Стандарти JEDEC

Пам'ять DDR2 SDRAM

DDR2 SDRAM (от англ. double-data-rate two synchronous dynamic random access memory — подвоєна швидкість передачі даних синхронної пам'яті з довільним доступом) — це тип оперативної пам'ятівикористовуваної в комп'ютерах.

Як і DDR SDRAM, DDR2 SDRAM використовує передачу даних по обох фронтах тактового сигналу, за рахунок чого при такій же частоті шини пам'яті, як й у звичайної SDRAM, можна фактично подвоїти швидкість передачі даних (наприклад, при роботі DDR2 на частоті 100 МГЦ ефективна частота виходить 200 МГЦ). Основна відмінність DDR2 від DDR — удвічі більша частота роботи зовнішньої шини, по якій дані передаються в буфер мікросхеми пам'яті. При цьому робота самого чипа залишилася такою ж, як і у просто DDR, тобто з такими ж затримками, але при більшій швидкості передачі інформації. При порівнянні роботи мікросхем DDR та DDR2 на одноднаковій тактовій частоті DDR2 матиме удвічі більші затримки й загальна продуктивність буде гіршою.

Сумісність DDR SDRAM і DDR2 SDRAM

DDR2 не є зворотно сумісною з DDR, кількість контактів більша (240 проти 184 у DDR), тому ключ на модулях DDR2 розташований в іншому місці в порівнянні з DDR і вставити модуль DDR2 у роз'єм DDR, без пошкодження останнього, неможливо.

Різниця між DDR2 і DDR

Пам’ять DDR2 має деякі конструктивні відмінності від модулів DDR-SDRAM, наприклад кількість контактів збільшено з 184 до 240 (контакти розміщенні ближче один до одного), а також змістився «ключ», що запобігає насильній установці у слот модуля пам’яті іншого типу.

Напруга електричного живлення в DDR2 1.8 В на відміну від модулів DDR — 2.5 В, внаслідок чого пам’ять має менше енергоспоживання і тепловиділення. Основною архітектурною відмінністю пам'яті DDR2 є можливість передачі чотирьох блоків даних за такт замість двох, як це було у випадку DDR.

Затримки при записі теж перетерпіли зміни: якщо звичайна пам'ять DDR може записувати дані відразу ж через такт після команди запису, у випадку DDR2 це неможливо через більш високі тактові частоти. Тому затримка запису вираховується по затримці читання шляхом вирахування одного такту. Особливо це актуально при асинхронній роботі (типовий випадок, коли пам'ять DDR2-533 використається на платформі із частотою системної шини 800 МГц) в одно канальному режимі. У цій ситуації збільшена на 33% теоретична пропускна здатність пам'яті DDR2-533 у порівнянні з DDR400 найчастіше не дає помітного приросту продуктивності. Взагалі на такі нестиковки можна було б не звертати увагу, тим більше що у випадку використання синхронного режиму (системна шина 1066 МГц) застосування цього типу пам'яті реабілітує себе.

