search
top

Типы оперативной памяти — ОЗУ.

Типы памяти

На сегодняшний день большинство пользователей ПК применяют в своих машинах два типа памяти DDR (Double Data Rate) и DDR2, которые внешне имеют очень схожее строение: несколько микросхем динамической памяти SDRAM и позолоченные контакты снизу, которые нужны для обмена информацией с системой. Как нетрудно догадаться, основой таких модулей памяти являются именно чипы SDRAM.

виды оперативной памяти

Модули памяти

Носитель информации здесь — электрическая емкость. Микросхемы динамической памяти представляют собой сгруппированный массив конденсаторов — матрицу, состоящую из строк (rows) и столбцов (columns). Для преобразования аналоговой величины заряда, накопленной в емкостях, используются специальные усилители. Помимо этого, предусмотрены специальные цепи для подзарядки конденсаторов и для записи данных.

Чтобы прочитать информацию, заключенную в ячейке, сначала подается сигнал Row Access Strobe (RAS), выполняя который мы попадаем на нужную строку. При этом заряды всей строки поступают на усилители и через некоторое время могут быть считаны. Такая операция называется активацией строки.

Далее, получая команду Column Access Strobe (CAS), мы выходим на искомую ячейку строки. После этого при получении команды Read происходит считывание информации, а при директиве Write — ее запись. Пока строка остается активной, возможны считывание или запись и других ячеек памяти. При чтении информации у ячеек, как у любых конденсаторов, теряется заряд, поэтому их необходимо периодически подпитывать. Эта операция, называемая также закрытием строки или подзарядкой (Precharge), происходит после того, как истекает время активности строки. После ее закрытия дальнейшее считывание данных невозможно без повторной активации.

Ячейка памяти в силу своих физических возможностей способна хранить только один бит информации. Для хранения 1 байта используется 8 элементарных ячеек памяти. При этом они адресуются одинаково и организованы с использованием шины данных шириной в 8 линий. Такие объединенные ячейки образуют слово.

Для ускорения процесса считывания данных из разных участков памяти используется технология с несколькими массивами, или банками памяти. Их можно представить себе как книгу, состоящую из некоторого числа страниц-матриц. Банки работают абсолютно независимо друг от друга. Например, данные можно считывать из памяти одного, обрабатывать и закладывать в память другого. При этом будут отсутствовать задержки на активацию и закрытие строк данных в массиве памяти, что наблюдалось бы в случае одного банка. Подобная архитектура значительно ускоряет процесс доступа к данным. Контроллер памяти при обращении использует номер банка, номер строки и номер колонки массива памяти. То есть, имея номер банка, RAS и CAS, этот чип знает точные координаты нужной ему ячейки памяти.

Естественно, что на каждую операцию считывания данных из памяти требуется время. Здесь мы сталкиваемся с так называемыми таймингами, или задержками, которые характеризуют быстродействие модуля и измеряются в тактах или наносекундах. Разберемся, что они представляют собой.

После выдачи команды RAS для выбора нужной строки требуется время на ее активацию, которое обычно составляет 2-5 тактов. Данную задержку принято называть RAS-to-CAS Delay (RCD). После этого ожидания контроллер памяти инициирует команду выбора столбца и по прошествии времени, равного задержке CAS, считывает данные. Этот параметр принято называть CAS Latency (CL), на практике он обычно так же варьируется от 2 до 5 тактов. После получения информации происходит восстановление заряда на прочитанных ячейках выбранной строки, на которое требуется время, равное RAS Precharge (RP). Еще один важный параметр — это RAS Active to Precharge Delay (TRAS), который означает количество тактов, в течение которых строка должна быть активной, перед тем как будет выдана команда на подзарядку.

Существуют и другие временные параметры памяти, но мы не станем на них подробно останавливаться, поскольку именно вышеназванные 4 тайминга имеют наибольшее практическое значение, ведь их значения можно настраивать с помощью BIOS Setup. Кроме того, при покупке модулей памяти вы, вероятно, натолкнетесь на характеристику вида 4-4-4-15, которая является ничем иным, как списком вышеперечисленных задержек в следующем порядке: CL-RCD- RP-TRAS. А указанные в описании модуля числа представляют собой «штатные» тайминги, предусмотренные производителем.

