link560 link561 link562 link563 link564 link565 link566 link567 link568 link569 link570 link571 link572 link573 link574 link575 link576 link577 link578 link579 link580 link581 link582 link583 link584 link585 link586 link587 link588 link589 link590 link591 link592 link593 link594 link595 link596 link597 link598 link599 link600 link601 link602 link603 link604 link605 link606 link607 link608 link609 link610 link611 link612 link613 link614 link615 link616 link617 link618 link619 link620 link621 link622 link623 link624 link625 link626 link627 link628 link629 link630 link631 link632 link633 link634 link635 link636 link637 link638 link639 link640 link641 link642 link643 link644 link645 link646 link647 link648 link649 link650 link651 link652 link653 link654 link655 link656 link657 link658 link659 link660 link661 link662 link663 link664 link665 link666 link667 link668 link669 link670 link671 link672 link673 link674 link675 link676 link677 link678 link679 link680 link681 link682 link683 link684 link685 link686 link687 link688 link689 link690 link691 link692 link693 link694 link695 link696 link697 link698 link699

PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

Оперативная память

Оперативная память

Регистровые модули

Существует две версии модулей SDRAM и DDR — небуферизированные и регистровые. Большинство системных плат разработаны для поддержки небуферизированных модулей памяти, в которых сигналы контроллера памяти передаются без помех или интерференции непосредственно микросхемам памяти. Это наиболее дешевый, эффективный и быстродействующий тип модулей. К его недостаткам относится лишь то, что разработчик системной платы должен определить количество модулей (точнее, число разъемов на системной плате), установка которых допустима, а также ограничить количество микросхем памяти, внедренных на одном модуле. Установка так называемых двухсторонних модулей, на самом деле имеющих два банка микросхем памяти, в некоторых системах и при определенных условиях может быть невозможна.

Для реализации поддержки особо большого объема RAM зачастую требуются регистровые модули. Они созданы на основе архитектуры, в которой регистровые микросхемы выступают в качестве интерфейса между микросхемами RAM и набором микросхем системной логики. Регистровые микросхемы временно хранят данные, передаваемые как микросхемам памяти, так и от них. Это позволяет обслужить намного больше микросхем RAM, чем поддерживается набором микросхем системной логики. Также можно увеличить количество микросхем, устанавливаемых в один модуль. Благодаря регистровым модулям создаются системные платы, поддерживающие множество модулей памяти, каждый из которых содержит большее количество микросхем. Как правило, системные платы такого рода предназначены для серверов и рабочих станций, которым требуется поддержка более четырех разъемов памяти. Единственным исключением был, пожалуй, процессор Athlon 64 FX, который использовал регистровую память, так как был предназначен для гнезда Socket 940, изначально создававшегося для рабочих станций и серверов на базе процессора Opteron. Последующие версии Athlon FX для гнезд Socket 939, AM2 и Socket F регистровую память не использовали.

Для размещения микросхем буфера высота регистровых модулей DIMM была увеличена по сравнению со стандартными модулями DIMM. На рисунке для сравнения приведены типичные модули DIMM регистровой и небуферизированной памяти.

Совет!

При необходимости установить регистровые модули DIMM в ‘‘узкий’’ корпус можно столкнуться с определенными сложностями. Некоторые компании предлагают низкопрофильные регистровые модули DIMM, высота которых не превышает высоту стандартных модулей DIMM. Обязательно следует обратить внимание на данные модули, если в вашей системе недостаточно места для установки стандартных регистровых модулей DIMM. Некоторые компании продают только такие модули DIMM для определенных моделей компьютерных систем.

Важно отметить, что следует использовать только те типы модулей памяти, которые поддерживают материнская плата и ее набор микросхем системной логики. В подавляющем большинстве систем это стандартные модули небуферизированной памяти и только в редких случаях — регистровые модули.

Контроль четности и коды коррекции ошибок (ECC)

Ошибки при хранении информации в оперативной памяти неизбежны. Они обычно классифицируются как аппаратные отказы и нерегулярные ошибки (сбои).

Если нормально функционирующая микросхема вследствие, например, физического повреждения начинает работать неправильно, то это называется аппаратным отказом. Чтобы устранить данный тип отказа, обычно требуется заменить некоторую часть аппаратных средств памяти, например неисправную микросхему, модуль SIMM или DIMM.

