Вікіпедія

DRAM: відмінності між версіями

Інтерактивний перегляд історії
[перевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
мНемає опису редагування
Рядок 5:
 
== Опис ==
 
=== Короткий огляд принципу роботи ===
Елементи пам'яті в мікросхемі DRAM — це крихітні конденсатори, які утримують заряди. Саме так (наявністю або відсутністю зарядів) і кодуються біти. Проблеми, пов'язані з пам'яттю цього типа, викликані тим, що вона динамічна, тобто повинна постійно регенеруватися, оскільки інакше електричні заряди в конденсаторах пам'яті «стікатимуть» і дані будуть втрачені. Регенерація відбувається, коли контролер пам'яті системи бере крихітну перерву і звертається до всіх рядків даних в мікросхемах пам'яті. Більшість систем мають контролер пам'яті (зазвичай вбудовуваний в набір мікросхем системної плати), який налаштований на відповідну промисловим стандартам частоту регенерації, рівну 15 мкс. До всіх рядків даних звернення здійснюється після проходження 128 спеціальних циклів регенерації. Це означає, що кожні 1,92 мс прочитуються всі рядки в пам'яті для забезпечення регенерації даних.
 
==== Регенерація у роботі пам'яті ====
Регенерація пам'яті, на жаль, віднімає час у процесора: кожен цикл регенерації за тривалістю займає декілька циклів центрального процесора. У старих комп'ютерах цикли регенерації могли займати до 10 % (або більше) процесорного часу, але в сучасних системах, що працюють на частотах, рівних сотням мегагерц, витрати на регенерацію становлять 1 % (або менше) процесорного часу. Деякі системи дозволяють змінити параметри регенерації за допомогою програми установки параметрів CMOS, але збільшення часу між циклами регенерації може призвести до того, що в деяких елементах пам'яті заряд «стече», а це викличе збої пам'яті. В більшості випадків надійніше дотримуватися частоти регенерації, що рекомендується або заданої за умовчанням. Оскільки витрати на регенерацію в сучасних комп'ютерах складають менше 1 %, зміна частоти регенерації має незначний вплив на характеристики комп'ютера.
 
==== Залежність ємності від будови ====
У пристроях DRAM для зберігання одного біта використовується тільки один транзистор і пара конденсаторів, тому вони місткіші, ніж мікросхеми інших типів пам'яті.
 
В даний час є мікросхеми динамічної оперативної пам'яті ємністю до 512 Мбіт і більше. Це означає, що подібні мікросхеми містять 512 млн (і навіть більше) транзисторів! Адже Pentium IV має 55 млн транзисторів. Річ у тому, що в мікросхемі пам'яті всі транзистори і конденсатори розміщуються послідовно, зазвичай у вузлах квадратних ґрат, у вигляді дуже простих структур, що періодично повторюються, на відміну від [[Процесор|процесора]], що є [[Мікроархітектура|складнішою схемою різних структур]] і не має регулярної організації.
 
Транзистор для кожного однорозрядного регістра DRAM використовується для читання стану суміжного конденсатора. Якщо конденсатор заряджений, у комірці записана 1; якщо заряду немає — записаний 0. Заряди в крихітних конденсаторах увесь час стікають, ось чому пам'ять повинна постійно регенеруватися. Навіть миттєве переривання подачі живлення або який-небудь збій в циклах регенерації приведе до втрати заряду у комірці DRAM, а отже, і до втрати даних.
 
==== Конструктивні особливості ====
Динамічна оперативна пам'ять використовується в персональних комп'ютерах; оскільки вона недорога (значно дешевша за статичну оперативну пам'ять), то мікросхеми можуть бути щільно упаковані, а це означає, що пристрій великої ємності, що запам'ятовує, може займати невеликий простір. На жаль, пам'ять цього типу не відрізняється високою швидкодією, зазвичай вона набагато «повільніша» за процесор. Тому існує безліч різних типів організації DRAM, що дозволяють поліпшити цю характеристику.
 
Конструктивно пам'ять DRAM складається із «комірок» розміром в 1 або 4 [[біт]]а, в кожній із яких можна зберігати певний обсяг даних. Сукупність «комірок» такої пам'яті створюють умовний «прямокутник», який складається із певної кількості ''стрічок та стовпців''. Один такий «прямокутник» називається ''сторінкою'', а сукупність сторінок називається ''банком''. Весь набір «комірок» умовно ділиться на кілька областей.
 
Слід зазначити, що існує багато видів та підтипів динамічної пам'яті, що виконані у різних форм-факторах, наприклад [[DDR-SDRAM|DDR]]/[[DDR2 SDRAM|2]]/[[DDR3 SDRAM|3]] чи [[LPDDR]].
 
== Історія ==
Рядок 32 ⟶ 39:
У 1969 р. [[Honeywell]] запропонували [[Intel]] виготовляти DRAM з використанням 3-транзисторні комірки, який вони розробляли. Це стало продуктом із назвою Intel 1102 (1024x1) на початку 1970. Проте із 1102 було багато проблем, які викликали в Intel, і компанія почала роботу з своєю власною розробкою поліпшення даного продукту (це трималося в таємниці, щоб уникнути конфліктів з Honeywell). Результатом стали перші комерційно доступні 1-транзисторні комірки DRAM, Intel 1103 (1024x1) у жовтні 1970 (незважаючи на початкові проблеми, пов'язані з низькими виходами аж до 5-ї ревізії шаблону).
 
