PAMĚTI

1. PAMĚTI

2. Paměti • Co to je paměť? • Dělení pamětí • Operační paměť • Parametry • Druhy pamětí • Paměťové moduly • Kontrola parity, ECC • Minimální a doporučené hodnoty RAM podle OS

3. Co je to paměť? • Součástka, zařízení, materiál, umožňuje: • Uložit obsah informace • Uchovat ji po požadovanou dobu • Znovu ji získat pro další použití • Ukládána binárně (1 nebo 0) • Reprezentace bitu • Přítomnost nebo velikost elektrického náboje • Stav elektrického obvodu (otevřený tranzistor) • Směr nebo přítomnost magnetického toku • Různá propustnost nebo odrazivost světla

4. Dělení pamětí • Podle schopnosti zapamatovat si informaci • Volatilní – potřebují přítomnost napájení • Non-volatilní – nepotřebují přítomnost napájení • Podle primárně prováděných operací • ROM • RWM (RAM) • Podle rychlosti nalezení informace • Pomalé – Kazeta, Děrný pásek • Rychlejší – HDD • Podle technologie výroby • Polovodičové (Operační paměti) • Optické (CD, DVD) • Magnetické (HDD)

5. Polovodičové paměti • Lze rozdělit také na: • ROM • RAM (RWM)

6. Polovodičové ROM paměti • Informace pevně zapsány při výrobě • Nelze žádným způsobem měnit • Energeticky nezávislá statická paměť • Realizace: • TTL tranzistory • MOS tranzistory

7. Realizace ROM pomocí TTL

8. Polovodičové PROM paměti • Po výrobě obsahuje tavnou pojistku (NiCr) • Obsahuje samé jedničky • Přepálením tavné pojistky proudem cca 10mA se z některých jedniček udělají nuly

9. Paměti EPROM a EEPROM • Realizovány pomocí speciálních unipolárních tranzistorů • EPROM mazatelná UV zářením • EEPROM elektricky mazatelná • Konečný počet přepisů

10. Polovodičové paměti RAM • Dělí se na: • SRAM • Statické (Není potřeba refresh) • DRAM • Dynamické (Je potřeba refresh) • Refresh je obnovení informace aby nedošlo k její ztrátě…

11. SRAM • Realizována tranzistory tvořící klopný obvod • Pamatují si po celou dobu, po kterou jsou připojeny k napájení • Nízká přístupová doba (15 – 20 ns) • Složité, nákladné na výrobu • Použití jako cache paměti u procesorů, pevných disků, optických mechanik…

12. SRAM • Buňka SRAM v bipolární technologii

13. DRAM • Buňku tvoří tranzistor a kondenzátor • Informace je uložena jako náboj na tomto kondenzátoru • Kondenzátor se vybíjí i při připojeném napájení • Nutný refresh – provádí ho paměťový řadič • Jednoduchá • Levnější • Vyšší integrace • Pomalejší (přístupová doba 60-70 ns) - refresh

14. DRAM • Buňka DRAM

15. Operační paměť • Slouží k ukládání program. kódu a dat • Spojena s paměťovým řadičem • Dvourozměrné pole • Bity ve sloupcích a řádcích • Adresace: • Výběr řádku • Sekvenční čtení sloupců • Tok dat řídí řadič (severní most, procesor)

16. Kapacita • Kolik je v paměti buněk • Udávaná dle standardu IEC 60027-2 • 1kB = 1024B • Oproti tomu se například hodnoty kapacity pevných disků udávají podle soustavy SI • 1kB = 1000B

17. Frekvence • Čím vyšší frekvence tím vyšší výkon • Důležitá kompatibilita se základ. deskou a procesorem • Při nižších frekvencích paměti – chyby • Při vyšších frekvencích paměti – podtaktuje • Udávána v MHz, dříve udávána doba jednoho hodinového cyklu v ns

18. Časování • Výrobcem uváděno ve formátu: • CL – tRCD – tRP – tRAS / Command Rate • Hodnoty jsou v počtu hodinových cyklů potřebných k provedení jednotlivých akcí • Čím nižší jednotlivé hodnoty, tím vyšší výkon paměti

