Использование sdram. Типы и характеристики оперативной памяти. Организация и принципы работы

Память: ОЗУ, DDR SDRAM, SDR SDRAM, PC100, DDR333, PC3200... как во всём этом разобраться? Давайте попробуем!

Итак, первое что мы должны сделать это "разгладить" все сомнения и вопросы по поводу номиналов на памяти...

Самые распространённые типы памяти это:

• SDR SDRAM (обозначения PC66, PC100, PC133)
• DDR SDRAM (обозначения PC266, PC333 и т.д. или PC2100, PC2700)
• RDRAM (PC800)

Теперь для последующих объяснений, расскажу про тайминги и частоты. Тайминг - это задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти.

Если рассмотреть состав памяти, получим: всё её пространство представлено в виде ячеек (прямоугольники), которые состоят из определённого количества строк и столбцов. Один такой "прямоугольник" называется страницей, а совокупность страниц называется банком.

Для обращения к ячейке, контроллер задаёт номер банка, номер страницы в нём, номер строки и номер столбца, на все запросы тратится время, помимо этого довольно большая затрата уходит на открытие и закрытие банка после самой операции чтения/записи. На каждое действие требуется время, оно и называется таймингом.

Теперь рассмотрим поподробнее каждый из таймингов. Некоторые из них не доступны для настройки - время доступа CS# (crystal select ) этот сигнал определяет кристалл (чип) на модуле для проведения операции.

Кроме этого, остальные можно менять:

• RCD (RAS-to-CAS Delay) это задержка между сигналами RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe) , данный параметр характеризует интервал между доступами на шину контроллером памяти сигналов RAS# и CAS# .
• CAS Latency (CL) это задержка между командой чтения и доступностью к чтению первого слова. Введена для набора адресными регистрами гарантированно устойчивого уровня сигнала.
• RAS Precharge (RP) это время повторной выдачи (период накопления заряда) сигнала RAS# - через какое время контроллер памяти будет способен снова выдать сигнал инициализации адреса строки.

Примечание: порядок операций именно таков (RCD-CL-RP), но зачастую тайминги записывают не по порядку, а по "важности" - CL-RCD-RP.


• Precharge Delay (или Active Precharge Delay ; чаще обозначается как Tras ) это время активности строки. Т.е. период, в течение которого закрывается строка, если следующая требуемая ячейка находится в другой строке.
• SDRAM Idle Timer (или SDRAM Idle Cycle Limit ) количество тактов, в течение которых страница остаётся открытой, после этого страница принудительно закрывается, либо для доступа к другой странице, либо для обновления (refresh)
• Burst Length это параметр, который устанавливает размер предвыборки памяти относительно начального адреса обращения. Чем больше его размер, тем выше производительность памяти.

Ну вот, вроде разобрались с основными понятиями о таймингах, теперь рассмотрим подробнее номиналы памяти (PC100, PC2100, DDR333 и т.д.)

Существует два типа обозначений для одной и той же памяти: одно - по "эффективной частоте" DDRxxx, а второе - по теоретической пропускной способности PCxxxx.

Обозначение "DDRxxx" исторически развилось из последовательности названий стандартов "PC66-PC100-PC133" - когда было принято скорость памяти ассоциировать с частотой (разве что ввели новое сокращение "DDR" для того, чтобы отличать SDR SDRAM от DDR SDRAM). Одновременно с памятью DDR SDRAM появилась память RDRAM (Rambus), на которой хитрые маркетологи решили ставить не частоту, а пропускную способность - PC800. При этом ширина шины данных как была 64 бита (8 байт) - так и осталась, то есть те самые PC800 (800 МБ/с) получались умножением 100 МГц на 8. Естественно от названия ничего не поменялось, и PC800 RDRAM - суть та же самая PC100 SDRAM, только в другом корпусе... Это ничего больше, чем стратегия для продаж, грубо говоря "наколоть людей". В ответ компании, которые выпускают модули, стали писать теоретическую пропускную способность - PCxxxx. Так появились PC1600, PC2100 и следующие... При этом у DDR SDRAM эффективная частота выше в два раза, а значит и больше числа на обозначениях.

Вот пример соответствий обозначений:

• 100 МГц = PC1600 DDR SDRAM = DDR200 SDRAM = PC100 SDRAM = PC800 RDRAM
• 133 МГц = PC2100 DDR SDRAM = DDR266 SDRAM = PC133 SDRAM = PC1066 RDRAM
• 166 МГц = PC2700 DDR SDRAM = DDR333 SDRAM = PC166 SDRAM = PC1333 RDRAM
• 200 МГц = PC3200 DDR SDRAM = DDR400 SDRAM = PC200 SDRAM = PC1600 RDRAM
• 250 МГц = PC4000 DDR SDRAM = DDR500 SDRAM

Что же касается RAMBUS (RDRAM) писать много не буду, но всё же постараюсь ее вам представить.

Существует три разновидности RDRAM - Base , Concurrent и Direct . Base и Concurrent это практически одно и тоже, но Direct имеет приличные отличия, поэтому расскажу про первые две обобщённо, а про последнюю - поподробней.

Base RDRAM и Concurrent RDRAM в основном отличаются только рабочими частотами: для первой частота составляет 250-300 MHz, а для второй этот параметр, соответственно, равен 300-350 MHz. Данные передаются по два пакета данных за такт, так что эффективная частота передачи получается в два раза больше. Память использует восьми битную шину данных, что, следовательно, дает пропускную способность 500-600 Mb/s (BRDRAM) и 600-700 Mb/s (CRDRAM).

Direct RDRAM (DRDRAM) в отличие от Base и Concurrent, имеет 16-битную шину и работает на частоте 400 MHz. Пропускная способность Direct RDRAM составляет 1.6 Gb/s (учитывая двунаправленную передачу данных), что уже по сравнению с SDRAM (1 Gb/s для РС133) выглядит довольно неплохо. Обычно, говоря о RDRAM, подразумевают DRDRAM, поэтому буква "D" в названии часто опускается. При появлении этого типа памяти Intel создала чипсет для Pentium 4 - i850.

Самый большой плюс Rambus памяти это то, что чем больше модулей - тем больше пропускная способность, например до 1.6 Gb/s на один канал и до 6.4 Gb/s при четырех каналах.

Имеется также два недостатка, довольно значительных:

1. Лапки золотые и приходят в негодность, если плату памяти вытащить и вставить в слот больше 10 раз (примерно).

2. Завышенная цена, но многие находят очень хорошее применение этой памяти и готовы заплатить за них большие деньги.

Вот, пожалуй, и всё, мы разобрались с таймингами, названиями и номиналами, теперь я расскажу немного о различных немаловажных мелочах.

Вы наверняка видели в BIOS"e при настройках частоты памяти опцию By SPD что это значит? SPD - Serial Presence Detect , это микросхема на модуле, в которую зашиты все параметры для работы модуля, это так сказать "значения по умолчанию". Сейчас из-за появления "noname" компаний, стали записывать в этот чип имя производителя и дату.

Регистровая память

Registered Memory это память с регистрами, которые служат буфером между контроллером памяти и чипами модуля. Регистры уменьшают нагрузку на систему синхронизации и позволяют набирать очень большое количество памяти (16 или 24 гигабайт) не перегружая цепи контроллера.

Но данная схема имеет недостаток - регистры вносят задержку в 1 такт на каждую операцию, а значит - регистровая память медленнее обычной при прочих равных условиях. То есть - оверклокеру неинтересна (да и стОит она очень дорого).

Все сейчас кричат про Dual channel - что это?

Dual channel - двойной канал, это позволяет обращаться одновременно к двум модулям. Dual channel - это не тип модулей, а функция интегрированная в материнскую плату. Может быть задействована с двумя (желательно) идентичными модулями. Включается он автоматически при наличие 2-х модулей.

