Память на любой вкус
«Ты помнишь, как все начиналось…»
Еще несколько лет назад хорошим тоном считалось устанавливать на ПК 64-128 Мбайт оперативной памяти. Однако уже сейчас желательно устанавливать как минимум 256 Мбайт, а еще лучше — 512 Мбайт памяти. Потребность в большем объеме памяти — это не единственная наблюдающаяся тенденция. По мере возрастания тактовой частоты процессоров и увеличения пропускной способности процессорной шины возникает и потребность в использовании более скоростных типов памяти, имеющих большую пропускную способность.
ейчас
уже мало кто помнит о таких типах асинхронной памяти, как FPM, EDO или BEDO.
Даже синхронная память типов SDRAM PC100 и PC133 ушла в прошлое, ее сменили
более скоростные типы памяти DDR200, DDR266, DDR333, а на прилавках магазинов
уже начала появляться память DDR400. В перспективе — память DDR533. Не стоит
забывать и о памяти Rambus DRDRAM PC800 и PC1066. Да, палитра современных типов
памяти довольно разнообразна — выбирай на любой вкус. Поэтому вопрос о выборе
типа устанавливаемой памяти становится все более актуальным.
Конечно, можно было бы начать эту статью с описания таймингов различных типов памяти, однако мы решили адресовать ее неискушенному пользователю, который пока еще не разбирается в таких характеристиках, как CAS Latency или RAS-to-CAS Delay. Поэтому мы кратко расскажем о разных типах и технологиях памяти и рассмотрим, чем различаются типы памяти между собой.
Чтобы читатель смог разобраться во всех этих достижениях научной мысли, нам придется сделать небольшое лирическое отступление, касающееся принципов функционирования оперативной памяти и истории ее развития.
Что такое память
перативная
память также именуется RAM-память (Random Access Memory), то есть память с произвольным
доступом. Отличительной характеристикой RAM-памяти является ее быстродействие,
которое очень важно для современных процессоров. По принципам действия RAM-память
можно разделить на динамическую и статическую.
Поскольку элементарной единицей информации является бит, то оперативную память можно рассматривать как некий набор ячеек, каждая из которых способна хранить один информационный бит. Различие между динамической и статической памятью заключается в конструктивных особенностях элементарных ячеек для хранения отдельных битов.
В статической памяти ячейки построены на различных вариантах триггеров — на транзисторных схемах с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в одном из этих состояний и сохранять записанный бит сколь угодно долго — необходимо только наличие питания. Отсюда и название памяти — статическая, то есть пребывающая в неизменном состоянии. Достоинством статической памяти является ее быстродействие, а недостатками — высокое энергопотребление и низкая удельная плотность данных, поскольку одна триггерная ячейка состоит из нескольких транзисторов и, следовательно, занимает немало места на кристалле.
В динамической памяти элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор, способный в течение короткого промежутка времени сохранять электрический заряд, наличие которого можно ассоциировать с информационным битом. Проще говоря, при записи логической единицы в ячейку памяти конденсатор заряжается, при записи нуля — разряжается. При считывании данных конденсатор разряжается через схему считывания, и если заряд конденсатора был ненулевым, то на выходе схемы считывания устанавливается единичное значение. Кроме того, поскольку при считывании конденсатор разряжается, то его необходимо зарядить до прежнего значения. Поэтому процесс считывания сочетается с подзарядкой конденсаторов (регенерацией заряда). Если в течение длительного времени обращения к ячейке не происходит, то со временем за счет токов утечки конденсатор разряжается и информация теряется. Вследствие этого память на основе массива конденсаторов требует постоянного периодического подзаряда конденсаторов (поэтому ее и называют динамической). Для компенсации утечки заряда применяется регенерация, основанная на периодическом циклическом обращении к ячейкам памяти, так как каждое такое обращение восстанавливает прежний заряд конденсатора. Регенерация в микросхеме происходит одновременно по всей строке матрицы при обращении к любой из ее ячеек, то есть достаточно циклически перебрать все строки. К достоинствам динамической памяти относится высокая удельная плотность размещения данных и низкое энергопотребление, а к недостаткам — низкое быстродействие по сравнению со статической памятью.
