PAMĚTI

• vnější paměti
• vnitřní paměti
• registry

Parametry pamětí

• vybavovací doba (tj. čas přístupu k záznamu v paměti) = 10 ns...100 ms Vybavovací doba má několik částí:

·         CAS Latency time – tCL – vyjadřuje zpoždění mezi příchodem a vybavením požadavku procesoru

·         RAS to CAS delay –tRCD – udává zpožděná vzniklé výběrem řádků a adresací sloupce paměti

·         RAS precharge – tRP – určuje zpoždění pči adresaci jednotlivých řádků paměti

·         Row active time – tRAS – udává dobu trvání přístupu k jednotlivým řádkům paměťové matice

·         Row Cycle Time - tRC = tRAS + tRP – čas mezi dvěma příkazy RAS

·         Row Active to Row Active Delay – tRRD – minimální prodleva mezi  přechody mezi bankami dat

·         Refresh interval – tREF – definuje dobu mezi aktualizací dočasně uložených dat v paměti

·         Write recovery time – tWR – nutná doba mezi zadáním WRITE a signálem RAS

• rychlost toku dat (tj. počet přenesených bitů za sekundu)
• kapacita paměti (tj. počet bitů, slabik, slov)
• cena za bit
• přístup

·         přímý

·         sekvenční

• destruktivnost při čtení
• energetická závislost a nezávislost
• statika a dynamika
• spolehlivost

·         Definujeme v rozmezí teplot (např. 1 porucha za 5000 hodin, 1 chyba na 10¹³ bitů toku)

·         Bez kontroly

·         S kontrolou

·         Detekční kódy

·         Parita

·         Opravné kódy

·         ECC (pro 1 bit

·         Chipkill (pro 4 bity)

·         Hot swap – umožňující vyměnit paměťový modul za chodu

·         Hot Add – umožňující přidat paměťový modul za chodu

·         Hot Spare – se záložní bankou – v případě poruchy se data přesměrovávají

·         Seriová nebo paralelní komunikace

Parametry aplikované na typech pamětí:

• vnější paměti
• vnitřní paměti
• zápisníková paměť = sada registrů
• řídící paměť - pro zaznamenání stavu programů
• vyrovnávací paměť (též cache) - k vyrovnání rozdílů v toku dat

·         mezi procesorem a pamětí

·         mezi procesorem a V/V zařízením

Základní dělení

·       SRAMXE "SRAM" statické paměti. Buňky jsou vytvářeny tranzistorovýmí KO, a tedy čtením neztrácí informaci. Paměti jsou organizovány po bitech až po 32bitech . Jsou rychlé (12ns) a mají kapacitu až 512kb x 32=16Mb[3].

·       DRAMXE "DRAM"- dynamické RAM . Buky jsou tvořeny kondenzátory a tedy přičtení ztrácí informaci. Potřebují pravidelné obnovování informací cca po 1ms.  U těchto pamětí se dosahuje větší hustota informace.

Hardware

Paměti DRAM  jsou standardizovány standardem JEDECXE "JEDEC" (Industry Standard Packing) a EIAJXE "EIAJ", které specifikují rozložení vývodů, elektrické parametry a rozměry pouzder.Paměti jsou pouzdřeny do pouzder SOJXE "SOJ", SIMMXE "SIMM", DIMMXE "DIMM" a ultrakompaktních pouzder ThinSOPXE "ThinSOP".

                                               dekoder

         AB               reg.             řádků                     paměťová

                            Adres           dekodér                  matice

                      ALE                     sloupců

         DB

                                                                          RW zesilovač

         CB                             RD,WR.CS,OE,WE,refresh

                                                                            register

Operační paměť DRAM na 30 pinových SIMMXE "SIMM" modulech (max 4MB/modul) jsou nahrazovány 72 Pin moduly (od 4MB do 16MB) a DIMMXE "DIMM" (od 8MB do 128MB). SIMM moduly jsou 32bitové, DIMM většinou 64 nebo72 bitové. Značení 72 pinových SIMM modulů:

·       x36          s plnou paritou

·       x36PL       s logickou paritou

·       x32          bez parity

·       x32EDO     EDO RAMXE "EDO RAM"

 Další technologie je vertical wafer integrationXE "vertical wafer integration". První produkty - paměť 128MB je očekávána na jaře 1995.

 Paměti PCMCIA IXE "PCMCIA I" (flashXE "flash") jsou do 128MB.

 Nová technologie DRAM: Extended Data OutXE "Extended Data Out" - EDO - rozšířený výstup dat - hyper-page modeXE "hyper-page mode" - hyperstránkový režim urychluje paměti až o 30% tím, že umožňuje, aby jeden cyklus začal dříve než skončí předešlý.

Osazení paměti více než 64MB vyžaduje podporu BIOSu

Typy RAM

Mobilní LPSRAM

Low power SRAM

Jsou 6ti transistorové, 8Mb,uA

MSRAM

Mobil specific RAM

·         Jednotransistorová DRAM s automatickou interní refreší,

·         16Mb nebo 32Mb na čip (potřeba mobilních telefonů 3tí generace je 64Mb.)

·         interface kompatibilní s asynchronními SRAM. Adresace je pro řádek i sloupec současná

·         100uA,  v power-down režimu 10uA

ASYNCHRONNI´ RAM

Asynchronní DRAMXE "Asynchronní DRAM" neboli stránkovéXE "stránkové" čili generické DRAMXE "generické DRAM" jsou klasické DRAM, které po zadání adresy čekají waitem na data na sběrnici.

Fungují do rychlosti sběrnice 66MHz.

SYNCHRONNI´ DRAMXE "SYNCHRONNI´ DRAM"

Synchronní vyrovnávací paměť SDRAMXE "SDRAM" burstXE "burst" cacheXE "SDRAM burst cache" pracující v zřetězeném režimu. (Burst načítá obvykle 4 následující adresy naráz.) Data se vyměňují synchronně s externími hodinami, obvykle rychlostí sběrnice. Rychlost je až 333MHz, tj 7ns a méně. Vhodná pro sériový nebo sekvenční přenos. Dvoubankové SDRAM při výběru střídají banky a tak se díky interleavingXE "interleaving"u eliminují ztrátové časy

SDRAM zvětšuje šířku pásma, neboť všechny adresy, data a řízení je synchronizováno jedněma hodinami, a to také umožňuje eliminovat wait stavy. 