Першим модулем DRAM із мультиплексними рядками та колонками адресного простору був [[Mostek]] MK4096 (4096x1) розроблений Робертом Проебстінгом (Robert Proebsting), і представлений вже в 1973 році. Це схематичне рішення було заздалегідь радикальним, дозволяло формувати пакети з меншою кількістю контактів, що створювало ряд переваг, які мали відчуватися із кожним кроком зростання пам'яті. MK4096 також виявилися досить надійними в розробці клієнтських [[застосунок|застосунків]]. Уже при 16K щільністіщільності ефективність стала досить помітною, і Mostek MK4116 16K DRAM досягнуло більш ніж 75 % частини всього світового ринку DRAM. Проте, коли щільність зросла до 64K Mostek обігнали японські виробники DRAM завдяки продажам високоякісної DRAM з використанням тієї ж схеми мультиплексування за ціною, нижчою від вартості (японські компанії згодом були визнані винними у скоєнні [[демпінг|цінового демпінгу]]).
 
== Принцип роботи ==
[[Файл:square array of mosfet cells read.png|thumb|250px|Принцип роботи DRAM читання, для простої матриці 4 на 4.]]
[[Файл:square array of mosfet cells write.png|thumb|250px|Принцип роботи DRAM запису, для простої матриці 4 на 4.]]
В сучасних комп'ютерах фізично DRAM-пам'ять являє собою [[Друкована плата|плату]] — модуль, на якому розміщуються [[Мікросхема|мікросхеми]] пам'яті зі спеціалізованим з'єднувачем для підключення до [[Материнська плата|материнської плати]]. Роль «комірок» відіграють [[конденсатор]]и та [[транзистор]]и, які розташовані всередині мікросхем пам'яті. Конденсатори заряджеютьсязаряджаються у випадку, коли в комірку заноситься одиничний біт, або розряжаєтьсярозряджається у випадку, якщо в комірку заноситься нульовий біт. Транзистори потрібні для утримання [[Електричний заряд|заряду]] всередині конденсатора. За відсутності подачі [[Електроенергія|електроенергії]] до оперативної пам'яті відбувається розряженняпоступове (чи одномоментне) розряджання конденсаторів і пам'ять спустошується чи спотворює дані. Ця динамічна зміна заряду конденсатора і є основним принципом роботи пам'яті типу DRAM.
Елементом пам'яті такого типу є чутливий [[підсилювач]] ({{lang-en|sense amp}}), який підключений до кожного із стовпців «прямокутника». Він реагує на слабкий потік [[електрон]]ів, які рухаються через відкриті транзистори із обкладинок конденсаторів, і зчитує цілком всю сторінку. Саме сторінки і є мінімальною порцією обміну із динамічною пам'яттю, тому що обмін даними із окремо взятою коміркою нереальнийконструктивно неможливий.
 
=== Регенерація ===
На відміну від ''статичної пам'яті'' типу [[SRAM]] ({{lang-en|static random access memory}}), яка є конструктивно складнішим і дорожчим типом пам'яті [[RAM]] та використовується в основному для [[кеш]]-пам'яті, пам'ять DRAM виготовлюєтьсявиготовляється на основі [[електричний конденсатор|конденсаторів невеликої ємності]], які швидко втрачають заряд, тому інформацію доводиться оновлювати через певні проміжки часу, щоб уникнути втрати даних. Цей процес називається [[Регенерація пам'яті|регенерацією пам'яті]] і реалізовується спеціальним [[мікроконтролер]]ом, встановленим на [[материнська плата|материнській платі]], або інтегрованому в кристал центрального процесора. Протягом певного часу, який називається ''крок регенерації'', в DRAM перезаписується рядок ({{lang-en|row}}) комірок, і через кожні ''8-64 мс'' оновлюються всі рядки пам'яті.<ref>Див. також ''електричні шини'' [[CS]] (column select) та [[RS]] (row select).</ref>
 
Процес регенерації пам'яті в ''класичному варіанті'' суттєво «гальмує» роботу системи, оскільки в цей час обмін даними із пам'яттю неможливий. Регенерація, яка основана на принципі ''перебору рядків'' не використовується в сучасних типах DRAM. Існують декілька економічнішихбільш економічних варіантів даного процесу&nbsp;— ''розширений, пакетний, розподільчий''; найекономічнішимнайбільш економічним є метод ''прихованої регенерації''.
 