Динамическая память DRAM (Dynamic Random Access Memory) используется в качестве оперативной памяти компьютера, а статическая память SRAM (Static Random Access Memory) — для создания высокоскоростной кэш-памяти процессора.
Микросхемы динамической памяти организованы в виде квадратной матрицы, причем пересечение столбца и строки матрицы задает одну из элементарных ячеек. При обращении к той или иной ячейке памяти следует задать адрес нужной строки и столбца. Считывание адреса строки происходит, когда на входы матрицы памяти подается специальный стробирующий импульс RAS (Row Address Strobe), а считывание адреса столбца — при подаче стробирующего импульса CAS (Column Address Strobe). Импульсы RAS и CAS подаются последовательно друг за другом, причем импульс CAS всегда подается после импульса RAS, то есть сначала происходит выбор строки, а затем выбор столбца. Сам адрес строки и столбца передается по специальной мультиплексированной шине адреса MA (Multiplexed Address).
Динамическую память можно разделить на асинхронную и синхронную. В асинхронной памяти установка адреса, подача управляющих сигналов и чтение/запись данных могут выполняться в произвольные моменты времени — необходимо только соблюдение временных соотношений между этими сигналами. Такая память в настоящее время уже не используется, однако, учитывая простоту ее функционирования, наш ликбез мы начнем именно с этого простого типа памяти.
 |
|
«Ты помнишь, как все начиналось…»
так,
речь пойдет об асинхронной динамической памяти, которую можно считать прародителем
современной синхронной памяти.
В свое время существовало довольно много различных вариантов динамической памяти, незначительно различающихся принципами доступа к данным. В середине 90-х годов на смену им пришла модификация динамической памяти FPM DRAM (Fast Page Mode — динамическая память с быстрым страничным доступом). Именно с нее мы и начнем рассмотрение асинхронной памяти.
Смысл страничного доступа заключается в том, что после выбора одной строки матрицы памяти допускается многократная установка адреса столбца, стробируемого CAS. Страницей в данном случае называется сама строка матрицы. Такой подход позволяет выбирать последовательные данные в пределах одной строки без изменения ее адреса, то есть с одним и тем же сигналом RAS. Это позволяет ускорить блочные передачи, но только в том случае, когда весь блок данных или его часть находятся внутри одной строки матрицы. Схема работы FPM-памяти и последовательность событий представлены на рис. 1.
Вторым типом динамической памяти является EDO DRAM (Extended Data Out), которая представляет собой улучшенный вариант FPM. В этой памяти также реализована страничная схема доступа, но на выходе микросхемы памяти устанавливаются регистры-защелки данных. При страничном режиме доступа содержимое выбранной ячейки удерживается в выходных регистрах-защелках, в то время как на входы матрицы уже подается адрес следующей выбираемой ячейки. То есть удается совместить по времени несколько операций, что приводит к увеличению скорости считывания данных в пределах одной страницы. При случайной адресации такая память ничем не отличается от FPM.
На смену двум первым типам памяти пришла память BEDO (Burst EDO), которая являлась логическим продолжением памяти EDO. Это вариант все той же EDO-памяти, но с реализацией пакетного режима доступа. Обращение к ВEDO на чтение имеет два отличия от доступа к EDO. Первое — это то, что на выходе устанавливаются триггерные регистры хранения, в соответствии с принципом работы которых в первом такте синхронизирующего импульса (срабатывание по положительному фронту импульса) данные поступают на вход регистра, а на втором такте — на его выход. Тактирующим импульсом в данном случае является сигнал CAS, поэтому в первом цикле CAS данные поступают на вход регистров и только на втором такте — на выходы. Преимущество такого внутреннего конвейерного звена состоит в том, что во втором цикле время появления данных после выдачи переднего фронта CAS будет меньше.
Другое отличие состоит в том, что при обращении к BEDO-памяти задается адрес одной ячейки в строке, а за счет стробирующих импульсов CAS считывается содержание и этой ячейки, и трех следующих, то есть реализуется пакетный метод доступа.
Синхронная память.
|
|
День вчерашний
абота
асинхронной памяти не синхронизирована с тактовой частотой системной шины, то
есть данные появляются на этой шине в произвольные моменты времени. С системной
шины они считываются контроллером, который уже синхронизирован с тактовой частотой.
