Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Оперативная память.Типы ОЗУ и производительность. Часть 2


Память DDR2 SDRAM представляет собой более быстродействующую версию стандартной памяти DDR SDRAM — большая пропускная способность достигается за счет использования дифференциальных пар сигнальных контактов, обеспечивающих улучшенную передачу сигналов и устранение проблем с сигнальными шумами/интерференцией. Предполагалось, что DDR2 обеспечит учетверенную скорость передачи данных, однако финальные образцы предоставляют лишь удвоенную скорость передачи, а модифицированный метод передачи сигналов позволяет достичь более высокой производительности. Максимальная частота памяти DDR достигает 533 МГц, в то время как рабочая частота модулей памяти DDR2 начинается с 400 МГц и достигает 800 МГц и выше. В табл. 6.9 перечислены различные типы модулей DDR2 и значения их пропускной способности.

Таблица 6.9. Типы и пропускная способность модулей памяти DDR2 SDRAM



Самым скоростным официальным стандартом JEDEC является DDR2-1066; микросхемы в нем работают на эффективной скорости 1066 МГц, в результате чего общая пропускная способность достигает 8533 Мбайт/с. Однако, как и в случае с DDR, многие поставщики выпускают и более быстродействующие модули памяти для разогнанных систем. Эти модули имеют нестандартную маркировку и обеспечивают большую производительность, чем предписывается стандартом. В табл. 6.10 перечислены самые быстродействующие нестандартные модули памяти, которые мне приходилось встречать на рынке. Учтите, что поскольку скорость этих модулей опережает быстродействие стандартных материнских плат и наборов микросхем системной логики, вы не получите от них полной отдачи, пока не разгоните систему до нужной тактовой частоты.

Таблица 6.10. Типы и пропускная способность нестандартных модулей памяти DDR2 SDRAM для разогнанных систем



Кроме более высокого быстродействия и пропускной способности, память стандарта DDR2 обладает и другими достоинствами. К ним относится пониженное по сравнению с памятью DDR напряжение (1,8 вместо 2,5 В), благодаря чему модули памяти DDR2 потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла. Микросхемы DDR2, обладающие большим ко­личеством контактных выводов и поставляются в корпусе FBGA (Fine-pitch Ball Grid Array) вместо TSOP (Thin Small Outline Package), используемого для большинства микросхем DDR и SDRAM. Микросхемы FBGA соединены с подложкой (как правило, самим модулем памяти) посредством близко расположенных шаровых припоев, размещенных на поверхности микросхемы.

Массовое производство модулей DDR2 началось во второй половине 2003 года, а соответствующие наборы микросхем появились в начале 2004 года. Кроме того, некоторые модели производительных видеоадаптеров оснащались различными вариантами DDR2, такими как GDDR2 (Graphics DDR2 — память DDR2 для графических адаптеров). Наборы микросхем для процессоров Intel поддерживают память DDR2 уже достаточно давно, в то время как процессоры Athlon 64 и Opteron компании AMD на протяжении 2005 года поддерживали только память DDR.



Модули DDR2 напоминают обычные DDR DIMM, однако имеют больше контактов и несколько иную конфигурацию установочных зазоров, что не позволит по ошибке вставить их в разъемы для модулей DDR. В конструкции модулей DDR2 предусмотрено 240 контактов, что существенно больше, чем в модулях DDR и SDRAM DIMM.

Сообщество JEDEC начало работу над спецификацией DDR2 в апреле 1998 года; сам стандарт был опубликован в сентябре 2003 года. Производство микросхем и модулей памяти DDR2 началось в середине 2003 года (вначале выпускались только образцы), а массовое производство материнских плат, наборов микросхем системной логики и систем, поддерживающих память DDR2, было налажено только в середине 2004 года. На тот момент уже появились варианты спецификации DDR2, такие как GDDR2 (графическая DDR2), предназначенные для плат графических адаптеров. Следует отметить, что компания AMD несколько опоздала с выпуском материнских плат и наборов микросхем для своих процессоров с поддержкой DDR2. Дело в том, что в процессоры Athlon 64 и Opteron был интегрирован контроллер памяти DDR. Системы на базе процессоров AMD начали поддерживать память DDR2 только в середине 2006 года, когда свет увидели материнские платы с гнездом Socket AM2 и соответствующие процессоры. (Системные платы с гнездом Socket F, также известным как 1207 FX, тоже поддерживали память DDR2.)

