Архитектура

От архитектуры модуля памяти зависят его остальные характеристики. Кроме того, некоторые особенности архитектуры позволяют повысить быстродействие памяти при той же тактовой частоте.

Полупроводниковая оперативная память в настоящее время делится на статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Различие между ними описано в разделе 1.3.2.

Статическое ОЗУ – дорогой и неэкономичный вид ОЗУ. Поэтому его используют в основном для кэш-памяти, в регистрах микропроцессорах и системах управления RDRAM. Для того, чтобы удешевить оперативную память, в 90-х годах XX века вместо дорогого статического ОЗУ на триггерах стали использовать динамическое ОЗУ (DRAM). Принцип устройства DRAM следующий: система «металл-диэлектрик-полупроводник» способна работать как конденсатор. Как известно, конденсатор способен некоторое время «держать» на себе электрический заряд. Обозначив «заряженное» состояние как 1 и «незаряженное» как 0, мы получим ячейку памяти емкостью 1 бит. Поскольку заряд на конденсаторе рассеивается через некоторый промежуток времени (который зависит от качества материала и технологии его изготовления), то его необходимо периодически «подзаряжать» (регенерировать), считывая и вновь записывая в него данные. Из-за этого и возникло понятие «динамическая» для этого вида памяти. В дальнейшем появлялись различные модификации динамической памяти: FPM DRAM, EDO DRAM, BEDO DRAM и другие. На сегодняшний день все они морально устарели, поэтому мы не будем заострять на них внимание.

Важным шагом стало появление архитектуры SDRAM. Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronous DRAM (динамическое ОЗУ с синхронным интерфейсом). Этим они отличаются от FPM и EDO DRAM, работающих по асинхронному интерфейсу.

С асинхронным интерфейсом процессор должен ожидать, пока DRAM закончит выполнение своих внутренних операций. В DRAM с синхронным управлением происходит защелкивание информации от процессора под управлением системных часов. Триггеры запоминают адреса, сигналы управления и данных. Это позволяет процессору выполнять другие задачи. После определенного количества циклов данные становятся доступными, и процессор может их считывать. Таким образом, уменьшается время простоя процессора во время регенерации памяти.

Модули SDRAM имеют частоту 100 и 133 МГц. Модули с частотой 100МГц уже сняты с производства.

Следующим оригинальным решением, увеличившим частоту работы SDRAM, явилось создание кэша SRAM на самом модуле динамического ОЗУ. Так появилась спецификация Enhanced SDRAM (ESDRAM). Это позволило поднять частоту работы модуля до 200 МГц. Назначение кэша на модуле точно такое же, что и кэш второго уровня процессора – хранение наиболее часто используемых данных.

Архитектура SDRAM II (или DDR SDRAM) не имеет полной совместимости с SDRAM. Эта спецификация позволяет удвоить частоту работы SDRAM за счет работы на обеих границах тактового сигнала, то есть на подъеме и спаде, это позволяет удвоить рабочую частоту модуля памяти. Однако DDR SDRAM использует тот же 168-ми контактный разъем DIMM.

RDRAM представляет собой архитектуру, созданную и запатентованную фирмой Rambus, Inc. За счет использования обоих границ сигнала достигается частота работы памяти в 800 МГц. Первоначально фирмой Intel было принято решение использовать только RDRAM в компьютерах на базе процессора Pentium IV. Однако, в связи с тем, что RDRAM стоит дороже и требует специального разъема, было решено использовать более дешевую и совместимую со стандартным разъемом память DDR SDRAM.