KOMPIUTERIO ATMINTIS
Turinys:
Sinchroninė atmintis: SDRAM ir DDR SDRAM 3SDRAM atminties pagrindiniai parametrai: 5EDO atmintis 6DA ypatybės 8Literatūra: 10
Sinchroninė atmintis: SDRAM ir DDR SDRAMSinchroninės dinaminės SDRAM (Synchronous DRAM) atminties mikroschemos yra konverizuoti įrenginiai, kurie įprastų ląstelių pagrindu (prieities laikas 50-70 ns) užtikrina 5-1-1-1 ciklą esant 100 Mhz ir daugiau magistralės dažniui. Pagal savo sudėtį SDRAM prievadas panašus į paprastą dinaminę atmintį: išskyrus įėjimų sinchronizacijas, čia yra ir multipleksinė adresų magistralė linijos RAS# CAS# WE# (įrašymo leidimas) ir duomenų linijos visi signalai formuojami pagal teigiamų sinchro impulsų perkryčių, kurių valdomų signalų kombinacijos kiekviename takte formuoja tam tikrą komandą. Su šiomis komandomis organizuojamos toks pats eiliškumas vidinių signalų RAS CAS FPM atminčiai. Duomenys, sukurti pirmam įrašymo perdavimui nustatomi kartu su komanda WR. Sekančiais taktais persiduoda duomenys likusiems perdavimams. Pirmieji skaitymo paketo duomenys magistralėje pasirodo po tam tikro taktų kiekio po komandos. Šis kiekis, vadinamoje CAS Latency (CL), nustatomas priėjimo laiku TCAC ir taktų dažnių. Like duomenys perduodami sekančiais taktais. Regeneracija (ciklas CBR su vidiniu regeneruojamos eilutės adresso skaitikliu) vykdoma komandos REF, kurią galima įvesti tik esant ramybės būsenai (idle) visom saugyklom.Signalas I/O PaskirtisCLK I Clock Input – sinchronizacija vyksta teigiamuose perkirčiuoseCKE I Clock Enable – sinchronizacija (aukštu lygiu). Žemas lygis perveda mikroschemą į rėžimą Power Down, Suspend arba Self RefreshCS# I Chip Select – komandų dekodavimas (žemas lygis). Esant aukštam lygiui, komandos nebekoduojamos, bet pradėtų komandų vykdymas tęsiamasRAS#, CAS#, WE# I Row Address Strobe, Column Address Strobe, Write Enable – signalai, nusakantys operacijas (komandos kodas)BS0, BS1 ar BA0, BA1 I Bank Select arba Bank Address – talpos saugyklos pasirinkimas, kuriam adresuojamos komandosA[0:12] I Address – adreso multipleksinė magistralė. Cikluose Bank Activate nustato eilutės adresą. Cikluose Read/Write linija A[0:9] ir A11 nustato stulpelio adresą. Linija A10 cikluose Read/Write įjungia automatinio išankstinio pakrovimo režimą
DQX I/O Data Input/Output – Dviejų krypčių duomenų linijaDQM I Data Mask – duomenų maskavimas. Skaitymo cikle aukštas lygis perjungia duomenų magistralę (vykdomas per 2 taktus). Užrašymo cikle aukštas lygis uždraudžia esamų duomenų įrašymą, žemas – leidžiaVSS, VDD – Branduolio maitinimasVSSQ, VDDQ – Branduoliai izoliuoti nuo maitinimo, trukdžiams mažintiIš pirmo žvilgsnio šiame aprašyme nesimato jokių SDRAM privalumų lyginant su BEDO. Vis tik tai sinchroninė sąsaja lyginant su vidine didelės talpos saugyklos organizavimu suteikia galimybe padidinti atminties darbo našumą, esant dideliam kreipimusi skaičiui. Čia turima omeny šiuolaikinių procesorių sugebėjimą formuluoti sekančias užklausas į atmintį, nelaukiant prieš tai vykdytų rezultatų, o taip pat nelaukiant ankstesnių įrenginių – pagrindinių magistralių (PCI, AGP) į SDRAM po eilutės išrinkimo (talpos saugyklos aktivizavimo) ją galima uždaryti ne iš karto, o po eilės kreipimosi į elementus įvykdymo. Šie kreipimaisi bus vykdomi greičiau kadangi jiem nebūtini komandų perdavimai ir TRC laukimai. Maksimalus atviras eilutės užlaikymas yra apribojimas regeneracijos periodu. Galimybė dirbti su atvira eilute buvo panaudota jau FPM DRAM vis tik SDRAM rėžime galima aktyvuoti eilutes keliose talpos saugyklose – kiekvieną ACT komanda. Šis ypatumas slepiasi žodžiuose “ Single-pulsed RAS interface” pagrindinį SDRAM ypatumu perskaičiavimu. Eilutę galima aktyvuoti esant bet kokiai operacijai su kita talpos saugykla. Reikalaujamos talpos saugyklos kreipimasis į atvirą eilutę yra vykdomas RD ir WR komandomis, išskyrus stulpelio adresą, figūruoja ir talpos saugyklos numeris. Be to galima laikyti atidarytas eilutes talpos saugyklose apjungtuose bendra atminties magistrale, adresavimui yra naudojamos CS# linijos.
