice, erorile software din memorie nu au fost înregistrate deloc. Experimentul a demonstrat nu numai pericolul influenței razelor cosmice, dar a demonstrat și cât de eficientă este eliminarea influenței razelor alfa și a impurităților radioactive din carcasa modulelor de memorie.
Erorile cauzate de razele cosmice reprezintă un pericol mai mare pentru modulele SRAM decât pentru modulele DRAM, deoarece sarcina necesară pentru a stoca un bit într-o celulă SRAM este mult mai mică decât capacitatea condensatorului din DRAM. Razele cosmice reprezintă, de asemenea, o amenințare mai mare pentru cipurile de memorie de înaltă densitate. Cu cât densitatea celulelor de memorie este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea ca o rază cosmică să lovească o astfel de celulă. Pe măsură ce dimensiunea memoriei crește, crește și rata de eroare.
Din păcate, producătorii de PC-uri nu au recunoscut acest lucru ca o cauză a erorilor de memorie. Natura aleatorie a defecțiunii este mult mai ușor de justificat ca descărcare electrostatică, supratensiuni mari de putere sau funcționare neregulată a software-ului (de exemplu, folosind o nouă versiune a sistemului de operare sau un program de aplicație mare). Studiile au arătat că pentru sistemele ECC, proporția erorilor software este de 30 de ori mai mare decât a erorilor hardware. Și acest lucru nu este surprinzător, având în vedere efectele nocive ale razelor cosmice. Numărul de erori depinde de numărul de module de memorie instalate și de dimensiunea acestora. Erorile software pot apărea o dată pe lună, de mai multe ori pe săptămână și chiar mai des.
Deși razele cosmice și radiațiile sunt cauza majorității erorilor de memorie software, există și alți factori.
Creșteri de tensiune sau zgomot de linie. Cauza poate fi o sursă de alimentare defectuoasă sau o priză de perete.
Utilizarea memoriei cu tip sau caracteristici incorecte. Tipul de memorie trebuie să fie suportat de un anumit chipset și să aibă o viteză de acces definită de acel set.
Descărcări statice. Cauza supratensiuni instantanee ale sursei de alimentare, care pot afecta integritatea datelor.
Erori de sincronizare. Datele care nu sunt primite în timp util pot cauza erori software. Adesea, motivul este setările incorecte ale BIOS-ului, RAM care este mai lentă decât necesită sistemul, procesoarele overclockate și alte componente ale sistemului.
Disiparea căldurii. Modulele de memorie de mare viteză se caracterizează prin temperaturi de funcționare mai ridicate decât modulele vechi. Primele module echipate cu disipatoare de căldură au fost module RDRAM RIMM; În prezent, multe module DDR2 și DDR3 de înaltă performanță sunt echipate cu disipatoare de căldură, deoarece aceasta este singura modalitate de a combate nivelul crescut de generare de căldură.
Majoritatea problemelor descrise nu fac ca cipurile de memorie să nu mai funcționeze (deși sursa de alimentare slabă sau electricitatea statică le pot deteriora fizic), dar pot afecta datele stocate.
Ignorarea eșecurilor, desigur, nu este cea mai bună modalitate de a le face față. Pentru a îmbunătăți toleranța la erori, calculatoarele moderne folosesc tehnici precum codurile de paritate și corectarea erorilor (ECC).
Sistemele fără paritate nu oferă deloc toleranță la erori. Singurul motiv pentru care sunt folosite este costul lor de bază minim. În același timp, spre deosebire de alte tehnologii, RAM suplimentară nu este necesară. Un octet de date de paritate conține 9, mai degrabă decât 8 biți, astfel încât costul memoriei de paritate este cu aproximativ 12,5% mai mare. În plus, controlerele de memorie care nu necesită punți logice pentru paritate sau date ECC au o arhitectură internă simplificată. Sistemele portabile, unde consumul redus de energie este deosebit de important, beneficiază de o putere redusă a memoriei datorită utilizării mai puține cipuri DRAM. În cele din urmă, magistrala de date de memorie fără paritate are o lățime mai mică, ceea ce se traduce în mai puține buffere de date. Probabilitatea statistică de apariție a erorilor de memorie în computerele desktop moderne este de aproximativ o eroare la fiecare câteva luni. Numărul de erori depinde de cantitatea și tipul de memorie utilizată.
Această rată de eroare poate fi acceptabilă pentru computerele obișnuite care nu sunt utilizate pentru aplicații critice. În acest caz, prețul joacă un rol major, iar costul suplimentar al modulelor de memorie cu paritate și suport ECC nu este justificat, deci este mai ușor să acceptați erori rare.
Paritate
Acesta este unul dintre standardele introduse de IBM, conform căruia informațiile din băncile de memorie sunt stocate în fragmente de 9 biți, dintre care opt (cuprinzând un octet) fiind destinate datelor în sine, iar al nouălea fiind un bit de paritate. Utilizarea celui de-al nouălea bit permite circuitelor de gestionare a memoriei la nivel hardware să monitorizeze integritatea fiecărui octet de date. Dacă este detectată o eroare, computerul se oprește și pe ecran apare un mesaj de eroare. Dacă lucrați pe un computer care rulează Windows sau OS/2, atunci dacă apare o eroare de paritate, este posibil ca mesajul să nu apară, dar sistemul se va bloca pur și simplu. După repornire, BIOS-ul ar trebui să identifice eroarea și să afișeze un mesaj corespunzător.
SIMM-urile și DIMM-urile vin cu sau fără suport pentru biți de paritate.
Primele PC-uri au folosit memoria de paritate pentru a regla acuratețea operațiunilor efectuate. Începând cu 1994, pe piața PC-urilor a început să se dezvolte o tendință tulburătoare. Majoritatea companiilor au început să ofere computere cu memorie fără paritate și fără niciun mijloc de detectare sau corectare a erorilor. Utilizarea modulelor SIMM fără paritate a redus costurile de memorie cu 10–15%. La rândul său, memoria de paritate a fost mai scumpă datorită utilizării biților de paritate suplimentari. Tehnologia paritate nu corectează erorile de sistem, dar oferă utilizatorului computerului capacitatea de a le detecta, ceea ce are următoarele avantaje:
Controlul parității protejează împotriva consecințelor calculelor incorecte bazate pe date incorecte;
Verificările de paritate identifică sursa erorilor, ajutându-vă să înțelegeți problema și îmbunătățind fiabilitatea operațională a computerului.
Implementarea suportului de memorie cu sau fără paritate necesită puțin efort. În special, implementarea suportului de paritate pentru o placă de bază nu este dificilă. Principalele costuri de implementare sunt legate de costul modulelor de memorie paritate în sine. Dacă cumpărătorii sunt dispuși să suporte costuri suplimentare pentru a îmbunătăți fiabilitatea sistemelor pe care le comandă, producătorii de computere le pot oferi această opțiune.
Schema de verificare a parității
La dezvoltarea standardului de paritate, IBM a specificat că valoarea bitului de paritate este setată astfel încât numărul de biți din toți cei nouă biți (opt biți de date și bitul de paritate) să fie impar. Cu alte cuvinte, atunci când un octet (8 biți) de date este scris în memorie, un circuit de paritate special (un cip instalat pe placa de bază sau pe cardul de memorie) numără numărul de unii din octet. Dacă este par, la ieșirea microcircuitului este generat un semnal logic, care este stocat în bitul de memorie corespunzător ca al nouălea bit (bit de paritate). Numărul total de unități din toate cele nouă cifre devine impar. Dacă numărul unilor din opt biți al datelor sursă este impar, atunci bitul de paritate este zero, iar suma cifrelor binare din nouă biți rămâne, de asemenea, impar.
Să ne uităm la un exemplu specific (rețineți că biții dintr-un octet sunt numerotați începând de la zero, adică 0, 1, 2, ..., 7).
Valoare biți: 1 0 1 1 0 0 1 1 0
În acest caz, numărul total al unui biți de date este impar (5), deci bitul de paritate trebuie să fie zero.
Să ne uităm la un alt exemplu.
Biți de date: 0 1 2 3 4 5 6 7 biți de paritate
Valoarea biților: 0 0 1 1 0 0 1 1 1
În acest exemplu, numărul total de biți de date ai lui 1 este par (4), deci bitul de paritate trebuie setat la 1 pentru ca numărul de biți de 1 din toți cei nouă biți să fie impar.
Când citește din memorie, același cip verifică paritatea informațiilor. Dacă există un număr par de unități într-un octet de 9 biți, atunci a apărut o eroare la citirea sau scrierea datelor. Este imposibil de determinat în ce categorie s-a produs (nici măcar nu puteți afla numărul de descărcări deteriorate). Mai mult, dacă a apărut o eroare pe trei biți (un număr impar), atunci eroarea va fi înregistrată; totuși, dacă există doi biți eronați (sau un număr par dintre ei), eșecul nu este înregistrat. Deoarece o eroare simultană în mai mulți biți ai unui octet este extrem de puțin probabilă, această schemă de testare a fost ieftină și, în același timp, a făcut posibilă detectarea erorilor în memorie cu o mare probabilitate.
Când este detectată o eroare, circuitele de paritate de pe placa de sistem generează o întrerupere nemascabilă (NMI), un avertisment de sistem pe care programele nu îl pot ignora. Lucrarea principală se oprește și se inițiază o procedură specială scrisă în BIOS.
Cu doar câțiva ani în urmă, când memoria era scumpă, unele companii au lansat SIMM-uri cu cipuri de verificare a parității false. În loc să stocheze biți de paritate pentru fiecare octet de memorie, aceste cipuri au generat întotdeauna bitul de complement corect. Astfel, atunci când sistemul a încercat să scrie un bit de paritate, acesta a fost pur și simplu eliminat, iar la citirea unui octet, bitul de paritate „necesar” a fost întotdeauna înlocuit. Drept urmare, sistemul a primit întotdeauna informații despre funcționarea corectă a memoriei, deși în realitate totul ar putea fi departe de a fi așa.
Astfel de escrocherii au fost cauzate de costul ridicat al cipurilor de memorie, iar producătorii au fost dispuși să plătească câțiva dolari în plus pe generator, mai degrabă decât să plătească pentru cip mai scump care stochează biții de paritate. Din păcate, a fost destul de dificil să se determine prezența unui astfel de generator într-un modul de memorie. Generatorul de paritate fals arăta diferit de cipurile de memorie obișnuite și avea marcaje diferite față de alte cipuri de module. Majoritatea generatoarelor aveau un logo „GSM”, care indica producătorul dispozitivului logic de paritate, adesea diferit de compania care a produs modulul de memorie în sine.
