Witam na mojej stronie - powstała ona z zamiłowania do programowania webowego i pasji poznawania oraz tworzenia nowych rzeczy...

Pamięć RAM

Pamięć o swobodnym dostępie RAM pozwala odczytywać i zapisywać dane na dowolnym obszarze ich przechowywania, w przeciwieństwie do pamięci o dostępie sekwencyjnym . Chociaż określenie Random Access Memory wskazuje na różnego typu nośniki i pamięci z bezpośrednim dostępem do danych, skrót RAM zwykło się stosować do określania pamięci operacyjnej komputera. Pamięć operacyjna (DRAM) jest przestrzenią roboczą mikroprocesora przechowującą otwarte pliki systemu operacyjnego, uruchomione programy oraz efekty ich działania. Wymianą informacji między mikroprocesorem a pamięcią operacyjną steruje kontroler pamięci, który do niedawna był częścią chipsetu płyty głównej, a obecnie jest zintegrowany z CPU Główną cechą pamięci RAM jest zdolność do przechowywania informacji tylko wtedy, gdy podłączone jest zasilanie. W momencie zaniku napięcia zawartość pamięci ulega skasowaniu — jest to zatem pamięć ulotna.

W zależności od budowy można wyróżnić dwa typy pamięci RAM: DRAM i SRAM.


Pamięć DRAM

DRAM (ang. Dynamie RAM — dynamiczna pamięć RAM) jest odmianą półprzewodnikowej pamięci RAM zbudowaną na bazie tranzystorów i kondensatorów. Pojedyncza komórka pamięci składa się z kondensatora i tranzystora sterującego procesem kondensacji. Jeśli kondensator jest naładowany, przechowuje bitową jedynkę, jeśli jest rozładowany, mamy bitowe zero. Pamięć ma budowę matrycową, a w celu odwołania się do konkretnej komórki należy podać adres wiersza i kolumny.

Pamięć DRAM, podobnie jak procesory, wytwarzana jest w procesie fotolitografii, podczas którego wewnątrz półprzewodnika tworzone są tranzystory, kondensatory i ścieżki. Niewielka złożoność pojedynczej komórki (tylko jeden kondensator i tranzystor) pozwala budować pamięci o dużej gęstości (512 MB DRAM to 512 milionów kondensatorów i tranzystorów), niewielkich rozmiarach i dobrym stosunku ceny do pojemności. Duża pojemność i niska cena sprawiają, że pamięć DRAM idealnie nadaje się do roli pamięci operacyjnej komputera.

Główną wadą pamięci DRAM jest potrzeba odświeżania jej zawartości spowodowana zjawiskiem upływności kondensatorów, czyli uciekania ładunków. W efekcie kondensatory co jakiś czas trzeba doładować (stąd nazwa „pamięć dynamiczna”). Podczas procesu odświeżania nie można dokonywać zapisu ani odczytu danych, co powoduje ogólne spowolnienie pracy pamięci.

W specyfikacjach poszczególnych typów pamięci DRAM można spotkać się z kilkoma parametrami określającymi wydajność (prefiks „t” pochodzi od angielskiego „time”):
• tCL (G4S Latency) — określa liczbę cykli zegarowych pomiędzy wysłaniem przez kontroler pamięci zapotrzebowania na dane a ich dostarczeniem.
• tRCD (RAS to CAS Delay) — określa liczbę cykli zegarowych pomiędzy podaniem adresu wiersza a wysłaniem adresu kolumny.
• tRP {RAS Precharge) — określa liczbę cykli zegarowych pomiędzy kolejnym adre-sowaniem wierszy pamięci.
• tRAS (Row Active Time) — określa liczbę cykli zegarowych pomiędzy aktywacją i dezaktywacją wierszy.
• tCR (Command Rate) — określa liczbę cykli zegarowych pomiędzy adresowaniem dwóch komórek pamięci.

Im mniejsze są powyższe wartości, tym szybszy dostęp do komórek pamięci, co przekłada się na zwiększenie ogólnej wydajności RAM-u.


Pamięć SRAM

SRAM (ang. Static RAM — statyczna pamięć RAM) jest pamięcią zbudowaną na bazie przerzutników i tranzystorów. Jedna komórka pamięci to jeden przerzutnik RS i dwa tranzystory sterujące. W przeciwieństwie do DRAM pamięć SRAM nie wymaga odświeżania (jest statyczna ) dzięki czemu pozwala na znacznie szybszy dostęp do danych. Większa złożoność przekłada się na wyższe koszty produkcji i nie pozwala na budowanie pamięci dużych pojemnościach, a to wyklucza zastosowanie SRAM jako pamięci operacyjnej komputera. Pamięć SRAM wykorzystuje się najczęściej jako pamięć podręczną Cache, gdzie istotniejsza jest wydajność niż pojemność.