SDRAM atminties pagrindiniai parametrai:
Leidžiamas taktinis dažnis; CL (Cas Latency) – paslėptų taktų skaičius (2 arba 3); T RCD – RAS – CAS užlaikymas, išreikštas taktais (2arba3); TRP – išankstinio pakrovimo laikas; TRC – minimalus ciklo kreipinys į vieno banko eilutę;
TAC – duomenų pasirodymo užlaikymo laikas.SDRAM taktų dažnis naudojamas OZU PC – kompiuteriuose, yra trys gradacijos: PC66 (ankščiau jos taip nevadino todėl, kad kitų nebuvo), PC 100 ir PC 133 maksimaliems dažniams 66.6, 100 ir 133 MHz. Jų pagrindiniai parametrai duoti lentelėje:
Klasifikacija CL TRCD TRP TRC PastabosPC66 32 22 32 87 Lėtasis variantasPats greičiausias variantasPC100 332 322 322 877 Lėtasis variantasVidutinis variantasPats greičiausias variantasPC133 3322 3232 3222 9888 Lėtasis variantasVidutinis variantasVidutinis variantasPats greičiausias variantas
Daugelyje 486 ir “Pentium” kompiuterių yra naudojama EDO (Extended Data Out) darbinė atmintis. Ji gali veikti iki 50 MHz magistralėse ir būna 70, 60 arba 50 ns spartos. EDO atmintis yra spartesnė už FPM, nes informacija iš kito atminties adreso gali būti rengiama skaitymui dar nebaigus procesoriui pasiimti duomenų iš anksčiau pateikto adreso. EDO atmintis
EDO atmintis gana ilgai karaliavo rinkoje. Net atsiradus dar spartesnei SDRAM atminčiai buvo bandoma tobulinti EDO technologiją, nes naujoji SDRAM atmintis buvo palyginti brangi. Buvo sukurta BEDO (“Burst EDO”, srauto EDO) atmintis. Joje išvis buvo panaikintas anksčiau taikytas atminties valdiklio modelis, nes šis privalėdavo laukti, kol duomenys bus visiškai paruošti, prieš siųsdamas juos sistemos procesoriui. BEDO atmintis buvo beveik dvigubai spartesnė už FPM atmintį ir iki 50% spartesnė už paprastą EDO. Nepaisant gerokai padidintos spartos, BEDO technologija pralaimėjo konkurencijos varžybas SDRAM. Kompiuterio valdymo mikroschemų gamintojai nenorėjo kurti kelių skirtingų mikroschemų rinkinių (chipsets) vien todėl, kad dalis kompiuterių naudos SDRAM, o kiti – BEDO DRAM.Visi iki šiol minėti atminties tipai priskiriami asinchroninės atminties kategorijai. Jie veikia savo pačių dažniais ir su procesoriumi nėra sinchronizuojami. Norėdami padidinti procesoriaus ir atminties magistralių spartą turime kaip nors išspręsti ir sinchronizavimo problemą. Jos sprendimas pasirodė ganėtinai sudėtingas, tad rinkoje SDRAM atsirado po ilgo kūrimo ir bandymų periodo.