Singurul instrument care a făcut posibilă identificarea modulelor cu verificări de paritate false au fost testerii hardware. Acum prețurile memoriei au scăzut, ceea ce a eliminat cauza principală a unei astfel de fraude.
Cod de corectare a erorilor
Codurile de corectare a erorilor (ECC) vă permit nu numai să detectați o eroare, ci și să o corectați într-un singur bit. Prin urmare, un computer care folosește astfel de coduri poate funcționa fără întrerupere în cazul unei erori pe un bit, iar datele nu vor fi distorsionate. Codurile de corectare a erorilor de pe majoritatea computerelor pot detecta doar erori pe doi biți, dar nu pot corecta. În același timp, aproximativ 98% dintre defecțiunile memoriei sunt cauzate de o eroare pe un bit, adică. poate fi remediat cu succes folosind acest tip de cod. Acest tip de ECC se numește SEC_DED (această abreviere înseamnă „one-bit corection, two-bit error detection”).
În codurile de corectare a erorilor de acest tip, pentru fiecare 32 de biți, sunt necesari șapte biți de verificare suplimentari pentru o organizație de 4 octeți și opt pentru o organizație de 8 octeți (procesoare Athlon/Pentium pe 64 de biți). Implementarea codului de corectare a erorilor cu o organizație de 4 octeți este în mod natural mai costisitoare decât o verificare obișnuită de paritate, dar cu o organizație de 8 octeți costurile lor sunt egale, deoarece necesită același număr de biți suplimentari.
Pentru a utiliza coduri de corectare a erorilor, este necesar un controler de memorie care calculează biții de verificare în timpul unei operații de scriere în memorie. La citirea din memorie, un astfel de controler compară valorile citite și calculate ale biților de verificare și, dacă este necesar, corectează bitul (sau biții) deteriorați. Costul circuitelor logice suplimentare pentru implementarea codului de corectare a erorilor în controlerul de memorie nu este foarte mare, dar poate reduce semnificativ performanța memoriei în timpul operațiunilor de scriere. Acest lucru se datorează faptului că operațiunile de scriere și citire trebuie să aștepte finalizarea biților de verificare. Când scrieți o parte dintr-un cuvânt, trebuie mai întâi să citiți întregul cuvânt, apoi să rescrieți octeții modificați și numai după aceea, noii biți de verificare calculati.
În cele mai multe cazuri, eșecul memoriei are loc într-un singur bit și, prin urmare, astfel de erori sunt corectate cu succes folosind codul de corectare a erorilor. Utilizarea memoriei tolerante la erori asigură o fiabilitate ridicată a computerului. Memoria ECC este destinată serverelor, stațiilor de lucru sau aplicațiilor în care costul potențial al unei erori de calcul depășește cu mult investiția suplimentară în hardware și timpul de sistem necesar. Dacă datele sunt de o importanță deosebită și calculatoarele sunt folosite pentru a rezolva probleme importante, memoria ECC este indispensabilă. De fapt, niciun inginer de sisteme care se respectă nu ar folosi un server, chiar și cel mai nepretențios, fără memoria ECC.
Utilizatorii au de ales între sisteme non-paritate, paritate și ECC, de exemplu. între nivelul dorit de toleranță la erori de calculator și gradul de valoare al datelor utilizate.
Concluzie
Pentru a utiliza coduri de corectare a erorilor, este necesar un controler de memorie care calculează biții de verificare în timpul unei operații de scriere în memorie. Costul circuitelor logice suplimentare pentru implementarea codului de corectare a erorilor în controlerul de memorie nu este foarte mare, dar poate reduce semnificativ performanța memoriei în timpul operațiunilor de scriere. Acest lucru se datorează faptului că operațiunile de scriere și citire trebuie să aștepte finalizarea biților de verificare.
Utilizarea memoriei tolerante la erori asigură o fiabilitate ridicată a computerului. Memoria ECC este destinată serverelor, stațiilor de lucru sau aplicațiilor în care costul potențial al unei erori de calcul depășește cu mult investiția suplimentară în hardware și timpul de sistem necesar. Dacă datele sunt de o importanță deosebită și calculatoarele sunt folosite pentru a rezolva probleme importante, memoria ECC este indispensabilă.
După cum sa menționat mai devreme, memoria dinamică necesită regenerarea (restaurarea) informațiilor la fiecare câteva ms. Acest lucru se datorează faptului că pentru a stoca un bit de informație, folosește o încărcare pe un condensator, care se disipează în timp. Regenerarea memoriei constă în citirea conținutului fiecărei linii a cipului DRAM, amplificarea acesteia și scrierea lui înapoi în locația inițială. În timpul regenerării, accesul la memorie de la procesor sau alte dispozitive este interzis, ceea ce duce la scăderea performanței computerului.
În conformitate cu organizarea discutată anterior a cipului DRAM, pentru a regenera informațiile stocate în acesta, trebuie furnizate cipului o adresă de rând (însoțită de un stroboscop RAS) și un semnal de citire. O structură simplificată a unui sistem de regenerare a conținutului memoriei DRAM cu 256 de linii este prezentată în Figura 7.10.
Temporizatorul interval de regenerare asigură că toate liniile de cipuri DRAM sunt regenerate în timp util. Dacă timpul necesar de reîmprospătare este de 4 ms, atunci un semnal de reîmprospătare (REFRESH) trebuie generat la fiecare 15,6 μs pentru a reîmprospăta fiecare rând al unui cip DRAM de 256 de linii. Fiecare ciclu de regenerare restabilește conținutul unei linii. Când este generat un nou semnal REFRESH, conținutul contorului de adrese de rând este incrementat, după care sunt generate semnalul stroboscopic RAS și semnalul de citire a memoriei MEMR. Se efectuează principalele acțiuni de regenerare a conținutului liniei următoare
Figura 7.10 - Structura subsistemului de regenerare dinamică a memoriei
în interiorul cipul DRAM în sine. Sistemul de regenerare este responsabil numai pentru regenerarea la timp a tuturor liniilor, generarea adresei liniei următoare și semnalele de control necesare.
Memorie cache
Creșterea performanței procesorului a dus la faptul că memoria principală, construită pe cipuri DRAM, a început să încetinească creșterea în continuare a performanței computerului în ansamblu. Implementarea OP pe cipuri SRAM nu este justificată din punct de vedere tehnic și economic, deoarece dimensiunile și costul cipurilor SRAM pe 1 bit de informații stocate sunt semnificativ mai mari decât cele ale DRAM. Un compromis rezonabil pentru construirea de sisteme economice și de mare viteză a fost combinația dintre memorie mare pe DRAM și memorie mică pe cipuri SRAM.
Cuvântul Cache înseamnă depozit, ascunzătoare. Memoria cache nu are un spațiu separat de adrese și nu este accesibilă utilizatorului. Este o stocare suplimentară și de mare viteză a copiilor acelor zone de informații despre OP care este posibil să fie accesate în viitorul apropiat. Acestea includ, în primul rând, zonele adiacente comenzii care se execută în prezent și, în al doilea rând, zonele asociate acesteia prin comenzi de tranziție (vezi Figura 7.11).
Figura 7.11 - Posibilă zonă de cache OP
Figura de mai sus, precum și o analiză a progresului de execuție a diferitelor programe, arată că de cele mai multe ori acestea execută anumite grupuri de comenzi care se repetă de mai multe ori. Această proprietate a programelor se numește localizare link. Localizarea legăturilor are loc în timp și spațiu. Primul înseamnă că este posibil ca comenzile executate recent să fie solicitate din nou. Localizarea în spațiu înseamnă că, cel mai probabil, în momente ulterioare vor fi executate instrucțiuni care sunt situate (după valorile adresei) în imediata apropiere a celui care se execută. Rețineți că secvența de execuție a instrucțiunilor pentru funcționarea memoriei cache nu contează.
Cache-ul nu poate stoca o copie a întregii memorie principale, deoarece dimensiunea sa este de multe ori mai mică decât OP. Prin urmare, stochează copii ale unora dintre conținutul PO. Pentru a înregistra informații despre corespondența curentă a conținutului memoriei cache cu anumite zone (blocuri) ale OP, se folosește un director situat în memoria de etichetă suplimentară (TEG) inclusă în memoria cache. Când accesează OP, controlerul memoriei cache (CMC) utilizează directorul din TEG pentru a verifica dacă există o copie a datelor (sau a comenzii) solicitate în cache. Dacă există, atunci acesta este cazul unei așa-numite lovituri în cache și datele sunt preluate din cache. Dacă nu (un caz de pierdere a memoriei cache), atunci datele sunt preluate din memoria principală, introduse în procesor și scrise în cache. Când un cache este lovit, timpul de acces la subsistemul de memorie Cache+DRAM scade și memoria principală pare procesorului a fi mai rapidă decât este în realitate.
Mihail Tychkov alias Hard
O zi buna.
Am fost îndemnat să scriu acest articol de o întrebare care mi se pune adesea: „Mărirea cantității de RAM afectează viteza sistemului?” Nu te grăbi să răspunzi! Să ne dăm seama ce este DRAM - Dynamic Random Access Memory (în general, trebuie remarcat că DRAM este un tip foarte vechi de cipuri RAM, care nu a fost folosit de mult timp, așa că în acest articol conceptul de DRAM este pur și simplu RAM diferite tipuri de memorie). În rusă va suna așa: memorie dinamică cu ordine de eșantionare arbitrară. Cum este ea?
Să începem de departe. Unitatea minimă de informație la stocarea sau transmiterea datelor într-un computer este un bit. Fiecare bit poate avea două stări: pornit (da, 1) sau oprit (nu, 0). Orice cantitate de informații constă în cele din urmă din biți care sunt activați și dezactivați. Astfel, pentru a salva sau transmite orice cantitate de date este necesară stocarea sau transmiterea fiecărui bit, indiferent de starea acestuia, a acestor date.
Pentru a stoca biți de informații în RAM există celule. Celulele constau din condensatoare și tranzistoare. Iată o diagramă aproximativă și simplificată a unei celule DRAM:
Fiecare celulă poate stoca doar un bit. Dacă condensatorul celulei este încărcat, înseamnă că bitul este pornit; dacă este descărcat, este oprit. Dacă trebuie să stocați un octet de date, veți avea nevoie de 8 celule (1 octet = 8 biți). Celulele sunt situate în matrice și fiecare dintre ele are propria sa adresă, constând dintr-un număr de rând și un număr de coloană.