Примечание: чтобы активировать эту функцию, надо установить модули в слоты разных цветов.

Parity и ECC

Memory with Parity это память с проверкой чётности, способна детектировать некоторые типы ошибок.

Memory with ECC это память с коррекцией ошибок, позволяет найти, а также исправить ошибку одного бита в байте. Применяется в основном на серверах.

Примечание: она медленнее обычной, не годится для людей любящих скорость.

Надеюсь, после прочтения статьи вы разобрались с более популярными "непонятными понятиями".

Последние программные продукты, активно проникающие на жесткие диски наших персональных компьютеров, очень разные. Но есть у них и нечто общее. И это общее - небывалая доселе требовательность в отношении аппаратных ресурсов. А особенно объема оперативной памяти (про ненавязчивый "совет" использовать 3D-акселератор я уже даже и не говорю). Если ранее необходимым и достаточным считалось иметь 32 Мб RAM, то сегодня это уже 64, и уже явно видно то время, когда "прожорливость" ПО (и в первую очередь игр) потребует не менее 96-128 Мб. И выхода нет - приходится "наращивать" мощь своего ПК установкой дополнительных модулей памяти. Вот о них самых и поговорим.

Больше всего не повезло владельцам компьютеров на базе материнских плат Socket-7, поддерживающих только асинхронную динамическую память в виде 72-х контактных модулей памяти SIMM (DRAM Single In-line Memory Modules). Все эти модули 32-х битные и могут устанавливаться в "пентиумные" материнские платы только попарно (ввиду 64-х битной структуры шины памяти), что не дешево. Другая проблема в том, что они уже давно не выпускаются (во всяком случае массово). А с рук и со складов некоторых фирм в основном продают модули SIMM объемом 4 или 8 Мб (максимум 16 Мб), что не позволяет во многих ПК дотянуть даже до 64 Мб. А если сюда добавить еще неоднородность памяти SIMM (типы FPM и EDO, которые часто не уживаются друг с другом) и бесполезность наращивания памяти ввиду откровенной слабости центрального процессора (ниже Pentium-166) и графической карты (менее 4 Мб видеопамяти), то вывод напрашивается сам собой - в этом случае требуется коренная модернизация всего ПК до уровня хотя бы PCeleron или AMD K6-2.

Сегодня практически все компьютеры на базе процессоров семейства Р6 оснащаются синхронной динамической оперативной памятью в виде 168-контактных, 64-х битных модулей DIMM (Synchronous DRAM Dual In-line Memory Modules).

Первоначально вся память была асинхронной. При асинхронной передаче гарантируется, что определенная операция будет закончена за фиксированный промежуток времени (около 60-70 нс). Работа асинхронной памяти не привязана к тактовой частоте системной шины, и данные появляются на этой шине в произвольные моменты времени. С системной шины данные считываются контролером, который синхронизирован тактовой частотой, и если данные появляются в ближайший момент за фронтом тактового импульса, то они будут считаны только с началом следующего тактового импульса, т.е. возникает задержка с обработкой данных. Осуществляя специальные режимы доступа, проектировщики памяти смогли улучшить работу обычной памяти. В памяти FPM (Fast Page Mode) применялся режим постраничной адресации и при этом удалось увеличить тактовую частоту до 40 МГц.

Следующим шагом на пути улучшения памяти был переход к стандарту EDO (Extended data output), который характеризовался увеличенным по сравнению с FPM временем хранения данных на выходе микросхемы памяти. В сочетании с пакетным режимом передачи данных (Burst Mode) эта память обеспечила хорошую производительность и с успехом применяется и сейчас в системах, не требующих более 66 МГц системной шины. Но процессор, работающий с асинхронной памятью, вынужден праздно ждать DRAM, чтобы завершить внутренние действия, для чего обычно требуется 60 нс.

При синхронной работе с памятью DRAM выдает информацию на системную шину по тактам системного генератора. При этом управление памятью усложняется, так как приходится вводить дополнительные "защелки", которые хранят адреса, данные и управляющие сигналы, в то время как процессор, передав их в память, продолжает работать с другими устройствами. После определенного числа тактовых циклов, количество которых считает специальный счетчик, данные становятся доступными и процессор может получить их с системной шины. При этом для описания быстродействия памяти вместо продолжительности цикла доступа стали применять минимально допустимый период тактовой частоты. Так, если говорят, что модуль 10 нс, это означает, что он тактируется последовательностью импульсов с частотой 100 МГц.

Именно частота системного генератора является характеристикой любого применяемого в системе синхронного модуля памяти. При этом не нужны делители или умножители частоты, нет необходимости в расчете времени подачи управляющих сигналов (стробов). Запись информации в модуль также упрощается, так как адреса, данные и стробы "защелкиваются" тактовым генератором без вмешательства центрального процессора, который ранее был вынужден контролировать синхронизацию хранения данных в памяти и запись в память.

На частотах до 83 МГц не было никакой реальной причины переходить с EDO на SDRAM. Цена SDRAM была значительно выше, а производительность возрастала незначительно. С появлением системной шины 100 МГц все изменилось. EDO DRAM уже не могла устойчиво работать на данной частоте, а производительность SDRAM на частоте 100 МГц была выше.

Работа любого типа памяти определяется временными диаграммами. Так, работа SDRAM описывается диаграммой 5-1-1-1. Это означает, что при считывании из памяти четырех последовательных слов, первое слово будет считано за пять тактов, а каждое последующее - за один. Для сравнения: память FPM имеет диаграмму 5-3-3-3, а память EDO - 5-2-2-2. Правда, это все теоретические "предпосылки" (в реальной системе есть масса устройств, мешающих выполнению этих диаграмм), доказывающие преимущества применения SDRAM.

Для первых SDRAM, работающих с чипсетами Intel TX и VX, предусматривалась тактовая частота 66 МГц. Но вскоре появились чипсеты, работающие на частоте шины 100 МГц. Производимые SDRAM-модули могли довольно устойчиво работать на частотах более 66 МГц, а некоторые образцы этой памяти даже и сейчас работают на частоте 100 МГц. Планируя обеспечить потребности в памяти для 66-мегагерцовых систем, многие производители выпустили слишком много 66-мегагерцовых SDRAM-модулей. Хотя уже год назад существовали настоящие 10- и 8-наносекундные чипы памяти SDRAM, но производство 100-мегагерцовых SDRAM-модулей не форсировалось, т.к. запаздывала спецификация, получившая название РС100 и вышедшая только в феврале 1998 года.

Большая масса ныне существующих чипов памяти SDRAM являются 10 нс и, согласно спецификации, не позволяют модулю памяти устойчиво работать на частотах 100 MГц и более, хотя их и называют "100-мегагерцовыми". Технология изготовления памяти, работающей на частоте более 100 МГц, чрезвычайно сложна и требует специального отношения ко всем элементам цифрового тракта передачи данных. Спецификация модулей памяти PC100, разработанная Intel, содержит более 250 страниц текста. Этой спецификацией Intel сильно ограничила число возможных производителей памяти, настолько высоки требования к технологии изготовления SDRAМ.

В настоящее время в предложениях продавцов 100-мегагерцовой памяти можно встретить 2 класса памяти, отвечающих стандарту PC100 для применения в компьютерных системах: PC100 SDRAM Unbuffered DIMM и PC100 SDRAM Registered DIMM. Unbuffered модули, иначе называемые "небуферизированными", выпускаются как в 64-разрядном исполнении, так и в 72-разрядном (с использованием функции ЕСС), и их максимальная емкость составляет 512 Мб. DIMM-модули стандарта Registered выпускаются только в 72-разрядном исполнении, и их емкость на данный момент достигает 1024 Мб. Подобные типы DIMM применяются в системах, требующих более 1 Гб оперативной памяти (мощные многопроцессорные серверы, специализированные системы обработки информации и т.д.) и отличаются от Unbuffered DIMM увеличенным размером печатной платы (PCB), а также наличием специальных микросхем - регистров (Registers) на модуле, которые обеспечивают страничную организацию памяти.