SDRAM labai skiriasi nuo ankstesnių atminties tipų. Ji yra sinchronizuojama su magistralės (ir kartu procesoriaus) dažniu, tad ir SDRAM sparta nurodoma ne nanosekundėmis, o megahercais. Pardavėjų kainoraščiuose dažniausiai pamatysite 66, 100 ir 133 MHz SDRAM modulius. Palyginti su ankstesniųjų tipų atmintimi, apytikriai galima teigti, kad 66 MHz SDRAM sparta yra 13 ns, 100 MHz – 10 ns, o 133 MHz – 6 ns. SDRAM atmintyje daugiau laiko sugaištama informacijos paruošimui perduoti, tačiau pabaigus šį darbą duomenys į procesorių perduodami labai didelės spartos nuosekliu srautu.Pradinis SDRAM standartas (dar žinomas kaip JEDEC pagal jį kūrusios organizacijos pavadinimą) buvo taikomas 66 MHz magistralėms, tačiau netrukus buvo patobulintas 83 ir 100 MHz magistralėms. Pirmosios kartos SDRAM susidūrė su patikimumo problemomis, o tai grėsė tiek nemalonumais atminties ir kompiuterių gamintojams, tiek ir paties standarto, į kurio kūrimą buvo investuotos milžiniškos sumos, pragaištimi.Norėdama pritaikyti darbinę atmintį savo 100 MHz magistralės pagrindinėms plokštėms su 440BX mikroschemų rinkiniu “Intel” sukūrė PC100 specifikaciją, kuri dideliame 70 puslapių dokumente apibrėžia, kaip turi veikti šio tipo SDRAM atmintis. PC100 SDRAM turėjo būti paskutinė tokio tipo darbinė atmintis, toliau rinką užleisianti “Rambus” technologijai, tačiau dėl labai užsitęsusio pastarosios kūrimo ir tobulinimo atsirado net keletas naujų SDRAM variantų. Pavyzdžiui, pernai, nebesulaukusios nebrangių ir patikimų “Rambus” variantų, AMD ir kai kurios mikroschemų rinkinių gamintojos nusprendė naudoti PC133 standarto SDRAM atmintį, kuri naudojama su 133 MHz magistrale ir gali duomenis perduoti iki 1,6 GB per sekundę sparta (kiti variantai gali pasiekti tik 800 MB/s spartą). Ilgai dvejojusi PC133 standartui pritarė ir “Intel”, nes rinkoje būtų įvykęs visiems nenaudingas skilimas.Netikėtai lėtas “Rambus” plitimas pasitarnavo puikia dirva alternatyvių atminties tipų kūrėjams. Pastaruoju metu rinkoje pasirodė bent trys nauji reikšmingi SDRAM atminties tipai, žadantys jei ne nukonkuruoti, tai bent užpildyti nišą “Rambus” belaukiant.Vieną tokių modelių, ESDRAM (“Enhanced SDRAM” – patobulintą SDRAM) gamina bendrovė “Enhanced Memory Systems”. Ypatingų naujovių šis atminties tipas neturi, tačiau kiekviename SDRAM luste prideda po nedidelį statinės SRAM atminties kiekį. Ši statinė atmintis tarnauja dar viena tarpine atmintimi, paspartinančia pasikartojančių duomenų perdavimą iš darbinės atminties į procesorių.Kadangi ESDRAM yra vienos bendrovės gaminys, rinkoje labiau plinta atviro standarto DA tipai – DDR SDRAM ir SLDRAM. Pirmasis jų dvigubina signalo perdavimo dažnį, o antrasis yra labai panašus į “Rambus” atmintį tuo, kad naudoja vieną duomenų perdavimo kanalą ir yra valdomas specialiu protokolu.DDR SDRAM (“Double Data Rate SDRAM” – dvigubo duomenų srauto SDRAM) veikia tokiu pat dažniu, kaip ir, sakykime, 100 MHz SDRAM, tačiau duomenis sugeba perduoti tiek ciklo pradžioje, tiek ir pabaigoje. Taigi, nedidindami magistralės ir darbinės atminties dažnio, galime perduoti duomenis sparta, atitinkančia 