Dvě banky umožňují plynulé zasílání dat přes pipelinedXE "pipelined" přístup k datům. Zatímco jedna bankaXE "banka" vysílá data, může se druhá refrešovat nebo dekódovat adresu. Tato paměť může také bufrovat výstup buď sekvenčními daty nebo interleaving-ovanými daty. BurstXE "Burst" režim může být naprogramován tak, že vybavuje stránku celou tj. 1 přenos na stránku, nebo na 2, 4, 8 přenosy. PipelingXE "Pipeling" systém umožňuje zadávat adresu sloupce každý takt hodin.

Označení SDRAM pro 100MHz sběrnice je PC100.

Rozdíly mezi DRAM a SDRAM

Většina pamětí SD DRAM používá ECC

 Enhanced DRAMXE "Enhanced DRAM" vznikla integrací 2 nebo 4kB CacheXE "Cache" (SRAM) a 4MB DRAM. Rychlost vybavení je15ns (SRAM) a 35ns (DRAM). EDRAMXE "EDRAM" - je výrobek firmy Ramtron a IBM. Testy vykazují větší rychlosti této paměti než klasické vnější cache.

Obdobně SDRAM je Synchonnous Grafphic DRAM využívající též Cache.

SLD RAM

- sync link DRAM - jsou vylepšené SDRAM o podporu vyšších rychlostí sběrnice a o používání paketů 1999.

DDR RAM

double data rate SDRAM neboli DDR SDRAM II jsou paměti s dvojnásobným tokem dat, řízeným oběma hranami hodin

Napájení : DDR                 2,5V

                  DDR2              1,8V

                  DDR3              1,5V

                  DDR4              1,05 až 1,2V

DDR SDRAM II

jsou rychlejší varianty SDRAM (mají stejnou konstrukci jádra) ( DDR II je zpětně kompatibilní s DDR)a měla by zajišťovat dvojnásobný tok dat, neboť čtou data na každou hranu hodin. (Double Data Rate RAM). DDR RAM jsou podporovány čipsety s AMD 760 Apollo Pro 133A, Intel E7000.

DDR Ram mají napájení 2,5V (SSTL – přechod od V TTL –3,3V) a proto mají  jiný slot (karty jen s jedním výřezem). Od r. 2002 též 1,5V PC1600MB/s, PC2100MB/s a od konce roku 2002  2700MB/s

Nutné prot Athlon 133MHz FSB

V r. 2003 jsou 333MHz a 400Mhz.

Mají menší kapacity na pinech. Hodiny jsou společné jak pro data tak i adresy a příkazy.

Hlavní rozdíl mezi DDR RAM a SDRAM je v interface. Data jsou zachycovány 2krát za cyklus, a to při referenční hodnotě napětí (jedna polovina napájecího napětí) a současně při určité velikosti střídavé složky signálu.

2n prefetch architektura.

DDR266 mají tok 2,1GB/s sběrnici 133MHz  (PC2100)

DDR333               3,2GB/s           166MHz         (PC2700)

DDR400                                     200MHz         (PC3200)

DDR466

DDR500

Nově zaváděný pojem je

• Row granularity – určuje počet dat, které mohou být přeneseny přes interface během jednoho row cyklu
• Column granularity – odpovídá jednomu cyklu sloupce.

Dual DDR

Technologie se zdvojením přístupových cest  - čipset musí mít dvojitý řadič!!! A tedy s pamětí komunikuje 2ma kanály.

• 4,2 GB/s Pro DDR 266   PC4200
• 5,4                        333
• 6,2                        400 (podporuje pouze nForce2
• 184 pinové sloty (4krát) – musí pracovat v párech (pár musí být osazen totožnými moduly)
• max 4GB
• nastavení systémové frekvence po 1MHz od 100 do 400MHz. Neovlivňuje taktování PCI a AGP.
• Výkonově lepší než RIMM 266MHz

Oba kanály musí mít pamětové moduly stejné velikosti a musí být osazeny stejně velkými chipy, a musí mít stejnou technologii, stejnou šířku sběrnice a musí být oba oboustranné nebo jednostranné.

Nemusí mít stejnou frekvenci ani časování a nemusí být od stejného výrobce.

DDR2

Jsou skládány z čipů  o 2Gb (r.2005) – výroba 80nm technologií.

• 1,8V
• 64bit (72bit)
• 800MHz efektivní
• Časování 4-4-4-8 nebo 4-4-4-12
• Při frekvenci 1066MHz (533MHz skutečné) je 5-5-5-15
• 2GB (18x čip 256Mbx4b)  4banky
   
• bank0 –A               r                             bank7 – B          kvadrant

                                           o

                                           w

                                           d

                                           e

                                           c

                        Bank3 – A                                             bank4 -B

                 Column decoder                row           column decoder

                                               and

                       Data pins –A              control                       data pins B

                                               pins

                                                                  Bank 3 - B                                            

Paměť má 8 bank a každá banka má dvě části A a B připojené na A piny resp. B piny. Tyto části pracují paralelně, a tedy mají stejnou adresu řádku – jeden příkaz -  a stejné adresy sloupců x a y pro dva příkazy výběru sloupců.

Každá skupina 4 půl-bank (halfbank) – kvadrant - má svůj dekodér řádků a sloupců.

Po příchodu signálu RAS zpřístupní se požadovaný řádek v obou částech banky. Další signál RAS pro jinou banku musí přijít až po odeznění cyklu řádku.

Po odeznění RAS může přijít signál CAS (pro 250MHz je to 4ns). Požadovaný sloupec je vybrán a data přesunuta. Po ukončení CAS může přijít další CAS.

