Динамическая память (DRAM).

В настоящее время широкое распространение получили устройства динамической памяти базирующиеся на способности сохранять электрический заряд. Микросхемы динамических ОЗУ отличаются от микросхем статических ОЗУ большей информационной ёмкостью, что обусловлено меньшим числом компонентов в одном элементе памяти и, следовательно, более плотным их размещением в полупроводниковом кристалле.

Глядя на аббревиатуры, относящиеся к оперативной памяти, несложно заметить, что все они состоят из сочетания DRAM: FPM DRAM, EDO DRAM, SDRAM и т.д. RAM (Random Access Memory) переводится с английского как «Запоминающее устройство с произвольным доступом» -

А буква D - сокращение от слова Dynamic, т. е. динамический. Память называется динамической, так как ячейка стандартного ОЗУ представляет собой конденсатор, сформированный внутри полупроводникового кристалла, хранящий электрический заряд. Как известно, конденсаторы могут самопроизвольно разряжаться, что приводит к потере информации. Чтобы этого не происходило, информацию нужно постоянно обновлять. Из-за непрерывной природы этого процесса такая память называется динамической.

В современных персональных компьютерах динамическая память реализуется на базе специальных цепей проводников, заменивших обычные конденсаторы. Большое количество таких цепей объединяются в корпусе одного динамического чипа. Однако подобно памяти на конденсаторах, она должна постоянно освежаться.

Так работают практически все типы микросхем оперативной памяти - от устаревших FPM DRAM до перспективных Rambus DRAM. Все остальные отличия между ними - уже технологические «довески», позволяющие выжать из обычных микросхем дополнительное быстродействие.

Прогресс технологии.

С современными задачами SDRAM в принципе справляется неплохо. Однако уже в ближайшее время её возможностей может оказаться недостаточно. Во-первых, это касается скорости её работы, которую неплохо бы увеличить уже сегодня. А во-вторых, важно дальнейшее повышение рабочей частоты, хотя это становится очевидным не сразу. Дело в том, что повышать внутреннюю частоту центрального процессора путём увеличения множителя занятие не благодарное: на определённом этапе может появиться более дорогой процессор, чем существующая модель, но при этом практически не повышающий быстродействие системы (которое зависит не только от скорости работы процессора, но и от частоты работы материнской платы). В этой связи очень показательна ситуация с компьютером на базе Intel Pentium 166 и 200. В своё время их стоимость отличалась в значительной степени, а по части производительности системы разрыв получался порядка 5%. Линию Pentium II пока спасает встроенный кэш второго уровня, но надолго ли его хватит? Скорее всего, недавно выпущенный Pentium II 500 станет последним в ряду процессоров с внешней частотой 100 МГц. это косвенно подтверждает и Intel, объявив, что для новых процессоров разрабатывается шина с частотой 200 МГц. а возможностей классической SDRAM уже недостаточно.

Один из выходов в применении разработанной компанией Samsung памяти типа Double Data Rate SDRAM, называемой также SDRAM II. Ныне она уже стандартизирована ассоциацией и поддерживается некоторыми чипсетами. Благодаря отдельным косметическим улучшениям, данная память способна работать на частоте 200 МГц и обеспечивает в два раза большую производительность, чем SDRAM.

Ещё более производительной будет память SLDRAM. Она работает не с четырьмя, а с шестнадцатью банками и поддерживает частоту до 400 МГц. впрочем, это лишь проект, проводимый группой из двенадцати крупнейших производителей DRAM. Выход новой памяти на рынок ожидается в ближайшее время, пока имеются лишь образцы. Межотраслевой стандарт отсутствует.

Поскольку процессоры некоторых архитектур уже перешагнули барьер в 1 ГГц повышение в будущем тактовой частоты обеспечиваемой SLDRAM даже до 400 МГц, будет не достаточно необходимо по меньшей мере 600 МГц. Пропускная способность 400 Мбайт/с тоже невелика: до сих пор, разрабатываются новые микросхемы памяти, все пытаются угнаться по быстродействию за процессорами, но ни о каком запасе скорости на пару-тройку лет развития и речи нет, а потребность в этом уже ощущается.