200 MHz. Šiuo metu DDR SDRAM naudojama kai kuriose naujausios kartos vaizdo plokštėse, bet netrukus gali paplisti ir kaip pagrindinė AK darbinė atmintis.Pagrindinė konkurentė “Rambus” technologijai vis dėlto yra SLDRAM (SyncLink DRAM). Šio tipo atmintis savo veikimo principu yra panaši ir į “Rambus”, ir į DDR SDRAM. Ji, kaip ir DDR SDRAM, gali veikti dvigubu magistralės dažniu, tačiau signalas joje keliauja vienu itin didelės spartos kanalu ir yra valdomas specialaus valdiklio. Vienas didžiausių SLDRAM privalumų yra tas, kad valdymo protokolus ir pačią darbinės atminties konstrukciją apibrėžia atviras viešas standartas, o tai reiškia, kad jį tobulinti gali visi, ne vien, tarkime, “Intel” ir “Rambus”. Kol kas dar ankstoka prognozuoti SLDRAM paplitimą. Tai, kad šio tipo darbinė atmintis gali pasiekti 800 MHz spartą, vis vėluojantys “Rambus” sprendimai bei santykinė “Intel 820” mikroschemų nesėkmė lyg ir žadėtų gražią ateitį SLDRAM kūrėjams, tačiau rinkoje dažnai nugali ne geriausias produktas, o didžiausią svorį ir įtaką turinčios firmos.DA ypatybėsNe viską lemia darbinės atminties tipas ir jos formatas. Daugelis DA tipų turi papildomų (ar šiaip skirtingų) ypatybių, kurios gali būti svarbios vartotojams. Apie spartą jau rašyta. Tereikia prisiminti, kad asinchroninės atminties sparta matuojama nanosekundėmis, o sinchroninės – megahercais. Naujausios kartos darbinė atmintis taip pat turi daugiklį – pavyzdžiui, DDR DRAM 100 MHz magistralės kompiuteryje veikia 200 MHz sparta. Derėtų atminti, kad į kompiuterį galima dėti tokią pat arba spartesnę DA, nei jau įdėta ar nurodyta pagrindinės plokštės aprašyme. Pavyzdžiui, jei kompiuteris naudoja 70 ns darbinę atmintį, galima į laisvus lizdus įdėti tokio paties tipo 60 ns DA blokelius. Darbinės atminties, o ir viso kompiuterio sparta nuo to nepadidės, tačiau bent jau žalos nebus. Priešingu atveju, gali perkaisti ir sudegti tiek atminties blokeliai, tiek ir pagrindinės plokštės mikroschemos.Kita svarbi ypatybė – naudojama srovės įtampa. Anksčiau beveik visa darbinė atmintis naudojo 5 V srovę. Dabar dažniausiai naudojami 3,3 V DA blokeliai, o nešiojamieji kompiuteriai naudoja 2,5 V. Ant darbinės atminties blokelių dažniausiai būna pažymėta ir jų naudojama įtampa – jei nesate tikri, paklauskite specialistų.Darbinė atmintis taip pat gali turėti klaidų taisymo ypatybes. Iš tikrųjų jos nėra tokios naudingos, kaip gali pasirodyti, mat pačioje DA klaidų atsiranda labai retai, net jei tai yra ne “balta” atmintis. Todėl DA su klaidų taisymu (“Parity” arba ECC) jei ir naudojama, tai dažniausiai serveriams, nors statistika nepateisina ir tokių išlaidų – pasak kai kurių šaltinių, klaidų darbinėje atmintyje atsirastų kartą per 25 metus. Kita vertus, nei “Parity”, nei ECC atmintis klaidų netaiso – tiesiog atpažįsta jas ir neleidžia nukentėjusių duomenų įrašyti į kietąjį diską. Dažniausiai tai reiškia, kad kompiuteris “pakabinamas”.
Literatūra:
1. Michail Guk “Enciklopedija, Aparatnije sredstva IBM PC”–Sankt Peterburg 2002 m.2. Žurnalas “Kompiuterija” Nr.4 2002 m.3. Žurnalas “Hackeris” Nr.5 2002 m.4. Web-svetainė www.google.lt