V době cyklu sloupce tj. 4ns je rychlost přesunu dat 0,25ns, tj. za jeden cyklus se přesune 4:0,25=16 bitů. Pro 16bitovou sběrnici je to 16x16:8= 32B. Poněvadž na jeden row cykl jsou 2 cykly sloupce, přesune se 64B.

DDR3

Od r. 2006, jako mutace existujících GDDR3. Popis viz GDDR3.

Napájení 1,5V (DDR 1,8V)

Rychlost 800MB/s (v computerwordu uvedeno 100MB/s???)

Pamětí GDDR3 zavádí novou technologii MICRO-THREADING, která provádí několik částečných malých přístupů místo jednoho celkového přístupu. Tato změna nezvyšuje náklady, ale mění interface pamětí DRAM Umožňuje mnohonásobné dekódování jak řádku tak i sloupce, což umožňuje nezávislé přístupy do bank.

Mikro-threaded pam썠 GDDR3  má 16 nezávislých bank. Liché jsou napojeny na  datový konektor A, sudé banky na  konektor B.

Při stejné frekvenci jako DDR2 jsou za stejnou dobu (periodu row cyklu) zadány 4 řádky pro 4 kvadranty bank. Po odeznění zadávaní sloupců jsou zadávány sloupce současně  pro kvadrant 0 a 1, pak 2 a 3, a to nejdříve x a potom pro všechny obdobně  sloupce y. Protože každá banka obsluhuje jen 8b, je výsledná řádková granularita 16B a sloupcová jen 8B. Snížená granularita je zaplacena zvýšenou šířkou pásma. Výhoda se projevuje zejména u  grafických aplikací – popisu tzv. trojúhelníků. Pro zobrazení má 1pixel 4B, a tedy jedno čtení obsahuje jen 2 pixely.

Pro obvyklé trojúhelníky o odvěsnách 3 pixely je zapotřebí přinejhorším 5 čtení

DDR3 s taktem 1066MHz nebo 1333MHz mají časování 7-7-7-21.Při virtuální frekvenci 1886MHz mají latenci 9 (CAS).

kvadranty

Row0                                                                                       row3

Col0x                   Banka 0                              banka3                   col3x

Col0y                                                                                       col3Y

                   Pins A                                       pins B

row2                                                                                        row1

col2x            Banka2                                     banka1                   col1x

col2y                                                                                        col1y

Velikost modulů DDR3 je až 2GB

Používané zkratky

DDR3 – UDIMM        - Unbuffered ECC DIMM

DDR3 – RS – UDIMM -        Rugged Small Outline UDIMM

Pouzdra

240 pin 72bit

SODIMM 72bit

DDR4

Plánované na 2014

eDRAM

embedded dynamic random access memory je vyrobena technologií SOI – křemík on insulator -  a tedy má  nízkou spotřebu (asi jedna pětina spotřeby RAM). Technologie 45 resp 35nm výroba 2008.

FB DIMM

Fully buffered DIMM, paměti se speciálními vstupními obvody – seriovou sběrnicí, které vnitřně zajistí specifika jednotlivých pamětí 64+8bitů, navenek se chovají stejně. Použití u SDR, DDR, DDR2, DDR3,  XDR apod. Umožňuje je to jednoduchý upgrade a navíc není nutné skladovat všechny typy pamětí.

Kanál je 4násobný a je odvozený z PCIe. Každý kanál může být osazen 8mi moduly  zapojenými seriově. Tedy celkem 32 modulů s kapacitou 192GB.

Řadič paměti AMB – Advanced Memory Buffer - je integrovaný  do modulu - - - přesunut z čipsetu –

Rychlost přenosu: každý kanál má 1,5 násobnou rychlostí DRAM. 667MHz.

Modul FB DIMM má 240 pinů, ale jinak posazený klíč

Přesunutím řadiče na paměťový modul je osazování OP nezávislé na typu pamětí,. Pro FB DIMM se používá DDR2,DDR3. Samotný řadič obsahuje  FIFO buffer 36slov po 72bitech, což urychluje přenosy.

Seriová sběrnice mezi řadičem a AMB umožňuje zvětšit vzdálenost pamětí na 30cm.

FC RAM

Jsou DDR paměti s pipeliningem as nízkou spotřebou

200MHz, 400Mb/s na pin

DLL řízený výstup

30 ns náhodný výběr

EDO RAM

 (Enhanced Data Output RAM).

Operační paměť EDO RAMXE "EDO RAM", rychlá s dvojnásobnou rychlostí přístupu. Tato paměť je schopna současně vysílat data a nastavovat další adresu. Data jsou na výstupu připraveny, zatím co řadič paměti vyhledává nová data signálem CASXE "CAS". Data na sběrnici jsou platná po delší dobu. EDO RAM zvýší výkon počítače asi o 5%. Lze využít pouze pro čtení. Nelze je kombinovat se standardními moduly. Vyžadují podporu BIOSu, bez podpory nového BIOSu nemusí vůbec pracovat.  Trvání 5-2-2-2 clocks.

Granularita pro 8b-ové paměti je 4B

FPM RAM

Technologie  FPM -Fast Page ModeXE "FPM -Fast Page Mode"

Jde o variantu původního "prostého" typu RAM, jejíž interní logika předpokládá, že další požadavek na čtení z konkrétního paměťového místa bude ležet hned v jeho sousedství, v tomže řádku paměťových buněk. Pokud SIMM ci DIMM nenese žádné další označení, jde o tento typ.

Parametry

Efektivní vybavovací doba je u FPM a EDO díky Refresh asi 1,8 násobně větší. Nejefektivnější je použití vyrovnávací paměti.

 Jiná možnost zrychlení je nastavení Fast Page ModeXE "Page Mode", neboli stránkový režim. V rámci jedné stránky matice paměťového moduluje je totiž možné v krátkém sledu data přečíst bez refreshe. Page Mode je využíván zejména tam, kde se nemění vyšší část adresy, tj řádek. Paměť může číst jen zadáním sloupce, maximálně 3 další buňky za sebou (Clock 5-3-3-3). Řádky několika spojených modulů vytvářejí paměťovou stránku (page) která má 4kB.