Следовательно, если данные появляются в ближайший момент за фронтом тактового
импульса, то они будут считаны только с началом следующего тактового импульса.
Так происходит потому, что сигналом к считыванию данных является не уровень
тактового импульса (высокий или низкий), а его фронт. Поэтому при использовании
асинхронной памяти часто возникает задержка с обработкой данных, что, в свою
очередь, приводит к жестким ограничениям на частоту системной шины. Так, память
страничного доступа FPM DRAM обеспечивала работу при тактовой частоте не более
40 МГц. Вследствие улучшения организации доступа к памяти (EDO и BEDO) удалось
повысить тактовую частоту до 66 МГц. Но 66 МГц — это предельное значение частоты
для асинхронной памяти. При более высоких частотах системной шины потребовалось
найти способ преодоления существенных задержек. Поэтому на смену асинхронной
памяти пришла синхронная динамическая память SDRAM (Synchronous DRAM).
При синхронной работе с памятью SDRAM обеспечивается синхронизация всех входных и выходных сигналов с тактами системного генератора. Однако управление памятью усложняется, так как приходится вводить дополнительные регистры-защелки, которые хранят адреса, данные и управляющие сигналы. Кроме организации синхронного доступа к данным, память SDRAM имеет еще ряд принципиальных отличий от асинхронной памяти.
Весь массив памяти SDRAM-модуля разделен на два независимых банка. Такое решение позволяет совмещать выборку данных из одного банка с установкой адреса в другом банке, то есть иметь одновременно две открытые страницы. Доступ к этим страницам чередуется (bank interleaving), и соответственно устраняются задержки, что обеспечивает создание непрерывного потока данных.
В SDRAM-памяти, как и в BEDO-памяти, организована пакетная обработка данных, что позволяет производить обращение по новому адресу столбца ячейки памяти на каждом тактовом цикле. В микросхеме SDRAM имеется счетчик для наращивания адресов столбцов ячеек памяти с целью обеспечения быстрого доступа к ним.
Наиболее распространенными типами SDRAM-памяти являлись до недавнего времени PC100 и PC133. Цифры 100 и 133 определяют частоту системной шины в мегагерцах (МГц), которую поддерживает эта память. По внутренней архитектуре, способам управления и внешнему дизайну модули памяти PC100 и PC133 полностью идентичны.
Память принято характеризовать различными параметрами, важнейшим из которых является пропускная способность, определяющая максимальное количество байт, передаваемых по шине данных за одну секунду. Для того чтобы определить пропускную способность памяти, нужно частоту системной шины умножить на количество байт, передаваемых за один такт. Память SDRAM имеет 64-битную (8-байтную) шину данных, поэтому пропускная способность SDRAM-памяти определяется по формуле:
Пропускная способность (Мбайт/с) = частота системной шины (МГц)Ѕ8 байт.
Для памяти PC100 пропускная способность составит 100 МГцЅ8 байт =
800 Мбайт/с, а для памяти PC133 — 1064 Мбайт/с или 1,06 Гбайт/с.
Следует иметь в виду, что речь идет о максимально возможной пропускной способности, которая реализуется только в случае последовательной передачи данных, когда данные передаются с каждым тактом. В то же время при этом не учитывается количество тактов, необходимых для получения доступа к самой строке, а также для настроек модуля памяти. Поэтому другими важными характеристиками памяти являются RAS to CAS Delay, CAS Latency и RAS Precharge.
RAS to CAS Delay — это промежуток времени, измеряемый в тактах системной шины, между сигналами RAS и CAS, то есть задержка подачи сигнала CAS относительно сигнала RAS. При установке CAS в низкий уровень после прихода положительного фронта тактирующего импульса происходит выборка адреса столбца, который присутствует в данный момент на шине адреса, и открывается доступ к нужному столбцу матрицы памяти (рис. 2).
CAS Latency определяет задержку по времени в тактах, которая происходит с момента подачи сигнала CAS до выдачи первого элемента данных на шину. Каждый последующий элемент данных появляется на шине данных в очередном такте. Для SDRAM-памяти эта задержка может составлять два или три такта.