Возникает естественный вопрос: а зачем надо менять данные параметры? Эти величины влияют в первую очередь на так называемую латентность памяти, то есть на суммарное время ожидания процессором передачи данных, находящихся в оперативной памяти. Латентность измеряется в тактах или в наносекундах, как и тайминги.

Очевидно, что чем меньше задержки, тем ниже и латентность, тем быстрее происходит работа с памятью, тем больше общая производительность комьютера. Однако чрезмерное снижение таймингов может повлечь за собой нестабильность работы системы. Поэтому слишком усердствовать в уменьшении задержек тоже не стоит.

Производительность зависит не только от латентности, поскольку зачастую осуществляется пакетная передача данных, при которой влияние задержек не столь ощутимо. Здесь основную роль играет другой параметр, характеризующий количество данных, которые память способна передавать (читать или записывать) за единицу времени. Он называется пропускной способностью памяти (ПСП). Понятно, что чем больше ПСП, тем лучше рассматриваемый модуль. У производителей есть два пути улучшения этого параметра: увеличение разрядности шины и повышение тактовой частоты. Первый влечет за собой большее число проводящих контактов, что значительно усложняет разводку печатных плат и требует серьезных материальных вложений. Второй путь менее ресурсоемок, и именно с его помощью производители памяти добиваются более высоких результатов. Данные о ПСП различных типов модулей DDR2 приведены в таблице.

Характеристики памяти DDR2

Тип памяти DDR2-400 DDR2-533 DDR2-600 DDR2-667 DDR2-675 DDR2-800 DDR2-900 DDR2-1000
Спецификация памяти PC3200 PC4300 PC4800 PC5300 PC5400 PC6400 PC7200 PC8000
Тактовая частота, МГц 200 267 300 333 338 400 450 500
Эффективная частота, МГц 400 533 600 667 675 800 900 1000
ПСП в одноканальном режиме, Гбайт/с 3,2 4,3 4,8 5,3 5,4 6,4 7,2 8,0
ПСП в двухканальном режиме, Гбайт/с 6,4 8,6 9,6 10,6 10,8 12,8 14,4 16,0

DDR — аббревиатура, говорящая о двойной скорости передачи данных. Раньше широко применялась память SDR (Single Data Rate), которая за один такт передает ровно одну порцию информации. DDR успевает сделать вдвое больше, поскольку пересылает данные дважды — по обоим фронтам тактового импульса. Ускорение передачи у памяти DDR2 относительно DDR связано с повышением тактовой частоты буферов ввода-вывода и существует в условиях мультиплексирования. То есть контроллер-мультиплексор считывает данные сразу из 4 банков памяти. Таким образом, в модулях DDR2 SDRAM по сравнению с DDR SDRAM применена технология увеличения производительности за счет повышения тактовой частоты при сохранении рабочих частот самих микросхем и той же разрядности шины данных.

Добиваясь ускорения за счет каких-либо внутренних ресурсов, мы, как часто это происходит, в чем-то теряем. Упомянутый выше метод увеличения производительности становится причиной повышения латентности. Это объясняется, во-первых, наличием схемы мультиплексирования, на работу которой также тратится некоторое время, и, во-вторых, невысокими тактовыми частотами самих чипов памяти.

Помимо всего прочего, DDR2 SDRAM выпускается в корпусах FBGA, которые позволяют улучшить частотные характеристики, а также повысить степень теплоотдачи. В конструкции модулей применена схема терминации (On-Die-Termination), которая эффективно гасит сигналы, отраженные в проводниках шины. Подобные технологии позволяют также увеличить и объем модулей памяти.

Информация об организации, размере и допустимых возможностях памяти содержится в расположенном на модуле специальном чипе — SPD (Serial Presence Detect). Она считывается BIOS для автоматической загрузки оптимальных настроек ОЗУ. Тем самым, когда вы в первый раз заходите в BIOS Setup, то все параметры, связанные с памятью, которые вы обнаружите, будут взяты из SPD. Изменяя их в разумных пределах, можно попытаться «разогнать» память путем увеличения частоты или уменьшения таймингов.

Обязательно загляните сюда:

banner ad
top