PC WORLD 3/95,ChipWeek 11/95, Chip 6/96

BEDO RAM

Burst EDO RAM je kombinací technologie Burst  a EDO s dvoustupňovým pipelininkem. Naráz se načítají 4 adresy.. Oproti EDO bylo podstatně vylepšeno namítání dat (5-1-1-1), takže od zadání adresy mohou být tri následující zpracovávány v jednom taktu hodin.

Nevýhodou tohoto typu je nedostatek podpory. V soucasné dobe BEDO podporují pouze čipsety VIA (580VP, 590VP, 680V) a odpovídající motherboardy. Bohužel současné BEDO RAM mají problémy s rychlostmi desek nad 66 MHz.

VC SDRAM

virtual Channel SDRAM jsou vylepšené SDRAM s efektivnějším způsobem vyhledávání a přenosu dat (podporují chipsety VIA)

64 a 128MB

133MHz

vysokorychlostní registry

organisace do bank

Činnost: výběr segmentu, ten se přenese do registrů (prefetch). Čtení je pak z registrů.

Zípis: zápis dat do regitrůapak podleadresy se přenese do paměti.

Virtual EDO RAMXE "Virtual EDO RAM"

od Fy Kingstom je vyladěná EDO RAM pro procesory Pentium

CACHE DRAM

je obdobná Enhanced DRAM. Má větší Cache (16kB). Tato CDRAMXE "CDRAM" je jednoportová RAMXE "jednoportová RAM", ale rychlejší než dvojportová VRAMXE "dvojportová VRAM".

Rambus DRAM

se využívají jako paměti grafických karet

RDRAM

RDRAMXE "RDRAM" pracuje s 28bitovou sběrnicí (vývody dlouhé 12cm) s frekvencí 500MHz. Adr bus může adresovat až 320 čipů. Nemá integrovanou SRAM, ale stránky se ukládají pomocí čtení čtecích zesilovačů.  Další zvláštností je, že pracují s napětím 2V nebo dokonce s 0,5V, a tím snižují zahřívání a vyzařování. Obdobná paměť je MDRAMXE "MDRAM" (Multibank DRAMXE "Multibank DRAM" od firmy MoSys)

Další vlastnosti

·       přístupová doba v burst režimu je 1,7ns, (asi 20krát rychlejší paměť než DRAM)

·       Pamě´t PC800 má 800MB/s při 400MHz=4x100MHz po 2B

·       režimy napájení: active, nap, powerDown

·       do 800MHz pak 8x100MHz tj. 1,6GB/s

·       paměť PC1066 neboli Hastings má 4x133MHz, tedy 1066MHz, kapacita 288Mb, 0,13um technologie a pouzdro zatím ball-grid array –přenos 2B za 0,94ns

·       přenos dat je zahajován oběma hranami hodin

·       4, 8, 16,   32, 64,  128MB a jsou navzájem komatibilní

·       8 bitový bus pro komunikaci

·       typické propojení 4 RDBUS, pak rychlost je 4x600=2,4GB/s

·       2k Cache

·       není zapotřebí (drahé) L2 cache u motherboardu,

·       moduly RIMMXE "RIMM"

Technologie RAMBUS existuje ve třech provedeních

·         Base RDRAM                - 600MB/s

·         Concurent RDRAM         - 700

·         Direct RDRAM              - 1,6GB/s

Jádrem řešení je sběrnice spojující čipy  obdobně jako u DSP. Sběrnice používá několik vf signálů k adresaci a řízení toku dat. Jeden kanál umožňuje přenos dat s rychlostí 1,6GB/s. Struktura RDRAM je modulární, U direkt RDRAM každý AIP pracuje na frekvenci 800MHz, což je na 2B sběrnici 1,6GB/s.

CDRAM

XE "CDRAM" - cache DRAM od firmy Mitsubishi je obdobná paměť integrující 16kB cache SRAM a 4 nebo 16 MB DRAM. Je to synchronní paměť jejíž frekvence je dána frekvencí sběrnice, čímž vylučuje Wait stavy. Navržená frekvence je do 100MHz, což plně vyhovuje Pentiu.

PSRAM

Pseudo statické paměti – rychlejší než dynamické – struktura podobná DRAM a celková koncepce jako SRAM. Využití zatím jen pro mobily..

Srovnání

nDRAM

-       next generation DRAM licence RAMBUS pro Intel (1999?)

PRAM

Chip 5/07

Phase-change RAM jsou  hybridy mezi Flash a DRAM a jsou určeny pro mobilní telefony. Mají 10 000x větší počet nahrávacích cyklů než flash (asi 100 milionů), menší spotčebu neý flash , přístupová doba okolo 20ns. Předpoklad využití u solit state disk a USB disků.

QUAD DATA RATE

QDR SRAM jsou mpaměti, umožňující přenášet data po 4 slovech v každém hodinovém cyklu. Přenos je prováděn stejě Jako u DDR na obě hrany hodin. QDR má zvlášť hodiny pro četní a pro zápis a má 2 oddělené datové sběrnice. Toto umožňuje 100% využití interleavingu při střídání zápis-čtení. Tedy nejsou při stejné frekvenci 2x rychlejší než DDR SRAM. Naopak DDR jsou rychlejší, když se vícekrát za sebou opakuje jeden druh operace (např. čtení).

Video paměti

Dnes (2004) se nejčastěji používají DDR nebo DDR2. Ostatní paměti vyjma 3DRAM již patří moinulosti. Nástup hlasí nové video paměti GDDR3.

GDDR3

Jsou paměti DDR 3. generace určené především pro grafiku. Spolu s DDR a DDR2 nahradí všechny ostatní videopaměti u masivního nasazení videokaret.

Vyšší rychlost pamětí GDDR3 je dosažena díky vyčištění datových signálů při jejich toku paměťovým čipem, pomocí terminátorů umístěných přímo na čipu.

Obsahují dynamický řadič výstupu, pro řízení toku dat jak na výstupu tak i uvnitř čipu. Řadič na základě průzkumu dat upravuje data na nejvhodnější tvar pro přenos.