На нашем рынке практически все модули DIMM являются небуферизированными и трехвольтовыми. Об этом свидетельствуют два небольших паза (ключи) на РСВ. Первый ключ, расположенный между 10-м и 11-м выводами (пинами) идентифицирует DIMM как небуферизированный. Второй паз, расположенный по центру между 40-м и 41-м контактом, определяет напряжение питания модуля - 3,3V.

Предвидя сложности функционирования систем с SDRAM от разных производителей, а также для облегчения установки SDRAM в систему, Intel разработал спецификацию на последовательную EEPROM-память, названную Serial Presence Detect (SPD).

Присутствие SPD-контроллера на DIMM-модулях, отвечающих спецификации РС100, - необходимое условие, т.к. он содержит точные характеристики чипов памяти, которые необходимы BIOS для правильной конфигурации системы. При старте системы чипсет материнской платы последовательно прочитывает байты из EEPROM для идентификации модуля SDRAM и устанавливает параметры системы так, чтобы обеспечить корректную работу с данным видом памяти. Надо понимать, что производителей SDRAM-модулей очень много. Их производят компании, которые потратили "всего" около 40 000 долларов на приобретение станции монтажа и на аппарат тестирования контроля годности модулей. Как правило, такие компании не получают первосортные чипы SDRAM и, соответственно, параметры готового SDRAM-модуля не лучшие. Вводя спецификацию РС100, корпорация Intel старалась ограничить число производителей SDRAM-модулей. Ниже в таблице приводятся компании, модули памяти которых прошли тестирование и могут называться 100-мегагерцовыми:

В соответствии с требованиями Intel плата SDRAM PC100-модуля должна быть маркирована как "PCSDRAM-REV#.#". Обозначение символов #.# - номер версии спецификации, которая использовалась во время разработки и производства платы РСВ. Спецификация 1.0 - современная и была принята в феврале 1998 г. К этому моменту многие производители уже выпустили большое количество DIMM-модулей, отвечающих спецификации REV 0.9 (октябрь 1997 г.). Эти SDRAM-модули предназначались для работы только в системах с частотой шины 66 МГц. Поэтому наклейка или надпись выполненная краской на РСВ, не даст Вам полной уверенности, что данный DIMM-модуль - 100-мегагерцовый.

В последнее время у пользователей огромной популярностью пользуются модули памяти с 8-наносекундными микросхемами SDRAM. Считается, что такая память быстрее 10-наносекундной и может работать на частоте шины чуть ли не до 133 МГц.

Это не совсем так. Одним из важнейших параметров памяти, влияющих на ее быстродействие, является CAS Latency. Он обозначает минимальное количество циклов тактового сигнала от момента запроса данных сигналом CAS (выборка столбца) до их появления и устойчивого считывания с выводов модуля. Значения CL может быть "2" или "3". Чем меньше число, тем чип быстрее и стоит дороже. Если сравнить два модуля PC100 с микросхемами 10 нс и 8 нс, то быстрее на 100 МГц будет работать тот, у которого параметр CL меньше (т.е. равен 2). И нередко это именно SDRAM 10 нс. Правда, такие модули обычно не работают на частоте более 100 МГц, в то время как 8-наносекундные модули теоретически могут устойчиво функционировать до 125 МГц (иногда выше).

Но вернемся к недавней истории. Постепенно с целью увеличения пропускной способности системной шины возникла необходимость в более быстрой памяти, работающей на частотах выше 100 МГц. Многими производителями памяти были начаты работы по проектированию совершенно новых типов памяти: DDR (Double Data Rate) SDRAM и Rambus. Но все упиралось в высокую стоимость такой памяти. До конца эта проблема не решена и сегодня. Но рынок не терпит пустоты. И в итоге группа компаний - VIA Technologies, IBM Microelectronics, Micron Semiconductor Products, NEC Electronics, Samsung Semiconductor - продолжила спецификацию PC133 SDRAM DIMM (Revision 0.4, 7 июня 1999 г.). Они решили, что пусть память будет совместима с нынешними технологиями, дешевле стоить, хотя и не сможет работать на частотах выше 133 МГц. По большому счету, память PC133 - это лучшие образцы памяти стандарта PC100, разогнанные на 133 МГц.

При этом специально для памяти PC133 разрабатывался новый чипсет Apollo Pro 133 от второго крупнейшего в мире производителя чипсетов - VIA Technologies.

Позже и гигант Intel решил наряду с развитием памяти Rumbus временно поддержать проект PС133. Так появились процессоры Pentium III с добавлением "В", означающим, что он рассчитан на частоту системной шины (FSB) 133 МГц. Спецификация PC133 почти ничем не отличается от PC100.

Пиковая пропускная способность PC133 SDRAM приблизительно равна 1 Гб/с и средняя пропускная способность около 250 Мб/с, что соответствует пропускной способности AGP 4x (1 Гб/с - пиковая и 200 Мб/с - средняя). Пиковая пропускная способность PC100 SDRAM приблизительно 800 Мб/с, что меньше, чем у порта AGP 4x. То есть, память PC133 пригодится в графических станциях и геймерских системах.

Напомню, что стандарт PC133 SDRAM Unbuffered DIMM был принят 7 июня 1999 года. С этого момента производители смогли официально начать производство и продажу SDRAM-модулей стандарта PC133.

В сентябре 1999 года VIA Technologies Inc. опубликовала список производителей, чьи чипы соответствуют стандарту PC133. Вот они: Micron, Infineon, Samsung, Hitachi, Toshiba, Mitsubishi, Fujitsu, Mosel Vitelic.

Модуль SDRAM PC133 полностью совместим по контактам и конструктивному исполнению модулю SDRAM PC100, но должен быть построен на базе чипов со временем доступа не более 7.5 нс. Пока память PC133 дороже памяти РС100.

Сегодня у многих пользователей, имеющих платформу на базе чипсета i440BX, возникает желание поднять частоту FSB до 133 МГц. При этом система работает довольно устойчиво с памятью PC133, так как ВХ-чипсет такой разгон безболезненно позволяет, но при этом нет стабильной работы через AGP-порт, так как тактирующая частота АGР станет 88 МГц (что на 22 МГц больше допустимой 66 МГц). Есть проблемы и с функционированием PCI устройств. По тесту памяти при использовании модулей PC133 и чипсета ВХ с FSB 133 МГц на компьютерах РІІ-РIII 450 МГц с объемом памяти 128 Мб и выше мы получаем увеличение производительности не более чем на 10% по сравнению с такой же системой, в которой установлена память PC100. Много ли это? Решать Вам.

И напоследок несколько практических советов по покупке памяти. Сразу отмечу, что стопроцентно сказать заранее, какой тип памяти подойдет для Вашего ПК невозможно. Нужно пробовать и экспериментировать. Поэтому старайтесь договориться с продавцом о системе "money back".

Впрочем, кое-какие данные можно получить, внимательно присмотревшись к самому модулю памяти. Прежде всего, он должен быть аккуратно выполненным. Далее взглянем на маркировку чипов SDRAM. Вы увидите что-то типа: HM5264805FTT-75. HM означает, что изготовитель чипов - Hitachi. Если есть желание, можно на сайте производителя в INTERNET отыскать характеристики именно таких чипов. Ну а если нет такой возможности, то остается лишь "догадаться", что это 7.5 наносекундная память, что косвенно указывает на способность устойчиво работать при FSB 133 МГц (1 делить на 7.5 нс).