В общем обычные микросхемы DRAM просто не способны работать в необходимом сейчас режиме, поэтому нужен переход на новую технологию, которая уже предложена фирмой Rambus и называется RDRAM. У неё масса весьма существенных отличий от обычной памяти. Первоначальный вариант RDRAM, применённый в графических рабочих станциях ещё в 1995 году. По возможностям (600 МГц частота и 600 Мбайт/с пропускная способность) обгоняет SLDRAM, который ещё год придётся ждать.

В1997 году появилась улучшенная спецификация Concurrent RDRAM - по скорости она аналогична предыдущей, однако показывает хорошие результаты даже на маленьких блоках. Благодаря отличным характеристикам новой памяти, её лицензировало огромное количество производителей. уже сей час она применяется в мощных игровых приставках и многих платах расширения для РС. Данный проект получил поддержку Intel ещё в 1996 году. В следующем году фирма Rambus продемонстрирует новое улучшение RDRAM, которое называется Direct RDRAM. Память этого типа будет способна работать на частоте до 800 МГц, обеспечивая быстродействие 1,6 Гбайта/с для однобанкового модуля и 3,2 Гбайта для двухбанкового. Пока память типа Rambus не стандартизирована на высоком уровне, но этого вполне можно ожидать.

Микросхемы и модули

Именно разнообразные чипы памяти определяют основные характеристики собственно ОЗУ. Много лет назад, когда только начали появляться РС, память в компьютеры устанавливалась непосредственно теми же микросхемами. Разрядность микросхемы всего один бит, а ширина шины всего 8 бит плюс ещё девятый для контроля чётности. Значит, микросхемы нужно было вставлять по 9 штук сразу, а места они занимали очень много. Впрочем, тогда это было не столь уж важно: редко кто из пользователей расширял память компьютера, да и возможностей для такого расширения было не много. Потом уже стали применять модули памяти. Хотя было предложено несколько их вариантов, однако на долгое время закрепиться удалось лишь модулям типа SIMM - с однорядными печатными контактами. Первое время они имели разрядность 8 бит и 30 контактов. В результате вы 16- разрядных компьютерах они использовались парами, а в 32- разрядных четвёрками. Долгое время работали только с ними, затем им на смену появились 32- разрядные 72- контактные модули. Для владельцев распространённых тогда «четвёрок» они стали просто спасением: устанавливать или менять нужно было не более одного модуля. Такой тип модулей памяти «дожил» и до появления Pentium, и даже активно применялся в компьютерах этого класса. Однако теперь модули SIMM пришлось вставлять парами.

Спустя некоторое время конструкторы решили, что они впустую расходуют достаточно большую площадь модуля. Несмотря на то, что SIMM официально называется однорядным, контакты у него с обеих сторон платы, но только соединены электрически. Раньше это требовалось делать из-за невысокого качества травления используемых печатных плат. Сейчас же подобное расположение контактов- просто рудимент. Первыми контакты с двух сторон разъединили разработчики ноутбуков подобных компактных устройств, где важно было сэкономить побольше места для установки максимального числа компонентов. Так появились модули типа SO DIMM двух типов: «короткие» (половинка от SIMM, по длине, 32 разряда, 36 контактов с каждой стороны - практически сложенный вдвое стандартный SIMM) и «длинные» (64 - разрядные). Модули SO DIMM до сих пор практически не стандартизированы, чего не скажешь о модулях DIMM. Последние являются 64 - разрядными, имеют 168 контактов и становятся всё более распространёнными - в компьютерах линии Pentium II, например, есть только разъёмы для DIMM, и нет для SIMM.

Информация о том, что модули DIMM значительно лучше SIMM, неверна. Единственное превосходство двухрядных модулей над однорядными - это удобство установки: SIMM в современные компьютеры устанавливаются парами, а DIMM - по одному. В остальном же, если на них установлены схожие микросхемы, дающие одинаковый суммарный объём памяти, они абсолютно идентичны: модуль EDO DIMM объёмом 64 Мбайт и временем доступа 60 нс., ничуть не лучше двух модулей EDO SIMM с тем же временем доступа по 32 Мбайт каждый. Другое дело, что, например, SDRAM в виде SIMM просто не выпускается.

Модули RIMM (с памятью типа RDRAM) внешне похожи на стандартные DIMM. Основные отличия - в микросхемах. Впрочем, никто из пользователей РС пока не обращал на них внимание, да и не будет до тех пор, пока эта память не начнёт поддерживаться производителями чипсетов и системных плат.