Другой, более коварный тип отказа — нерегулярная ошибка (сбой). Это непостоянный отказ, который не происходит при повторении условий функционирования или через регулярные интервалы. (Такие отказы обычно “лечатся” выключением питания компьютера и последующим его включением.)

Приблизительно 20 лет назад сотрудники Intel установили, что причиной сбоев являются альфа-частицы. Поскольку альфа-частицы не могут проникнуть даже через тонкий лист бумаги, выяснилось, что их источником служит вещество, используемое в полупроводниках. При исследовании были обнаружены частицы тория и урана в пластмассовых и керамических корпусах микросхем, применявшихся в те годы. Изменив технологический процесс, производители памяти избавились от этих примесей.

В настоящее время производители памяти почти полностью устранили источники альфачастиц. Например, сбои в памяти емкостью 16 Мбайт из-за альфа-частиц случаются в среднем только один раз в 16 лет! В связи с этим многие производители модулей памяти исключили из своей продукции поддержку проверки четности, несмотря на то что от сбоев памяти не удалось избавиться полностью. Более поздние исследования показали, что альфа-частицы охватывают лишь малую долю причин сбоев памяти.

Сегодня самая главная причина нерегулярных ошибок — космические лучи. Поскольку они имеют очень большую проникающую способность, от них практически невозможно защититься с помощью экранирования. Этот тезис был подтвержден рядом исследований, проведенных компанией IBM под руководством доктора Дж.Ф. Зиглера.

Эксперимент по проверке степени влияния космических лучей на появление ошибок в работе микросхем показал, что соотношение “сигнал–ошибка” (Signal-to-Error Ratio — SER) для некоторых модулей DRAM составило 5950 единиц интенсивности отказов (Failure Units — FU) на миллиард часов наработки для каждой микросхемы. Измерения проводились в условиях, приближенных к реальным, с учетом длительности в несколько миллионов машино-часов. В среднестатистическом компьютере это означало бы появление программной ошибки памяти примерно каждые шесть месяцев. В серверных системах или мощных рабочих станциях с большим объемом установленной оперативной памяти подобная статистика указывает на одну ошибку (или даже более) в работе памяти каждый месяц! Когда тестовая система с теми же модулями DIMM была размещена в надежном убежище на глубине более 15 метров под слоем каменной породы, что полностью устраняет влияние космических лучей, программные ошибки в работе памяти вообще не были зафиксированы. Эксперимент продемонстрировал не только опасность влияния космических лучей, но и доказал, насколько эффективно устранять влияние альфалучей и радиоактивных примесей в оболочках модулей памяти.

Ошибки, вызванные космическими лучами, представляют большую опасность для модулей SRAM, чем для DRAM, поскольку заряд, необходимый для хранения одного бита в ячейке SRAM, гораздо меньше емкости конденсатора в DRAM. Космические лучи также представляют большую опасность для микросхем памяти с повышенной плотностью. Чем выше плотность ячеек памяти, тем выше вероятность того, что космический луч заденет такую ячейку. Было доказано, что вероятность ошибки в микросхеме DRAM емкостью 64 Мбайт вдвое выше, чем в аналогичной микросхеме емкостью 16 Мбайт; а в микросхеме DRAM емкостью 256 Мбайт этот показатель и вовсе в четыре раза выше. Таким образом, с ростом объема памяти увеличивается и частота ошибок.

К сожалению, производители ПК не признали это причиной погрешностей памяти; случайную природу сбоя намного легче оправдать разрядом электростатического электричества, большими выбросами мощности или неустойчивой работой программного обеспечения (например, использованием новой версии операционной системы или большой прикладной программы).

Исследования показали, что для систем ECC доля программных ошибок в 30 раз больше, чем аппаратных. И это неудивительно, учитывая вредное влияние космических лучей. Количество ошибок зависит от числа установленных модулей памяти и их объема. Программные ошибки могут случаться и раз в месяц, и несколько раз в неделю, и даже чаще!

Хотя космические лучи и радиация являются причиной большинства программных ошибок памяти, существуют и другие факторы.