Отсутствие SPD-контроллера (маленькой микросхемки где-нибудь в уголке платы памяти) указывает на то, что модуль был изготовлен до принятия спецификации PC100 и скорее всего будет устойчиво работать только при FSB 66 МГц. Об этом же можно сказать и по дате изготовления чипов памяти. Она обычно имеет следующий вид: 9951. Где первые две цифры - год выпуска, а две последние - неделя выпуска (51 - примерно конец декабря). Если дата до февраля 1998 г., то память почти наверняка не PC100, хотя, возможно, и сможет работать на 100 МГц. Кроме этого, могу порекомендовать несколько небольших DOS-программ для определения типа памяти. Для начала можно запустить, к примеру, SYSTEM SPEED TEST ver. 4.27, который выдаст рейтинг Вашей памяти и попытается определить ее тип.

Далее, рекомендую ctsmb - System-Management-Bus-Scanner 1.2, которая работает при наличии на материнской плате South-Bridge PIIX4, т.е. для тестирования памяти нужна "материнка" с чипсетом ТХ,LX, BX, ZX или EX в режиме MS-DOS. Программа реализует 3 основных режима работы: формирование полного отчета тестирования DIMM-модулей в соответствии со спецификацией Intel; формирование распечатки содержимого EEPROM в таблице, содержащей шестнадцатеричные коды; при наличии на плате чипа LM75 производит анализ температурных режимов платы. Во втором режиме работы возможно побайтное либо пословное (2 байта) чтение из EEPROM по указанному шестнадцатеричному адресу.

Быстрый анализ типа DIMM-модуля, установленного в системном блоке, может быть произведен также программой dimm_id. На программу распространяются все ограничения, рассмотренные выше: наличие South Bridge PIIX4, работа под DOS. Однако она может быть также запущена в окне под Windows. Программа DIMM_ID указывает номер банка памяти, в который установлен DIMM-модуль, наименование фирмы производителя, номер партии и серийный номер продукта, тип памяти и ее размер и, самое главное, максимальную частоту системной шины, с которой может работать данный DIMM-модуль. К недостаткам программы относится, в первую очередь, ограниченное число распознаваемых ведущих производителей DIMM-модулей: Hyundai, Samsung, TI, Fujitsu, Micron, Vanguard, Siemens. В остальных случаях она указывает на "неизвестного" производителя. Существует еще программка spd_tool. Но с ней я еще не работал, так что пробуйте сами.

Да, и еще относительно памяти PC133! В силу ряда причин, Intel в свое время отказалась от PC133. В результате стандарты ушли вперед, а мы получили поле в SPD I-Spec, которое для памяти PC133 будет соответствовать PC100. Это не глюки программ, а сделано для совместимости со старыми матерями. К тому же производители модулей памяти могут занести в SPD-контроллер заведомо ложную или не полную информацию. Помните об этом и... удачи всем многострадальным пользователям персоналок!

DDR

DDR – 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. Оно, впрочем, и понятно – твори, что хочешь на плате, лишь бы выходной сигнал соответствовал стандарту. Затем DDR широко распространилась и на материнские платы. На сегодняшний день, этот тип памяти, пожалуй, наиболее применяемый (ежели можно так выразится) в персональных компьютерах. Ведь DDR сочетает в себе приемлемую скорость и при этом относительную дешевизну. Какими фишками это достигается? Давайте разбираться…

Принцип работы DDR SDRAM очень схож с обычной SDRAM (отсюда и второе название DDR SDRAM – SDRAM 2). Память разбита на страницы, каждая страница разбита на банки.. Работа памяти синхронизирована с тактовым генератором системной платы. Короче, говоря, подробно обо всем этом Вы можете прочитать в статье «SDRAM». Перейдем сразу лучше к различиям. Основное отличие заключается в том, что за один цикл происходит два обращения к данным: по фронту и срезу импульса тактового сигнала системной шины. Говоря простым языком, чтение/запись происходит два раза за один такт. На этом остановимся поподробнее.

DDR SDRAM управляется инверсными тактовыми сигналами СК. Управляющие и адресные сигналы регистрируются по положительному фронту тактового сигнала, точнее при переходе сигнала с низкого уровня напряжения на более высокий, а вот данные передаются по обоим фронтам сигнала (у сигнала два фронта – положительный СК и отрицательный /СК). Такая схема работы требует более четкой синхронизации. Для этого введен дополнительный стробовый сигнал DQS. На фига он нужен? Говоря просто, этот сигнал необходим для согласования передачи данных при чтении из памяти и контроллером при записи в память. До кучи, следует отметить, что при передаче данных по фронту и срезу сигнала синхронизации критичным будет лишь время задержки распространения сигнала. Вот и пришлось использовать этот строб-сигнал.

Cхема работы DDR.

При тактовой частоте системной шины 100 МГц скорость передачи данных будет равна 1600 Мбайт/сек, а при 133 МГц – 2100 Мбайт/сек. Отсюда следуют названия памяти DDR – РС1600 и РС2100. Максимальная же пропускная способность при результирующей частоте в 400 Мгц может достигать 3,2 Гбайт/сек.

Следует упомянуть тот факт, что микросхемы SDRAM и DDR физически не совместимы: в первом случае микросхемы имеют 168 контактов, во втором – 184. Отсюда несколько разное расположение ключа. Кроме этого, не все чипсеты поддерживают тот или иной тип памяти. Да и какой смысл?

В ближайшее время на рынке должна появится DDR 2. В этом типе памяти данные будут передаваться не 2 раза, а 4, что позволит повысить максимальную пропускную способность до 6,4 Гбайт/сек и это позволит продлить жизнь DDR в мире инфотехнологий.

Но напрашивается вопрос: как долго проживет DDR? Здесь не все просто. Считалось, что DDR SDRAM есть альтернатива RDRAM. Пусть она чуть медленнее, зато дешевле. Но на сегодня не все так однозначно. Цены на RDRAM понемногу падают, а производительность DDR растет. К тому же обе технологии поддерживаются акулами мира персональных компьютеров, так что невольно приходит в голову мысль: выиграет гонку не та технология, которая лучше, а та, которую лучше продвинут. Благо примеров из жизни можно привести достаточно.

Спецификации RLDRAM II

Компании Infineon Technologies и Micron Technology опубликовали совместно разработанные спецификации нового типа памяти DRAM II с пониженным временем задержки (RLDRAM II). Этот тип памяти характерен высокой пропускной способностью и малым временем задержки при обращении по случайному адресу. Память RLDRAM II имеет восьмибанковую архитектуру, должна работать на тактовой частоте 400 МГц (честных, а не таких как у DDR) и обеспечивать пропускную способность 28.8 Гб/сек.

Кроме того, к особенностям RLDRAM II можно отнести способность работать в режимах мультиплексной и немультиплексной адресации, программируемый уровень выходного сопротивления и напряжение питания ядра 1.8 В.

Применять такую память планируется в системах высокоскоростного доступа к данным, коих можно не задумываясь перечислить огромное количество. Выпускать память будут в соответствии со стандартом FBGA (корпус микросхемы имеет размер 11х18.5 миллиметров).

В отличие от мелких производителей, крупные бренды всегда проводят четкое распределение выпускаемых микросхем памяти по некоторым группам. Что и позволяет наладить массовый выпуск модулей памяти с четко определенными характеристиками. Как раз определением этих характеристик по надписям, имеющимся на самом модуле, мы сейчас и займемся.

Оговорюсь сразу, что в обзоре рассматриваeться маркировка только DDR (Double Data Rate) SDRAM модулей памяти.

Мемориальный Samsung

Начнем наши «исследования» с изделий самого крупного в общемировом масштабе изготовителя «памятной» продукции. А именно, с модулей памяти, производимых компанией Samsung Semiconductor .