Typy pamięci DRAM

Głównym czynnikiem rozwoju pamięci DRAM jest potrzeba dostosowania jej wydajności do wymogów stawianych przez magistralę pamięci na płycie głównej. Od czasu wadzenia pierwszej pamięci DRAM powstało kilka nowszych wariantów:
- FPM DRAM,
- EDO/BEDO DRAM,
- SDRAM,
- DDR, DDR2, DDR3, DDR4 SDRAM,
- RDRAM.


FPM DRAM

Pierwszą ewolucją DRAM była pamięć FPM (ang. Fast Page Mode), w której zastosowano technikę stronicowania (ang. paging) umożliwiającą szybsze odwoływanie się do danych zapisanych w jednym wierszu. Seryjny tryb dostępu pozwalał na odczyt danych w układzie 5-3-3-3. Oznacza to, że na dostęp do pierwszej komórki potrzeba 5 cykli zegarowych, a na dostęp do pozostałych trzech komórek — tylko 3 cykle Pamięć FPM była popularna w czasach procesorów 486 i pierwszych Pentium.


EDO/BEDO DRAM

EDO DRAM (ang. Extended Data Out) jest rozszerzeniem pamięci FPM. Pamięć ta podczas przetwarzania danych bieżącej komórki może pobierać instrukcję adresującą kolejną komórkę. Dzięki takiemu rozwiązaniu skrócono odczyt w trybie seryjnym do 5-2-2-2, teoretycznie zwiększając wydajność o ponad 20%, choć faktyczny wzrost wynosił tylko 5%.

BEDO DRAM (ang. Burst EDO) jest ewolucją pamięci EDO, w której jeszcze bardziej skrócono odczyt w trybie seryjnym do 5-1-1-1 — przez dodanie do kontrolera pamięci specjalnego licznika adresów. Dodatkowo wprowadzono funkcję przeplatania (ang. interleaving) dwóch banków pamięci. Po przyznaniu dostępu do jednego banku kontroler może przystąpić do określenia adresu w drugim banku.

Pamięć BEDO RAM była przez pewien czas tańszą alternatywą dla drogich pamięci synchronicznych.


SDRAM

Kiedy pojawiły się procesory pracujące z prędkościami powyżej 66 MHz, stało się jasne, że nadszedł kres tradycyjnych pamięci asynchronicznych (FMP, EDO), ponieważ ich możliwości odbiegały od możliwości magistrali procesora. Opracowano nowy typ pamięci DRAM określany skrótem SDRAM (ang. Synchronous DRAM — synchroniczna pamięć DRAM). Istotą tego rozwiązania było zsynchronizowanie pamięci z magistralą systemową, co wpłynęło na zmniejszenie strat czasowych podczas przesyłu rozkazów i danych do/z procesora. Podobnie jak układy BEDO DRAM, pamięć SDRAM umożliwia pracę w trybie seryjnym 5-1-1-1.

Opracowano trzy wersje pamięci SDRAM:
• PC-66 — pracującą z częstotliwością 66 MHz,
• PC-100 — pracującą z częstotliwością 100 MHz,
• PC-133 — pracującą z częstotliwością 133 MHz.


DDR, DDR2, DDR3, DDR4 SDRAM

DDR SDRAM (ang. Double Data Rate SDRAM — podwójne tempo przesyłu danv_r pamięci SDRAM) jest ewolucją pamięci SDRAM. Zastosowano tu technikę przesyp danych na narastającym i opadającym zboczu sygnału zegarowego (rysunek 7.1). Tail sposób transmisji pozwolił na podwojenie ilości przesyłanych informacji bez potrzebjj zwiększania częstotliwości zegara magistrali. Dodatkowo wyposażono pamięć w dwa-J bitowy bufor (ang. prefetch bufor) gromadzący dane przed wysłaniem. Kości zasilaaq są napięciem 2,5 V, co wpływa na zmniejszenie poboru energii w stosunku do tradvJ cyjnych SDRAM 3,3 V Pamięci DDR SDRAM nie są kompatybilne wstecznie z paimt- cią SDRAM — nazywaną również SDR SDRAM (ang. Single Data Rate SDRAM).

Powstało kilka odmian pamięci DDR SDRAM:
• PC-1600 — o częstotliwości zegara 100 MHz i przepustowości 1,6 GB/s,
• PC-2100 — o częstotliwości zegara 133 MHz i przepustowości 2,1 GB/s,
• PC-2700 — o częstotliwości zegara 166 MHz i przepustowości 2,7 GB/s,
• PC-3200 — o częstotliwości zegara 200 MHz i przepustowości 3,2 GB/s.