Як працює пам’ять DDR2

Якщо слідувати термінології SDR (Single Data Rate), DDR (Double Data Rate), то пам'ять DDR2 було б логічно назвати QDR (Quadra Data Rate), оскільки цей стандарт має в чотири рази більшу швидкість передачі, тобто в стандарті DDR2 при пакетному режимі доступу дані передаються чотири рази за один такт. Для організації даного режиму роботи пам'яті необхідно, щоб буфер вводу-виводу (мультиплексор) працював на в чотири рази більшій частоті в порівнянні із частотою ядра пам'яті. Досягається це в такий спосіб: ядро пам'яті, як і раніше, синхронізується по позитивному фронті тактируючих імпульсів, а із приходом кожного позитивного фронту по чотирьох незалежних лініях у буфер вводу-виводу (мультиплексор) передаються 4n біти інформації (вибірка 4n бітів за такт, 4n-Prefetch). Сам буфер вводу-виводу тактується на подвоєній частоті ядра пам'яті й синхронізується як по позитивному, так і по негативному фронті цієї частоти. Іншими словами, із приходом позитивного й негативного фронтів відбувається передача бітів у мультиплексному режимі на шину даних. Це дозволяє за кожен такт роботи ядра пам'яті передавати чотири слова на шину даних, тобто вчетверо підвищити пропускну здатність пам'яті. У пам'яті DDR2 реалізована схема розбивки масиву пам'яті на чотири логічних банки, а для модулів ємністю 1 і 2 Гбайт — на вісім логічних банків. Оскільки затримка CAS Delay становить два такти, то через два такти після команди читання дані можуть бути зчитані із шини даних. Нагадаємо, що в нас є чотири шини даних (лінії) шириною n біт кожна й передача даних може відбуватися паралельно по кожній із цих ліній. У нашому спрощеному прикладі можна вважати, що слова A1-A4, що відповідають першому банку, одночасно (протягом одного такту) передаються по чотирьох лініях. На наступному такті по чотирьох лініях одночасно передаються слова B1-B4 і т.д. Далі ці дані передаються в мультиплексор синхронно з позитивним фронтом тактового імпульсу. Оскільки мультиплексор працює на подвоєній частоті й виводить дані по шині шириною n біт синхронно з позитивним і негативним фронтами, за один такт роботи ядра пам'яті здійснюється вивід на шину даних 4n біт (4 слова). Зрозуміло, що у випадку реалізації архітектури 4n-Prefetch довжина пакета (Burst Length) даних не може бути менш 4. Тому для пам'яті DDR2 мінімальна довжина пакета становить 4. Одне з головних завдань у технології 4n-Prefetch — забезпечити наявність безперервного потоку даних на кожній із чотирьох ліній шириною n біт. З урахуванням того, що команди тактуються на частоті роботи ядра пам'яті й в один момент часу на шині може бути присутнім тільки одна команда, це завдання не таке просте, як здається. Розглянемо як гіпотетичний приклад ситуацію із трьома банками пам'яті. Активація кожного наступного банку може відбуватися тільки після проміжку часу Row-to-Row Delay (tRRD). Типовим є випадок, коли tRRD становить два такти. Крім того, для кожного окремого банку після його активації команда на читання (вибір стовпця в межах активованого рядка) надходить із затримкою, обумовленої RAS-to-CAS Delay (tRCD). І якщо tRCD = 4T, то команда на читання першого банку співпаде з активацією третього банку. Для того щоб уникнути конфлікту команд, команду активації третього банку доводиться зміщати на цілий цикл, що, природньо, приводить і до зсуву всіх наступних команд для цього банку. У результаті такого зрушення на шині даних утвориться пропуск або пузир (Bubble), що приводить до зниження пропускної здатності пам'яті.

Модуль пам'яті DDR2-SDRAM ємністю 512 МБ

Мікросхеми

Модулі

Для використання в комп'ютерах, DDR2 SDRAM поставляється в модулях DIMM з 240 контактами й одним ключем (вирізом у смузі контактів). DіMM'и розрізняються по максимальній швидкості передачі даних (часто називаною пропускною здатністю)

Пам'ять DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM (від англ. D ouble D ata R ate 3 S ynchronous D ynamic R andom A ccess M emory — синхронна динамічна пам'ять із довільним доступом та подвоєною швидкістю передачі даних, третє покоління) — це тип оперативної пам'яті, що використовується в обчислювальній техніці в якості оперативної та відео- пам'яті. Прийшла на зміну пам'яті типу DDR2 SDRAM.

В DDR3 зменшено на 40% споживання енергії порівняно з модулями DDR2 SDRAM, що обумовлено зменшеною (1, 5 В, в порівнянні з 1, 8 В для DDR2 SDRAM та 2, 5 В для DDR-SDRAM) напругою живлення гнізд пам'яті.

Зниження напруги живлення досягається за рахунок використання 90-нм (спочатку, надалі 65 -, 50 -, 40-нм) техпроцесу при виробництві мікросхем та застосування транзисторів з подвійним затвором Dual-gate (що сприяє зниженню струмів витоку).

Мікросхеми пам'яті DDR3 виробляються виключно в корпусах типу BGA.

Сумісність

Модулі DIMM з пам'яттю DDR3, які мають 240 контактів, несумісні з модулями пам'яті DDR2 електрично і механічно. Ключ розташований в іншому місці, томумодулі DDR3 не можуть бутивстановлені в слоти DDR2, зроблено це з метою запобігання помилковоїустановки одних модулів замість інших і їх можливого пошкодження внаслідок неспівпаданняелектричних параметрів.

У перехідний період виробники випускали материнські плати, які підтримували установку і модулівDDR2, і DDR3, маючи відповідні роз'єми (слоти) під кожен з двох типів, але одночаснаробота модулів різних типів не допускалася.

Специфікації стандартів

Можливості мікросхем DDR3 SDRAM

· Функція асинхронного скидання з окремим контактом.

· Підтримка компенсації часу готовності на системному рівні.

· Дзеркальне розташування контактів, зручне для складання модулів.

· Виконання CAS Write Latency за такт.

· Вбудована термінация даних.