GDDR5

Obdoba GDDR3 ale s teměř dvojnásobnou efektivní frekvencí

VRAM

Video RAMXE "Video RAM" - VRAMXE "VRAM" \b paměti s kapacitou 4Mbit s organizací 256kx16 jsou napájeny 5V nebo 3,3V typu Page Mode nebo EDO Mode. Je to dvouportová paměť. 

Pouzdro SSOPXE "SSOP".

WRAM

paměť pro grafické kary. Obdoba VRAM , ale umí přesouvat celé bloky. Je o 30% rychlejší díky double-bufferingu.

SGRAM

synchronní grafická 32bitová DRAM je jednoportová ale používá dvou bank. Používá se pro svou rychlost u 3D karet. SDRAM je obohacena o speciální grafické funkce, umožňující operace na velkých blocích dat současně a efektivní využívání vyrovnávacích pamětí. Granularita je 8B.

3D RAM

3D RAMXE "3D RAM" je vysoce integrovaná dvouportová pamětXE "dvouportová pamět" obsahující ALU, Cache,seriál access memory SAM, jsou určené pro rychlou 3-D grafiku. Tyto paměti zvyšují až 10x výkon oproti VRAM.

ALU urychluje v Z bufferu změny a práci Cache. Výsledkem je přeměna 100 pixlových trojúhelníků, kterých je možno takto změnit až 1,8 milionů.

Paměť je založena na 10M DRAM, která je tvořena ze 4 bloků s interleavingem propojených 256 bitovou sběrnicí. Každá dvojice bank sdíli jednu SAM přes 640 bitové sběrnice. SAM vytváří videodata. Celková rychlost je 1,6GB/s. Pipelining architektura  umožňuje natahovat pixel data, zatímco další data jsou modifikována.

Rychlost cyklu cache je 10ns.

Pouzdro QFP s 128 piny.

FRAMM

FRAMMXE "FRAMM" - Foldable Rigid Assembly Memory Module paměti s organizací 32bit nebo 36bit  v provedení SIMM 72 Fast Page Mode DRAMs  (velikost 128MB) (EPN 10.96)

Vlastnosti

·       napájení 3V

·       high density DRAM

FRAM

FRAMXE "FRAM" - Ferroeletric RAMXE "Ferroeletric RAM" jsou nonvolatilní paměti  kombinující rychlost RAM s malým příkonem (400krát menší než FLASH). Jsou 260krát rychlejší než EEPROM. Ferroelektrický jev je schopnost krystalů samopolarizace za určitých podmínek..  při změně těchto podmínek se jev ztrácí. projevují  se tedy jako binární systém.

Vyrábí se z titanátu zirkonátoolovnatého PZT nebo tantalátu vizmutostrontnatého SBT.

Konkurují SRAM, DRAM a Flash pamětem. Použití u navigačních automobilových přístrojů, kdy je nutné zaznamenat informaci o stavu všech čidel  v autě i v okamžiku havárie.

Vlastnosti

·       napájení 3V

·       non volatilní

·       64kb

·       Obvykle 8bitová struktura

·       malý příkon

·       10¹⁷ R/W cyklů (tj. asi 1000krát více než FLASH)

·       čtení 2krát rychlejší než  flash

·       zápis stejně rychlý jako u DRAMXE "flash"

·       7krát rychlejší R/W cykl než flash

GDDR II a GDDR III

Graphic double data rate  Často označovány jen DDR-II.

GDDR II pracuje na frekvenci 400, 533 a 667MHz a 1,2Gb/s. Moduly DIMM 2GB (registered) nebo 1GB (unbuffered) se skládají z čipů velikosti 512MB

DDR3  o velikosti 128MB mají sběrnici 800MHz a rychlost 1,6Gb/s.

FMEM

Field MemoryXE "Field Memory" FMEM XE "FMEM"jsou asynchronní DRAM paměti se sériovým přístupem. Pracují obdobně jako FIFOXE "FIFO".  Byly konstruovány pro video aplikace a jsou ideální pro digitální aplikace kde je požadována rychlost a velké kapacity paměti. Mají nízkou spotřebu.

·       Organizace 250k x 8 tj. 4Mbit

·       automatický refresh, takže pracují jako SDRAM

·       2 datové porty :1 čtecí a jeden zápisový

·       napájení 3,3V popř. 5V

·       hodiny 41MHz

·       přenos 62MB/s

·       SSOPXE "SSOP" pouzdro

ASRAM

AsyncSRAM jsou paměti používané v cache L2. Procesor musí na data čekat, nejsou synchronizovány se systémovými hodinami.

SSRAM

neboli SyncSRAM jsou synchronní burst SRAM. Jsou rychlejší než ASRAM (7,5ns) a jsou synchronizovány  s hodinami. Nejsou schopny spolupracovat se sběrnicemi  66MHz a vyšší

PBSRAM

Pipelined burst SRAM pracují ve zřetězeném dávkovém synchronním režimu i na frekvencích vyšších než 75MHz.

Smart ZBT SRAM

Jsou SRAM s architekturou Zero Bus Turnaround zjednodušují systém časování a redukují požadavky na sběrnici, Vyrábí se buď s pipelingem nebo  typu flouthrough. 200MHz, 7,5ns clock-to-data přístupov doba

IO interface je 2,5 nebo 3.3V

PLEDM

jsou paměti, které nahradí (asi) do r. 2003 DRAM

PLEDM - Phase-state Low Electron Drive Memory - mají podstatně nižší spotřebu, jsou rychlejší. Pro výrobu  použita 0,2um technologie

Má možnost si udržet hodnotu i pro několik čtení (zatím nespecifikováno) bez napájecího napětí.

Struktura - Paměť pro jeden bit se skládá ze dvou tranzistorů - budícího (řídícího) a většího MOS tranzistoru řízeného. Řídící tranzistor tvoří speciálně izolovanou buňku s 1000 elektronů. Tyto elektrony jsou ovládány řídící elektrodou a jimi vytvořené pole ovládá řízený tranzistor. Pole vytvořené elektrony v řídícím tranzistoru bude zachován i po vypnutí napájení. Paměť nebude potřebovat refresh.