Как видите, компания Intel на два года опередила AMD с переходом от DDR к DDR2, поскольку последняя интегрировала поддержку DDR в свои процессоры, в то время как Intel традиционно включала контроллер памяти в северный мост набора микросхем системной логики. Несмотря на то что интеграция контроллера памяти в процессор имеет свои достоинства, главным недостатком является неспособность такой архитектуры быстро адаптироваться к новым типам памяти, не реорганизуя весь процессор и его гнездо. Компания Intel интегрировала контроллер памяти в набор микросхем и смогла быстро перейти к поддержке памяти DDR2, не меняя конструкцию существующих процессоров. Эти конструктивные отличия еще раз проявятся в 2008 году во время ожидаемого перехода от DDR2 к DDR3.

Память DDR3

DDR3 — это последний стандарт памяти, выпущенный организацией JEDEC, еще больше увеличивший быстродействие и надежность и снизивший энергопотребление модулей памяти. Над этой спецификацией работа началась в июне 2002 года, а первые модули DDR3 и поддерживающие их наборы микросхем (серия Intel 3xx) для процессоров Intel были выпущены уже в середине 2007 года. Компания AMD также анонсировала поддержку стандарта DDR3 к середине 2008 года. Изначально память DDR3 будет существенно дороже, чем DDR2, так что в основном она будет устанавливаться в высокопроизводительные рабочие станции верхнего ценового сегмента. Массовый переход на системы с памятью DDR3 ожидается в 2008– 2009 годах.

Модули DDR3 используют улучшенную схему обработки сигнала, включающую самокалибровку и синхронизацию. Также они могут оснащаться встроенным термодатчиком. Память DDR3 работает на напряжении 1,5 В, что примерно на 20% ниже, чем 1,8 В, подаваемые на модули DDR2. Пониженное напряжение в совокупности с другими архитектурными новшествами, как ожидается, понизит потребляемую модулем памяти мощность примерно на 30%.

Ожидается, что модули DDR3 найдут свою нишу в системах с частотой шин процессора и памяти от 1333 МГц, что выше максимального порога, поддерживаемого памятью DDR2 (1066 МГц). В стандартных (т.е. не разогнанных) компьютерных системах модули DDR3 моделей PC3-10600 и PC3 -12800 обеспечат пропускную способность до 10 667 и 12 800 Мбайт/с соответственно. В двухканальном режиме этот показатель достигнет невероятного значения — 25 600 Мбайт/с. В табл. 6.11 представлены стандарты памяти DDR3 и соответствующая им пропускная способность.

240-контактные модули DDR3 идентичны по форме и размерам модулям DDR2, однако имеют отличную конфигурацию установочных зазоров, что не позволит вставить их в разъемы DDR2, на которые подается более высокое напряжение. Модули DDR2 и DDR3 не являются взаимозаменяемыми.

Таблица 6.11. Типы и пропускная способность стандартных модулей памяти DDR3



Память RDRAM

Стандарт Rambus DRAM (RDRAM) представляет собой радикально новую архитектуру модулей памяти, которые устанавливались в высокопроизводительных компьютерах с 1999 по 2002 год. Компании Intel и Rambus подписали соглашение о сотрудничестве в 1996 году, в соответствии с которым Intel обязалась поддерживать память стандарта RDRAM до 2001 года. Уверенность в том, что любая предложенная этой компанией память будет безоговорочно поддержана потребителями, стала причиной вложения компанией Intel больших средств в развитие компании Rambus. Так как стандарт RDRAM был запатентован компанией Rambus, он не встретил особой поддержки в среде производителей наборов микросхем системной логики и материнских плат. В ответ на это компания Intel заверила общественность в своей поддержке этой памяти и выпустила в 1998 году первые наборы микросхем и материнские платы, поддерживающие эту память.

К сожалению, с продвижением на рынке наборов микросхем поддержки памяти RDRAM возникли проблемы ввиду большой задержки их выхода в свет. В то же время память DDR SDRAM быстро завоевывала рынок. Все это заставило компанию Intel пересмотреть свое отношение к технологии Rambus и прекратить инвестиции. После 2001 года Intel продолжала поддерживать память RDRAM, установленную в выпущенных ранее системах, однако новые наборы микросхем системной логики и системные платы были предназначены для DDR SDRAM. Более того, все последующие наборы микросхем и системные платы Intel поддерживают установку исключительно модулей памяти DDR и DDR2.

Изначально предполагалось, что память стандарта RDRAM будет сопровождать выпуск быстродействующих процессоров до 2006 года. Однако без поддержки Intel в виде разработки соответствующих наборов микросхем лишь очень небольшая часть компьютеров, проданных после 2002 года, была оснащена модулями памяти RDRAM. Отсутствие поддержки со сторо­ны основных производителей системных плат и наборов микросхем ведет к тому, что роль стандарта RDRAM в будущем компьютерной индустрии станет весьма незначительной.

