Pamięć RAM - krótka historia i porównanie

RAM – Random Acces Memory – pamięć o dostępie swobodnym. Jest to podstawowy rodzaj pamięci cyfrowej spotykany w komputerach i innych urządzeniach elektronicznych takich jak np. telefony komórkowe. Pamięci RAM nie należy mylić z pamięcią ROM która umożliwia tylko swobodny odczyt danych.

W pamięci RAM przechowywane są dane wykonywanych aktualnie przez komputer zadań. Coraz nowsze programy wymagają coraz więcej tej pamięci i dlatego m.in. tak ważna jest rozbudowa pamięci komputera. Przykładowo w 2007 roku standardem było 1GB pamięci a na dzień dzisiejszy wynosi 2GB.

Historia Pamięci i zastosowanie:

• Pamięć „DIP” używana w komputerach: AT i XT
• Pamięć „SIPP”  używana komputerach: AT, 286, 386
• Pamięć SIMM 30 - pinowa  używana w  komputerach: 286, 386, 486
• Pamięć  SIMM 72 – pinowa używana w komputerach: 486, Pentium, AMD K5, AMD K6
• Pamięć SDR SDRAM - używana w komputerach: Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4, AMD K6
• Pamięć DDR SDRAM używana od roku 1999 w komputerach: Pentium 4, Athlon, Duron, Sempron
• Pamięć DDR 2 SDRAM  - używana od 2003 roku w  komputerach: Pentium 4, Pentium D,  Intel Core 2, Athlon 64, Sempron, Intel ATOM
• DDR 3 SDRAM używana od 2007 roku w komputerach: Intel Core 2, Core i7 i Intel Core 2

Pamięć ECC – Error Correction Code:

Rodzaj pamięci stosowany w serwerach. Moduły mają rozszerzoną szynę danych przez którą oprócz samych danych płyną kody kontrolne, które umożliwiają wykrycie przełamania pojedynczych bitów. Rozwiązanie to pozwala uzyskać większą stabilność kosztem 1-3% wydajności. Do obsługi tego typu pamięci musi być odpowiednia płyta główna.

Timingi czyli opóźnienia:

CL - CAS Latency tCL (3/4/5/6) (CAS Latency Time, CAS Timing Delay) w nawiasie przykładowe opóźnienia które określają liczbę cykli zegara magistrali, jakie mijają od wydania przez procesor polecenia aktywacji wybierania kolumny do momentu przekazania danych do bufora w kontrolerze pamięci. Producenci pamięci często podają najlepszą wartość opóźnienia jako CL.

RCD -RAS-to-CAS Delay tRCD (3/4/5) (RAS to CAS Delay, Active to CMD) określa, ile taktów zegara jest wymagana po wykonaniu polecenia CAS i zlokalizowania w ten sposób potrzebnej kolumny, do wykonania ładowania RAS. Im mniejsza wartość tym lepsza wydajność.

RAS Precharge Time tRP (4/5/6) (RAS Precharge, Precharge to active) RP określa liczbę taktów zegara, jaka jest potrzebna do przywrócenia danym ich pierwotnej lokalizacji, zamknięcia banku lub też liczbę cykli wymaganą do stronicowania pamięci przed wykonaniem kolejnego polecenia aktywacji banku.

tRAS -Row Active Time tRAS (from 5 to 15) (Active to Precharge Delay, Precharge Wait State, Row Active Delay, Row Precharge Delay) określa ilość cykli wymaganych do wykonania komendy aktywacji jednego z banków pamięci, zanim załadowanie adresu wiersza może zostać wykonane.

 Przykładowe Timingi Pamięci w Notebooku

 Im mniejsza wartość opóźnienia tym lepsza wydajność. Pamięci o wyższych taktowaniach zazwyczaj mają większe timingi, ale droższe pamięci nawet z wysokim taktowaniem mogą mieć małe opóźnienia.

Dokładniejszy opis działania popularnych pamięci:

Pamięć SIMM – Single Inline Memory Module – Pojedynczy Moduł Pamięci Liniowej

Dużą zmiana w stosunku do starszych pamięci było to ,że moduł nie posiadał wystających pinów, tylko tak jak obecne pamięci złącza miał wtopione w płytkę. Jeszcze jedną zmianą była specyficzna budowa nie umożliwiająca nieprawidłowy montaż pamięci w slocie. Jest to stosowane w pamięciach do dziś. Modułu dzieli się na starsze 30 pinowe, 8 bitowe o pojemności: 256KB, 1MB, 4MB i 16MB. Nowsze 72 pinowe, 32 bitowe i pojemności: 1MB, 2MB, 4MB,  8MB, 16MB, 32MB, 64MB i 128MB.

30 pinowy moduł pamięci SIMM

72 pinowy moduł SIMM

Pamięć SDR SDRAM - Single Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory. Pamięć synchroniczna, gdyż współpracuje z magistralą systemową. Zasilana napięciem 3.3 Volta.

Taktowana 66MHz, 100MHz i 133MHz o pojemności: 32MB, 64MB, 128MB, 256MB i 512MB. Pamięć posiada 168 pinów z dwoma przedziałami.