  • Скачки в энергоснабжении или шум на линии. Причиной может быть неисправный блок питания или настенная розетка.
  • Использование памяти с некорректным типом или характеристиками. Тип памяти должен поддерживаться конкретным набором микросхем и обладать определенной этим набором скоростью доступа.
  • Электромагнитные помехи. Связана с расположением радиопередатчиков рядом с компьютером, что иногда приводит к генерированию паразитных электрических сигналов в монтажных соединениях и схемах компьютера. Имейте в виду, что беспроводные сети, мыши и клавиатуры увеличивают риск появления помех.
  • Статические разряды. Вызывают моментальные скачки в энергоснабжении, что может повлиять на целостность данных.
  • Ошибки синхронизации. Не поступившие своевременно данные могут стать причиной появления программных ошибок. Зачастую причина заключается в неверных параметрах BIOS, оперативной памяти, быстродействие которой ниже, чем требуется системе, разогнанных процессорах и прочих системных компонентах.
  • Тепловыделение. Скоростные модули памяти характеризуются более высокими рабочими температурами, чем модули устаревших типов. Первыми модулями, оснащенными теплорассеивателями, оказались модули RDRAM RIMM; сейчас теплорассеивателями оснащены многие производительные модули DDR и DDR2, так как это единственный способ борьбы с повышенным уровнем тепловыделения.

Большинство описанных проблем не приводят к прекращению работы микросхем памяти (хотя некачественное энергоснабжение или статическое электричество могут физически их повредить), однако могут повлиять на хранимые данные.

Игнорирование сбоев, конечно, — не лучший способ борьбы с ними. К сожалению, именно этот способ выбрали сегодня многие производители компьютеров. Лучше бы они повысили отказоустойчивость систем. Для этого необходимы механизмы определения и, возможно, исправления ошибок в памяти ПК. В основном для повышения отказоустойчивости в современных компьютерах применяются следующие методы:

  • контроль четности;
  • коды коррекции ошибок (ECC).

Системы без контроля четности вообще не обеспечивают отказоустойчивость. Единственная причина, по которой они используются, — их минимальная базовая стоимость. При этом, в отличие от других технологий, не требуется дополнительная оперативная память. Байт данных с контролем четности включает в себя 9, а не 8 бит, поэтому стоимость памяти с контролем четности выше примерно на 12,5%. Кроме того, контроллеры памяти, не требующие логических мостов для подсчета данных четности или ECC, обладают упрощенной внутренней архитектурой. Портативные системы, для которых вопрос минимального энергопотребления особенно важен, выигрывают от уменьшенного энергоснабжения памяти благодаря использованию меньшего количества микросхем DRAM. И наконец, шина данных памяти без контроля четности имеет меньшую разрядность, что выражается в сокращении количества буферов данных. Статистическая вероятность возникновения ошибок памяти в современных настольных компьютерах составляет примерно одну ошибку в несколько месяцев. При этом количество ошибок зависит от объема и типа используемой памяти.

Подобный уровень ошибок может оказаться приемлемым для обычных компьютеров, не используемых для работы с важными приложениями. В этом случае цена играет основную роль, а дополнительная стоимость модулей памяти с поддержкой контроля четности и кода ECC себя не оправдывает, поэтому легче смириться с нечастыми ошибками.

Как бы там ни было, отсутствие отказоустойчивости в компьютерной системе является всего лишь спекуляцией на малой вероятности ошибок памяти. При этом также предполагается, что совокупная стоимость потерь, вызванная ошибками в работе памяти, будет меньше, чем затраты на приобретение дополнительных аппаратных устройств для определения таких ошибок. Тем не менее, ошибки памяти вполне могут стать причиной серьезных проблем (например, представьте себе неверно указанное значение суммы в банковском чеке). Ошибки в работе оперативной памяти серверных систем зачастую приводят к “зависанию” последних и отключению всех клиентских компьютеров, соединенных с серверами по локальной сети. Наконец, отследить причину возникновения проблем в компьютерах, не поддерживающих контроль четности или ECC, крайне сложно. Последние технологии по крайней мере однозначно укажут на оперативную память как на источник проблемы, тем самым экономя время и усилия системных администраторов.