Acum să vedem cum se întâmplă lectura. În primul rând, semnalul RAS (Row Address Strobe) este aplicat tuturor intrărilor - aceasta este adresa rândului. După aceasta, toate datele din această linie sunt scrise în buffer. Apoi semnalul CAS (Column Address Strobe) este aplicat registrului - acesta este un semnal de coloană și este selectat bitul cu adresa corespunzătoare. Acest bit este furnizat la ieșire. Dar în timpul citirii, datele din celulele liniei de citire sunt distruse și trebuie rescrise prin luarea lor din buffer.
Acum înregistrarea. Semnalul WR (Write) este aplicat și informațiile sunt furnizate magistralei coloanei nu din registru, ci din informațiile din memorie introduse printr-un comutator determinat de adresa coloanei. Astfel, trecerea datelor atunci când sunt scrise este determinată de o combinație a semnalelor de adresă de coloană și rând și de permisiunea de a scrie date în memorie. La scriere, datele din registrul de rânduri nu sunt scoase.
Trebuie luat în considerare faptul că matricele cu celule sunt aranjate astfel:
Aceasta înseamnă că nu vor fi citite un bit odată, ci mai multe. Dacă 8 matrice sunt situate în paralel, atunci un octet va fi citit deodată. Aceasta se numește adâncime de biți. Numărul de linii de-a lungul cărora datele vor fi transmise de la (sau către) matrice paralele este determinat de lățimea magistralei de intrare/ieșire a microcircuitului.
Când vorbim despre funcționarea DRAM, trebuie luat în considerare un punct. Trucul este că condensatoarele nu pot stoca încărcarea la nesfârșit și în cele din urmă „se scurge” :(. Prin urmare, condensatoarele trebuie reîncărcate. Operația de reîncărcare se numește Reîmprospătare sau regenerare. Această operație are loc aproximativ la fiecare 2 ms și uneori durează până la 10% ( sau chiar mai mult) timpul de lucru al procesorului.
Cea mai importantă caracteristică a DRAM este performanța sau, mai simplu, durata ciclului + timpul de întârziere + timpul de acces, unde durata ciclului este timpul petrecut cu transferul de date, timpul de întârziere este setarea inițială a adresei rândului și coloanei și timpul de acces. este timpul de căutare a celulei în sine. Acest gunoi este măsurat în nanosecunde (o miliardime dintr-o secundă). Cipurile de memorie moderne au viteze sub 10 ms.
RAM este controlată de un controler situat în chipsetul plăcii de bază, sau mai exact în acea parte a acestuia numită North Bridge.
Și acum, după ce am înțeles cum funcționează RAM, să ne dăm seama de ce este nevoie. După procesor, memoria RAM poate fi considerată cel mai rapid dispozitiv. Prin urmare, schimbul principal de date are loc între aceste două dispozitive. Toate informațiile de pe un computer personal sunt stocate pe hard disk. Când porniți computerul, driverele, programele speciale și elementele sistemului de operare sunt scrise în RAM (Random Access Memory) din șurub. Apoi acele programe - aplicații pe care le vei lansa vor fi înregistrate acolo. Închiderea acestor programe le va șterge din RAM. Datele înregistrate în RAM sunt transferate către CPU (Central Processing Unit), unde sunt procesate și scrise înapoi. Și așa tot timpul: au dat o comandă procesorului să ia biți la așa și așa adrese, cumva să le proceseze acolo și să le întoarcă la locul lor sau să le scrie pe una nouă - el a făcut exact asta.
Toate acestea sunt bune atâta timp cât există suficiente celule RAM. Și dacă nu? Apoi intră în joc fișierul de schimb. Acest fișier se află pe hard disk și tot ce nu se potrivește în celulele RAM este scris acolo. Deoarece viteza șurubului este semnificativ mai mică decât RAM, funcționarea fișierului de paginare încetinește foarte mult sistemul. În plus, reduce longevitatea hard disk-ului în sine.
Acum ajungem la întrebarea principală: „Mărirea cantității de RAM afectează viteza sistemului?” Există o singură axiomă: Creșterea cantității de memorie nu duce la o creștere a performanței acesteia. Pentru cei care nu înțeleg, schimbarea cantității de memorie (nu contează dacă crește sau scade) nu va afecta în niciun fel funcționarea acesteia. Dar dacă luăm în considerare funcționarea sistemului, atunci este o altă chestiune. Dacă aveți suficientă RAM, creșterea volumului nu va duce la o creștere a vitezei sistemului. Dacă nu există suficiente celule RAM, atunci creșterea numărului acestora (cu alte cuvinte, adăugarea uneia noi sau înlocuirea uneia vechi cu una nouă cu o capacitate de memorie mai mare) va accelera sistemul.
Voi explica cele de mai sus folosind un exemplu simplu și ușor de înțeles. Există un tânăr care are o cutie goală de bere. Are 20 de celule goale. În fiecare zi cumpăra 15 sticle de bere. Pentru a face acest lucru, și-a luat cutia, a mers la magazin, a cumpărat bere și a pus sticlele în celule. Apoi, într-o zi, acest bărbat a cumpărat o altă cutie goală de bere și a mers la magazin cu două, dar totuși, așa cum mai cumpărase 15 sticle, a continuat să o facă. Crezi că performanța acestei operațiuni a crescut? Cred că nu. Acum luați în considerare același caz, dar tânărul a cumpărat nu 15, ci 25 de sticle de bere în fiecare zi. În acest caz, a trebuit să meargă de două ori și cumpărarea unei a doua cutii ar crește semnificativ performanța, deoarece nu ar fi nevoie de o a doua călătorie la magazin.
La fel este și cu RAM, dacă aveți suficiente celule pentru a stoca informații, atunci adăugarea unora noi nu va duce la o creștere a performanței. Dar, pe de altă parte, întrebarea este corectă: „De câtă memorie RAM este necesară astăzi?” Totul depinde de ceea ce faci pe computer. Dacă te uiți doar la femei goale pe Internet și citești articolele mele :) și folosești în același timp Windows 98 SE, atunci 64 MB sunt de ajuns. Și dacă must-have-ul tău preferat este Windows XP și ești un mare fan al jocurilor serioase 3D, atunci mă tem că nici 256 de „metri” nu vor fi de ajuns! Pe scurt, fiecare trebuie să decidă singur.
Curs nr. 4 Sistem de memorie
Plan:
Introducere
1. Clasificarea tipurilor de memorie.
2. Memorie ROM, SRAM, DRAM.
Introducere
Memoria este o proprietate deținută de o ființă vie sau un dispozitiv.
Memoria computerului (dispozitiv de stocare a informațiilor, dispozitiv de stocare) este o parte a unei mașini de calcul, un dispozitiv fizic sau un mediu pentru stocarea datelor utilizate în calcule pentru un anumit timp.
În computerele personale, „memoria” se referă adesea la unul dintre tipurile de memorie – memoria dinamică cu acces aleatoriu (DRAM) – care este utilizată în prezent ca memorie RAM pentru computerul personal.
Performanța întregului sistem informatic depinde nu numai de RAM, ci și de subsistemul de memorie în ansamblu.
Subsistemul de memorie acoperă:
RAM;
memoria cache a procesorului;
controler de memorie;
magistralele de date si comanda.
Creșterea volumelor necesare de memorie RAM (sistem) are loc aproape continuu pe măsură ce tehnologia produselor hardware și software se dezvoltă. Astăzi, 4 GB devin standardul comun pentru RAM.
1. Clasificarea tipurilor de memorie
Este necesar să se facă distincția între clasificarea memoriei și clasificarea dispozitivelor de stocare (dispozitive de stocare). Primul clasifică memoria după funcționalitate, al doilea - după implementarea tehnică. Prima este luată în considerare aici - astfel, include atât tipuri hardware de memorie (implementate în memorie), cât și structuri de date, implementate în majoritatea cazurilor în software.
Operațiuni disponibile asupra datelor din memorie
Memorie numai pentru citire (ROM)
Memorie de citire/scriere
Memoria bazată pe ROM programabilă și reprogramabilă (PROM și PROM) nu are un loc general acceptat în această clasificare. Este clasificată fie ca un subtip de memorie „numai citire”, fie este separată într-un tip separat.
De asemenea, se propune clasificarea memoriei într-un tip sau altul pe baza frecvenței caracteristice a rescrierii sale în practică: RAM include tipuri în care informațiile se modifică adesea în timpul funcționării, iar ROM le include pe cele destinate stocării datelor relativ nemodificate.
Dependenta energetica
Stocarea nevolatilă este o memorie implementată de un dispozitiv de memorie în care înregistrările nu sunt șterse atunci când sursa de alimentare este scoasă. Acest tip de memorie include toate tipurile de memorie ROM și PROM;
Stocarea volatilă este o memorie implementată de un dispozitiv de memorie, înregistrările în care sunt șterse atunci când sursa de alimentare este scoasă. Acest tip de memorie include memoria RAM și memoria cache.
— Static memory (în engleză: static storage) - memorie volatilă, care necesită menținerea tensiunii de alimentare pentru a stoca informații;
— Memoria dinamică (ing. stocare dinamică) este o memorie volatilă în care informația este distrusă (degradată) în timp și, pe lângă furnizarea de energie, este necesară restabilirea periodică a acesteia (regenerare).
Metoda de acces
Memorie cu acces secvenţial (SAM) - celulele de memorie sunt selectate (citite) secvenţial, una după alta, în ordinea locaţiei lor. O variantă a unei astfel de memorie este memoria stivă.
Memoria cu acces aleatoriu (RAM) - un dispozitiv de calcul poate accesa o celulă de memorie arbitrară la orice adresă.
Scop
Memoria tampon este o memorie concepută pentru stocarea temporară a datelor atunci când le schimbăm între diferite dispozitive sau programe.
Stocare temporară (intermediară) - memorie pentru stocarea rezultatelor procesării intermediare.
Memoria cache este o parte a arhitecturii dispozitivului sau software care stochează datele utilizate frecvent pentru a le face disponibile pentru acces mai rapid decât memoria cache.
Memoria corectivă (memoria de corecție în limba engleză) este o parte a memoriei computerului concepută pentru a stoca adresele celulelor de memorie principală defecte. Sunt folosiți și termenii „tabel de relocare” și „tabel de remapare”.
Memorie de control - memorie care conține programe de control sau firmware. De obicei implementat sub formă de ROM.