Завершение цикла обращения к банку памяти осуществляется подачей команды деактивации. Эта команда подается за один или за два такта перед выдачей последнего элемента данных. Время деактивации RAS Precharge также измеряется в тактах и может быть равно двум или трем.
Описанные времена RAS to CAS Delay (Trcd), CAS Latency (Tcl) и RAS Precharge (Trp) определяют так называемый тайминг памяти, записываемый в виде последовательности Tcl—Trcd—Trp. Для SDRAM-памяти тайминг может быть 2-2-2 или 3-3-3. Память с таймингом 2-2-2 более скоростная, чем память с таймингом 3-3-3. Особый случай — это сравнение памяти PC100 c таймингом 2-2-2 и памяти PC133 с таймингом 3-3-3. Действительно, казалось бы, при тайминге 2-2-2 память должна быть более скоростной, но для памяти PC100 время одного такта больше, чем для памяти PC133. При частоте системной шины 133 МГц длительность одного такта составляет 7,5 нс, а при частоте 100 МГц — 10 нс. Возникает вопрос: какая же из двух типов памяти окажется более скоростной? Для того чтобы ответить на него, рассчитаем время, необходимое для считывания первых четырех элементов данных в обоих случаях (пакетный режим). Для памяти PC133 (3-3-3) время, необходимое для считывания первого элемента данных, составляет семь тактов. Действительно, через шесть тактов (Tcl + Trcd = 6T) данные появляются на шине данных, но могут быть считаны только по положительному фронту следующего синхроимпульса, то есть еще через один такт. Учитывая, что после считывания первого элемента данных последующие элементы данных считываются с каждым тактом, время считывания первых четырех элементов составит десять тактов, или 75 нс. Для памяти PC100 (2-2-2) время, необходимое для считывания первого элемента данных, составляет пять тактов (Tcl + Trcd + 1T = 5T). Время считывания первых четырех элементов составит уже восемь тактов, или 85 нс. Поэтому при организации пакетного доступа налицо преимущество памяти PC133 (3-3-3), несмотря на то что ее тайминг хуже. Выигрыш памяти PC100 (2-2-2) возможен только в том случае, если длина пакета равна единице, то есть когда отсутствует пакетный режим передачи. В этом случае для памяти PC133 (3-3-3) количество тактов для считывания одного элемента равно семи, а время считывания — 52,5 нс. Для памяти PC200 (2-2-2) количество тактов для считывания одного элемента данных равно пяти, а время считывания — 50 нс. Нетрудно рассчитать (рис. 3), что при длине пакета, равной двум элементам, время доступа к пакету для типов памяти PC133 (3-3-3) и PC100 (2-2-2) одинаково, а при больших длинах память PC133 (3-3-3) имеет меньшее время доступа.
Синхронная память.
|
|
День сегодняшний
есмотря
на широкое распространение памяти SDRAM PC133, все больше
ощущается недостаточность ее быстродействия и пропускной способности, особенно
для новых процессоров типа Intel Pentium 4. Поэтому на смену SDRAM пришла память
DDR SDRAM, которая также является динамической синхронной памятью, но обеспечивает
в два раза большую пропускную способность. Аббревиатура DDR (Double Data Rate)
в названии памяти означает удвоенную скорость передачи данных. По аналогии память
SDRAM PC100 и PC133 называют SDR (Single Data Rate). Основные принципы функционирования
DDR-памяти остались такими же, как и в SDRAM, с одним исключением: если в SDRAM-памяти
синхронизация осуществлялась по положительному фронту тактирующего импульса,
то в DDR-памяти используется положительный фронт двух тактирующих сигналов —
прямого и инверсного. Для простоты можно рассматривать один тактирующий сигнал
с синхронизацией как по положительному, так и по отрицательному фронту.
Использование двух тактирующих сигналов (или одного сигнала с использованием обоих фронтов) позволяет передавать данные два раза за один такт, то есть вдвое увеличить пропускную способность. Все же остальные принципиальные моменты не изменились: структура нескольких независимых банков позволяет совмещать выборку данных из одного банка с установкой адреса в другом банке, то есть можно одновременно иметь две открытые страницы. Доступ к этим страницам чередуется (bank interleaving), что приводит к устранению задержек и обеспечивает создание непрерывного потока данных.