SRAM (Static RAM)

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

Время доступа в памяти SRAM — не более 2 нс; это означает, что такая память может работать синхронно с процессорами на частоте 500 МГц и выше. Однако для хранения каждого бита в конструкции SRAM используется кластер из шести транзисторов. Использование транзисторов без каких-либо конденсаторов означает, что нет необходимости в регенерации. (Ведь если нет конденсаторов, то и заряды не теряются.) Пока подается питание, SRAM будет помнить то, что сохранено. Почему же тогда микросхемы SRAM не используются для всей системной памяти? Ответ можно найти в таблице.

 

По сравнению с DRAM быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее гораздо ниже, а цена довольно высока. Более низкая плотность означает, что микросхемы SRAM имеют большие габариты, хотя их информационная емкость намного меньше. Большое число транзисторов и кластеризованное их размещение не только увеличивает габариты микросхем SRAM, но и значительно повышает стоимость технологического процесса по сравнению с аналогичными параметрами для микросхем DRAM. Например, емкость модуля DRAM может равняться 64 Мбайт или больше, в то время как емкость модуля SRAM приблизительно того же размера составляет только 2 Мбайт, причем их стоимость будет одинаковой. Таким образом, габариты SRAM в среднем в 30 раз превышают размеры DRAM, то же самое можно сказать и о стоимости. Все это не позволяет использовать память типа SRAM в качестве оперативной памяти в персональных компьютерах.

Несмотря на это разработчики все-таки применяют память типа SRAM для повышения эффективности ПК. Но во избежание значительного повышения 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 непосредственно используется процессором при чтении и записи. Во время операций чтения данные в высокоскоростную кэш-память предварительно записываются из оперативной памяти с низким быстродействием, т.е. из DRAM. Еще недавно время доступа DRAM было не менее 60 нс (что соответствует тактовой частоте 16 МГц). Для преобразования времени доступа из наносекунд в мегагерцы используется следующая формула:

1/наносекунды × 1000 = МГц.

Обратное вычисление осуществляется с помощью такой формулы:

1/МГц × 1000 = наносекунды.

Сегодня память может работать на частоте 1 ГГц и выше, однако до конца 1990-х годов память DRAM была ограничена быстродействием 16 нс (16 МГц). Когда процессор ПК работал на тактовой частоте 16 МГц и ниже, DRAM могла быть синхронизирована с системной платой и процессором, поэтому кэш был не нужен. Как только тактовая частота процессора поднялась выше 16 МГц, синхронизировать DRAM с процессором стало невозможно, и именно тогда разработчики начали использовать SRAM в персональных компьютерах. Это произошло в 1986 и 1987 годах, когда появились компьютеры с процессором 386, работающим на частотах 16 и 20 МГц. Именно в этих ПК впервые нашла применение так называемая кэшпамять, т.е. высокоскоростной буфер, построенный на микросхемах SRAM, который непосредственно обменивается данными с процессором. Поскольку быстродействие кэша может быть сравнимо с процессорным, контроллер кэша может предугадывать потребности процессора в данных и предварительно загружать необходимые данные в высокоскоростную кэшпамять. Тогда при выдаче процессором адреса памяти данные могут быть переданы из высокоскоростного кэша, а не из оперативной памяти, быстродействие которой намного ниже.

Эффективность кэш-памяти выражается коэффициентом попадания, или коэффициентом успеха. Коэффициент попадания равен отношению количества удачных обращений в кэш к общему количеству обращений. Попадание — это событие, состоящее в том, что необходимые процессору данные уже предварительно считаны в кэш из оперативной памяти; иначе говоря, в случае попадания процессор может считывать данные из кэш-памяти. Неудачным считается такое обращение в кэш, при котором контроллер кэша не предусмотрел потребности в данных, находящихся по указанному абсолютному адресу. В таком случае необходимые данные не были предварительно считаны в кэш-память, поэтому процессор должен отыскать их в более медленной оперативной памяти, а не в быстродействующем кэше. Когда процессор считывает данные из оперативной памяти, ему приходится некоторое время “ожидать”, поскольку тактовая частота оперативной памяти значительно ниже частоты процессора. Если процессор со встроенной в кристалл кэш-памятью работает на частоте 3,6 ГГц на шине 800 МГц, то продолжительность цикла процессора и интегральной кэш-памяти в этом случае достигнет 0,28 нс, в то время как продолжительность цикла оперативной памяти будет в пять раз больше, т.е. примерно 1,25 нс для памяти DDR2. Следовательно, в том случае, когда процессор с тактовой частотой 3,6 ГГц считывает данные из оперативной памяти, его рабочая частота уменьшается в 5 раз, достигая 800 МГц. Это замедление обусловлено периодом ожидания (wait state). Если процессор находится в состоянии ожидания, то на протяжении всего цикла (такта) никакие операции не выполняются; процессор, по существу, ждет, пока необходимые данные поступят из более медленной оперативной памяти. Поэтому именно кэш-память позволяет сократить количество “простоев” и повысить быстродействие компьютера в целом.