Memoria partajată sau memoria de acces partajată este memoria care este disponibilă simultan pentru mai mulți utilizatori, procese sau procesoare.
Organizarea spatiului de adrese
Memorie reală sau fizică (ing. memorie reală (fizică) - memorie, a cărei metodă de adresare corespunde locației fizice a datelor sale;
Memoria virtuală este memoria a cărei metodă de adresare nu reflectă locația fizică a datelor sale;
Memoria suprapusă este o memorie în care există mai multe zone cu aceleași adrese, dintre care doar una este disponibilă la un moment dat.
Distanță și accesibilitate pentru procesor
Memoria primară este disponibilă procesorului fără acces la dispozitive externe. Acestea sunt registrele procesorului (procesor sau memorie de registre) și memoria cache a procesorului (dacă există);
Memoria secundară este accesibilă procesorului prin adresare directă prin magistrala de adrese (Memorie adresabilă) sau prin alți pini. În acest fel, memoria principală (memorie destinată stocării datelor curente și a programelor executabile) și porturile de intrare/ieșire (adrese speciale prin acces la care se realizează interacțiunea cu alte echipamente);
Memoria terțiară este accesibilă doar printr-o succesiune de acțiuni non-triviale. Aceasta include toate tipurile de memorie externă - accesibile prin intermediul dispozitivelor I/O. Interacțiunea cu memoria terțiară se realizează după anumite reguli (protocoale) și necesită prezența unor programe adecvate în memorie. Programele care asigură interacțiunea minimă necesară sunt plasate în ROM, care este inclusă în memoria secundară (pentru computerele compatibile cu PC, acesta este ROM-ul BIOS);
Poziția structurilor de date situate în memoria principală în această clasificare este ambiguă. De regulă, ele nu sunt incluse deloc în ea, făcând o clasificare bazată pe tipurile de memorie utilizate în mod tradițional.
Managementul procesorului
Memoria administrată direct (stocare on-line) este memorie accesibilă direct procesorului central la un moment dat.
Memoria autonomă.
Organizarea stocării datelor și a algoritmilor de accesare a acestora
Repetă clasificarea structurilor de date.
Memorie adresabilă - Adresarea se face prin locația datelor.
Memoria asociativă (în engleză: memorie asociativă, memorie adresabilă conținutului, CAM) - adresarea se realizează prin conținutul datelor, și nu prin locația acestora.
Memorie de stocare (stivă) (stocare pushdown în engleză) - implementarea unei stive.
Stocarea matricei - celulele de memorie sunt aranjate astfel încât să fie accesate de-a lungul a două sau mai multe coordonate.
Stocarea obiectelor este o memorie al cărei sistem de management este axat pe stocarea obiectelor. Mai mult, fiecare obiect este caracterizat de tipul și dimensiunea înregistrării.
Stocare semantică - datele sunt stocate și stocate în
Principii fizice
Această clasificare repetă clasificarea corespunzătoare a memoriei. 
Tipuri de memorie magnetică
Memoria cu bandă magnetică este o bandă îngustă de plastic cu un strat magnetic și un mecanism cu un bloc de capete de înregistrare și redare (BGZV). Banda este înfășurată pe o bobină și este trasă secvenţial de un mecanism de unitate de bandă (TLM) lângă BGZV. Înregistrarea se realizează prin inversarea magnetizării particulelor stratului magnetic al benzii pe măsură ce acestea trec în apropierea golului capului de înregistrare. Citirea informațiilor înregistrate are loc atunci când o secțiune magnetizată anterior a filmului trece în apropierea decalajului capului de redare.
Memoria discului magnetic este un disc rotund din plastic cu un strat magnetic și un mecanism cu BGZV. În acest caz, datele sunt aplicate radial, când discul se rotește în jurul axei sale și BGZV este deplasat radial de treapta capului. Înregistrarea se realizează prin inversarea magnetizării particulelor stratului magnetic al discului pe măsură ce acestea trec în apropierea golului capului de înregistrare. Citirea informațiilor înregistrate are loc atunci când zona magnetizată anterior trece în apropierea decalajului capului de redare.
Memorie cu sârmă magnetică (memorie cu sârmă placată) A fost folosită în casetofon înaintea benzii magnetice. În prezent, majoritatea așa-numitelor aeronave de aviație sunt proiectate după acest principiu. „cutii negre” - acest mediu are cea mai mare rezistență la influențele externe și siguranță ridicată chiar dacă este deteriorat în situații de urgență.
Memorie de ferită (îng. stocare miez) - celula este un miez de ferită, a cărui stare se modifică (inversarea magnetizării) are loc atunci când curentul este trecut printr-un conductor înfășurat pe ea. În prezent are o utilizare limitată, în principal în sfera militară.
Tipuri de memorie optică
Memoria de inversare de fază (Phase Change Rewritable storage, PCR) este o memorie optică în care stratul de lucru (reflexiv) este alcătuit dintr-o substanță polimerică care, atunci când este încălzită, poate modifica starea de fază (cristalină ↔ amorfă) și caracteristicile reflectorizante în funcție de modul de încălzire. Folosit în discuri optice reinscriptibile (CD-RW, DVD-RW). 
2. Memorie ROM, SRAM, DRAM.
Calculatoarele moderne folosesc trei tipuri principale de dispozitive de stocare:
ROM (Memorie numai pentru citire). Read Only Memory este un ROM care nu este capabil să scrie date.
DRAM (Dynamic Random Access Memory). Memoria dinamică cu acces aleatoriu.
SRAM (RAM statică). RAM statică.
Tip memorie ROM
În tipul de memorie ROM (Read Only Memory) sau ROM (Read Only Memory), datele pot fi doar stocate și nu pot fi modificate. De aceea, o astfel de memorie este folosită doar pentru citirea datelor. ROM este adesea numită memorie non-volatilă, deoarece orice date scrise pe acesta sunt păstrate atunci când alimentarea este oprită. Prin urmare, comenzile de pornire ale PC-ului sunt plasate în ROM, adică. software-ul care pornește sistemul.
Figura memorie ROM
ROM și RAM nu sunt concepte opuse. ROM-ul este de fapt o parte a memoriei RAM a sistemului. Cu alte cuvinte, o parte din spațiul de adrese RAM este alocată pentru ROM. Acest lucru este necesar pentru a stoca software-ul care vă permite să porniți sistemul de operare.
Codul BIOS principal este conținut într-un cip ROM de pe placa de sistem, dar plăcile adaptoare conțin și cipuri similare. Acestea conțin rutine utilitare BIOS și drivere necesare pentru o anumită placă, în special acele plăci care trebuie activate la începutul procesului de pornire, cum ar fi placa video. Plăcile care nu necesită drivere la începutul procesului de pornire, de obicei, nu au ROM, deoarece driverele lor pot fi încărcate de pe hard disk mai târziu în timpul procesului de pornire. 
Figura memorie ROM
Majoritatea sistemelor de astăzi utilizează o formă de memorie Flash numită Memorie de doar citire programabilă și ștergabilă electric (EEPROM). Memoria flash este cu adevărat nevolatilă și reinscriptabilă, permițând utilizatorilor să modifice cu ușurință ROM-ul, firmware-ul plăcii de bază și alte componente (cum ar fi adaptoare video, carduri SCSI, periferice etc.).
SRAM (memorie cache)
Există un tip de memorie care este complet diferit de altele - RAM statică (SRAM). Este numit astfel deoarece, spre deosebire de memoria dinamică cu acces aleatoriu (DRAM), nu necesită regenerare periodică pentru a-și păstra conținutul. Acesta nu este singurul său avantaj. SRAM este mai rapid decât DRAM și poate funcționa la aceeași viteză ca procesoarele moderne.
Memoria statică este un tip de memorie în care informațiile despre valoarea biților sunt stocate într-o celulă determinată de prezența sau absența sarcinii pe un condensator miniatural (controlat de tranzistori).
Memoria statică folosește elemente speciale - flip-flops, implementate pe 4-6 tranzistoare. Declanșatorul este o celulă de memorie statică.
Figura Diagrama unei celule de memorie statică
Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor cu trei electrozi pentru amplificarea, generarea și convertirea oscilațiilor electrice, realizat pe baza unui semiconductor monocristal.
Un declanșator este un element logic cu două stări stabile de echilibru, conceput pentru înregistrarea și stocarea informațiilor. Un astfel de dispozitiv își păstrează starea atâta timp cât este furnizată energie. Timpul de răspuns la declanșare în microcircuite moderne nu este mai mare de 2 ns (Pentium 4 3,6 GHz = 0,28 ns; Athlon XP 2,2 GHz = 0,41 ns). SRAM diferă ca principiu de funcționare.
Există trei tipuri:
1. Async SRAM (Asynchronous Static Random Access Memory) - memorie statică asincronă cu o ordine de acces aleatoriu;
2. SyncBurst SRAM (Synchronous Burst Random Access Memory) – memorie statică sincronă în rafală cu ordine de acces aleatoriu;
3. PipBurst SRAM (Pipelined Burst Random Access Memory) – memorie statică batch pipelined cu ordine de acces aleatoriu;
SRAM asincron este un tip de memorie învechit a cărui interfață asincronă este similară cu interfața DRAM și include magistralele de adrese, date și control.
SyncBurst SRAM– Acest tip de memorie este sincronizat cu magistrala de sistem și este cel mai potrivit pentru efectuarea operațiunilor batch. Ei bine, interfața PipBurst SRAM este similară cu interfața SyncBurst SRAM, dar vă permite să primiți date fără cicluri de așteptare.
De regulă, cu cât dimensiunea memoriei cache este mai mare, cu atât sistemul este mai eficient. Dar volumul singur nu garantează performanțe ridicate. Pentru cache, principalul lucru este controlerul.
Timp de acces SRAM 2 ns. înseamnă că o astfel de memorie poate funcționa sincron cu procesoare la 500 MHz sau mai mare. Cu toate acestea, designul SRAM utilizează un grup de șase tranzistoare pentru a stoca fiecare bit. Utilizarea tranzistoarelor fără nici un condensator înseamnă că nu este nevoie de regenerare. (La urma urmei, dacă nu există condensatori, atunci nicio încărcare nu se pierde.) Atâta timp cât este furnizată energie, SRAM-ul își va aminti ce este stocat.