Стандартные модули памяти, выпускаемые Samsung, имеют маркировку, представленную на рисунке 3 . Пронумеровав символы этой маркировки, мы будем просто сопоставлять каждому символу его порядковый номер. Буква М в самом начале «шифра» означает не что иное, как Memory Module, т.е. определяет вид данной продукции как модуль памяти.

-й символ определяет конфигурацию модуля (Module Configuration) и может иметь два значения. «3» -ка означает модуль типа DIMM (наиболее распространенный тип в современных ПК). А цифра «4» в этой позиции скажет о том, что перед нами SODIMM (данные модули памяти применяются в ноутбуках).

-й символ указывают на ширину шины данных модуля (Data Bit) и некоторые иные свойства. Список возможных вариантов здесь довольно длинный. Рассмотрим его подробнее.

«12» свидетельствует о том, что это х72 184pin 1U Register DIMM, т.е. c 72-битной шиной, 184-контактный, одноюнитовый (низкопрофильный) регистровый модуль памяти. Такие применяются, например, в «тонких» стоечных серверах. Шина данных в 72 бит указывает на использование модулем памяти кода коррекции ошибок ЕСС.

«24» - x64 244pin U-DIMM (64-битный 244-контактный нерегистровый (не имеющий дополнительных буферов, т.е. небуферизированный) модуль памяти).

«28» - x72 208pin Register DIMM (надеюсь, подробных пояснений по расшифровке здесь и далее уже не требуется).

«32» - x32 160pin U-DIMM (х32 означает 32-битную шину данных).

«38» - x72 276pin Register DIMM of Socket Type (модуль сокетного типа, т.е. вставляемый в разъем типа процессорного, а не в типичный длинный слотовый).

«44» - x72 244pin Register DIMM.

«46» - x72 294pin Register DIMM with PLL.

«47» - x72 294pin Register DIMM with PLL (512MB DIR2).

«63» - x64 172pin U-DIMM (сокр. от Unbuffered DIMM).

«64» - x64 160pin U-DIMM.

«66» - x64 168pin U-DIMM.

«68» - x64 184pin U-DIMM (вот он, типичный модуль - продукт массового спроса, с 64-битной шиной данных, 184-контактный, небуферизированный).

«70» - x64 200pin U-DIMM (200-контактные небуферизированные 64-битные модули - это обычно SODIMM, используемые в современных ноутбуках).

«72» - x64 184pin Register DIMM.

«73» - x64 184pin Register DIMM with FET switch.

«74» - x72 168pin U-DIMM.

«78» - x64 240pin U-DIMM.

«81» - x72 184pin U-DIMM.

«83» - x72 184pin Register DIMM.

«85» - x72 200pin U-DIMM.

«88» - x72 200pin Register DIMM.

«89» - x64 200pin Register DIMM.

«91» - x72 240pin U-DIMM.

«93» - x72 240pin Register DIMM.

«98» - x72 276pin Register DIMM of Pin Type (регистровый (буферизированный) модуль с кодом коррекции ошибок штырькового типа. Признаюсь, даже не представляю себе, как «это» выглядит:-)).

-й символ описывает требования модуля к параметрам напряжения питания и особенность самого изделия (Feature, Voltage). Разновидности здесь такие. «С» - Network-Dram, 2.5V (модуль для сетевых устройств, рассчитанный на напряжение питания 2.5 В). «Н» - обозначает 3.3 В DDR SDRAM модуль, «L» - планку DDR SDRAM, рассчитанную на напряжение питания 2.5 В. Ну и «Т» укажет, что вы обзавелись модулем с памятью DDR II, требующим 1.8 В напряжения.

Спрятанные миллионы

-й символы дают возможность оценить «насыщенность» отдельных чипов модуля ячейками памяти (Depth) в миллионах штук.

К описанию характеристик отдельных чипов памяти, я думаю, мы вскоре обратимся в отдельной статье, так как тема довольно интересна. Сейчас же проведем небольшой ликбез по принципам организации модулей памяти. Например, для рассматриваемого в этой статье 256-Мб модуля памяти от Samsung характерно наличие 8-ми микросхем с организацией 32Мх8 (т.е. в каждом чипе 32 миллиона ячеек емкостью по 8 бит). Итого, каждая такая микросхема «умещает» 32 Мб данных. В сумме 8 чипов дают 256 Мб (8х32=256) общей емкости модуля, а 8-битовые ячейки каждого модуля в сумме (8х8) дают 64 бит требуемой ширины шины данных модуля. А вот, например, в описываемом далее 128-Мб модуле Micron при той же 32-Мб емкости одной микросхемы организация чипов памяти 16Мх16 (т.е. в каждой микросхеме 16 млн. ячеек емкостью по 16 бит). Потому для достижения 64-бит ширины шины там использовано всего 4 микросхемы памяти (4х16=64), а общая емкость модуля соответственно 4х32 Мб=128 Мб. Тут ликбезу и конец, а кто вникнул - молодец.

Диапазон миллионов:-) ячеек в чипах памяти, судя по официальной информации от Samsung, довольно широк:

«01» - 1M (1 миллион ячеек);

«02» - 2M (2 миллиона ячеек);

«04» - 4M;

«08» - 8M;

«09» - 8M (для 128 Mб/512 Mб модулей);

«16» - 16M;

«17» - 16M (для 128 Mб/512 Mб модулей);

«28» - 128M;

«29» - 128M (для 128 Mб/512 Mб модулей);

«32» - 32M;

«33» - 32M (для 128 Mб/512 Mб модулей);

«51» - 512M;

«56» - 256M;

«64» - 64M (64 миллиона ячеек);

«65» - 64M (для 128 Mб/512 Mб модулей).

Й символ следует интерпретировать сразу как целый набор параметров: «# bank in Comp., Interface., Refresh». Сие указывает на допустимое количество банков этого типа памяти в компьютере, интерфейс «общения» модуля с ПК, частоту обновления. Допустимые значения здесь следующие:

«0» - 4 bank, Mixed interface, 64ms/4K Refresh (15.6us);

«1» - 4 bank, SSTL_2, 64ms/4K Refresh (15.6us) (4 банка, с сигнальным интерфейсом SSTL-2, утвержденным JEDEC, 64 миллисекунды уходит на обновление 4 тыс. ячеек (блока, пакета) памяти, одна ячейка обновляется за ~15.6 микросекунд);

«2» - 4 bank, SSTL_2, 64ms/8K Refresh (7.8us) (интерпретация аналогична);

«3» - 8 bank, SSTL_2, 128ms/16K Refresh (7.8us);

«5» - 4 bank, SSTL (1.8V,1.8V) 64ms/8K (7.8us) (отличается интерфейсом SSTL с пониженным 1.8-В питанием).

-й символ - разрядность составных компонент, то бишь чипов памяти (Composition Component). «Шифруется» сия разрядность так:

«0» - x4 (4-битная ячейка памяти);

«3» - x8 (8-битная ячейка памяти);

«4» - x16 (16-битная ячейка памяти);

«5» - x32 (32-битная ячейка памяти);

«6» - x16+x32 (комбинирование 16- и 32-битных ячеек);

«7» - x4 Stack(Uniframe) (4-пакетная, с фиксированным размером передачи);

«8» - x4 Stack(Flexframe) (4-пакетная, с варьирующим размером передачи пакетов);

«9» - x8 Stack(Flexframe) (8-пакетная, с варьирующим размером передачи пакетов).

Смена поколений

Й символ указывает на поколение, к которому принадлежат микросхемы памяти, установленные на модуле (Components Generation). «М» - первое поколение, «А» - второе, «В» - третье, «С» - четвертое, «D» - пятое, «Е» - шестое, «F» - седьмое, «G» - восьмое и «Н» - девятое.