Чтобы минимизировать время ожидания при считывании процессором данных из медленной оперативной памяти, в современных ПК обычно предусмотрены три типа кэшпамяти: кэш-память первого уровня (L1), кэш-память второго уровня (L2) и кэш-память третьего уровня (L3). Кэш-память первого уровня также называется встроенным или внутренним кэшем; он непосредственно встроен в процессор и фактически является частью микросхемы процессора. Во всех процессорах 486 и более новых кэш--амять первого уровня интегрирована в микросхему, что значительно повысило их быстродействие по сравнению с предыдущими моделями. Кэш-память второго уровня называется вторичным или внешним кэшем. В момент своего появления он устанавливался вне микросхемы процессора; так было во всех компьютерах на основе процессоров 386, 486 и Pentium. Если кэш-память второго уровня установлена на системной плате, то она работает на ее частоте. В этом случае кэшпамять второго уровня обычно помещалась рядом с разъемом процессора.

Начиная с 1999 года кэш-память второго уровня стала частью процессора, поскольку была интегрирована непосредственно в процессорное ядро наравне с кэш-памятью первого уровня. При этом кэш-память второго уровня работает на полной частоте процессора, обеспечивая на порядок большую производительность. Кэш-память второго уровня во многих старых процессорах работала на частоте, составляющей половину или одну треть частоты ядра процессора. Быстродействие кэш-памяти имеет особое значение, поэтому компьютеры с кэшпамятью, представляющей собой отдельную микросхему, установленную на системной плате, обладали небольшой производительностью. Перенос кэш-памяти в один корпус с процессором улучшил положение дел, а добавление кэш-памяти непосредственно в ядро обеспечило оптимальные результаты. Таким образом, любой процессор с кэш-памятью второго уровня, интегрированной в ядро и работающей на полной частоте процессора, обладает значительным преимуществом в быстродействии по сравнению с другими схемами использования кэшпамяти второго уровня.

Кэш-память третьего уровня впервые была представлена в процессорах для рабочих станций и серверов. Первым процессором для настольных ПК, в котором использовался кэш третьего уровня, был представленный в конце 2003 года процессор Pentium 4 Extreme Edition; он был оснащен интегрированным кэшем третьего уровня объемом 2 Мбайт. Хотя на момент представления процессоров Pentium 4 Extreme Edition, оснащенных кэш-памятью третьего уровня, казалось, что это станет стандартным свойством всех последующих процессоров, новые версии Pentium 4 Extreme Edition (а также его наследника, Pentium Extreme Edition) кэшпамятью третьего уровня уже не оснащались. Вместо этого был значительно увеличен объем кэш-памяти второго уровня.

Ключ к пониманию особенностей кэш-памяти и основной памяти состоит в понимании того, как память различных типов влияет на общее быстродействие системы. В таблице ниже приведены параметры кэш-памяти первого и второго уровней в современных компьютерах. Изначально кэш-память проектировалась как асинхронная, т.е. не была синхронизирована с шиной процессора и могла работать на другой тактовой частоте. При внедрении набора микросхем системной логики 430FX в начале 1995 года был разработан новый тип синхронной кэш-памяти. Она работает синхронно с шиной процессора, что повышает ее быстродействие и эффективность. В то же время был добавлен конвейерный монопольный режим (pipeline burst mode), сокращающий общее количество циклов ожидания за счет нескольких операций считывания, выполняемых за один такт, после завершения первой операции. В новых модулях памяти присутствуют оба эти режима (синхронный и конвейерный монопольный), что повышает общую производительность системы примерно на 20%.