Typowa przepustowość pamięci dla modułu 100MHz - 800MB/s

Standardowy Moduł SDR

Moduł SDR przeznaczony do Notebooków

Pamięć DDR SDRAM - Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory. Pamięć o dwukrotnie większej przepustowości od SDR. Napięcie w porównaniu do starszych SDRAM zmniejszono do 2.5 Volta co zapewniło mniejsze zużycie prądu. Czas dostępu pamięci wynosi 4ns. Pamięci taktowane 200MHz, 266MHz, 333MHz i 400MHz. Dzięki technologii DDR osiągnięto następujące przepustowości:

• DDR-200 (PC-1600) - (64 bity * 2 * 100 MHz)/8 = 1.6 GB/s
• DDR-266 (PC-2100) - (64 bity * 2 * 133 MHz)/8 = 2.1 GB/s
• DDR-333 (PC-2700) - (64 bity * 2 * 166 MHz)/8 = 2.7 GB/s
• DDR-400 (PC-3200) - (64 bity * 2 * 200 MHz)/8 = 3.2 GB/s
• DDR-533 (PC-4300) - (64 bity * 2 * 266 MHz)/8 = 4.3 GB/s

Pamięci DDR umożliwiały pracę w trypie Dual Channel o ile płyta główna wspierała tę technologię. Moduł posiada 184 piny z jednym przedziałem.

Standardowy moduł DDR

Moduł DDR do Notebooków

Pamięć DDR 2 SDRAM - Double Data Rate 2 Synchronous Dynamic Random Access Memory. Jest to druga generacja pamięci DDR. DDR2 przesyła 4 bity w ciągu jednego taktu zegara ,a DDR 2 bity. Dwukrotnie szybsze od DDR i zarazem czterokrotnie szybsze od SDR. Zmniejszono napięcie zasilające do 1.8V. Pamięci budowane są na płytce FBGA, to zapewnia im możliwość pracy w temperaturze nawet 70*C. Zapewnia to duże możliwości overclockerom.

• DDR2-200 (PC-3200) – (64bity * 4 * 100MHz)/8 = 3.2GB/s
• DDR2-266 (PC-4200) – (64bity * 4 * 133MHz)/8 = 4.266GB/s
• DDR2-333 (PC-5300) – (64bity * 4 * 166MHz)/8 = 5.333GB/s
• DDR2-400 (PC-6400) – (64bity * 4 * 200MHz)/8 = 6.4GB/s
• DDR2-533 (PC-8500) – (64bity * 4 * 266MHz)/8 = 8.533GB/s
• DDR2-600 (PC-9600) – (64bity * 4 * 300MHz)/8 = 9.6GB/s

Te ostatnie przy podniesionym napięciu i dobrym chłodzeniu.

Zwiększono ilość pinów ze 184 do 240. Zmieniono nieznacznie miejsce przecięcia, aby przypadkowo nie włożyć pamięci DDR. Poprzez podwojenie prędkości układu I/O możliwe jest obniżenie prędkości modułu bez utraty przepustowości. Dodatkowo układy terminujące zostały przeniesione z płyty głównej do wnętrza pamięci. Zapobiega to powstaniu błędów wskutek transmisji odbitych sygnałów. W sprzedaży są moduły o pojemności: 256MB, 512MB, 1GB, 2GB, 4GB.

Standardowy moduł DDR2

Moduł DDR2 no Laptopa

Pamięć DDR 3 SDRAM - Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory. Trzecia generacja pamięci DDR. DDR3 przesyła 8 bitów danych na jeden takt zegara. Moduły aż osiem razy szybsze od standardowych DDRów. Zastosowano proces technologiczny 90nm i dzięki temu zmniejszono napięcie zasilające do 1.5V. Daje to 40% mniejsze zużycie energii elektrycznej. Pamięci mają znacznie przesunięte wcięcie w stosunku do DDR2 i niema możliwości włożenia ich do slotu ani DDR ani DDR2.

• DDR3-400 (PC-6400) – (64bity * 8 * 100MHz)/8 = 6.4GB/s
• DDR3-533 (PC-8500) – (64bity * 8 * 100MHz)/8 = 8.5GB/s
• DDR3-667 (PC-10600) – (64bity * 8 * 100MHz)/8 = 10.6GB/s
• DDR3-800 (PC-12700) – (64bity * 8 * 100MHz)/8 = 12.7GB/s
• DDR3-933 (PC-15000) – (64bity * 8 * 100MHz)/8 = 15.0GB/s
• DDR3-1000 (PC-16000) – (64bity * 8 * 100MHz)/8 = 16.0GB/s

Standardowy Moduł DDR3

Moduł DDR3 do Notebooka

Podsumowując z każdą nową generacją pamięci zyskujemy dużo na wydajności i oszczędzamy. Każda kolejna wersja pamięci DDR pobiera mniej prądu i jest dwukrotnie szybsza od poprzedniej. Należy pamiętać ,że posiadając szybką pamięć liczy się też jej pojemność. Coraz nowsze aplikacje wymagają więcej zasobów pamięci do szybkiego działania i dlatego ważna jest rozbudowa pamięci.