Символ под номером указывает на тип упаковки чипов памяти (Package). «G» - UBGA (60 ball FBGA), «K» - TSOP2-400 for DDP, «N» - STSOP2, «P» - POC, «S» - BOC (Smaller), «T» - TSOP2-400, «U» - TSOP2-400F-LF, «V» - STSOP2-LF, «Z» - BOC-LF. Поскольку статья не посвящена проблематике упаковке микросхем, то растолковывать вышеприведенные «шифры» мы здесь не будем. Эту тему рациональнее затронуть в будущей статье, посвященной чипам памяти.

-й символ - не что иное, как PCB Revision&Type , то бишь ревизия (версия) и тип платы модуля. Варианты здесь такие.

«0» - None (в комментариях, я думаю, не нуждается - случай, когда память напаяна на материнскую плату). «1» , «2» , «3» - соответственно первая, вторая и третья ревизия платки модуля.

«L» - Low Cost (то есть низкостоимостный, удешевленный за счет применения дешевых материалов).

«М» - New PC2700 (в общем, DDR 333 и все тут),

«Т» - вариант регистрового модуля, по характеристикам идентичный предыдущему.

«N» - Non ECC U-DIMM PCB (небуферизированный модуль памяти без кода коррекции ошибок),

«S» - PCB 6 Layer (шестислойный дизайн платы DIMM).

-й символ - это просто черточка.

-й символ указывает на энергетическую прожорливость модуля (Power).

«С» - модуль с нормальным энергопотреблением и самонастраивающимися параметрами.

«L» - малопотребляющий, самонастраивающийся модуль.

Они показывают скорость

-й символы представляют особый интерес. Так как именно здесь зашифрованы скоростные характеристики модуля памяти, в частности и по так любимому в народе параметру CL. (CAS Latency):

«A0» - 10 ns, CL2 (время доступа к ячейке памяти 10 наносекунд, CAS Latency = 2 такта. (То есть минимальное количество «холостых» циклов тактового сигнала на шине памяти от момента запроса данных сигналом CAS (Column Access Strobe, обращение к строке памяти, например, для чтения данных из ОЗУ) и до их появления и устойчивого считывания из модуля памяти составит два).

«A2» - 7.5 ns, CL2

«A3» - 6 ns, CL2

«A4» - 5 ns, CL2

«AA» - 7.5 ns, CL2, tRCD2, tRP2

«B0» - 7.5ns, CL2.5

«B3» - 6 ns, CL2.5

«B4» - 5 ns, CL2.5

«C4» - 5 ns, CL3

«C5» - 3.75 ns, CL3

«CC» - 5ns, CL3, tRCD3, tRP3

«D3» - 6 ns, CL4

«D4» - 5 ns, CL4

«D5» - 3.75 ns, CL4

«D6» - 3.0 ns, CL4

«DA» - 5.5 ns, CL4

«E4» - 5 ns, CL5

«E5» - 3.75 ns, CL5

«E6» - 3.0 ns, CL5

«F6» - 3.0 ns, CL6

«M0» - 10 ns, CL1.5

Значения CL здесь даны для штатного режима работы памяти. Напомню, что, скажем, для 5-нс модуля штатной частотой является 200 МГц (200х106=1/(5х10-9)). Если у модуля частота ниже штатной, то время CL можно уменьшать, что приведет к росту быстродействия. Если же у DIMM частота работы выше штатной, то значение CL нужно увеличивать, чтобы сохранить устойчивость работы. Изменяя этот параметр, производители «разнообразят» линейку своей продукции, выпуская так называемые оверклокерские модули памяти (как говорят на Западе, «для энтузиастов»). Например, 200-МГц модуль DDR 400 МГц с CL2 прекрасно работает как DDR 433 МГц с CL3. А «содрать» с наивного юзера за последний можно больше. Такая вот арифметика.

Подробнее на вопросе «развода» пользователей мы остановимся при рассмотрении модулей Kingston. Но это будет потом, а пока вернемся к продукции Samsung. В отношении которой можно уточнить еще следующее. Для памяти DDR 400 при значении символов «C4» тайминги памяти выглядят как «CL-tRCD-tRP=3-4-4» , то есть вариант «CC» (DDR400, тот же CL=3 ), имеющий тайминги «CL-tRCD-tRP=3-3-3» , явно предпочтительнее по своим рабочим параметрам. (Напомню, что чем меньше значения CL, tRCD, tRP, тем лучше.) Практически все модули памяти DDR 400 от Samsung, предназначенные для массовой продажи, имеют обозначения именно «C4» или «СС».

Для массовой памяти от Samsung DDR 333 наиболее распространенным значением является «CB3». Соответственно, эти 166-MГц (DDR 333) модули имеют следующие временные характеристики (CL-tRCD-tRP=2.5-3-3).

-й символы обычно на маркировке модуля отсутствуют. Это так называемый Customer List Reference , то есть здесь могут указываться какие-то рекомендуемые особенности модуля в отношении его эксплуатации определенной категорией потребителей.

Осознание узнанного

А теперь попробуем определиться, что же за модуль Samsung попал к нам в руки. На его наклейке уже написано «256 MB DDR PC2700 CL 2.5». Из надписи чуть повыше «PC270U» мы можем даже узнать, что модуль небуферизированный (нерегистровый). Подобные «письмена» существенно облегчают жизнь рядовому пользователю, позволяя сразу определиться с важнейшими характеристиками модуля: емкость 256 Мб, память типа PC2700 (т.е. DDR 333), значение CAS Latency=2.5 такта. Однако подобные надписи встретишь далеко не на каждом модуле, а потому настоящим кладязем знаний для нас является надпись на стикере, носящая благозвучное название Module Code Information и «гласящая»: M368L3223ETN-CB3.

«М» - речь, безусловно, идет о модуле памяти Samsung.

«3» - это модуль памяти типа DIMM .

«68» - 184-контактный нерегистровый DDR-модуль с 64-битной шиной данных.

«L» - этот девайс рассчитан на напряжение питания 2.5 В.

«32» - модуль составлен из микросхем памяти, каждая из которых содержит 32 миллиона запоминающих ячеек.

«2» - в систему может быть установлено 4 банка такой памяти. Интерфейс общения модуля с компьютером соответствует спецификации SSTL-2. Блоки по 8 тыс. ячеек памяти в модуле обновляются за 64 миллисекунд, а на обновление одной ячейки тратится около 7.8 микросекунд.

«3» - ячейки памяти в чипах имеют емкость 8 бит.

«Е» - в модуле использованы микросхемы 6-го поколения с упаковкой чипов TSOP2-400 - «Т».

«N» говорит о том, что данная планочка памяти без претензий на коррекцию ошибок и буферизацию.

«С» - изделие рассчитано на нормальное, а не пониженное энергопотребление.

«В3» - данный модуль обладает временем доступа в 6 нс (т.е. номинальная рабочая частота (1/6)х1000=166.7 МГц, как и положено модулю DDR 333 (166х2=333) при значении CL, равном 2.5.

Новые поколения процессоров стимулировали разработку более скоростной памяти SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) с тактовой частотой 66 МГц, а модули памяти с такими микросхемами получили название DIMM(Dual In-line Memory Module).
Для использования с процессорами Athlon, а потом и с Pentium 4, было разработано второе поколение микросхем SDRAM - DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM). Технология DDR SDRAM позволяет передавать данные по обоим фронтам каждого тактового импульса, что предоставляет возможность удвоить пропускную способность памяти. При дальнейшем развитии этой технологии в микросхемах DDR2 SDRAM удалось за один тактовый импульс передавать уже 4 порции данных. Причем следует отметить, что увеличение производительности происходит за счет оптимизации процесса адресации и чтения/записи ячеек памяти, а вот тактовая частота работы запоминающей матрицы не изменяется. Поэтому общая производительность компьютера не увеличивается в два и четыре раза, а всего на десятки процентов. На рис. показаны частотные принципы работы микросхем SDRAM различных поколений.