DDR2 SDRAM jest nowszą i szybszą odmianą pamięci DDR SDRAM, gdzie oprócz techniki podwójnego tempa przesyłu danych (DDR) zastosowano specjalny 4-bitowy bufor, który umożliwia w ciągu jednego cyklu wysłanie większej ilości danych, oraz podwojono mnożnik zegarowy magistrali. Dzięki temu DDR2 przy częstotliwości 100 MHz może uzyskać przepustowość 3,2 GB/s (dla porównania: SDRAM przy 100 MHz umożliwiał transfer rzędu 800 MB/s, a DDR — 1,6 GB/s). DDR2 nie jest kompatybilna i DDR i SDRAM, wymaga zasilania 1,8 V.

Dostępne są następujące wersje pamięci DDR2:
• PC2-3200 — o częstotliwości zegara 100 MHz i przepustowości 3,2 GB/s,
• PC2-4200 — o częstotliwości zegara 133 MHz i przepustowości 4,3 GB/s,
• PC2-5300 — o częstotliwości zegara 166 MHz i przepustowości 5,3 GB/s,
• PC2-6400 — o częstotliwości zegara 200 MHz i przepustowości 6,4 GB/s,
• PC2-8500 — o częstotliwości zegara 266 MHz i przepustowości 8,5 GB/s.

DDR3 SDRAM jest rozwinięciem standardów DDR i DDR2, ale bez kompatybilności wstecznej. Zasilanie zredukowano do 1,5 V, co wpłynęło na zmniejszenie poboru energii w stosunku do poprzednich standardów. DDR3 ma bufor 8-bitowy. Mnożnik częstotliwości magistrali zwiększony został do 4, co umożliwiło transfer z prędkością 6,4 GB/s przy częstotliwości zegara 100 MHz.

Dostępne są między innymi następujące wersje pamięci DDR3:
• PC3-6400 — o częstotliwości zegara 100 MHz i przepustowości 6,4 GB/s,
• PC3-10600 — o częstotliwości zegara 133 MHz i przepustowości 10,6 GB/s,
• PC3-12800 — o częstotliwości zegara 166 MHz i przepustowości 12,7 GB/s,
• PC3-16000 — o częstotliwości zegara 200 MHz i przepustowości 16 GB/s.

DDR4 SDRAM



DDR4 SDRAM (ang. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (version 4)) – standard pamięci RAM typu SDRAM, będący rozwinięciem pamięci DDR, DDR2 i DDR3, stosowanych w komputerach jako pamięć operacyjna.

Pamięć DDR4 umożliwia zastosowanie napięcia 1,2 V w porównaniu z 1,5 V dla DDR3, 1,8 V dla DDR2 i 2,5 V dla DDR. Dzięki temu pamięć DDR4 charakteryzuje się zmniejszonym poborem mocy o około 20% w stosunku do pamięci DDR3 oraz większą przepustowością w porównaniu do DDR3, DDR2 i DDR. Pamięci DDR4 nie są kompatybilne wstecz, tzn. nie współpracują z chipsetami obsługującymi DDR, DDR2 i DDR3.




RDRAM, XDR i XDR2 RDRAM

Pamięci RDRAM (ang. Rambus DRAM), opracowane przez firmę Rambus, pojawiły się na rynku w roku 1999. Dedykowana magistrala pamięci RDRAM ma szerokość tylko 16 bitów, ale pracuje z dużą prędkością, przesyłając informacje na rosnącym i opadającym zboczu sygnałowym (DDR). Pierwsze pamięci RDRAM pozwalały na przesyłanie informacji z prędkością magistrali 400 MHz i przepustowością rzędu 1,6 GB/s, gdzie PC-133 taktowane były zegarem 133 MHz i umożliwiały7 transfer 1064 MHz. Dwa 16-bitowe moduły można było montować w trybie dual channel.

Dostępne są między innymi następujące wersje pamięci RDRAM:
• PC-600 — o częstotliwości zegara 300 MHz i przepustowości 1,2 GB/s,
• PC-700 — o częstotliwości zegara 355 MHz i przepustowości 1,4 GB/s,
• PC-800 — o częstotliwości zegara 400 MHz i przepustowości 1,6 GB/s,
• PC-1066 — o częstotliwości zegara 533 MHz i przepustowości 2,1 GB/s,
• PC-1200 — o częstotliwości zegara 600 MHz i przepustowości 2,4 GB/s.