Doba zápisu i čtení je 10ns. Předpokládaný časový cyklus je 100ns.

Kapacita se předpokládá  4GB na rozdíl od dnešních 256Mb.

SSD

Solid State Disc – SDRAM (DRAM) s kontrolou ECC nahrazují pevné disky. Tyto paměti jsou s kapacitou až do 128GB

SSD dělíme na

·         Flash Cards – paměťové karty

·         Flash Discs – do kapacity 20GB – nevýhoda omezený počet přepisů

·         SSD adaptér – rozšiřovací karty PCI do 8GB (pro 32b a 33MHz je 133MB/s, pro 64b a 66MHz je 533MB/s) vhodné pro videosekvence. Drahá.

·         Cache SSD – zařízení pro SAN/NAS. Data jsou na pevných discích ale při čtení se přehrají do těchto Cache. Využívá se fakt, že z uložených dat je pouze 5% je horkých, apouze 20% dat se zůčastní 80% operací. SSD Cache zrychlují počet IO transakcí 100krát to je na 20000 IOPS. Paměť je postačující pro 1TB disk. Kapacity.

·         SSD - jsou napájeny dvěma nepřerušitelnými zdroji UPS. Obsah je přesto nutný zálohovat na harddisk. Rychlost až 2GB/S. Jsou určeny pro SAN. 50 000 IOPS. Rozšiřitelnost na 2TB.

FIFOXE "FIFO"

Rychlé statické paměti s vybavovací dobou 10ns velikosti 1k x 9bitů. Jsou

to paměti dual-port s nezávislým zápisovým a čtecím pointrem. Jsou jednoduše kaskádovatelné. (EPN 10/96)

Provedeni

SIMMXE "SIMM"

SIMM jsou DRAM pro 8, 9, 32, 36 bitů (včetně parity)

30ti pinnové SIMM

mají  velikosti 256kB, 1, 4 MB a v provedení 8 nebo 9 bitové.

Tab. pro 4MB SIMM

72 pinové SIMMXE "72 pinové SIMM"

Pro 486 lze u 32+4 bitových pracovat i bez parity.

Pentia nepodporují  paritu.

Bity PD1 PD2 určují velikost paměti

bITY PD2 a PD3 určují rychlost paměti

výška modulu je 25 mm.

SIMM 72     4MBx32

Značení SIMM

         KMMWWWXXXXYYYYYY-ZZ

                                                                            Rychlost v 10ns

                                                                            Provedení kontaktů nebo zák.

                                                                                   moduly

                                                                                   bez ozn     standard

                                                                                   G                 pozlacený

                                                                                   M                 IBM

                                                                                   J                  JEDEC

                                                                            V:  X32/X33  (jen u PCB)

                                                                            Třídění PCB

                                                                                   bez. zn  netříděné

                                                                                   1                      první třídění

                                                                                   2                      druhé třídění

                                                                            Počet prvků nebo délka zákl. slova

                                                                                   bez ozn <7

                                                                                   N                      >8

                                                                                   W                     šířka zákl. slova

                                                                            Typ pouzdra

                                                                                   bez ozn SOI nebo PLCC

                                                                                   T                      TSOP

                                                                           Třídění

                                                                                   bez ozn netříděné

                                                                                   1                      1. třídění

                                                                                   2                      2.   ”

                                                                                   3                      3.    ”

                                                                           Velikost/vlastnosti

                                                                           Organizace

                                                                                   8                      8 bitů

                                                                                   9                      9 bitů

                                                                           Druh konektoru

                                                                                   5                      DRAM SIMM

                                                                                   4                      DRAM SIP

                                                                          Modul

                                                                          Paměť

16MB x32(36)

Moduly SIMM jsou v provedení

·       single sided - sestaveny se single modulů - 1, 4 , 16, 64MB nebo

·       double-sided sestaveny s dvojic single modulů. Pak kapacita je dvojnásobná. Mají propojeny kontakty 33 a45.

EDO : do 32MB, FPM ECC do 64MB.

DIMM

DIMMXE "DIMM"(Double Interline Memory Module) jsou 64 bitové dvouřadé zásuvné RAM paměti velikostech  16, 32, 64, 128, 256 MB)

·       4Bytové DRAM DIMM

·       Small Outline DIMM - SODXE "SOD" SODIMMXE "SODIMM"

·       od r. 1995 72pinové. 32 bitové

·                         88pin, (36bit),

·       od r. 1996 144pinovové 64 bit  64MB

·       8Bytové DIMM jedno a dvou bankové

·       DRAM bufrované 168 pin (72bitů) 16 až 512MB (EDO, EDOFPM,ECC), 3,3V a 5V

·       DRAM nebufrované 168 pin (64/72bitů) dtto

·       SDRAMXE "SDRAM" bufferedXE "buffered" 200pin (72) 64MB

·       SDRAM nebufrovanéXE "nebufrované" 168pin (64/72)16 až 512MB

·       CL3/2 do 1GB

·       SDRAM bufrované 158pin (64/72) 16, 256MB

·       SDRAM SO-DIMM

·       144pin (64bitů) 64MB

·       200 pin 256MB (r. 2002)

·       DDR SDRAM 184pin

·       DDR 333 nebufrované do 512MB (r. 2002)

·       DDR 266 do 1GB (r.2002)

·       DDR2 240pin

·       16   Bytové

·       SDRAM DIMM 278pin (144bit) 64MB       

¨Napájení

·       3,3V (označení V)

·       5V

Odlišení je v pozici jednoho klíče - pro 3,3V je posunut o jednu rozteč vpravo. Druhý klíč (více vlevo) je pro rozlišení bufferované paměti a paměti bez bufferů.  Bufferovaná má klíč o jednu rozteč více vlevo.