Существуют следующие типы DIMM:

• 72-pin SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module) - используется для FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory) и EDO DRAM (Extended Data Out Dynamic Random Access Memory)

• 100-pin DIMM - используется для принтеров SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)

• 144-pin SO-DIMM - используется для SDR SDRAM (Single Data Rate …) в портативних компьютерах

• 168-pin DIMM - используется для SDR SDRAM (реже для FPM/EDO DRAM в рабочих станциях/серверах

• 172-pin MicroDIMM - используется для DDR SDRAM (Double date rate)

• 184-pin DIMM - используется для DDR SDRAM

• 200-pin SO-DIMM - используется для DDR SDRAM и DDR2 SDRAM

• 214-pin MicroDIMM - используется для DDR2 SDRAM

• 204-pin SO-DIMM - используется для DDR3 SDRAM

• 240-pin DIMM - используется для DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM и FB-DIMM (Fully Buffered) DRAM

• 244-pin Mini-DIMM – для Mini Registered DIMM

• 256-pin SO-DIMM - используется для DDR4 SDRAM

• 284-pin DIMM - используется для DDR4 SDRAM

Чтобы нельзя было установить неподходящий тип DIMM-модуля, в текстолитовой плате модуля делается несколько прорезей (ключей) среди контактных площадок, а также справа и слева в зоне элементов фиксации модуля на системной плате. Для механической идентификации различных DIMM-модулей используется сдвиг положения двух ключей в текстолитовой плате модуля, расположенных среди контактных площадок. Основное назначение этих ключей - не дать установить в разъем DIMM-модуль с неподходящим напряжением питания микросхем памяти. Кроме того, расположение ключа или ключей определяет наличие или отсутствие буфера данных и т. д.

Модули DDR имеют маркировку PC. Но в отличие от SDRAM, где PC обозначало частоту работы (например PC133 – память предназначена для работы на частоте 133МГц), показатель PC в модулях DDR указывает на максимально достижимую пропускную способностью, измеряемую в мегабайтах в секунду.

DDR2 SDRAM

DDR3 SDRAM

В таблицах указываются именно пиковые величины, на практике они могут быть недостижимы.
Для комплексной оценки возможностей RAM используется термин пропускная способность памяти. Он учитывает и частоту, на которой передаются данные и разрядность шины и количество каналов памяти.

Пропускная способность = Частота шины x ширину канала x кол-во каналов

Для всех DDR — количество каналов = 2 и ширина равна 64 бита.
Например, при использовании памяти DDR2-800 с частотой шины 400 МГц пропускная способность будет:

(400 МГц x 64 бит x 2)/ 8 бит = 6400 Мбайт/с

Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) — номер детали.
Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так:

• Kingston KVR800D2N6/1G
• OCZ OCZ2M8001G
• Corsair XMS2 CM2X1024-6400C5

На сайте многих производителей памяти можно изучить, как читается их Part Number.

Используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти . Пришла на смену памяти типа SDRAM .

При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в SDRAM, за счёт считывания команд и данных не только по фронту , как в SDRAM, но и по спаду тактового сигнала . За счёт этого удваивается скорость передачи данных без увеличения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200 МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».

Специфическим режимом работы модулей памяти является двухканальный режим.

Описание

Микросхемы памяти DDR SDRAM выпускались в корпусах TSOP и (освоено позднее) корпусах типа BGA (FBGA), производятся по нормам 0,13 и 0,09-микронного техпроцесса :

• Напряжение питания микросхем: 2,6 В ± 0,1 В.
• Потребляемая мощность: 527 мВт.
• Интерфейс ввода-вывода: SSTL_2.

Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: (тактовая частота шины памяти ) x 2 (передача данных дважды за такт) x 8 (число байтов передающихся за один такт). Например, чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по спаду.

Помимо удвоенной передачи данных, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном, они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания, и использование QDS успешно это решает.

JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.

Чипы памяти

В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC) их количество кратно 4, для модулей с ECC - формула 4+1.

Спецификация чипов памяти

• DDR200: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 100 МГц
• DDR266: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 133 МГц
• DDR333: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 166 МГц
• DDR400: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 200 МГц

Характеристики чипов

• Ёмкость чипа (DRAM density ). Записывается в мегабитах, например, 256 Мбит - чип ёмкостью 32 мегабайта.
• Организация (DRAM organization ). Записывается в виде 64M x 4, где 64M - это количество элементарных ячеек хранения (64 миллиона), а x4 (произносится «by four») - разрядность чипа, то есть разрядность каждой ячейки. Чипы DDR бывают x4 и x8, последние стоят дешевле в пересчёте на мегабайт ёмкости, но не позволяют использовать функции Chipkill , Memory scrubbing и Intel Single-device data correction .

Модули памяти

Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM . На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чип Serial presence detect . На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, буферизующие и усиливающие сигнал на шине, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.

Характеристики модулей

• Объём. Указывается в мегабайтах или гигабайтах.
• Количество чипов (# of DRAM Devices ). Кратно 8 для модулей без ECC , для модулей с ECC - кратно 9. Чипы могут располагаться на одной или обеих сторонах модуля. Максимальное умещающееся на DIMM количество - 36 (9x4).
• Количество строк (рангов) (# of DRAM rows (ranks) ).

Чипы, как видно из их характеристики, имеют 4- или 8-битную шину данных. Чтобы обеспечить более широкую полосу (например, DIMM требует 64 бита и 72 бита для памяти с ECC), чипы связываются в ранги. Ранг памяти имеет общую шину адреса и дополняющие друг друга линии данных. На одном модуле может размещаться несколько рангов. Но если нужно больше памяти, то добавлять ранги можно и дальше, установкой нескольких модулей на одной плате и используя тот же принцип: все ранги сидят на одной шине, только Chip select разные - у каждого свой. Большое количество рангов электрически нагружает шину, точнее контроллер и чипы памяти, и замедляет их работу. Отсюда начали применять многоканальную архитектуру , которая позволяет также независимо обращаться к нескольким модулям.

• Задержки (тайминги): CAS Latency (CL), Clock Cycle Time (tCK), Row Cycle Time (tRC), Refresh Row Cycle Time (tRFC), Row Active Time (tRAS).

Характеристики модулей и чипов, из которых они состоят, связаны.

Объём модуля равен произведению объёма одного чипа на число чипов. При использовании ECC это число дополнительно умножается на коэффициент 8/9, так как на каждый байт приходится один бит избыточности для контроля ошибок. Таким образом, один и тот же объём модуля памяти можно набрать большим числом (36) маленьких чипов или малым числом (9) чипов большего объёма.

Общая разрядность модуля равна произведению разрядности одного чипа на число чипов и равна произведению числа рангов на 64 (72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа рангов модуля.

В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 Гб. Из представленных вариантов следует предпочесть первый или третий, так как они используют чипы x4, поддерживающие продвинутые методы исправления ошибок и защиты от сбоев. При необходимости использовать одноранговую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Мбит и 512 Мбит он может оказаться дороже первого.

Спецификация модулей памяти

Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускали многие производители памяти, а большинство выпускавшихся в последнее время материнских плат поддерживали данные типы памяти.

Примечание 2: выпускались модули памяти, работающие и на более высоких частотах (до 350 МГц, DDR700), но эти модули не пользовались большим спросом и выпускались в малом объёме, кроме того, они имели высокую цену .

Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.

Надо заметить, что нет никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например, между PC1600 (работает на частоте 100 МГц) и PC2100 (работает на частоте 133 МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль.

Модули памяти DDR SDRAM можно отличить от обычной

Вопросы

Какие ограничения по объему памяти накладывают современные операционные системы семейства Windows?