Стандарт RDRAM использует уникальную шину данных между микросхемами памяти, посредством которой специализированные устройства могут взаимодействовать друг с другом на очень высокой скорости. Стоит отметить, что данная технология была разработана для игровых компьютерных приставок и применяется в таких системах, как Nintendo 64 и Sony Playstation 2.

Обычные типы памяти (FPM/RDO и SDRAM) иногда называются устройствами с широким каналом. Ширина канала памяти равна ширине шины данных процессора (в системах Pentium — 64 бит). Максимальная производительность памяти SDRAM в исполнении DIMM составляет 100×8 (или 800) Мбайт/с (частота × количество данных, передаваемых за один такт).

С другой стороны, память RDRAM является устройством с узким каналом передачи данных. Количество данных, передаваемых за один такт, достигает только 16 бит (2 байт), не считая двух дополнительных битов контроля четности, однако скорость передачи данных гораздо выше. В настоящее время происходит постепенный переход от параллельной конструкции модулей памяти к последовательной, что напоминает процесс, происходивший в свое время с другими шинами ПК.

Одноканальные 16-разрядные модули памяти RIMM работали вначале с частотой 800 МГц, благодаря чему общая пропускная способность достигала 800×2 (или 1,6) Гбайт/с для одного канала, что совпадает с характеристиками памяти PC1600 DDR-SDRAM. В первых системах Pentium 4 использовались оба банка памяти одновременно, создавая двухканальную структуру с пропускной способностью 3,2 Гбайт/с, что соответствует быстродействию шины оригинального процессора Pentium 4. Одной из особенностей конструкции RDRAM является уменьшенное время ожидания между передачами данных. Это связано с циклически повторяющимися передачами, выполняемыми одновременно и только в одном направлении.

Современные модули памяти RIMM работают не только с исходной частотой 800 МГц, но и с частотами 1066 и 1200 МГц и существуют как в одноканальных 16-разрядных, так и в многоканальных 32- и 64-разрядных версиях, пропускная способность которых превышает 9,6 Гбайт/с.

Каждая отдельная микросхема, последовательно соединенная с последующей, называется RIMM (Rambus Inline Memory Module). Внешне модуль RIM выглядит подобно DIMM, однако они не взаимозаменяемы. Вся работа с памятью организуется между контроллером памяти и отдельным (а не всеми) устройством. Один канал Rambus содержит три разъема RIMM и может поддерживать до 32 устройств RDRAM (микросхем RDRAM) и больше при использовании буфера. В то же время в большинстве материнских плат устанавливается только два модуля на канал, чтобы избежать проблем с искажением сигнала.

Шина памяти RDRAM обеспечивает обмен данными между всеми устройствами и модулями, подключенными к шине, причем каждый модуль оснащен входными и выходными контактами, расположенными на противоположных друг другу сторонах платы. Следовательно, любые разъемы RDRAM, не содержащие модуль RIMM, требуют установки электропровод­ного непрерывного модуля для замыкания шины передачи данных. Сигналы, дошедшие до конечной области шины, ликвидируются системной платой.

Изначально 16-разрядный канал RIMM работал на частоте 800 МГц, что обеспечивало пропускную способность 1,6 Гбайт/с — такую же, как у модулей PC1600 DDR SDRAM. В системах на базе процессоров Pentium 4 обычно одновременно используется два банка памяти; таким образом, общая пропускная способность возрастает до 3,2 Гбайт/с, что совпадает с тактовой частотой процессоров Pentium 4. В конструкции RDRAM задержка между передачами данных уменьшена до предела, поскольку они выполняются синхронно в замкнутой системе, причем в одном направлении.

Новые версии модулей RIMM работают на частоте 1600 МГц, однако для их поддержки было выпущено совсем мало моделей наборов микросхем и материнских плат.

Каждая микросхема RDRAM в модуле RIMM1600 представляет собой обособленное устройство, подключенное к 16-разрядному каналу данных. Кроме того, микросхемы RDRAM имеют внутреннее ядро со 128-разрядной шиной, разделенной на восемь 16-разрядных банков памяти, работающих на частоте 100 МГц. Другими словами, каждые 10 нс (100 МГц) каждая микросхема RDRAM может передать 16 байт данных в ядро и обратно. Широкий внутренний и узкий внешний высокоскоростные интерфейсы являются ключевой характеристикой памяти RDRAM.