În comparație cu DRAM, SRAM este mult mai rapid, dar densitatea sa este mult mai mică și prețul este destul de mare. Densitatea mai mică înseamnă că cipurile SRAM sunt mai mari, deși capacitatea lor de informare este mult mai mică. Un număr mare de tranzistori și plasarea lor în cluster nu numai că mărește dimensiunea cipurilor SRAM, dar crește și semnificativ costul procesului tehnologic în comparație cu parametrii similari pentru cipurile DRAM. De exemplu, un modul DRAM ar putea avea o capacitate de 64 MB sau mai mult, în timp ce un modul SRAM de aproximativ aceeași dimensiune ar avea o capacitate de numai 2 MB, iar costul ar fi același. Astfel, dimensiunile SRAM-ului sunt în medie de 30 de ori mai mari decât dimensiunea DRAM-ului și același lucru se poate spune despre cost. Toate acestea nu permit utilizarea memoriei de tip SRAM ca RAM în computerele personale.
memorie de tip DRAM
DRAM (Dynamic Random Access Memory) este un tip de memorie cu acces aleatoriu (RAM) cu semiconductor volatil, de asemenea, dispozitivul de stocare cel mai utilizat ca RAM în computerele moderne.
Din punct de vedere fizic, memoria DRAM este formată din celule create din material semiconductor, fiecare dintre acestea putând stoca o anumită cantitate de date, de la 1 la 4 biți. Setul de celule ale unei astfel de memorie formează un „dreptunghi” condiționat, constând dintr-un anumit număr de rânduri și coloane. Un astfel de „dreptunghi” se numește pagină, iar colecția de pagini se numește bancă. Întregul set de celule este împărțit condiționat în mai multe zone.
Figura Diagrama unei celule de memorie dinamică
Principalul avantaj al acestui tip de memorie este că celulele sale sunt împachetate foarte strâns, adică. Multe biți pot fi împachetate într-un cip mic, ceea ce înseamnă că pot fi folosiți pentru a construi memorii de mare capacitate.
Celulele de memorie dintr-un cip DRAM sunt condensatoare minuscule care rețin încărcături. Exact așa sunt codificați biții (prin prezența sau absența taxelor). Problemele asociate cu acest tip de memorie sunt cauzate de faptul că este dinamică, adică. trebuie să fie regenerat în mod constant, deoarece în caz contrar sarcinile electrice din condensatoarele de memorie se vor „scăpa” și datele se vor pierde. O reîmprospătare are loc atunci când controlerul de memorie al sistemului ia o mică pauză și accesează toate liniile de date din cipurile de memorie. Majoritatea sistemelor au un controler de memorie (încorporat de obicei în chipsetul plăcii de bază) care este setat la o rată de reîmprospătare standard industrială de, de exemplu, 15 µs. Toate liniile de date sunt accesate după 128 de cicluri speciale de regenerare. Aceasta înseamnă că la fiecare 1,92 ms (128 × 15 μs) toate rândurile din memorie sunt citite pentru a asigura regenerarea datelor.
Regenerarea memoriei, din păcate, necesită timp de la procesor: fiecare ciclu de regenerare durează mai multe cicluri CPU. În computerele mai vechi, ciclurile de reîmprospătare ar putea consuma până la 10% (sau mai mult) din timpul procesorului, dar în sistemele moderne care rulează la sute de megaherți, ciclurile de reîmprospătare reprezintă 1% (sau mai puțin) din timpul procesorului. Unele sisteme vă permit să modificați setările de reîmprospătare folosind programul de configurare CMOS, dar creșterea timpului dintre ciclurile de reîmprospătare poate duce la epuizarea încărcării unor celule de memorie, cauzând defecțiuni de memorie. În cele mai multe cazuri, este mai sigur să rămâneți la frecvența de regenerare recomandată sau implicită. Deoarece costurile de regenerare în computerele moderne sunt mai mici de 1%, modificarea ratei de reîmprospătare are un impact redus asupra performanței computerului. Una dintre cele mai acceptabile opțiuni este utilizarea valorilor implicite sau a setărilor automate specificate folosind Setup BIOS pentru sincronizarea memoriei. Majoritatea sistemelor moderne nu vă permit să modificați timpul specificat de memorie, folosind întotdeauna parametri setați automat. În timpul instalării automate, placa de bază citește parametrii de temporizare din sistemul de detectare a prezenței în serie (SPD) în ROM și setează frecvența impulsurilor periodice în conformitate cu datele primite.
Dispozitivele DRAM folosesc un singur tranzistor și o pereche de condensatoare pentru a stoca un bit, deci sunt mai mari decât alte tipuri de cipuri de memorie. În prezent, există cipuri RAM dinamice cu o capacitate de 4 GB sau mai mult. Aceasta înseamnă că astfel de cipuri conțin mai mult de un miliard de tranzistori. Într-un cip de memorie, toți tranzistoarele și condensatorii sunt plasați în serie, de obicei la nodurile unei rețele pătrate, sub forma unor structuri foarte simple, care se repetă periodic.
Un tranzistor pentru fiecare registru DRAM pe un singur bit este utilizat pentru a citi starea condensatorului adiacent. Dacă condensatorul este încărcat, în celulă se scrie 1; dacă nu există încărcare, se scrie 0. Încărcările din condensatoarele minuscule se scurg tot timpul, motiv pentru care memoria trebuie regenerată constant. Chiar și o întrerupere momentană a alimentării cu energie sau o anumită defecțiune în ciclurile de regenerare va duce la pierderea încărcării în celula DRAM și, prin urmare, la pierderea datelor. Într-un sistem care funcționează, acest lucru duce la un ecran albastru, defecțiuni globale ale sistemului de securitate, corupție de fișiere sau o defecțiune completă a sistemului.
Memoria dinamică cu acces aleatoriu este utilizată în computerele personale; Deoarece este ieftin, cipurile pot fi ambalate strâns, ceea ce înseamnă că stocarea de mare capacitate poate ocupa un spațiu mic. Din păcate, acest tip de memorie nu este foarte rapid; de obicei este mult mai lentă decât procesorul. Prin urmare, există multe tipuri diferite de organizare DRAM care pot îmbunătăți această caracteristică.
Specificații memorie DRAM
Principalele caracteristici ale DRAM sunt frecvența de funcționare și timpii.
Atunci când accesează o celulă de memorie, controlerul de memorie setează numărul băncii, numărul paginii din ea, numărul rândului și numărul coloanei și se petrece timp pentru toate aceste solicitări; în plus, se petrece o perioadă destul de lungă pentru deschiderea și închiderea băncii după operația în sine. Fiecare acțiune necesită timp, numit timp.
Principalele momente DRAM sunt:
- întârzierea dintre transmiterea numărului rândului și numărul coloanei, numită timp de acces complet (întârziere RAS la CAS), s
- întârzierea dintre trimiterea numărului coloanei și primirea conținutului celulei, numită timp de ciclu (întârziere CAS),
- întârziere între citirea ultimei celule și transmiterea noului număr de linie (preîncărcare RAS).
Timingurile sunt măsurate în nanosecunde și cu cât valoarea acestor timpi este mai mică, cu atât mai rapid funcționează RAM.
Tipuri de DRAM:
De-a lungul timpului, dezvoltatorii au creat diverse tipuri de memorie. Aveau caracteristici diferite și foloseau soluții tehnice diferite. Principala forță motrice din spatele dezvoltării memoriei a fost dezvoltarea computerelor și a unităților centrale de procesare. A existat o nevoie constantă de a crește viteza și cantitatea de RAM.
Memoria paginii
Modul pagină DRAM (PM DRAM) a fost unul dintre primele tipuri de RAM pentru computere produse. Memoria de acest tip a fost produsă la începutul anilor 1990, dar odată cu creșterea performanței procesorului și a intensității resurselor aplicațiilor, a fost necesară creșterea nu numai a cantității de memorie, ci și a vitezei de funcționare a acesteia.
Memorie rapidă a paginii
Memorie rapidă de pagină (îng. rapid page mode DRAM, FPM DRAM) a apărut în 1995. Memoria nu a suferit modificări fundamental noi, iar creșterea vitezei de operare a fost realizată prin creșterea sarcinii hardware-ului de memorie. Acest tip de memorie a fost folosit în principal pentru calculatoarele cu procesoare Intel 80486 sau procesoare similare de la alte companii. Memoria ar putea funcționa la frecvențe de 25 și 33 MHz, cu timpi de acces complet de 70 și 60 ns și timpi de ciclu de lucru de 40 și, respectiv, 35 ns.
3. Module RAM SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM etc.
EDO DRAM - memorie cu ieșire îmbunătățită
Odată cu apariția procesoarelor Intel Pentium, memoria FPM DRAM s-a dovedit a fi complet ineficientă. Prin urmare, următorul pas a fost memoria cu o ieșire îmbunătățită (extended data out DRAM, EDO DRAM). Această memorie a apărut pe piață în 1996 și a început să fie utilizată activ pe computere cu procesoare Intel Pentium și mai mari. Performanța sa a fost cu 10-15% mai mare în comparație cu memoria de tip FPM DRAM. Frecvența sa de funcționare a fost de 40 și, respectiv, 50 MHz, timpul de acces complet a fost de 60 și 50 ns, iar timpul ciclului de lucru a fost de 25 și 20 ns. Această memorie conține un dispozitiv de blocare a datelor pentru datele de ieșire, care oferă o anumită canalizare pentru o performanță de citire îmbunătățită.
SDRAM - DRAM sincron
Datorită lansării de noi procesoare și creșterii treptate a frecvenței magistralei sistemului, stabilitatea memoriei EDO DRAM a început să scadă considerabil. A fost înlocuită cu memoria sincronă (eng. DRAM sincronă, SDRAM). Noile caracteristici ale acestui tip de memorie au fost utilizarea unui generator de ceas pentru a sincroniza toate semnalele și utilizarea procesării informației prin pipeline. De asemenea, memoria a funcționat în mod fiabil la frecvențe mai mari ale magistralei de sistem (100 MHz și mai mari).
Figura Modul de memorie SD RAM
Dacă pentru memoria FPM și EDO este indicat timpul de citire al primei celule din lanț (timpul de acces), atunci pentru SDRAM este indicat timpul de citire al celulelor ulterioare. Lant - mai multe celule consecutive. Este nevoie de destul de mult timp pentru a citi prima celulă (60-70 ns), indiferent de tipul de memorie, dar timpul de citit pe cele ulterioare depinde foarte mult de tip. Frecvențele de funcționare ale acestui tip de memorie puteau fi de 66, 100 sau 133 MHz, timpul de acces complet era de 40 și 30 ns, iar timpul de duty cycle era de 10 și 7,5 ns.