DDR-память настраивается в процессе работы путем установки соответствующих регистров, как и SDRAM-память. Кроме того, DDR-память, как и SDRAM, предназначена для работы с системными частотами 100 и 133, 166 и 200 МГц. DDR-память, работающую на частоте 100 МГц, иногда обозначают как DDR200, подразумевая при этом, что «эффективная» частота памяти составляет 200 МГц (данные передаются два раза за такт). Аналогично, при работе памяти на частоте 133 МГц используют обозначение DDR266, при частоте 166 МГц — DDR333, а при частоте 200 МГц — DDR400. Нетрудно рассчитать и пропускную способность DDR-памяти. Учитывая, что ширина шины данных составляет 8 байт, для памяти DDR200 получим 200 МГцЅ8 байт = 1,6 Гбайт/с; для памяти DDR266 — 266 МГцЅ8 байт = 2,1 Гбайт/с; для памяти DDR333 — 333 МГцЅ8 байт = 2,7 Гбайт/с, а для памяти DDR400 — 400 МГцЅ8 байт = 3,2 Гбайт/с.
Хотя обозначение типа DDR200, DDR266, DDR333 и DDR400 кажется вполне логичным и понятным, официально принято другое обозначение этой памяти (видимо, по рекламным соображениям). В названии используется не «эффективная» частота, а пиковая пропускная способность, то есть память DDR200 обозначается как DDR PC1600, DDR266 — как DDR PC2100, DDR333 — как PC2700, а DDR400 — как PC3200.
Кроме частоты, память, как уже отмечалось, характеризуется схемой тайминга (Tcl—Trcd—Trp). Для памяти DDR200 тайминг всегда 2-2-2, а вот для остальных типов памяти тайминг может быть различным. К примеру, для памяти DDR266 встречаются тайминги 3-3-3, 2,5-3-3, 2-3-3 и 2,5-2-2. Естественно, что модули DDR266 с таймингом 2,5-2-2 являются наиболее быстродействующими и, следовательно, дорогими. Обратите внимание, что при таком тайминге латентность CAS равна 2,5 такта, а общая латентность памяти, которая определяется суммой задержки сигнала CAS относительно сигнала RAS (время Trcd) и задержкой появления данных на шине относительно сигнала CAS (Tcl), составляет 4,5 такта. Соответственно для памяти с таймингом 2,5-3-3 латентность составляет 5,5 такта, а для памяти с таймингом 3-3-3 она равна шести тактам.
Для примера рассмотрим быстродействие памяти DDR266 с различными таймингами. При работе в пакетном режиме с длиной пакета, равной BL (Burst Length), время доступа к первому элементу пакета определяется параметрами CAS-to RAS Delay и CAS Latency, то есть по истечении времени Trcd+Tcl первый элемент данных появляется на шине. Учитывая, что считывание данных синхронизировано с положительным фронтом тактирующего импульса, для получения времени доступа необходимо добавить время до появления ближайшего положительного фронта тактирующего импульса. Если CAS Latency (CL) равно двум или трем тактам (целое число), то время до появления ближайшего положительного фронта тактирующего импульса составляет один такт, если же CL равно 2,5, то этот промежуток времени составляет половину такта (рис. 4). Считывание всех остальных элементов данных будет происходить каждые полтакта. Поэтому время доступа к пакету длиной BL при CL=2 или CL=3 определяется по формуле:
t = Trcd + Tcl + 1T + (BL-1)ЅT/2; BL>1.
Для CL=2,5 аналогичное время составит:
t = Trcd + Tcl + 0,5T + (BL-1)ЅT/2; BL>1.
На основании этих формул нетрудно сравнить быстродействие памяти DDR266 (2,5-2-2) и DDR333 (3-3-3). Видно (рис. 5), что преимущество памяти DDR333 (3-3-3) проявляется только в режиме пакетного доступа с длиной пакета более семи. Если же используется выборочное чтение данных из памяти, когда различные элементы принадлежат разным строкам, то память DDR266 (2,5-2-2) окажется более быстродействующей.
|
|
Будущее за DDR
настоящее время память DDR266 является наиболее распространенной. Однако на
смену ей уже спешит память DDR333. Ситуация с памятью DDR400
пока далеко не однозначна. Окончательного варианта стандарта этой памяти нет,
и не ясно, будет ли этот стандарт вообще принят. На последнем форуме IDF (Intel
Developer Forum), который прошел 2 октября в Москве, компания Intel поделилась
своими планами по поддержке различных типов памяти.