Następcą RDRAM jest pamięć oznaczona jako XDR RDRAM umożliwiająca pracę z częstotliwością magistrali do 1066 MHz i przepustowość przeszło 29 GB/s. Nowszą wersją jest XDR2 RDRAM umożliwiająca transfer do 38,4 GB/s, a w przyszłości nawet do 51 GB/s. Pamięci XDR stosowane są głównie w konsolach do gier, wydajnych kartach graficznych i serwerach. Tego typu pamięć wykorzystała firma Sony w konsoli do gier Play Station 3.

Głównym czynnikiem wpływającym na małą popularność pamięci RDRAM w systemach klasy PC jest jej stosunkowo wysoka cena, zwłaszcza w porównaniu z ceną pamięci DDR

MODUŁY PAMIĘCI RAM

Pamięć RAM fizycznie przyjmuje postać układu scalonego. Pierwsze pamięci DRAM montowane były bezpośrednio na płycie głównej bez możliwości rozbudowy. Później kości pamięci zaczęto umieszczać w specjalnych podstawkach, co pozwalało na rozbudowę, lecz z czasem pod wpływem temperatury pojawiały się problemy ze stykami elektrycznymi. Rozwiązaniem tych problemów okazała się koncepcja modułów, czyli drukowanych płytek z przylutowanymi na stałe chipami pamięci DRAM, które montowane są w specjalnych gniazdach na płycie głównej.

Opracowano trzy odmiany modułów:
• SIMM,
• DIMM,
• RIMM.

Moduły SIMM (ang Single Inline Memory Module) powstały dla pamięci asynchronicznych typu DRAM, FPM i EDO DRAM.Opracowano dwie odmiany modułów SIMM:
• SIMM 30-końcówkowy (mniejszy) — obsługiwał 8-bitową magistralę pamięci;
• SIMM 72-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci 32-bitowych.

Moduły DIMM (SO-DIMM) Nowa odmiana pamięci synchronicznych SDRAM wymusiła na producentach opracowanie nowych, bardziej odpowiednich modułów oznaczonych symbolem DIMM (ang. Dual Inline Memory Module). DIMM od wcześniejszego SIMM różni się pod każdym względem: ma inne wymiary, inny sposób montażu, inną liczbę pinów. Każdy nowy rodzaj pamięci SDRAM, z powodu braku kompatybilności wstecznej, wydawany jest na innym typie modułu DIMM, co uniemożliwia uszkodzenie pamięci.

Opracowano następujące typy modułów DIMM:
1 . SO-DIMM — przeznaczone dla komputerów przenośnych (rysunek 7.3):
• SO-DIMM 72-końcówkowy — używany w FPM DRAM i EDO DRAM;
• SO-DIMM 144-końcówkowy — wykorzystywany w SDR SI)RAM;
• SO-DIMM 200-końcówkowy — wykorzystywany w DDR SDRAM i DDR2
SDRAM;
• SO-DIMM 204-końcówkowy — wykorzystywany w DDR3 SDRAM.


2 . DIMM — przeznaczone dla komputerów stacjonarnych:
• DIMM 168-końcówkowy — wykorzystywany w SDR SDRAM;
• DIMM 184-końcówkowy — wykorzystywany w DDR SDRAM;
• DIMM 240-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR2 SDRAM;
• FB-DIMM 240-końcówkowy — wykorzystywany w pamięci DDR2 DRAM
z przeznaczeniem dla serwerów;
• DIMM 240-końcówkowy — wykorzystywany do pamięci DDR3 SDRAM.

Kolejne moduły DIMM mają specjalne wcięcia na płytce i przetłoczenia w gnieździe, co uniemożliwia montaż w slocie przeznaczonym dla innej wersji. Po zamontowaniu pamięci w gnieździe nie ma potrzeby konfigurowania jej w programie BIOS Setup płyty głównej, ponieważ moduły DIMM są wyposażone w małą pamięć ROM, w której przechowują informacje o swoich parametrach.

Moduły RIMM (ang. Rambus Inline Memory Module) opracowane zostały przez firmę Rambus dla produkowanych przez siebie kości pamięci RDRAM. Wielkością moduły RIMM przypominają DIMM, jednak nie są kompatybilne sprzętowo, a płyta główna musi mieć odpowiednie gniazda pamięci. Opracowano następujące typ}- modułów RIMM: RIMM 16-bitowe: • RIMM 184-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci RIMM 1600 i 2100. RIMM 32-bitowe: • RIMM 232-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci RIMM 3200 i 4267. RIMM 64-bitowe: • RIMM 326-końcówkowy — przeznaczony dla pamięci RIMM 6400 i 8532.

Powered by Eugeniusz Piechula © 2016-19 - Dziękuję za wizytę na stronie!