Kontrola dat

·       paritou nebo

·       ECC tzv. ECC Module

Refresh 4kcyklů/64ms

SDRAM mají f = 200MHz, očekává se 400MHz

Trend: v roce 1999 bude 60% 200 a 168pinových SDRAM DIMM bufffered

                                     15% 144pin SDRAM SO-DIMM unbuffered

                                     15% 168pin 8Byte DIMM FPM, EDO 64/72

                                     10% 144pin 8Byte DIMM FPM, EDO (Unbuffered)  

Osazení čipy

·       GSI - giga scale integration pro 4Gb DRAM čipy (NEC 1997)

RIMM

RIMMXE "RIMM" - rambus inline  memory module je modul paměti maximálně s osmi čipy s 8mibitovou řídící strukturou. Základní desky mohou obsahovat max. 3 patice. (3x128MB)

184 pin, 1mm pitch

128,256,512MB, ECC

oddělené řádkové a sloupcové busy

2,5V napájení

Paměti DIMM mají značení skládající se z několika (až 4)   řádků (podle normy PC100). Každý musí mít výrobce a číslo skládající se z

·         typ  - např HYB, který značí DRAM (podle Siemens)

·         napájecí napětí   39  -3,9V

·         provedení S  - SDRAM

·         uspořádání modulů        1680  - 16MB  po 8mi modulech na každé straně

·         JEDEC označení   0        - SDRAM

·         fyzické provedení

·         - číslo udávající přístupovou dobu v ns

·         na dalším řádku  CAS Latence - zpoždění taktů např CAS 2 nebo CAS 3

·         výrobce a rok a týden výroby

Další provedení

68PLCC       512Kx24 SRAM 3,3V

68PLCC       512k*32  SRAM     20ns

66PGA                 DTTO

ACer

Apple

Compaq do 1GB

HPdo 1GB

IBM do 1GB

Silicon Grafics do 256MB

SUN do 1GB

provedení pro laserové tiskárny

provedení pro faxy

TBGA technologie pro SRAM – Tape Ball Grid Array je technologie propojování chipů s piny nahrazující klasickou s PCB. Tato technologie zmenšuje plochu IO 4krát a pro propojování používá polyamidovou pásku. Používá se u 8Mb SRAM (r. 2000)

Banky DIMM

DIMM banky jsou obvykle tvořeny jednotlivými moduly. Pro urychlení činnosti jsou, zvláště v serverech, tvořeny dvojicemi modulů DIMM.

Trendy

Sériové paměti SRAM

Pro rychlejší přesuny dat po seriových linkách se budou již v r. 2011 používat seriové paměti. Výhodou těchto pamětí je dále možnost delších sběrnic (sběrnice SPI) . Další výhodou je, že paměťové moduly nejsou nerovnoměrně vyhřívány nedefinovaným teplem od ostatních obvodů, ale jen přesně určeným teplem od vlastního serio-paralelního převodníku. Při komunikaci je procesor Master a paměť slave. Propojení je obvykle jeden master, jeden slave, ale může být na master napojeno více slave. Komunikace je po čtyřech vodičích, dva jsou vstupní (data od  k procesoru) a dva výstupní (data  k procesoru. Přenosy v obou směrech jsou řízeny stejmými hodinami. Při zapojení více slaves, jsou propojeny paralelně,. Ke každému slave je samostatný vodič pro aktivizaci čipu.

RamLinkXE "RamLink"

technologie je aplikací normy SCE- Scalable Coherent InterfaceXE "normy SCE- Scalable Coherent Interface". RamLink je paměťové rozhraní s dvoubodovými spoji uspořádánými do kruhu jako u sítě. Tok dat v kruhu je řízen paměťovým řadičem, který odesílá zprávy čipům DRAM fungujícím jako uzly.

PLEDM

Phase-state  Low Electron Drive Memory jsou mnohem méně energeticky náročné než DRAM. Vybavovací doba je 10ns a vybíjení je podstatně pomalejší. Lze z nich několikrát za sebou bez rifreše. Tranzistory jsou vyrobeny 0,2um technologií. Na buňce je vytvořena tenká izolační vrstva , která zabraňuje vybíjení. Vyrobeno firmou Hitachi.

OUM

Ovonic Unified Memory jsou rychlejší než klasické paměti . Základem paměti je tenkovrstvý speciální film, ve ktrém se ukládá informace. Film je z materiálu (chalcogenide slitina), který dokáže měnit fázi, obdobný jsko u CD-RW nebo DVD-RAM, tím, že je buď krystalický nebo amorfní. V krystalickém stavu odráží světlo a nízký specifický odpor. Lze ho budit jak opticky, tak i elektricky. Oproti DRAM nebo Flash je k výrobě potřeba méně úkonů a je méně defektivní.

MRAM

MRAM XE "MRAM"  - Magnetoresistive nebo magnetic RAM XE "Magnetic RAM"  využívají k ukládání bitů místo elektronů magneticky nabitých částic –spiny elektronů. Nahrazují flash paměti pro svou rychlost zápisu.

vlastnosti

·         Nonvolatilní

·         Nižší spotřeba energie

·         Neomezený počet čtení a zápisu

·         Rychlý zápis jako u SRAM

·         Rychlé čtení

·         Malá plocha buňky

·         Odolnost proti radiaci

·         R. 2004 ( v r. 2003 byla předvedena 1Mb MRAM)

Princip

·         Dvě kovové feromagnetické destičky oddělené isolační vrstvou. Nastává jev – kvantové tunelování – prvek propouští nebo nepropouští proud podle magnetizace vrstev

·         MRAM je založena na bitových buňkách, které generují místní magnetické pole, které jsou tvořeny křižujícími se proudovými vodiči. Ty umožňují uložit digitální informaci ve volné magnetické vrstvě a použitím tunelového magnetoresistančního efektu lze číst jejich stav.

Každá paměťová buňka je složena z jednoho tranzistoru a přechodového tunelovacího magnetického elementu. Horní vodič je spojen s magnetickým elementem a slouží jak k zápisu  tak i ke čtení. Dolní vodič  (kolmý na horní) je odisolován od magnetického elementu a slouží jen k zápisu.