· Вбудована калібрування вводу / виводу (моніторинг часуготовності та коригування рівнів).

· Автоматичне калібрування шини даних.

· Можливості модулів DIMM DDR3.

· Послідовна топологія керуючої шини (управління, команди, адреси) з Внутрімодульное термінації.

· Високоточні резистори в ланцюгах калібрування.

· Переваги в порівнянні з DDR2.

· Більш висока пропускна здатність (до 19200 МБ / с).

· Знижений тепловиділення (результат зменшення напругиживлення); не для планок 1600 МГц і вище.

· Менше енергоспоживання та поліпшене енергозбереження; не для планок 1600 МГц і вище.

· Трохи зменшені затримки (в наносекундах).

Збільшення обсягу пам'яті

Збільшення існуючого обсягу пам'яті - один з найбільш ефективних і дешевих способів модернізації, особливо якщо взяти до уваги зрослі вимоги до обсягу пам'яті операційних систем Windows 9x/NT/2000/XP і OS/2. У деяких випадках збільшення обсягу у два рази приводить до такому ж (а іноді й більшому) підвищенню продуктивності системи. Нижче розглядається процес збільшення обсягу пам'яті, включаючи вибір мікросхем пам'яті, їхню установку й наступне тестування.

Стратегія модернізації

Додавання пам'яті - порівняно недорога операція. Крім того, навіть незначне збільшення пам'яті може істотно підвищити продуктивність комп'ютера. Яким чином можна додати пам'ять у ПК? Для цього існує два способи:

- Додавання пам'яті у вільні рознімання системної плати.

- Заміна встановленої пам'яті пам'яттю більшого обсягу.

Додавання додаткової пам'яті в застарілі ПК буде досить неефективно. Краще придбайте потужний комп'ютер з більшими можливостями модернізації. Обміркуйте ваші майбутні потреби в обчислювальній потужності й многозадачности операційної системи (OS/2, Windows 9x/NT/2000 або Linux), а також переконаєтеся, що вони коштують засобів, витрачених на модернізацію системи. Перш ніж додавати в комп'ютер мікросхеми пам'яті (або заміняти дефектні мікросхеми), варто визначити тип необхідних мікросхем пам'яті. Ця інформація повинна втримуватися в документації до вашої системи.

Якщо необхідно замінити дефектну мікросхему пам'яті й немає можливості звернутися до документації, то тип установлених мікросхем можна визначити шляхом їхнього візуального огляду. На кожній мікросхемі є маркування, що вказує її ємність і швидкодія. Після цього звернетеся в найближчий комп'ютерний магазин із проханням визначити тип відповідного чипа пам'яті для вашого комп'ютера.

Зауваження. Збираючись установити в комп'ютер пам'ять ємністю більше 64 Мбайт, попередньо переконаєтеся, що набір мікросхем зможе кэшировать такий обсяг. Pentium II і більше нові процесори, у тому числі Athlon і Duron, оснащені контролером кеш-пам'яті другого рівня, інтегрованим у ядро процесора (не набір мікросхем) і підтримуючої кэширование до 1 Гбайт ОЗУ, а в нових системах — до 4 Гбайт.

Вибір і установка мікросхем пам'яті, модулів DIMM або RIMM

Якщо ви хочете розширити обчислювальні можливості системної плати шляхом добавлення пам'яті, строго додержуйтеся вказівок виробника мікросхем пам'яті або модулів. У персональному комп'ютері можуть використовуватися модулі пам'яті DIMM і RIMM, причому можна встановлювати модулі як одного типу, так і декількох. Використовувані мікросхеми пам'яті, незалежно від їхнього типу, утворять банки пам'яті, тобто сукупність мікросхем, які становлять блок пам'яті. Кожний банк зчитується процесором за один такт. Банк пам'яті не буде працювати доти, поки остаточно не заповниться.

Установка додаткової пам'яті на системній платі - нескладний спосіб збільшити обсяг пам'яті комп'ютера. Більшість систем мають хоча б один незайнятий банк пам'яті, у який можна встановити додаткову пам'ять і в такий спосіб підвищити продуктивність комп'ютера. У деяких високопродуктивних системах потрібна установка двухканальной пам'яті, тобто двох ідентичних модулів пам'яті (однакового обсягу, типу й швидкодії).

Придбання модулів пам'яті

Існує кілька особливостей, на які варто звертати увагу при покупці модулів пам'яті. Одні з них ставляться до виробництва й розподілу пам'яті, інші залежать від типу модулів, що здобуваються. У цьому розділі розглядаються проблеми, з якими можна зштовхнутися при покупці пам'яті.