Із нових технологій регенерації можна виділити тип регенерації [[PASR]] ({{lang-en|Partial Array Self Refresh}}), який використовується компанією [[Samsung]] в чипах пам'яті [[SDRAM]] із низьким рівнем [[енергоспоживання]]. Регенерація «комірок» виконується тільки в період очікування тих банків пам'яті, в яких пам'ять заповнена. Паралельно з цією технологією реалізовується метод [[TCSR]] ({{lang-en|Temperature Compensated Self Refresh}}), який призначений для регулювання [[швидкість|швидкості]] процесу регенерації в залежності від робочої [[температура|температури]].
Рядок 67 ⟶ 74:
Спеціальний тип оперативної пам'яті '''Video RAM''' ([[VRAM]]) був розроблений на основі пам'яті типу SDRAM для використання у [[відеокарта|відеокартках]] (розробки велися Ф. Діллом (F. Dill) і Р. Матіком (R. Matick) починаючи з [[1980]] року, а запатентували в [[1985]] (Патент США 4,541,075)). Він дозволяв забезпечувати неперервний потік даних в процесі оновлення зображення, що було необхідно для реалізації зображення високої якості. На основі пам'яті типу VRAM, з'явилася [[специфікація]] пам'яті типу [[Windows RAM]] ([[WRAM]]), хоча іноді її помилково пов'язують із [[операційна система|операційними системами]] сімейства [[Windows]]. Її продуктивність стала на 25&nbsp;% вище, ніж у оригінальної пам'яті типу SDRAM, завдяки деяким технічним змінам.
 
Але пізніше, вже в [[1990]]-х стандартна пам'ять DRAM (тобто SDRAM) стала дешевшою, щільнішою та високопродуктивнішоюбільш продуктивною настільки, що витіснила VRAM.
 
=== Сторінкова пам'ять ===
[[Сторінкова пам'ять]] ({{lang-en|page mode DRAM, [[PM DRAM]]}}) була однією із перших типів комп'ютерної пам'яті, яка випускалася на початку 90-х років. Але з ростомріст швидкодії центральних процесорів та зростаннюзростання системних вимог розвивающихсядо сучасних програм таі операційних систем почало вимагатисявимагати не тільки значні обсяги оперативної пам'яті, а й швидкостішвидкість її роботи.
 
=== Швидка сторінкова пам'ять ===
Рядок 85 ⟶ 92:
 
=== Пакетна EDO RAM ===
[[Пакетна пам'ять EDO RAM]] ({{lang-en|burst extended data output DRAM, [[BEDO DRAM]]}}) стала дешевою альтернативою пам'яті SDRAM. Заснована на пам'яті EDO DRAM, її ключовою особливістю була технологія поблочногопоблокового читання даних (блок даних читався за один такт), що зробило її роботу швидше, ніж у пам'яті типу SDRAM. Але неможливість працювати на частоті системної шини понад 66 МГц не дозволило даному типу пам'яті стати популярною.
 
=== DDR SDRAM ===
{{main|DDR-SDRAM}}
У порівнянні із звичайною пам'яттю типу SDRAM, в пам'яті [[DDR SDRAM]] ({{lang-en|double data rate SDRAM}}, SDRAM із подвоєною швидкістю передачі даних або SDRAM II) була вдвічі збільшена пропускна здатність. Спочатку пам'ять даного типу використовувалася у відеокарткахвідеокартах, але потім з'явилася підтримка DDR SDRAM зі сторони чипсетів. Пам'ять працює на частотах 100 МГц і 133 МГц, її час повного доступу&nbsp;— 30 нс і 22,5 нс, а час роботи циклу&nbsp;— 5 нс і 3,75 нс.
 
=== Direct RDRAM, або Direct Rambus DRAM ===
Рядок 102 ⟶ 109:
Елементи пам'яті типу DRAM конструктивно виконуються або у вигляді окремих мікросхем в корпусі тпипу [[DIP]], або у вигляді модулів пам'яті типу: [[SIP]] (Single In-Line Package), [[SIMM]] (Single In-line Memory Module), [[DIMM]] (Dual In-line Memory Module), [[RIMM]] (Rambus In-line Memory Module).
 
Мікросхеми в корпусах типу DIP випускалися до використання модулів пам'яті. Ці мікросхеми мають два ряди контактів, розташованих вздовшвздовж довгих сторін [[Мікросхема|чипу]], і загнуті донизу.
 
=== Модулі SIP ===
Модулі типу SIP являють собою прямокутні плати із контактами у вигляді невеликих штирьківштирків. Цей тип пам'яті в цей час{{коли}} практично не використовується, так як був витіснений модулями пам'яті типу SIMM.
 
=== Модулі SIMM ===
Рядок 111 ⟶ 118:
 
=== Модулі DIMM ===
Модулі типу DIMM найпоширеніші у вигляді 168-контактних модулів, встановлюються в роз'єми вертикально і фіксуються защібками. В [[портативні пристрої|портативних пристроях]] широко використовуються [[SO-DIMM]]&nbsp;— різновид DIMM малого розміру ({{lang-en|SO — small outline}}), які в першу чергу призначалися для [[портативні комп'ютери|портативних комп'ютерів]]. Найчастіше зустрічаються 72- і 144- контактні модулі типу SO DIMM. Пам'ять типу DDR SDRAM випускається у вигляді 184-контактних DIMM-модулів, а для пам'яті типу DDR2 SDRAM випускаютсявипускаються 240-контактні модулі.
 
=== Модулі RIMM ===
Отримано з https://uk.wikipedia.org/wiki/DRAM