В системах на базе процессора Pentium и более ранних контроллер кэш-памяти находился в микросхеме северного моста; во всех новых системах, начиная с Pentium II и Athlon, он встроен в процессор. Возможности этого контроллера предопределяют эффективность и характеристики кэш-памяти. Важно отметить, что контроллеры кэш-памяти большинства старых систем имели ограничение на объем кэшируемой памяти. Часто этот предел мог быть довольно низким, как в случае набора микросхем системной логики 430TX для компьютеров на основе Pentium. Этот набор микросхем мог кэшировать данные только первых 64 Мбайт оперативной памяти системы. Если установлен больший объем памяти, работа компьютера значительно замедляется, потому что все данные вне первых 64 Мбайт никогда не попадут в кэш, и при обращении к ним всегда будут необходимы все состояния ожидания, определяемые более медленной динамической оперативной памятью. Снижение эффективности зависит от программного обеспечения и от адресов, по которым хранятся данные в памяти. Например, 32-разрядные операционные системы Windows загружаются сверху вниз, так что если установлена оперативная память емкостью 96 Мбайт, то и операционная система, и прикладные программы будут загружаться в верхние 32 Мбайт, которые не кэшируются. Это значительно замедлит работу компьютера в целом. В данном случае можно удалить дополнительную память, чтобы уменьшить емкость до 64 Мбайт. Другими словами, неблагоразумно устанавливать большую емкость памяти, чем позволяет кэшировать набор микросхем системной логики. К счастью, это ограничение уже снято в процессорах Pentium III и более новых, которые способны кэшировать весь объем доступной памяти.

Наборы микросхем системной логики для Pentium Pro и более поздних моделей не позволяют управлять кэш-памятью второго уровня, так как она встраивается в процессор. Поэтому при использовании Pentium II и процессоров последующих версий устанавливаются определенные ограничения кэширования памяти. Pentium Pro и первые версии Pentium II могли кэшировать память только в пределах первых 512 Мбайт адресного пространства. В более поздних процессорах появилась возможность кэшировать всю адресуемую память, вплоть до 64 Гбайт, что намного больше того, что могут поддерживать наборы микросхем системной логики.

В таблице ниже представлены эволюционные изменения кэша и памяти всех поколений процессоров, начиная с Pentium. Обратите внимание на то, как кэш второго уровня постепенно был перемещен в микросхему процессора, а затем — в кристалл его ядра, при этом постоянно увеличиваясь в размерах. Наряду с этим происходил рост быстродействия процессора, кэша, памяти и скорости шин.

 

 

Память SDRAM

Это тип динамической оперативной памяти (DRAM), работа которой синхронизируется с шиной памяти. SDRAM передает информацию в пакетах, использующих высокоскоростной синхронизированный интерфейс. SDRAM позволяет избежать использования большинства циклов ожидания, необходимых при работе асинхронной DRAM, поскольку сигналы, по которым работает память такого типа, синхронизированы с тактовым генератором системной платы.

Как и любой другой тип оперативной памяти, SDRAM нуждается в поддержке набором микросхем системной логики. Начиная с наборов 430VX и 430TX, выпущенных в 1996 году, все наборы микросхем системной логики компании Intel полностью поддерживают SDRAM. С выходом в 1998 году популярного набора микросхем Intel 440BX модули SDRAM полностью вытеснили с рынка память EDO.

Эффективность SDRAM значительно выше по сравнению с эффективностью оперативной памяти FPM или EDO. Поскольку SDRAM — это тип динамической оперативной памяти, ее начальное время ожидания такое же, как у памяти FPM или EDO, но общее время цикла намного короче. Схема синхронизации пакетного доступа SDRAM выглядит так: 5-1-1-1, т.е. четыре операции чтения завершаются всего лишь за восемь циклов системной шины (сравните с 11 циклами для EDO и 14 для FPM). Таким образом, память SDRAM работает на 20% быстрее, чем EDO.

Кроме того, SDRAM может работать на частоте 133 МГц (7,5 нс) и выше, что стало новым стандартом для системного быстродействия начиная с 1998 года. Фактически все новые персональные компьютеры, проданные с 1998 по 2000 год, имеют память типа SDRAM.