Tehnologia Virtual Channel Memory (VCM) a fost utilizată cu acest tip de memorie. VCM folosește o arhitectură de canal virtual care permite transferul datelor mai flexibil și mai eficient utilizând canale de înregistrare pe cip. Această arhitectură este integrată în SDRAM. VCM, pe lângă viteza mare de transfer de date, a fost compatibil cu SDRAM existent, ceea ce a făcut posibilă actualizarea sistemului fără costuri sau modificări semnificative. Această soluție a găsit suport de la unii producători de chipset-uri.
SDRAM îmbunătățit (ESDRAM)
Pentru a depăși unele dintre problemele de latență a semnalului inerente memoriei DRAM standard, s-a decis să se încorporeze o cantitate mică de SRAM pe cip, adică să se creeze un cache pe cip.
este în esență SDRAM cu o cantitate mică de SRAM. Cu o latență scăzută și funcționare în rafală, sunt atinse frecvențe de până la 200 MHz. Ca și în cazul memoriei cache externe, memoria cache SRAM este concepută pentru a stoca și a prelua datele cel mai frecvent accesate. Prin urmare, reducerea timpului de acces la date a DRAM-ului lentă.
O astfel de soluție a fost ESDRAM de la Ramtron International Corporation.
Figura module ESDRAM
Loturi de memorie RAM EDO
EDO RAM (burst extended data output DRAM, BEDO DRAM) a devenit o alternativă ieftină la SDRAM. Bazat pe EDO DRAM, caracteristica sa cheie a fost tehnologia bloc cu bloc (un bloc de date a fost citit într-un ciclu de ceas), ceea ce a făcut-o mai rapid decât SDRAM. Cu toate acestea, incapacitatea de a opera la o frecvență magistrală de sistem mai mare de 66 MHz nu a permis ca acest tip de memorie să devină popular.
Figura modul EDORAM
RAM video
Un tip special de RAM - Video RAM (VRAM) - a fost dezvoltat pe baza memoriei SDRAM pentru utilizarea în plăcile video. A permis un flux continuu de date în timpul procesului de actualizare a imaginii, care a fost necesar pentru a realiza imagini de înaltă calitate. Pe baza memoriei VRAM, a apărut specificația memoriei Windows RAM (WRAM); uneori este asociată eronat cu sistemele de operare Windows. Performanța sa este cu 25% mai mare decât SDRAM-ul original, datorită unor modificări tehnice.
Desen microcircuitRAM video
DDR SDRAM
În comparație cu SDRAM convențional, SDRAM cu viteză de date dublă (DDR SDRAM sau SDRAM II) a dublat lățimea de bandă. Inițial, acest tip de memorie a fost folosit în plăcile video, dar mai târziu a apărut suportul pentru DDR SDRAM pe partea chipset-ului.
Toate DRAM-urile anterioare aveau adrese, date și linii de control separate, ceea ce impunea limitări asupra vitezei dispozitivelor. Pentru a depăși această limitare, unele soluții tehnologice au implementat toate semnalele pe o singură magistrală. Două dintre aceste soluții sunt tehnologiile DRDRAM și SLDRAM. Au primit cea mai mare popularitate și merită atenție. Standardul SLDRAM este deschis și, la fel ca tehnologia anterioară, SLDRAM utilizează ambele margini ale ceasului. În ceea ce privește interfața, SLDRAM adoptă un protocol numit SynchLink Interface și își propune să funcționeze la 400 MHz.
Figura modul DDR SDRAM
Memoria DDR SDRAM funcționează la frecvențe de 100, 133, 166 și 200 MHz, timpul complet de acces este de 30 și 22,5 ns, iar timpul de ciclu de lucru este de 5, 3,75, 3 și 2,5 ns.
Deoarece frecvența de ceas variază de la 100 la 200 MHz, iar datele sunt transmise la 2 biți pe impuls de ceas, atât pe margine, cât și în scădere a impulsului de ceas, frecvența efectivă de transmisie a datelor se află în intervalul de la 200 la 400 MHz. Astfel de module de memorie sunt desemnate DDR200, DDR266, DDR333, DDR400.
Direct RDRAM sau Direct Rambus DRAM
Tipul de memorie RDRAM este dezvoltat de Rambus. Performanța ridicată a acestei memorii este obținută printr-un număr de caracteristici care nu se regăsesc în alte tipuri de memorie. Costul inițial foarte ridicat al memoriei RDRAM a dus la faptul că producătorii de computere puternice au preferat memoria DDR SDRAM mai puțin puternică, dar mai ieftină. Frecvențele de funcționare a memoriei sunt 400, 600 și 800 MHz, timpul de acces complet este de până la 30 ns, timpul ciclului de lucru este de până la 2,5 ns.
Figura module RD RAM
SDRAM DDR2
Din punct de vedere structural, un nou tip de RAM DDR2 SDRAM a fost lansat în 2004. Bazat pe tehnologia DDR SDRAM, acest tip de memorie, datorita modificarilor tehnice, prezinta performante mai ridicate si este destinata utilizarii pe computerele moderne. Memoria poate funcționa la viteze de ceas de magistrală de 200, 266, 333, 337, 400, 533, 575 și 600 MHz. În acest caz, frecvența efectivă de transmisie a datelor va fi 400, 533, 667, 675, 800, 1066, 1150 și, respectiv, 1200 MHz. Unii producători de module de memorie, pe lângă frecvențele standard, produc și mostre care funcționează la frecvențe non-standard (intermediare). Acestea sunt destinate utilizării în sisteme overclockate unde este necesar un spațiu de frecvență. Timp de acces complet - 25, 11.25, 9, 7.5 ns sau mai puțin. Durata ciclului de lucru - de la 5 la 1,67 ns.
Figura modul DDR2 SDRAM
SDRAM DDR3
Acest tip de memorie se bazează pe tehnologii DDR2 SDRAM cu o frecvență de transfer de date de două ori mai mare pe magistrala de memorie. Are un consum mai mic de energie în comparație cu predecesorii săi. Frecvența lățimii de bandă variază de la 800 la 2400 MHz (înregistrarea de frecvență este mai mare de 3000 MHz), ceea ce oferă un randament mai mare în comparație cu toți predecesorii.
Figura modul DDR3 SDRAM
Design de memorie DRAM
Memoria DRAM este implementată structural atât sub formă de microcircuite separate în pachete precum DIP, SOIC, BGA, cât și sub formă de module de memorie de tipul: SIPP, SIMM, DIMM, RIMM.
Inițial, cipurile de memorie au fost produse în pachete de tip DIP (de exemplu, seria K565RUxx), apoi au început să fie produse în pachete mai avansate din punct de vedere tehnologic pentru utilizare în module.
Multe module SIMM și marea majoritate a DIMM-urilor aveau instalat SPD (Serial Presence Detect) - un mic cip de memorie EEPROM care stochează parametrii modulului (capacitate, tip, tensiune de operare, număr de bănci, timp de acces etc.), care erau disponibili în software-ul ca hardware, în care a fost instalat modulul (utilizat pentru parametrii de auto-configurare) și pentru utilizatori și producători.
module SIPP
Modulele de tip SIPP (Single In-line Pin Package) sunt plăci dreptunghiulare cu contacte sub forma unei serii de pini mici. Acest tip de design practic nu mai este utilizat, deoarece a fost înlocuit ulterior cu module de tip SIMM.
module SIMM
Modulele de tip SIMM (Single In-line Memory Module) sunt plăci dreptunghiulare lungi, cu un număr de tampoane de-a lungul uneia dintre laturile sale. Modulele se fixează în conectorul de conectare (priză) cu ajutorul zăvoarelor, prin instalarea plăcii la un anumit unghi și apăsarea acesteia până când aceasta este adusă în poziție verticală. Au avut mai multe modificări, dintre care trei au fost cele mai răspândite.
Primul a fost un modul cu 30 de pini cu o capacitate de 256 KB până la 16 MB și o magistrală de date pe opt biți, completată (uneori) de o a noua linie de paritate de memorie. Folosit la 286, 386 de mașini. În cazul procesoarelor 286 și 386SX, modulele au fost instalate în perechi, pe 386DX - patru piese de aceeași capacitate.
Modul SIMM cu 30 de pini.
Odată cu sosirea a 486 de mașini, pentru care aceste module ar trebui instalate în patru (cel puțin) bucăți, a fost înlocuit de modulul SIMM cu 72 de pini, care combina, în esență, 4 module cu 30 de pini cu linii de adresă comune și date separate. linii. Astfel, modulul devine pe 32 de biți și este suficient un singur modul. Volum de la 1 MB la 128 MB.
Caracteristici:
Lățimea magistralei de date: 8 biți (9 biți pentru module cu verificare de paritate)
Tip de cipuri de memorie dinamică utilizate: FPM
Valori standard pentru capacitatea memoriei modulului: 256 KB, 1 MB, 4 MB, 16 MB
Pasul plăcuțelor de contact este de 0,1 inchi
Astfel, modulele au fost produse în 4, 8, 16, 32, 64, 128 MB. Cele mai comune sunt SIMM-urile cu 30 și 72 de pini.
DIMM-uri
Modulele de tip DIMM (Dual In-line Memory Module) sunt plăci dreptunghiulare lungi, cu rânduri de plăci de contact de-a lungul ambelor părți, instalate vertical în conectorul de conectare și fixate la ambele capete cu zăvoare. Cipurile de memorie de pe ele pot fi plasate pe una sau pe ambele părți ale plăcii. DIMM (Engleză: Dual In-line Memory Module, module de memorie cu două fețe) - factor de formă al modulelor de memorie DRAM. Acest factor de formă a înlocuit factorul de formă SIMM. Principala diferență dintre un DIMM și predecesorul său este că contactele situate pe diferite părți ale modulului sunt independente, spre deosebire de SIMM, unde contactele simetrice situate pe diferite părți ale modulului sunt închise între ele și transmit aceleași semnale. În plus, un DIMM are 64 (fără paritate) sau 72 (paritate sau ECC) linii de date, spre deosebire de un SIMM cu 32 de linii.
Din punct de vedere structural, este o placă dreptunghiulară lungă, cu rânduri de plăcuțe de contact de-a lungul ambelor părți, instalată vertical în conectorul de conectare și fixată la ambele capete cu zăvoare. Cipurile de memorie pot fi plasate pe una sau pe ambele părți ale plăcii.