19. Časování • CL (CAS latency) • CAS = Column Address Select • Doba potřebná k získání hodnoty buňky ve stejném řádku • Mění se tedy pouze adresa sloupce • Nejdůležitější parametr časování – využíváno nejčastěji • Běžné hodnoty CL jsou 2 - 7

20. Časování • tRCD (RAS to CAS Delay) • (RAS = Row Address Select) • Doba, za kterou je možno po aktivaci řádku přistupovat k datům z nějakého sloupce, tedy mezi adresací řádku a sloupce • Projeví se jen při nutnosti změnit řádku

21. Časování • tRP (RAS Precharge) • Doba potřebná pro přípravu (přednabití) řádky, ze které se bude číst • Je to tedy doba mezi změnou řádky a aktivací nově zvolené • Po tRP následuje doba stabilizace tRCD, pak je zadána adresa sloupce a následují CL

22. Časování • tRAS • Značí minimální dobu, po kterou musí být zvolený řádek aktivní • Nepoužívá se příliš často, vliv na výkon je zanedbatelný

23. Command rate • Vyjadřuje hodnotu prodlevy při komunikaci paměťového řadiče s paměťovými moduly • Její hodnoty jsou 1T, nebo 2T (v počtu hodinových cyklů)

24. Ostatní parametry • Fyzické uspořádání, kontrola parity, ECC • Budou zmíněny později

25. Druhy operačních pamětí • U prvních typů při adresaci každé buňky nutné adresovat řádek a sloupec, i když se následující bit nacházel ve stejné řádce • Neefektivní – zbytečná zpoždění

26. Druhy operačních pamětí • FPM (Fast Page Mode) – 1987 • Zajišťuje možnost setrvání v řádce při dalším čtení z téže řádky • Mnohem vyšší efektivita (odpadají zpoždění tRP a tRCD u každého bitu, nastává již pouze při výběru jiné řádky) • Typické časování bylo 6-3-3-3 • Využívány u počítačů s procesory 80486, výjimečně u Pentií

27. Druhy operačních pamětí • EDO (Extended Data Out) – 1995 • Někdy označovány HPM (Hyper Page Mode) • Vycházejí z FPM • Umožňují překrývání časování mezi dvěma po sobě následujícími přístupy • Zatímco se někde načítá, současně se vyhledává další buňka • Zrychlení o 22% • Časování 5-2-2-2 • Frekvence 66 MHz • Používaly se u 80486, Pentium, Pentium Pro, výjimečně Pentium II

28. Druhy operačních pamětí • BEDO • Vylepšení EDO • Obsahovalo navíc tzv. „burst“ čítač. • Odpadá adresování dalších sloupců – ty se naadresují automaticky pomocí čítače • Časování až 4-1-1-1 • Maximální frekvence přes 100 MHz • Přišly pozdě, neprosadily se

29. Druhy operačních pamětí • EDO a BEDO specifikace • 168 / 72 pinů • napájecí napětí: 3.3 nebo 5V • kapacita: „až“ 32MB

30. Druhy operačních pamětí • (SDR) SDRAM - 1996 • (Single Data Rate) Synchronous DRAM • Synchronní (pracuje podle externího taktu) • Frekvence je 66MHz, 100MHz nebo 133MHz • SPD čip • Obsahuje informace o doporučeném časování • Základní deska, která dokáží SPD čip přečíst se podle něho optimálně nastaví

31. Druhy operačních pamětí • SDRAM specifikace • značení: PC66 – PC133 • pracovní frekvence: 66 – 133 MHz • propustnost: 533 – 1066 MB/s • 168 pinů • napájecí napětí: 3.3 V • kapacita: od 64 MB do 512 MB

32. Druhy operačních pamětí • RDRAM (Rambus DRAM) – 1999 • Vyvinuty firmou Rambus pro použití s procesory Intel Pentium 4 • Paměťový řadič na každém čipu • Složitější výroba → vyšší cena • Data přenášena na začátku a na konci hodinového cyklu • Opatřeny pasivními chladiči • Nerozšířily se