Память SDRAM поставляется в виде модулей DIMM и, как правило, ее быстродействие оценивается в мегагерцах, а не в наносекундах. Физические характеристики модулей DIMM описываются далее. На рис. 6.5 будут показаны физические характеристики модулей DIMM.

Для четкой организации временных характеристик компания Intel создала ряд спецификаций, получивших названия PC66, PC100 и PC133. К примеру, можно подумать, что время доступа памяти PC100, работающей на частоте 100 МГц, составляет 10 нс, однако в соответствующей спецификации время доступа ограничено 8 нс, чтобы удовлетворить всем временным параметрам с некоторым запасом.

В мае 1999 года организация JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council — Объединенный совет по электронным устройствам) создала спецификацию PC133. Частота 133 МГц была достигнута путем улучшения характеристик синхронизации и емкости памяти стандарта PC100. Модули памяти PC133 быстро приобрели популярность, став идеальным выбором для системных плат с частотой шины процессора 133 МГц. Базовые модули памяти PC133 обладали быстродействием 7,5 нс и тактовой частотой 133 МГц, в то время как более новые отличались быстродействием 7 нс и частотой 143 МГц. Новые микросхемы памяти PC133 также характеризовались уменьшенным временем ожидания при выборке CAS (Column Address Strobe — строб адреса столбца), благодаря чему оптимизировалось время цикла памяти.

Примечание!

Организация JEDEC при EIA (Electronic Industries Alliance — Альянс отраслей электронной промышленности), который представляет все направления в электронной промышленности, создана в 1960 году и занимается стандартизацией всех типов полупроводниковых устройств, интегральных схем и модулей. В состав JEDEC входит около 300 компаний, включая производителей памяти, наборов микросхем и процессоров, а также практически все компании, занимающиеся сборкой компьютерных систем с использованием стандартизированных компонентов.

Основные принципы работы JEDEC просты. Предположим, что некоторая компания разработала собственный тип памяти. Если память подобного типа захотят выпускать другие компании, им придется платить лицензионные отчисления компании-разработчику (разумеется, при условии, что компания захочет лицензировать свои технологии). При этом некоторые технологии могут остаться закрытыми, что усложнит производство совместимых компонентов. Кроме того, компании, которые приобрели лицензию, не имеют возможности контролировать изменения, вносимые в технологию компаниейразработчиком.

В связи с этим JEDEC старается объединить усилия разработчиков памяти для выработки общих стандартов производства микросхем и модулей памяти. Стандарты, утвержденные JEDEC, затем свободно распространяются среди компаний-участниц. Поэтому ни одна компания не может единолично влиять на развитие определенного стандарта памяти и на другие компании. В качестве утвержденных JEDEC стандартов памяти, используемых в ПК, можно привести FPM, SDRAM, DDR, DDR2 и DDR3. При этом EDO и RDRAM являются примерами закрытых стандартов. Подробные сведения о стандартах JEDEC и другая информация о полупроводниковой промышленности приведена на сайте www.jedec.org.

 

Память SDRAM обычно выпускается в виде 168-контактных модулей, работающих на различных скоростях.

Следует отметить, что некоторые производители предлагают модули памяти PC150 и PC166, хотя соответствующих стандартов JEDEC и Intel не существует, а значит, не выпускаются процессоры и наборы микросхем, официально поддерживающие данные стандарты. Как правило, при производстве подобных модулей памяти используются отобранные вручную микросхемы памяти с длительностью цикла 7,5 нс (133 МГц) или 7,0 нс (143 МГц), способные работать на частоте 150 и 166 МГц. Поэтому под модулями PC150 или PC166 на самом деле следует понимать модули памяти PC133, которые способны работать на повышенных частотах. Предназначены подобные модули памяти для энтузиастов, которые хотят разогнать систему, увеличивая частоту системной шины, процессора и памяти.

Внимание!

В свое время модули памяти PC133 были обратно совместимы со стандартом PC100. Однако многие современные модули PC133 используют микросхемы другого объема по сравнению с тем, который использовался при производстве модулей PC100. При необходимости модернизировать систему, в которой используется память PC100, обязательно следует изучить вопросы совместимости, прежде чем приобретать модули PC133. Сведения о совместимости с различными системами можно найти на сайтах всех основных производителей модулей памяти.