Стив Павловски, ведущий советник по перспективным технологиям Intel, в своем докладе отметил, что компания Intel не имеет планов (на ближайшее будущее) по поддержке памяти DDR400. В то же время компания Intel возлагает большие надежды на новый перспективный стандарт синхронной памяти DDRII.
Если следовать терминологии SDR (Single Data Rate) и DDR (Double Data Rate), то память DDRII было бы логично назвать QDR (Quadra Data Rate), так как этот стандарт подразумевает в четыре раза большую скорость передачи. То есть в стандарте DDR II при пакетном режиме доступа данные передаются четыре раза за один такт. Напомним, что для получения удвоенной скорости передачи в памяти DDR к синхронизирующему сигналу добавлялся инверсный, что позволяло считывать данные как по положительному, так и по отрицательному фронту тактирующего импульса. Для получения учетверенной скорости добавляются еще два сигнала (прямой и инверсный), но сдвинутые на полтакта, относительно первого синхронизирующего сигнала (рис. 6).
Говоря о планах выпуска памяти DDRII, отметим, что стандартом будут предусмотрены типы памяти DDR400, DDR533 и DDR667. При этом может возникнуть путаница в памяти DDR400, так как она уже выпускается (несмотря на отсутствие стандарта), но не в стандарте DDRII. Если же исходить из стандарта DDRII, то памяти DDR400 будет соответствовать частота FSB 100 МГц, памяти DDR533 — частота 133 МГц и памяти DDR667 — частота 166 МГц.
Новые модули памяти DDRII уже не будут совместимы по контактам с модулями DDR-памяти. Дело в том, что в них будет использоваться пониженное напряжение (1,8 В против 2,5 В в модулях DDR), так что перепутать их будет невозможно.
Говоря о современных и перспективных модулях памяти, нетрудно заметить одну особенность — основное отличие новых типов памяти заключается в их большей пропускной способности. Действительно, пропускная способность памяти возрастает экспоненциально (рис. 7).
Объяснить такую закономерность довольно просто. Для того чтобы реализовать возможности современных процессоров, требуется использование высокоскоростных типов памяти с высокой пропускной способностью. Если же пропускная способность канала памяти будет существенно ниже пропускной способности процессорной шины, то процессор будет большую часть времени просто простаивать, дожидаясь нужных данных из памяти. В современном процессоре Intel Pentium 4 частота процессорной шины равна 400 или 533 МГц и при ширине шины данных 8 байт пропускная способность процессорной шины составляет 3,2 или 4,3 Гбайт/с. Поэтому для построения хорошо сбалансированных систем уже сейчас назрела потребность в использовании более скоростных типов памяти.
|
|
А как же Rambus?
оворя
о современных типах памяти, мы до сих пор не упомянули еще об одном — Direct
Rambus DRAM, или DRDRAM.
Память DRDRAM занимает особое положение среди всех распространенных типов синхронной динамической памяти. Оставив в стороне все перипетии развития технологии Rambus, скажем лишь, что сегодня эта высокопроизводительная память применяется в наиболее быстродействующих и дорогих ПК на базе процессора Intel Pentium 4 (чипсеты i850, i850E). Переходя к рассказу о принципах работы этой памяти, сразу же отметим, что подробное описание технологии DRDRAM достойно отдельной книги, поэтому остановимся лишь на ключевых моментах.
В рассмотренных выше типах синхронной памяти увеличение пиковой пропускной способности достигалось за счет незначительного увеличения тактовой частоты. При этом ширина шины данных, равная 64 бит, оставалась неизменной. Технологически повысить пропускную способность памяти за счет одновременного увеличения и частоты, и ширины шины данных в настоящее время не представляется возможным. Более того, при значительном увеличении тактовой частоты приходится жертвовать шириной шины данных.
