Оперативная память

• а) увеличение тактовой частоты за счет сокращения разрядности шины, 
  
• б) одновременная передача номеров строки и столба ячейки, 
  
• в) увеличение количества банков для усиления параллелизма.

 

 

 

                                                                                                                          

Внешний вид модуля Rambus-памяти

 

 

                                                                                                                                         

Важнейшие характеристики основных типов памяти

                                                                                                                                         

Максимально достижимая пропускная способность основных типов памяти при наличии зависимости по данным и при отсутствии таковой.

 

 

DDR 2

 

• DDR2 — новый стандарт памяти, утвержденный JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council), в состав которого входят многие производители микросхем и модулей памяти, а также чипсетов. Ранние версии стандарта были опубликованы уже в марте 2003 года, окончательно он был утвержден лишь в январе 2004 года и получил наименование DDR2 SDRAM SPECIFICATION, JESD79-2, ревизия A (JESD79-2A). DDR2 основывается на хорошо известной и зарекомендовавшей себя технологии DDR (Double Data Rate). Можно даже сказать так: «DDR2 начинается там, где заканчивается DDR». Другими словами, первые DDR2 будут работать на частотах, являющихся пределом для текущего поколения памяти DDR-400 (стандарт PC3200, тактовая частота 200 МГц), а ее дальнейшие варианты существенно его превзойдут. Первым поколением памяти DDR2, уже производимым в настоящее время такими вендорами, как Samsung, Infineon, Micron, Crucial, Kingston и Corsair, являются ее разновидности DDR2-400 и DDR2-533, работающие на частотах 200 МГц и 266 МГц, соответственно. Далее ожидается появление нового поколения модулей DDR2-667 и DDR2-800.

 

 

 

10.6 ГБ/с

 

5.3 ГБ/с

 

667 МТ/с

 

333 МГц

 

PC2-5300

 

DDR2-667

 

8.6 ГБ/с

 

4.3 ГБ/с

 

533 МТ/с

 

266 МГц

 

PC2-4300

 

DDR2-533

 

6.4 ГБ/с

 

3.2 ГБ/с

 

400 МТ/с

 

200 МГц

 

PC2-3200

 

DDR2-400

 

Пропускная 
способность в 
двухканальном 
режиме

 

Пропускная 
способность 
модуля

 

Скорость 
передачи 
данных

 

Частота 
шины

 

Скорость 
модуля

 

Скорость 
компонента

 

 

DDR3

 

• Доступные на 2007 год образцы микросхем DDR3 основаны на 90-нм технологическом процессе и характеризуются уровнем питающего напряжения 1.5 В, что само по себе вносит примерно 30% вклад в снижение мощности, рассеиваемой этими микросхемами памяти по сравнению с микросхемами DDR2 (имеющими стандартное питающее напряжение 1.8 В). Полное снижение энергопотребления по сравнению с равночастотной DDR2 достигает примерно 40%, что особенно важно для мобильных систем. Емкости компонентов, предусмотренные предварительными спецификациями JEDEC, варьируются от 512 Мбит до 8 Гбит, тогда как типичные выпускаемые на сегодня микросхемы имеют емкость от 1 до 4 Гбит. Теоретическая пропускная способность микросхем DDR3 вдвое выше по сравнению с DDR2 благодаря использованию рассмотренной выше схемы 8n-prefetch (против 4n-prefetch в DDR2). Количество логических банков в микросхемах DDR3 также увеличено вдвое по сравнению с типичным значением для DDR2 (4 банка) и составляет 8 банков, что теоретически позволяет увеличить «параллелизм» при обращении к данным по схеме чередования логических банков и скрыть задержки, связанные с обращением к одной и той же строке памяти.

 

 

 

                                                                              

 Внешний вид типичных модулей памяти DDR3 (сверху) и DDR2 (снизу)

 

 

 

Оперативная память является одним из важнейших элементов компьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название  «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память.

Оперативная память  - это энергозависимая среда, в которую загружаются и в которой находятся прикладные программы и данные в момент, пока с ними работают. Когда работа закончена, информация удаляется из оперативной памяти. Если необходимо обновление соответствующих дисковых данных, они перезаписываются. Это может происходить автоматически, но часто требует команды от пользователя. При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти теряется.

 

 

 

В связи с этим трудно недооценить все значение оперативной памяти. Однако до недавнего времени эта область компьютерной индустрии практически не развивалась (по сравнению  с  другими направлениями).

 

 

 

 

Оперативная память обычно представляет собой линейную последовательность битов, разделенную на слова фиксированной длины (как правило, слово содержит 32 или 64 бита) или байты, состоящие из 8 битов (4 или 8 байтов на одно слово).  

Оперативная память содержит программы и данные, которые подлежат обработке. Эта обработка выполняется посредством интерпретатора, который по очереди декодирует каждую команду на машинном языке и вызывает указанную простейшую операцию вместе с указанными в качестве операндов входными данными. Простейшие операции манипулируют данными, расположенными в оперативной памяти и в быстрых регистрах, а также могут осуществлять обмен программами или данными между памятью и внешней операционной средой.

 

 

Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в памяти. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подразумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.

Полупроводниковая оперативная память в настоящее время делится на статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM).