Назначение выводов модулей SIMM

В таблице приведена раскладка выводов стандартных 72-контактых модулей SIMM. Специальная таблица определения наличия модулей позволяет получить расположение специальных выводов определения наличия на различных 72-контактных модулях SIMM. Системная плата использует эти выводы для определения объема и быстродействия установленных модулей SIMM. Стандартные 30-контактные модули SIMM функцию определения наличия не поддерживали, однако IBM добавила данную функцию к выпускаемым ею модулям этого типа. Контакты на модулях SIMM расположены с обеих сторон.

схема расположения выводов 72-контактных модулей SIMM

72-контактные модули используют четыре или пять выводов для определения системной платой типа установленного модуля SIMM. Подобные выводы (контакты) определения наличия заземлены или ни к чему не подключены. Выводы определения должны быть заземлены через резистор сопротивлением 0 Ом (кроме того, на модуле могут находиться специальные перемычки), благодаря чему генерируется высокий логический уровень, если контакт открыт, или низкий, если контакт заземлен на системную плату. В результате получаются сигналы, которые может декодировать логический интерфейс памяти. Если системная плата использует сигналы определения наличия, процедура POST может определить объем и быстродействие установленных модулей памяти SIMM, а затем автоматически откорректировать сигналы управления и адресации. В результате становится возможной работа функции автоматического определения объема и быстродействия памяти.

Примечание!

Основные принципы использования контактов определения наличия модулей во многом похожи на стандартный механизм кодирования DX, используемый для определения чувствительности 35-миллиметровой рулонной фотопленки. Когда пленка вставляется в фотоаппарат, электрические контакты определяют ее характеристики.

В следующей таблице представлены конфигурации определения наличия для 72-контактных модулей SIMM, утвержденных комитетом JEDEC. (JEDEC — это организация, созданная производителями полупроводниковых устройств, которая занимается разработкой стандартов.)

Конфигурации определения наличия для 72-контактных модулей SIMM

К сожалению, в отличие от фотоиндустрии, в компьютерной промышленности далеко не все придерживаются стандартов. В результате, помимо стандартных, используются и нестандартные конфигурации определения наличия модулей. Различные компании-производители используют собственные разработки. Например, собственные конфигурации использовали Compaq, IBM (преимущественно в системах PS/2) и Hewlett-Packard. Во многих системах производства данных компаний использовались специальные модули SIMM, которые очень похожи на обычные 72-контактные, за исключением нестандартных конфигураций определения наличия. В качестве примера в таблице ниже представлены конфигурации определения наличия, используемые компанией IBM.

Конфигурации определения наличия для 72-контактных модулей SIMM производства компании IBM

Из-за использования разными компаниями различных схем определения наличия при заказе новых модулей памяти приходится указывать название производителя (IBM, Compaq, HP) или предоставлять информацию о том, что используются стандартные 72-контактные модули SIMM. В настоящее время подобные модули памяти можно найти разве что у компаний, занимающихся сервисным обслуживанием компьютерной техники. Также не забывайте о необходимости согласования материала контактов на модуле памяти и в разъеме для его ус-тановки. Это может быть олово или золото; при несоответствии материала контакта материалу разъема может возникнуть коррозия.

Внимание!

Чтобы обеспечить наибольшую стабильность в работе системы, в которой используются модули SIMM, обязательно вставляйте модули с позолоченными контактами в разъемы с позолоченными контактами, а модули с оловянными контактами в разъемы с оловянными контактами. В противном случае уже через полгода-год в работе системы могут наблюдаться сбои. Это основная проблема, связанная с системами, в которых используются 72-контактные модули памяти. Одни производители модулей и разъемов отдали предпочтение олову, в то время как другие — золоту. Согласно исследованиям, проведенным компанией AMP, одним из крупнейших производителей различных разъемов, согласование материала контактов на модулях и в разъемах — чрезвычайно важная задача.

Если вам приходится обслуживать компьютерные системы, в которых одновременно присутствуют оловянные и позолоченные контакты, используйте специальные средства для очистки контактов, в частности Stabilant 22 производства компании D.W. Electrochemicals. На сайте этой компании (www.stabilant.com) можно найти более подробную информацию по данному вопросу.


Подкатегории