Для повышения производительности было предложено еще одно конструктивное решение: передача управляющей информации отделена от передачи данных по шине. Для этого предусмотрены независимые схемы управления, а на адресной шине выделены две группы контактов: для команд выбора строки и столбца и для передачи информации по шине данных шириной 2 байт. Шина памяти работает на частоте 400 МГц, однако данные передаются по фронтам тактового сигнала, т.е. дважды в тактовом импульсе. Правая граница тактового импульса называется четным циклом, а левая — нечетным. Синхронизация осуществляется с помощью передачи пакетов данных в начале четного цикла. Максимальное время ожидания составляет 2,5 нс.


Отношение между тактовым сигналом и циклами передачи данных было показано на рис. 6.2. Пять полных циклов тактового сигнала соответствуют десяти циклам данных.

Архитектура RDRAM также поддерживает множественные чередующиеся транзакции, одновременно выполняемые в отдельных временных областях, поэтому следующая передача данных может быть начата до завершения предыдущей.

Не менее важно то, что память RDRAM потребляет мало энергии. Напряжение питания модулей памяти RIMM, как и устройств RDRAM, составляет только 2,5 В. Напряжение низковольтного сигнала изменяется от 1,0 до 1,8 В, т.е. перепад напряжений равен 0,8 В. Кроме того, RDRAM имеет четыре режима пониженного потребления энергии и может автоматически переходить в режим ожидания на завершающей стадии транзакции, что позволяет еще больше снизить потребляемую мощность.

Как уже упоминалось, микросхемы RDRAM устанавливаются в модули RIMM, по размеру и форме подобные DIMM, но не взаимозаменяемые. Существуют модули памяти RIMM, объем которых достигает 1 Гбайт и более. Эти модули могут устанавливаться в системе по одному, поскольку каждый из них технически представляет собой сразу несколько банков памяти. Модули RIMM устанавливаются попарно только в том случае, если существующая системная плата поддерживает двухканальные модули RDRAM, а также если в системе применяются 16-разрядные модули RIMM.

Существующие модули памяти RIMM можно разделить по быстродействию на четыре основные группы, обычно работающие в двухканальной среде. Таким образом, модули RIMM обычно устанавливают парами — по одной паре в каждой группе разъемов. Каждая группа разъемов RIMM представляет собой один канал. В 32-разрядной версии в одно устройство объединено несколько каналов, при этом согласование пар необязательно. В табл. 6.12 сравниваются различные типы модулей RDRAM. Обратите внимание, что во избежание путаницы с наименованиями модулей DDR, такими как PC800, в именах указана реальная пропускная способность модулей.

Таблица 6.12. Типы и пропускная способность модулей RDRAM



Компания Intel изначально сконцентрировала усилия на внедрении памяти Rambus, что, казалось, позволяло достичь значительного успеха на рынке. К сожалению, задержки в выпуске соответствующих наборов микросхем, возникшие из-за технических сложностей конструкции памяти RDRAM, послужили причиной того, что большинство производителей памяти вернулись к выпуску модулей SRDAM или перешли на выпуск DDR SDRAM. В результате оставшиеся производители подняли цену на RDRAM RIMM в три и более раз, примерно сравняв ее со стоимостью аналогичной по объему памяти DIMM. Впоследствии эта цена опустилась примерно до уровня DDR SDRAM, однако время было уже упущено, и компания Intel сместила акценты на выпуск наборов микросхем, поддерживающих только память DDR и DDR2.

Как уже неоднократно отмечалось, пропускная способность шины памяти должна соответствовать пропускной способности шины данных процессора, поэтому память DRAM RIMM идеально подходила для первых процессоров семейства Pentium 4. Тем не менее частота шины процессора Pentium 4 постоянно росла, а выпуск наборов микросхем системной логики, поддерживающих двухканальную память DDR, DDR2 и DDR3 сделал последние наилучшим вариантом для новейших процессоров Intel и AMD с точки зрения производительности.
имечание

К огорчению производителей микросхем памяти, компания Rambus получила патенты на стандартную память и конструкции DDR SDRAM. Поэтому, независимо от того, производят ли эти компании память SDRAM, DDR или RDRAM, им приходится выплачивать определенную сумму компании Rambus в качестве авторского гонорара. Судебные иски компаний, оспаривающих эти патенты, заметных результатов не принесли.

После того как в 2003 году поддержка памяти RDRAM практически сошла на нет, этот тип памяти быстро исчез с рынка. Так что если ваш компьютер оборудован модулями памяти RIMM, не имеет смысла вкладывать средства в модернизацию его памяти.



Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Оперативная память.Типы ОЗУ и производительность. Часть 2", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2021 Дискета.info