Proteinové pamětiXE "Proteinové paměti"

založené na proteinových molekulách, které mění svůj tvar, pokud jsou vystaveny světlu. Absorbcí zeleného světla se mění struktura molekuly přesunem protonu. Pak pomocí přesně zaměřeného červeného světla, detektor zachytí světlé a tmavé vzorky indikující stav 1 a 0. Tato paměť je vyvíjena od r. 1970 a předpokládá se, že první vzorky o velikosti 24GB se objeví v roce 2003. Tyto paměti jsou rychlé (rychlost mezi RAM a vysokorychlostními pevnými disky). Zápis do paměti je jednoduchý, ale čtení je obtížné. Lze tak sestavit 3-D paměti. Otázkou dnes je ještě jejich životaschopnost.

Clustrová implantace

je založena na implantaci iontů pomocí iontových paprsků pro 0,5um technologie. Pomocí této technologie lze vyrobit 256GB DRAM. Předpokládaná výroba: 2002.

Správce paměti

má za úkol uspořádat paměť tak, aby rezidentní programy zabíraly co nejmenší prostor v konvenční paměti.

DOS

Správce pamětiXE "Správce paměti"XE "Správce paměti" se tedy snaží přenést všechny zavaděče TSR programy a určité části DOS do horní paměti.

HIMEM.SYS

Zpřístupňuje paměť

·       High  - default nastaveno řízení paměti HMB

·       XMS

XMS je vždy alokována celá, pokud není připojena EISA sběrnice. Pak alokuje jen 16MB.

parametry:

/A20control:on|off

Ovládání linky A20 umožňuje přístup do HMB. Default: on.

Při OFF řídí linku pouze pokud je vypnuta.

/EISA

Používá se pro alokaci celé paměti  počítače se sběrnicí EISA. Jinak alokováno  jen 16MB.

/numhandels = číslo

Určuje počet současně alokovaných bloků v XMS. Default je 32. Zvětšovat pouze, když si to aplikace výslovně vyžaduje.

/TESTMEM:on|off

Zapnutí a vypnutí dynamického testu paměti. Vhodné zapnout.

/VERBOSE

zapíná výpisy o stavu a chybová hlášení. Vhodné.

EMM386.EXE

Ovladač slouží k

·       emulaci EMS z paměti XMS,

·       zpřístupnění UMB (není default zapnuté) a

·       poskytování služeb VCPI.

Vyžaduje zavedený ovladač HIMEM.  Lze používat i během práce počítače. Zpomaluje rychlost počítače.

Windows

Ve WindowsXE "Windows" se vyskytují 3 problémy se správou paměti.

·       Systém nechá program využívat 1. MB paměti. Systém sem nechá nahrávat jak programy tak i se snaží nahrát  do prostoru s nejnižší adresou knihovny DLL.

·        

·       Systém zaznamenává množství informací a vlastním uživatelském rozhraní. Windows pak nemají dostatek prostoru v rezervovaných oblastech paměti typu heapXE "heap" pro všechny aplikace

·       Windows někdy úplně vyčerpají paměť

Windows využívají 7 oblastí paměti heap adresovaných 16ti bitovým ukazatelem (po 64kB).

Pokud je systémové paměti nedostatek, systém může být nestabilní (špatně zobrazuje písmo až kolaps).

Část konvenční paměti je pro každou aplikaci nezbytná, aby se vůbec mohla spustit.

Manažér paměti se proto snaží nahrávat co nejvíce (zejména rezidenty) do Horní paměti, nepotřebné informace a neběžící aplikace zkomprimovat a swapovat na disk a zbytek prostoru komprimovat. Správci ale snižují výkon počítače. Vhodné pro Windows 3.x jsou: Hurricane 2.0, Magna RAM, QEMM8XE "QEMM8", Max8,Doubler1.03.

QEMM

verze 7.5

QEMM umožní natáhnout podstatnou část DOSu do UMB. Poskytuje služby

·       EMS

·       XMS

·       DPMI (nutné doinstalovat ovladač)

·       několikanásobným bootováním vylepšit konfiguraci

·       ruční úpravy nastavení

Podporuje

·       DoubleSpace,

·       DriveSpace,

·       StackerXE "Stacker".

·       vícenásobnu konfiguraci v souborech CONFIG.SYS a AUTOEXEC.BAT .

 K tomuto programu náleží i program ManifestXE "Manifest", který zobrazuje detailní informace o paměti, IRQ, velikosti HD, systémových souborech, PCMCIA a Windows.

QEMMXE "QEMM" rozpozná předcházející instalaci jiných manažérů paměti.

QEMM má zainstalovaný program QuickBootXE "QuickBoot", kte

rý pracuje jen při teplém startu. Ruší se dvojím stiskem trojkombinace.

S QEMM můžeme maximálně dosáhnout 634kB volné paměti.

QEMM obsahuje 32bitový paměťový manažér.

Verze 8,0 potřebuje na disku 4,5MB, Intel 386 a vyšší, 1,25MB RAM, pro grafické systémy (Windows) 4MB RAM. U Win95 se nastavují  parametry jen u jeho modulu MagmaRAM, u ostatních systémů též FreeMeg a Resourse Manager.  QEMM nastavuje config.sys, autoexec.bat a komprimuje RAM, aby ušetřil místo a zrychlil swapování. 

MemMaker

memMaker umožňuje pomocí HIMMEM.SYS a EMM386.EXE poskytovat služby XMS a EMS a uvolnit konvenční paměť. Vyžaduje předem stanovit  velikost využití EMS a XMS.

Proto je nevhodný při větším množství aplikací, lišících se nároky na jednotlivé paměti.

386MAX

Obdoba  QEMM. Poskytuje služby ve standardech VCPI a VDS.

Memory Commander 2.11

Nabízí konvenční paměť velikosti až 962kB (pro mono), pro VGA bez grafiky 920kB a s grafikou 800kB. Není bezproblémový.

Testování pamětí

testovat dynamicky paměť je možné dosovským Himem nebo specielními programy např. testmem, který je  dostupný  na adr. www.freeware.ru . Tyto programy testují jen paměť nad 1M.