Spre deosebire de factorul de formă SIMM utilizat pentru memoria asincronă FPM și EDO, factorul de formă DIMM este proiectat pentru memorie de tip SDRAM. Au fost fabricate module proiectate pentru o tensiune de alimentare de 3,3 V și (mai rar) 5 V.
Ulterior, memoria DDR, DDR II și DDR III, caracterizată printr-o performanță crescută, a început să fie împachetată în module DIMM.
Apariția factorului de formă DIMM a fost facilitată de apariția procesorului Pentium, care avea o magistrală de date pe 64 de biți. Stațiile de lucru profesionale precum SPARCstation au folosit acest tip de memorie încă de la începutul anilor 1990. În calculatoarele de uz general, o tranziție pe scară largă la acest tip de memorie a avut loc la sfârșitul anilor 1990, în jurul timpului procesorului Pentium II.
Există următoarele tipuri de DIMM-uri:
SO-DIMM cu 72 de pini (nu este compatibil cu SIMM cu 72 de pini) - folosit pentru FPM DRAM și EDO DRAM
DIMM cu 100 de pini - folosit pentru imprimante SDRAM
SO-DIMM cu 144 de pini - folosit pentru SDR SDRAM
DIMM cu 168 de pini - folosit pentru SDR SDRAM (mai puțin frecvent pentru FPM/EDO DRAM în stațiile de lucru/servere)
MicroDIMM cu 172 de pini - folosit pentru DDR SDRAM
DIMM cu 184 de pini - folosit pentru DDR SDRAM
SO-DIMM cu 200 de pini - folosit pentru DDR SDRAM și DDR2 SDRAM
MicroDIMM cu 214 pini - folosit pentru SDRAM DDR2
SO-DIMM cu 204 pini - folosit pentru SDRAM DDR3
DIMM cu 240 de pini - folosit pentru DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM și FB-DIMM DRAM
Modulele de memorie SDRAM sunt cele mai frecvente sub formă de module DIMM cu 168 de pini, modulele de memorie DDR SDRAM sunt sub formă de module de 184 de pini, iar modulele de memorie DDR2, DDR3 și FB-DIMM SDRAM sunt module de 204 de pini.
module RIMM
Modulele de tip RIMM (Rambus In-line Memory Module) sunt mai puțin frecvente; vin cu memorie de tip RDRAM. Ele sunt reprezentate de soiuri cu 168 și 184 de pini, iar pe placa de bază astfel de module trebuie instalate numai în perechi, altfel modulele speciale de priză sunt instalate în conectori goali (acest lucru se datorează caracteristicilor de proiectare ale unor astfel de module). Există, de asemenea, module PC1066 RDRAM RIMM 4200 cu 242 de pini, care nu sunt compatibile cu conectorii de 184 de pini, și o versiune mai mică de RIMM - SO-RIMM, care sunt utilizate în dispozitivele portabile.
Figura Module de memorie în diverși factori de formă
Istoricul utilizăriieuși principalele caracteristici
Producția în masă de SDRAM a început în 1993. Inițial, acest tip de memorie a fost oferit ca alternativă la memoria video costisitoare (VRAM), dar SDRAM a câștigat în curând popularitate și a început să fie folosit ca RAM, înlocuind treptat alte tipuri de memorie dinamică. Tehnologiile DDR ulterioare au făcut SDRAM și mai eficient. Dezvoltarea DDR SDRAM a fost urmată de standardul DDR2 SDRAM și apoi de standardul DDR3 SDRAM.
SDR SDRAM
Primul standard SDRAM, odată cu apariția standardelor ulterioare, a devenit cunoscut sub numele de SDR (Single Data Rate - spre deosebire de Double Data Rate). A fost primită o comandă de control per ciclu de ceas și a fost transmis un cuvânt de date. Vitezele tipice de ceas au fost 66, 100 și 133 MHz. Chipurile SDRAM erau disponibile cu magistrale de date de diferite lățimi (de obicei 4, 8 sau 16 biți), dar de obicei aceste cipuri făceau parte dintr-un modul DIMM cu 168 de pini care putea citi sau scrie 64 de biți (fără paritate) sau 72 de biți (cu verificarea parității) într-un singur ciclu de ceas.
Utilizarea magistralei de date în SDRAM sa dovedit a fi complicată de o întârziere de 2 sau 3 cicluri de ceas între semnalul de citire și apariția datelor pe magistrala de date, în timp ce nu ar trebui să existe nicio întârziere în timpul scrierii. A necesitat dezvoltarea unui controler destul de complex, care să nu permită utilizarea magistralei de date pentru scriere și citire în același timp.
Semnale de control
Comenzile care controlează modulul de memorie SDR SDRAM sunt furnizate la contactele modulului prin intermediul a 7 linii de semnal. Unul dintre ele trimite un semnal de ceas, ale cărui margini înainte (în sus) stabilesc momentele în care comenzile de control sunt citite din celelalte 6 linii de comandă. Numele (în paranteze sunt numele) celor șase linii de comandă și descrierile comenzilor sunt date mai jos:
CKE (activare ceas) - când nivelul semnalului este scăzut, furnizarea unui semnal de ceas către cip este blocată. Comenzile nu sunt procesate, starea altor linii de comandă este ignorată.
/CS (chip select) - când nivelul semnalului este ridicat, toate celelalte linii de control, cu excepția CKE, sunt ignorate. Acționează ca o comandă NOP (fără operator).
DQM (mască de date) - un nivel ridicat pe această linie interzice citirea/scrierea datelor. Când o comandă de scriere este emisă în același timp, datele nu sunt scrise în DRAM. Prezența acestui semnal în cele două cicluri de ceas care preced ciclul de citire are ca rezultat faptul că datele nu sunt citite din memorie.
/RAS (row address strobe) - în ciuda numelui, acesta nu este un stroboscop, ci doar un bit de comandă. Împreună cu /CAS și /WE, codifică una dintre cele 8 comenzi.
/CAS (stroboscopul adresei coloanei) - în ciuda numelui, acesta nu este un stroboscop, ci doar un bit de comandă. Împreună cu /RAS și /WE, codifică una dintre cele 8 comenzi.
/WE (activare scriere) - Împreună cu /RAS și /CAS, codifică una dintre cele 8 comenzi.
Dispozitivele SDRAM sunt împărțite intern în 2 sau 4 bănci de memorie independente. Intrările de adrese ale primului și celui de-al doilea banc de memorie (BA0 și BA1) determină pentru ce banc este destinată comanda curentă.
Sunt acceptate următoarele comenzi: 
DDR SDRAM a înlocuit memoria de tip SDRAM. La utilizarea DDR SDRAM, viteza de operare este de două ori atinsă decât în SDRAM, datorită citirii comenzilor și datelor nu numai pe margine, ca în SDRAM, ci și la căderea semnalului de ceas. Acest lucru dublează rata de transfer de date fără a crește frecvența ceasului magistralei de memorie. Astfel, atunci când DDR funcționează la 100 MHz, vom obține o frecvență efectivă de 200 MHz (în comparație cu analogul SDR SDRAM).
Descriere:
Diferență externă - 184 contacte (92 pe fiecare parte)
Chipurile de memorie DDR SDRAM sunt produse în pachete TSOP și pachete BGA (FBGA) (stăpânite ulterior), fabricate conform standardelor tehnologice de 0,13 și 0,09 microni
Tensiune de alimentare IC: 2,6 V +/- 0,1 V
Consum de energie: 527 mW
Interfață I/O: SSTL_2
Lățimea magistralei de memorie este de 64 de biți, adică 8 octeți sunt transferați simultan de-a lungul magistralei într-un singur ciclu de ceas. Ca rezultat, obținem următoarea formulă pentru calcularea vitezei maxime de transfer pentru un anumit tip de memorie: viteza de ceas al magistralei de memorie x 2 (date transferate de două ori pe ciclu de ceas) x 8 (număr de octeți transferați pe ciclu de ceas). De exemplu, pentru a asigura transferul de date de două ori pe ciclu de ceas, este utilizată o arhitectură specială „2n Prefetch”. Busul de date intern este de două ori mai larg decât cel extern. La transmiterea datelor, prima jumătate a magistralei de date este transmisă mai întâi pe marginea ascendentă a semnalului de ceas, iar apoi a doua jumătate a magistralei de date pe marginea descendentă.
Pe lângă transferul dublu de date, DDR SDRAM are câteva alte diferențe fundamentale față de SDRAM-ul simplu. Sunt în principal tehnologice. De exemplu, un semnal QDS a fost adăugat și este situat pe PCB împreună cu liniile de date. Este folosit pentru sincronizare în timpul transferului de date. Dacă sunt utilizate două module de memorie, atunci datele de la acestea ajung la controlerul de memorie cu o ușoară diferență din cauza distanței diferite. Apare o problemă în alegerea unui semnal de ceas pentru citirea acestora, iar utilizarea QDS rezolvă acest lucru cu succes.
JEDEC stabilește standarde pentru vitezele DDR SDRAM, împărțite în două părți: prima pentru cipurile de memorie și a doua pentru modulele de memorie, care, de fapt, găzduiesc cipurile de memorie.
Cip-uri de memorie
Fiecare modul DDR SDRAM conține mai multe cipuri DDR SDRAM identice. Pentru modulele fără corectare a erorilor (ECC) numărul lor este un multiplu de 8, pentru modulele cu ECC - un multiplu de 9.
Specificații chip de memorie:
DDR200: memorie DDR SDRAM care funcționează la 100 MHz
DDR266: memorie DDR SDRAM care funcționează la 133 MHz
DDR333: memorie DDR SDRAM care funcționează la 166 MHz
DDR400: memorie DDR SDRAM care funcționează la 200 MHz
DDR533: memorie DDR SDRAM care funcționează la 266 MHz
DDR666: memorie DDR SDRAM care funcționează la 333 MHz
DDR800: DDR SDRAM care funcționează la 400 MHz
Caracteristicile cipului:
Volumul cipului (densitatea DRAM). Este înregistrat în megabiți, de exemplu 256 Mbit - un cip cu o capacitate de 32 megabiți.
Organizație (organizație DRAM). Este scris ca 64M x 4, unde 64M este numărul de celule de stocare elementare (64 milioane), iar x4 (pronunțat „cu patru”) este capacitatea de biți a cipului, adică capacitatea de biți a fiecărei celule. Cipurile DDR vin în x4 și x8, acestea din urmă sunt mai ieftine pe megabyte de volum, dar nu permit utilizarea funcțiilor Chipkill, de curățare a memoriei și Intel SDDC.