Устаревшие, но кое-где еще встречающиеся, операционные системы Windows 9x/ME умеют работать только с 512 Мб памяти. И хотя конфигурации с большим объемом для них вполне возможны, проблем при этом возникает гораздо больше, чем пользы. Современные 32-разрядные версии Windows 2000/2003/XP и Vista теоретически поддерживают до 4 Гб памяти, но реально доступно для приложений не более 2 Гб. За небольшим исключением - ОС начального уровня Windows XP Starter Edition и Windows Vista Starter способны работать не более чем с 256 Мб и 1 Гб памяти соответственно. Максимальный поддерживаемый объем 64-разрядной Windows Vista зависит от ее версии и составляет:

• Home Basic - 8 Гб;
• Home Premium - 16 Гб;
• Ultimate - Более 128 Гб;
• Business - Более 128 Гб;
• Enterprise - Более 128 Гб.

Что такое память DDR SDRAM?

Память типа DDR (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных) обеспечивает передачу данных по шине "память-чипсет" дважды за такт, по обоим фронтам тактирующего сигнала. Таким образом, при работе системной шины и памяти на одной и той же тактовой частоте, пропускная способность шины памяти оказывается вдвое больше, чем у обычной SDRAM.

В обозначении модулей памяти DDR обычно используются два параметра: или рабочую частоту (равную удвоенному значению тактовой частоты) - например, тактовая частота памяти DR-400 равна 200 МГц; или пиковую пропускную способность (в Мб/с). У той же самой DR-400 пропускная способность приблизительно равна 3200 Мб/с, поэтому она может обозначаться как РС3200. В настоящее время память DDR потеряла свою актуальность и в новых системах практически полностью вытеснена более современной DDR2. тем не менее, для поддержания "на плаву" большого количества старых компьютеров, в которые установлена память DDR, выпуск ее все еще продолжается. Наиболее распространены 184-контактные модули DDR стандартов PC3200 и, в меньшей мере, PC2700. DDR SDRAM может иметь Registered и ECC варианты.

Что такое память DDR2?

Память DDR2 является наследницей DDR и в настоящее время является доминирующим типом памяти для настольных компьютеров, серверов и рабочих станций. DDR2 рассчитана на работу на более высоких частотах, чем DDR, характеризуется меньшим энергопотреблением, а также набором новых функций (предвыборка 4 бита за такт, встроенная терминация). Кроме того, в отличие от чипов DDR, которые выпускались как в корпусах типа TSOP, так и FBGA, чипы DDR2 выпускаются только в корпусах FBGA (что обеспечивает им большую стабильность работы на высоких частотах). Модули память DDR и DDR2 не совместимы друг с другом не только электрически, но и механически: для DDR2 используются 240-контактные планки, тогда как для DDR - 184-контактные. Сегодня наиболее распространена память, работающая на частоте 333 МГц и 400 МГц, и обозначаемая как DDR2-667 (РС2-5400/5300) и DDR2-800 (РС2-6400) соответственно.

Что такое память DDR3?

Ответ: Память стандарта DDR третьего поколения - DDR3 SDRAM в скором времени должна заменить нынешнюю DDR2. Производительность новой памяти удвоилась по сравнению с предыдущей: теперь каждая операция чтения или записи означает доступ к восьми группам данных DDR3 DRAM, которые, в свою очередь, с помощью двух различных опорных генераторов мультиплексируются по контактам I/O с частотой, в четыре раза превышающей тактовую частоту. Теоретически эффективные частоты DDR3 будут располагаться в диапазоне 800 МГц - 1600 МГц (при тактовых частотах 400 МГц - 800 МГц), таким образом, маркировка DDR3 в зависимости от скорости будет: DDR3-800, DDR3-1066, DDR3-1333, DDR3-1600. Среди основных преимуществ нового стандарта, прежде всего, стоит отметить существенно меньшее энергопотребление (напряжение питания DDR3 - 1,5 В, DDR2 - 1,8 В, DDR - 2,5 В).

Что такое SLI-Ready-память?

Ответ: SLI-Ready-память, иначе - память с EPP (Enhanced Performance Profiles - профили для увеличения производительности), создана силами маркетинговых отделов компаний NVIDIA и Corsair. Профили EPP, в которых, помимо стандартных таймингов памяти, "прописываются" еще и значение оптимального напряжения питания модулей, а также некоторые дополнительные параметры, записываются в микросхему SPD модуля.

Благодаря профилям EPP уменьшается трудоемкость самостоятельной оптимизации работы подсистемы памяти, хотя существенного влияния на производительность системы "дополнительные" тайминги не оказывают. Так что какого-либо значительного выигрыша от использования SLI-Ready-памяти, по сравнению с обычной памятью, оптимизированной вручную, нет.

Что такое ECC-память?

ECC (Error Correct Code - выявление и исправление ошибок) служит для исправления случайных ошибок памяти, вызываемых различными внешними факторами, и представляет собой усовершенствованный вариант системы "контроля четности". Физически ECC реализуется в виде дополнительной 8-разрядной микросхемы памяти, установленной рядом с основными. Таким образом, модули с ECC являются 72- разрядным (в отличие от стандартных 64-разрядых модулей). Некоторые типы памяти (Registered, Full Buffered) выпускаются только в ECC варианте.

Что такое Registered-память?

Registered (регистровые) модули памяти применяются в основном в серверах, работающих с большими объемами оперативной памяти. Все они имеют ЕСС, т.е. являются 72-битными и, кроме того, содержат дополнительные микросхемы регистров для частичной (или полной - такие модули называются Full Buffered, или FB-DIMM) буферизации данных, за счет чего уменьшается нагрузка на контроллер памяти. Буферизованные DIMM, как правило, несовместимы с не буферизованными.

Можно ли вместо обычной памяти использовать Registered и наоборот?

Несмотря на физическую совместимость разъемов, обычная не буферизованная память и Registered-память не совместимы друг с другом и, соответственно, использование Registered-памяти вместо обычной и наоборот невозможно.

Что такое SPD?

На любом модуле памяти DIMM присутствует небольшой чип SPD (Serial Presence Detect), в котором производителем записывается информация о рабочих частотах и соответствующих задержках чипов памяти, необходимые для обеспечения нормальной работы модуля. Информация из SPD считывается BIOS на этапе самотестирования компьютера еще до загрузки операционной системы и позволяет автоматически оптимизировать параметры доступа к памяти.

Могут ли совместно работать модули памяти разного частотного номинала?

Принципиальных ограничений на работу модулей памяти разного частотного номинала нет. В этом случае (при автоматической настройки памяти по данным из SPD) скорость работы всей подсистемы памяти будет определяться скоростью наиболее медленного модуля.

Да, можно. Высокая штатная тактовая частота модуля памяти никак не сказывается на ее способности работать на меньших тактовых частотах, более того, благодаря низким таймингам, которые достижимы на пониженных рабочих частотах модуля, латентность памяти уменьшается (иногда - существенно).

Сколько и какие модули памяти надо установить в системную плату, что бы память заработала в двухканальном режиме?

В общем случае для организации работы памяти в двухканальном режиме необходима установка четного числа модулей памяти (2 или 4), причем в парах модули должны быть одинакового объема, и, желательно (хотя и не обязательно) - из одной и той же партии (или, на худой конец, одного и того же производителя). В современных системных платах слоты памяти разных каналов маркируются различными цветами.

Последовательность установки модулей памяти в них, а также все нюансы работы данной платы с различными модулями памяти, обычно подробно излагаются в руководстве к системной плате.

На память каких производителей стоит обратить внимание в первую очередь?

Можно отметить нескольких производителей памяти, достойно зарекомендовавших себя на нашем рынке. Это будут, например, брэнд-модули OCZ, Kingston, Corsair, Patriot, Samsung, Transcend.

Конечно, этот список далеко не полон, однако покупая память этих производителей, можно быть уверенным в ее качестве с большой долей вероятности.