 

 

Виды памяти

 

 

 

 

Память типа DRAM

 

Динамическая оперативная память ( Dynamic RAM – DRAM) используется в большинстве систем оперативной памяти персональных компьютеров. Основное преимущество этого типа памяти состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большей емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM – это крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т.е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут  “стекать”, и данные будут потеряны. Регенерация в микросхеме происходит одновременно по всей строке матрицы при обращении к любой из ее ячеек.

 

 

 

FPM

FPM (Fast Page Mode) DRAM — Динамическое ОЗУ, работающее в режиме ускоренного страничного обмена. Тип динамической памяти с произвольным доступом, которая обеспечивает более высокую производительность, чем обычное динамическое ОЗУ.

EDO

Начиная с 1995 года, в компьютерах на основе Pentium используется новый тип оперативной памяти – EDO ( Extended Data Out). Это усовершенствованный тип памяти FPM; его иногда называют Hyper Page Mode. Память типа EDO была разработана и запатентована фирмой  Micron Tehnology. Память EDO собирается из специально изготовленных микросхем, которые учитывают перекрытие синхронизации между очередными операциями доступа.

 

 

BEDO

Двукратное увеличение производительности было достигнуто в BEDO DRAM (Burst EDO). Все же, несмотря на свои скоростные показатели, BEDO оказалась не конкурентоспособной и не получила практически никакого распространения. Просчет состоял в том, что BEDO, как и все ее предшественники, оставалась асинхронной памятью. Это накладывало жесткие ограничения на максимально достижимую тактовую частоту, ограниченную 60 - 66 (75) мегагерцами.

VRAM

VRAM (Video Random Access Memory) — ВидеоОЗУ. Память, специально адаптированная для использования в видеоадаптерах. Двухпортовая память — ПК может записывать данные (для изменения изображения) в то время, когда видеоадаптер непрерывно считывает содержимое VRAM для прорисовки его на экране.

 

 

SDRAM

SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) – это синхронизированная динамическая память с произвольным порядком выборки. Одним словом, синхронная динамическая оперативная память.

Enhanced SDRAM (ESDRAM)

Enhanced SDRAM (ESDRAM - улучшенная SDRAM) - более быстрая версия SDRAM, сделанная в соответствии со стандартом JEDEC компанией Enhanced Memory Systems. С точки зрения времени доступа производительность ESDRAM в два раза выше по сравнению со стандартной SDRAM.

 

 

SGRAM

Это аббревиатура для Синхронной графической памяти со случайным доступом (Synchronous Graphic Random Access Memory), типа DRAM, всё в большей степени используемом в видеоадаптерах и графических акселераторах.

DDR SDRAM (SDRAM II)

DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) – динамическая синхронизированная память с произвольным порядком выборки и удвоенной передачей данных. Появился этот тип памяти где-то в 1998 году и был сразу взят на вооружение производителями видеокарт. Затем DDR широко распространилась и на материнские платы. На сегодняшний день, этот тип памяти, пожалуй, наиболее применяемый в персональных компьютерах. Ведь DDR сочетает в себе приемлемую скорость и при этом относительную дешевизну.

 

 

 

RDRAM (Rambus DRAM)

Direct Rambus DRAM - это высокоскоростная динамическая память с произвольным доступом, разработанная Rambus, Inc. Она обеспечивает высокую пропускную способность по сравнению с большинством других DRAM. Direct Rambus DRAMs представляет интегрированную на системном уровне технологию.

 

 

 

Память типа SRAM

Существует тип памяти, совершенно отличный от других - статическая оперативная память (Static RAM – SRAM). Она названа так потому, что, в отличии от динамической оперативной памяти, для сохранения ее содержимого не требуется периодической регенерации. Но это не единственное ее преимущество. SRAM имеет более высокое быстродействие, чем динамическая оперативная память, и может работать на той же частоте, что и современные процессоры.

Микросхемы SRAM не используются для всей системной памяти потому, что по сравнению с динамической оперативной памятью быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее намного ниже, а цена довольно высокая.

 

 

SRAM различается по принципу работы. Существует три типа:

 

0. Async SRAM (Asynchronous Static Random Access Memory) - асинхронная статическая память с произвольным порядком выборки;
1. SyncBurst SRAM (Synchronous Burst Random Access Memory) – синхронная пакетная статическая память с произвольным порядком выборки;
2. PipBurst SRAM (Pipelined Burst Random Access Memory) – конвейерная пакетная статическая память с произвольным порядком выборки;

 

 

 

Async SRAM – это устаревший тип памяти, асинхронный интерфейс которой схож с интерфейсом DRAM и включает в себя шины адреса, данных и управления.

SyncBurst SRAM – этот тип памяти синхронизирован с системной шиной и лучше всего подходит для выполнения пакетных операций.

Ну а интерфейс PipBurst SRAM схож с интерфейсом SyncBurst SRAM, но позволяет получать данные без тактов ожидания.

 

 

Несмотря на это, разработчики все-таки применяют память типа SRAM для повышения эффективности РС. Но во избежание значительного увеличения стоимости устанавливается только небольшой объем высокоскоростной памяти SRAM, которая используется в качестве кэш-памяти. Кэш-память работает на тактовых частотах, близких или даже равных тактовым частотам процессора, причем обычно именно эта память используется процессором при чтении и записи. В переводе <span style=" font-family: 'Arial'; font-size: 28pt; font-weight: normal; font-style: normal; text-decoration: none; vertical-align: basel