В данный момент тактовая частота работы памяти в стандарте Direct Rambus DRAM составляет 400 и 533 МГц, причем обращение к памяти происходит по положительному и отрицательному фронту тактовых импульсов (как и в DDR-памяти), поэтому эффективная частота составляет 800 и 1066 МГц соответственно. Эффективная частота работы памяти фигурирует в ее названии аналогично тому, как это принято в SDR SDRAM-памяти, и если частота составляет 800 МГц, то память обозначается как DRDRAM PC800, а для памяти с частотой 533 МГц используется название PC1066.
Столь высокая частота достигается за счет уменьшения ширины шины данных. Дело в том, что с увеличением разрядности шины возникает проблема подавления помех синхронизации. Чем больше ширина шины, а следовательно, и количество проводников, тем большее число сигналов будет переключаться одновременно, а значит, будет генерироваться больше высокочастотных шумов, так что их общий уровень может стать абсолютно неприемлемым. Поэтому в стандарте Direct Rambus DRAM ширина шины данных составляет всего 16 бит, или 2 байт.
Пропускная способность DRDRAM-памяти составляет 1,6 Гбайт/с для памяти PC800 и 2,1 Гбайт/с для памяти PC1066. Правда, при этом обычно добавляют, что речь идет об одном канале передачи, так как самих каналов может быть несколько. Другой характерной особенностью DRDRAM-памяти является многобанковая архитектура c чередованием. При описании SDRAM-памяти говорилось, что весь модуль памяти разделен на два независимых банка, вследствие чего можно иметь одновременно две открытые страницы. Доступ к этим страницам чередуется (bank interleaving), и соответственно устраняются задержки, что обеспечивает создание непрерывного потока данных. В DRDRAM-памяти каждая микросхема разделена на 16 независимых банков (или даже на 32 — в реализации компании NEC), причем операции со строками могут проводиться для четырех банков одновременно. Кроме того, каждая новая микросхема памяти DRDRAM добавляет дополнительные банки к каналу памяти. Многобанковая архитектура позволяет проводить операции чтения и записи практически непрерывно, так как они выполняются с разными банками памяти.
Контроллер DRDRAM-памяти теоретически способен поддерживать до четырех каналов памяти. В настоящее время для рабочих станций реализуются двухканальные схемы памяти, что увеличивает общую пропускную способность до 3,2 Гбайт/с для памяти PC800 и до 4,2 Гбайт/с для памяти PC1066.
Впрочем, отмечая достоинства архитектуры DRDRAM-памяти, скажем и о ее недостатках. Сама архитектура DRDRAM-памяти предполагает высокую латентность. Из-за этого некоторые приложения, которые требуют быстрого доступа к небольшим порциям данных, расположенным в разных местах, на деле имеют более низкую производительность при использовании в системе DRDRAM.
Как уже отмечалось, в настоящее время наиболее распространена память PC800, но уже появились и модули PC1066. Не за горами и поступление в продажу модулей PC3200 и PC4200.
Новые типы памяти PC3200 и PC4200 значительно отличаются от предыдущих. Главное различие заключается в использовании 32-битной ширины шины данных, которая в два раза больше, чем в памяти PC800/PC1066. Для памяти PC3200 тактовая частота составляет 400 МГц («эффективная» частота 800 МГц), а для памяти PC4200 — уже 533 МГц. Осталось лишь выяснить, что означают цифры в названиях новых типов памяти. Напомним, что у памяти PC800 и PC1066 цифры — это частота работы памяти. А вот у новых типов памяти PC3200 и PC4200 цифры обозначают максимальную пропускную способность. То есть у памяти PC3200 она составляет 3200 Мбайт/с (400 МГцЅ2Ѕ4 байт), а у памяти PC4200 — 4200 Мбайт/с (533 МГцЅ2Ѕ4 байт). Естественно, что речь идет о пропускной способности в расчете на один канал.
Нельзя не отметить и то обстоятельство, что дальнейшая судьба DRDRAM-памяти очень туманна. Дело в том, что поддерживает эту память только корпорация Intel, производящая для нее чипсеты i850 и 850E. Однако в планах компании Intel эта поддержка определена только до 2005 года (а реально — до 2004 года). Новые чипсеты для памяти RDRAM производить не планируется, поэтому, скорее всего, 2004 год станет последним для этого типа памяти.
КомпьютерПресс 12'2002