Module de memorie:
Modulele DDR SDRAM sunt realizate în format DIMM. Fiecare modul conține mai multe cipuri de memorie identice și un cip de configurare SPD. Modulele de memorie înregistrate conțin și cipuri de registru care tamponează și amplifică semnalul pe magistrală; modulele de memorie neînregistrate nu le au.
Caracteristicile modulului:
Volum. Specificat în megaocteți sau gigaocteți.
Numărul de cipuri (număr de dispozitive DRAM). Multiplu de 8 pentru modulele fără ECC, multiplu de 9 pentru modulele cu ECC.Chipurile pot fi amplasate pe una sau ambele părți ale modulului. Numărul maxim care poate încăpea pe un DIMM este 36 (9×4).
Număr de rânduri (ranguri) (număr de rânduri DRAM (ranguri)). Înainte de a accesa o celulă de memorie DDR, rândul în care se află această celulă trebuie activat și doar un rând poate fi activ într-un modul la un moment dat. Cu cât există mai multe linii într-un modul, cu atât mai des, în medie, va trebui să închideți o linie și să activați alta, ceea ce va provoca întârzieri suplimentare. Pe de altă parte, controlerul de memorie al unor chipset-uri are o limită a numărului total de ranguri în modulele de memorie instalate. De exemplu, chipset-ul Intel E7520/E7320 este limitat la 8 ranguri atunci când se utilizează memoria PC2700. Pentru a instala memoria maximă (2 GB x 8 = 16 GB) într-o placă de bază bazată pe aceasta cu 8 sloturi DIMM, trebuie să utilizați numai module Single Rank. Numărul tipic de ranguri este 1, 2 sau 4. Lățimea rândului este egală cu lățimea magistralei de memorie și este de 64 de biți pentru memoria non-ECC și 72 de biți pentru memoria ECC.
Întârzieri (timing): Latența CAS (CL), Timpul ciclului de ceas (tCK), Timpul ciclului rând (tRC), Timpul ciclului de reîmprospătare a rândului (tRFC), Timpul activ al rândului (tRAS).
Caracteristicile modulelor și cipurile din care sunt compuse sunt legate.
Volumul modulului este egal cu produsul dintre volumul unui cip și numărul de cipuri. Când se utilizează ECC, acest număr este înmulțit în continuare cu un factor de 8/9, deoarece există un bit de redundanță de control al erorilor pe octet. Astfel, aceeași capacitate a modulului de memorie poate fi umplută cu un număr mare (36) de cipuri mici sau cu un număr mic (9) de cipuri mai mari.
Capacitatea totală a modulului este egală cu produsul dintre capacitatea unui cip cu numărul de cipuri și este egală cu produsul dintre numărul de ranguri cu 64 (72) biți. Astfel, creșterea numărului de cipuri sau folosirea cipurilor x8 în loc de x4 duce la o creștere a numărului de ranguri de module.
Specificația modulului de memorie
DDR2 SDRAM a înlocuit DDR SDRAM.
La fel ca DDR SDRAM, DDR2 SDRAM utilizează transferul de date pe ambele margini ale semnalului de ceas, datorită căruia, la aceeași frecvență a magistralei de memorie ca în SDRAM convențional, puteți de fapt dubla rata de transfer de date (de exemplu, când DDR2 funcționează la 100 MHz). , frecvența efectivă echivalentă pentru SDRAM este de 200 MHz). Principala diferență dintre DDR2 și DDR este frecvența magistralei de două ori mai mare pe care datele sunt transferate în memoria tampon pentru cip de memorie. În același timp, pentru a asigura fluxul de date necesar, transmisia către magistrală se realizează din patru locuri simultan. Întârzierile rezultate sunt mai mari decât pentru DDR.
Descriere:
Diferență externă - 240 de contacte (120 pe fiecare parte)
Cipurile de memorie DDR2 sunt fabricate într-un nou pachet BGA (FBGA).
Tensiune de alimentare IC 1,8 V
Consum de energie: 247 mW
Interfață I/O: SSTL_18
Lungimea exploziei: 4/8
Dimensiune preîncărcare: 4 biți
Caracteristici noi: ODT, Calibrare OCD, CAS postat, AL (latență aditivă)
Specificații chip de memorie:
Tip cip Frecvența memoriei Frecvența magistralei Transferuri de date pe secundă
DDR2-400 100 MHz 200 MHz 400 milioane
DDR2-533 133 MHz 266 MHz 533 milioane
DDR2-667 166 MHz 333 MHz 667 milioane
DDR2-800 200 MHz 400 MHz 800 milioane
DDR2-1066 266 MHz 533 MHz 1066 milioane
Specificația modulului de memorie
DDR3 SDRAM a înlocuit DDR2 SDRAM.
Capabilitățile cipurilor DDR3 SDRAM
Preluare 8 biți
Funcție de resetare asincronă cu contact separat
Suport pentru compensarea disponibilității la nivel de sistem
Dispunerea contactelor în oglindă, convenabilă pentru asamblarea modulelor
Executați CAS Write Latency per ciclu de ceas
Terminare de date încorporată
Calibrare I/O încorporată (monitorizarea timpului de pregătire și ajustări de nivel)
Calibrare automată a magistralei de date
Capacități DIMM DDR3
Topologia serială a magistralei de control (control, comenzi, adrese) cu terminație intra-modul
Rezistori de înaltă precizie în circuitele de calibrare
Avantaje față de DDR2
Lățime de bandă mai mare (până la 2400 MHz)
Disiparea redusă a căldurii (rezultat al tensiunii de alimentare reduse)
Consum mai mic de energie și economie de energie îmbunătățită
Dezavantaje în comparație cu DDR2
Latență CAS mai mare (compensată cu un debit mai mare)
Latența CAS (latența stroboscopică a adresei coloanei) este timpul de așteptare (în cicluri) dintre solicitarea procesorului de a primi o celulă cu informații din memorie și momentul în care RAM-ul pune prima celulă disponibilă pentru citire.
Specificația modulului de memorie
Modulele de memorie SDR SDRAM pot avea latență CAS de 1, 2 sau 3 cicluri. Modulele DDR SDRAM pot avea o latență CAS de 2 sau 2,5.
Pe modulele de memorie, latența CAS este desemnată ca CAS sau CL. Marca CAS2, CAS-2, CAS=2, CL2, CL-2 sau CL=2 indică o valoare a latenței de 2.
Caracteristicile arhitecturii memoriei
Corectarea erorii
Verificarea și corectarea erorilor (ECC) este un algoritm special care a înlocuit controlul parității în modulele de memorie moderne. Fiecare bit de date este inclus în mai mult de o sumă de control, astfel încât, dacă apare o eroare în el, este posibil să se recupereze adresa și să se corecteze bitul defect. Dacă doi sau mai mulți biți eșuează, eroarea este doar înregistrată, dar nu este corectată.
Sistem de adresare
Pentru a aborda celulele de memorie, sunt utilizate caracteristicile structurii matricei. O adresă completă de celulă constă dintr-o adresă de rând și o coloană. Pentru a citi (a scrie) informații, semnalul RAS (Row Actress Strobe - pulsul de acces la rând) este trimis mai întâi la microcircuit, iar apoi (simultan sau cu o ușoară întârziere) codul adresei rândului. După aceasta, după un timp de întârziere standardizat, trebuie trimis codul adresei coloanei, precedat de semnalul CAS (Column Address Strobe - impuls de acces coloanei). Prin timpul de eșantionare a cipului înțelegem intervalul dintre semnalele RAS. Următorul acces la memorie este posibil numai după un timp necesar pentru restabilirea circuitelor interne. Această perioadă se numește timp de reîncărcare și reprezintă aproape 90% din timpul total de eșantionare. Datele de la celule prin amplificatoare intră în registrul microcircuitului, de unde devin disponibile după deschiderea liniei DOUT (Data OUT). În timpul operațiunilor de scriere, datele ajung prin linia DIN (Data IN), iar ciclul are loc în ordine inversă.
Orice dispozitiv de sistem care are dreptul de a accesa direct memorie (prin unul dintre canalele DMA - Acces Direct Memory), dacă este necesar, trimite o solicitare care conține adresa și dimensiunea blocului de date, precum și semnale de control. Deoarece mai multe dispozitive (de exemplu, un procesor, o placă video cu interfață AGP, un controler de magistrală PCI, un hard disk) pot accesa simultan memoria prin canale DMA, se formează o coadă de solicitări, deși fiecare consumator de resurse de memorie necesită date proprii, adesea situate nu numai în diferite microcircuite, ci și în diferite bănci de memorie. Acest lucru creează întârzieri semnificative în primirea/scrierea datelor. Tehnologiile care pot reduce sau eluda aceste limitări sunt descrise mai jos.
Sincronizare
Timpul de transfer al datelor este măsurat în cicluri de microprocesor și de obicei este scris după cum urmează: 6-2-2-2. Aceasta înseamnă că primul transfer de date dintr-o celulă de memorie arbitrară a necesitat 6 cicluri de magistrală, iar toate celulele ulterioare au necesitat 2. Memoria sincronă este de obicei mai rapidă decât memoria asincronă. De exemplu, la o frecvență magistrală de sistem de 66 MHz, memoria EDO 60 ns funcționează conform schemei 5-2-2-2, iar memoria SDRAM 10 ns, conform schemei 5-1-1-1, care oferă teoretic un câștig de performanță de aproximativ 30%.
În practică, avantajul SDRAM este mai mic cu aproximativ un ordin de mărime, deoarece nu toate datele sunt eșantionate secvenţial. Dar deja la o frecvență a magistralei de sistem de 100 MHz, memoria EDO 60 ns este inoperabilă, iar SDRAM-ul de 10 ns continuă să funcționeze conform schemei 5-1-1-1.
4. Producători și marcaje ale modulelor de memorie.
Pentru orientare, oferim prefixul literei pentru desemnarea produselor de la firme cunoscute aparținând grupului de producători majori.
Fujitsu - MB;
Hyundai - NU;
LG Semicon - GM;
Mitsubishi - M5M;
NEC - mPd;
Samsung - KM;
Texas Instruments - TMS;
Hitachi - HB;
IBM - IBM;
Micron - MT;
Mosel Vitelic - V;
Oki - MSM;
Siemens - HYB;
Toshiba - TC.
5. Memoria alternativă și prospectivă:
DDR4, SL DRAM, VCM DRAM, ESDRAM, FCRAM, FeRAM, MRAM.
