Pamięci DDR - RAM Pamięć RAM jest jedną z najmądrzej wymyślonych części komputera. W przeciwieństwie do swojej nazwy, która raczej wprowadza w błąd niż oddaje istotę rzeczy Coraz szybsze jednostki cen tralne komputerów nie wy korzystają w pełni swoich możl i wości bez dobrej komunikacji z pamięcią. Transfer przez magistralę danych zależy od możliwo ści słabszego partnera. Na jednym końcu pompuje i ssie coraz spraw niejszy i szybszy procesor, a na drugim mamy komórkę pamięci w zasadzie niezmienioną od wielu lat. Procesory i chipsety podlega ły modernizacjom i co kilka lat widać było wyraźne przejścia do coraz nowszej architektury, tym czasem komórki pamięci pozosta ły nadal tak genialnie proste, jak kiedyś, i niewiele w nich można poprawić. Jakim cudem jedno do drugiego pasuje? Niewielką część sukcesu zawdzięczamy stale mo dernizowanej technologii wytwa rzania tego samego podstawowe go elementu - znacznie więcej - zmieniającemu się interfejsowi. Tutaj lista mniej i bardziej udanych pomysłów liczy więcej pozycji. Dostęp asynchroniczny, potem synchroniczny i znowu asynchroniczny, ale całkiem inaczej, pręd kość pojedyncza i potem dwa razy podwajana, poszerzanie szy ny danych i raczej nieudane jej serializacje (Rambus)- te wszyst kie nowinki nie dotyczą budowy samej komórki. Trochę historii Wiadomo, że procesor uniwersal nego komputera musi być kar miony instrukcjami do wykonania i danymi, które po przetworzeniu trzeba gdzieś zapisać. Do tej pory dane cyfrowe są zapisywane za pomocą zer i jedynek, włączeń i wyłączeń, sygnału i j ego braku. W pionierskich czasach kompute rów wykorzystywano różne me tody zapisu i rozróżniania obu tych stanów. Warto zwrócić uwa gę, że pierwsze maszyny liczyły w tempie kilku bitów na sekundę i dla tej szybkości nie było istotne rozróżnianie rodzajów pamięci - tej, którą dzisiaj nazywamy RAM i masowej, podobnej do twarde go dysku. Pierwszą formą pamięci były adaptowane z maszyn tkackich karty i taśmy mechanicz nie dziurkowane, a jej producen tem - IBM, które w tamtych cza sach, w 1911 roku, nazywało się jeszcze Computing Tabulated Re cording Corporation (CTR). Karty i taśmy dziurkowane były wystarczająco dobre do przecho wywania programów i danych wej ściowych do komputerów projekto wanych aż do lat siedemdziesiątych i używanych jeszcze do niedawna (ostatnia Odra 1305 zakończyła pra cę w PKP latem 2006 roku). Ale w miarę przyśpieszania kompute rów dziurkowanie stawało się za wolne do zapisywania danych wyjściowych, a zwłaszcza pośrednich efektów przeliczeń, wykorzystywa nych w dalszych częściach progra mu. Stąd poszukiwa nia szybszej pamięci elektronicznej. Chodziło także o umożliwienie, zgodnie z klasyczną definicją komputera von Neumanna, modyfikacji w czasie pracy programu nie tylko danych,
(…)
… sukcesu zawdzięczamy stale modernizowanej technologii wytwarzania tego samego podstawowego elementu - znacznie więcej - zmieniającemu się interfejsowi. Tutaj lista mniej i bardziej udanych pomysłów liczy więcej pozycji. Dostęp asynchroniczny, potem synchroniczny i znowu asynchroniczny, ale całkiem inaczej, prędkość pojedyncza i potem dwa razy podwajana, poszerzanie szyny danych i raczej nieudane…
… pojedynczego układu. Trik polega na wysyłaniu dwóch danych w jednym takcie zegara. Przytomnie należy zapytać, skąd się bierze to nagłe bogactwo informacji skoro wydobycie ich bądź zapisanie trwa tyle samo, co poprzednio? Najprostszym rozwiązaniem dylematu jest powiększenie wydajności interfejsu, np. przez wstawienie drugiej, równoległej wewnętrznej szyny danych z osobnym potokiem, zsynchronizowanej z pierwszą w przeplocie. Dzięki takiej konstrukcji interfejsu można pod pewnymi warunkami „karmić" szynę danych dwukrotnie częściej.
Jak się można było spodziewać, rezerwy wprowadzone podwojeniem tempa pracy na szynie danych stopniowo się wyczerpują i znów należało zaspokoić rosnący apetyt procesora. Wprowadzono kolejne pokolenie DDR, tym razem w spokojnej atmosferze, niezakłóconej jak poprzednio wojną z Rambusem…
… przy 150MHz staje się czterocyklowym przy 300MHz.
Kolejne pokolenia synchronicznej pamięci dynamicznej różnią się tylko tempem pracy interfejsu: bufora I/O i szyny danych.
Coraz większe zagęszczenie elementów pamięci powoduje kłopoty z adresowaniem, które musi mieć coraz większą liczbę poziomów. Na schemacie pokazano dwa ostatnie (kiedyś jedyne) etapy uzyskania dostępu do komórki pamięci.
…
… a jedynką. Konieczne stało się zmniejszenie zakłóceń i lepsza metoda rozróżniania obu stanów. Pierwsze załatwiło przeniesienie terminowania nieaktywnych układów pamięci z płyty głównej (charakterystyczny rząd układów wzdłuż gniazd pamięci) do wnętrza modułu. Uwalnia to • sygnały od przypadkowych zakłóceń. Efekt tej zmiany widać na rysunku. Przebiegi jedynki i zera różnią się o wiele wyraźnej od siebie…
… płyty głównej odbywa się przez szybkie seryjne połączenie w rodzaju SATA czy PCI-E. Taka zmiana uczyni z RAM raczej część podobną do peryferii niż element tak mocno związany z mostkiem północnym, jak jest teraz. Podobnie jak w PCI-E będzie możliwe zwielokrotnienie liczby linii w celu uzyskania najwyższej wydajności. Aktualna specyfikacja FB dopuszcza współpracę sześciu linii, po 6,7 GB/s w każdej…
… do 6,4 GHz, wiemy też, że Elpida i Samsung mają już gotowe układy. Możemy się spodziewać, że pamięci XDR będą raczej kierowane na rynek produktów nowego rodzaju: konsoli do gier czy wyspecjalizowanych urządzeń multimedialnych, także szansę na zobaczenie w płytach głównych uniwersalnych pecetów będą raczej niewielkie
Komórki pamięci pozostały nadal tak genialnie proste, jak kiedyś, i niewiele…
… rurki. Uzyskanie tej synchronizacji wymagało między innymi układu dostosowującego taktowanie komputera do zmiany temperatury i związanej z nią szybkości rozchodzenia się fali.
Pierwsza pamięć tego typu, zamontowana w komputerze EDSAC, liczyła 512 słów po 35 bitów (i 36. bit start/stopu) w każdym, zapisanych na 32 liniach opóźniających. Jak widać, każda z nich mieściła sporo, bo 536 bitów…
… tylko pamięć podręczna procesora, używana w tym miejscu nie tyle z powodu stabilności, ile krótszego czasu dostępu. Konieczność stałego odświeżania DRAM wynika z budowy pojedynczej komórki. Składa się ona tylko z tranzystora i kondensatora, ładunek zgromadzony w drugim elemencie odpowiada zeru bądź jedynce. Chcąc zapisać jedynkę, ładujemy kondensator przyłożonym napięciem. Ładunek pozostanie w kondensatorze…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)