33. Druhy operačních pamětí • RDRAM specifikace • značení: PC600 – PC1200 • pracovní frekvence: 300 - 600 MHz • propustnost: 1200 – 2400 MB/s (u verze 2 kanály na modul + 242 pin až 4800 MB/s) • 168, 184 nebo 242 pinů • napájecí napětí: 1.8 V • kapacita: 64 – 512 MB

34. Druhy operačních pamětí • DDR SDRAM - 2000 • DDR = Double Data Rate • Zdvojnásobení přenosové rychlosti • 1 bit na začátku hod. cyklu a 1. bit na konci • Výkon odpovídá dvojnásobné frekvenci, ale paměť ve skutečnosti běží jen na poloviční • Nové značení PCxxxx. Např. PC2100 znamená propustnost 2100 MB/s • Prefetch buffer

35. Druhy operačních pamětí • DDR SDRAM Specifikace • DDR200 - DDR400 • pracovní frekvence: 200 – 400 MHz efektivně • propustnost: 1,6 - 3,2 GB/s • 184 pinů • napájecí napětí: 2.5 V (2.6 V pro DDR400) • 2-bit prefetch • kapacita: 64 MB až 2 GB

36. Druhy operačních pamětí • DDR SDRAM • Srovnání značení a frekvencí

37. Druhy operačních pamětí • DDR2 SDRAM – 2003 • Vycházejí z DDR • Další zdvojnásobení datového toku • Zpracování dvou adres najednou na začátku i na konci taktu • Výsledná frekvence je tedy násobena čtyřmi • Značení PC2xxxx, kde xxxx je opět propustnost

38. Druhy operačních pamětí • DDR2 SDRAM • DDR2-400 – DDR2-800 • pracovní frekvence: 400 – 800 MHz efektivně • propustnost: 3.2 – 6.4 GB/s • 240 pinů • napájecí napětí: 1.8 V (maximálně 1.9 V) • 4-bit prefetch • kapacita: 128 MB až 8 GB

39. Druhy operačních pamětí • DDR2 SDRAM • Srovnání značení a frekvencí

40. Druhy operačních pamětí • DDR3 SDRAM - 2007 • Pracovní napětí kleslo na 1,5 V • 80nm technologie • Vyšší možné kapacity • Zatím se moc nerozšířily

41. Druhy operačních pamětí • DDR3 • DDR3-800 – DDR3-1600 • pracovní frekvence: 800 – 1600 MHz efektivně • propustnost: 6.4 – 12.8 GB/s • 240 pinů • napájecí napětí: 1.5 V • 8-bit prefetch • kapacita: až 512 MB až 16 GB

42. Dual Channel Architektura • Používaná od DDR pamětí • Zdvojuje propustnost dat • Dva 64-bitové kanály = 128 bitový kanál • Do barevně rozlišených paměťových bank se vloží identické paměťové moduly • Obvykle to bývá každý druhý slot

43. Paměťové moduly • DIP (Dual In-line Package) • Jednotlivé čipy vkládané přímo na základní desku, nebo na speciální paměťové karty • U velmi starých PC s procesory do 80286

44. Paměťové moduly • DIP

45. Paměťové moduly • SIPP (Single In-line Pin Package) • Mají na kontaktech nožičky • Podobné jako SIMM, taktéž 30 vývodů • U PC s procesory 80286

46. Paměťové moduly • SIMM (Single In-line Memory Module) • Nepoužívá nožičky, ale kontakty • Méně náchylné na poškození • Kombinovány pro zajištění širší datové sběrnice • Existují dva druhy…

47. Paměťové moduly • SIMM • 30 pin (80286, 80386, 80386) • 8-bitová sběrnice • U 80486 používány po čtyřech • 72 pin (80486, Pentium, Pentium Pro) • 32-bitová sběrnice • U procesorů Pentium se používaly v párech • Kvůli 64-bitové paměťové sběrnici

48. Paměťové moduly • SIMM

49. Paměťové moduly • DIMM (Dual In-line Memory Module) • Šířka sběrnice 64-bitů • Existují tři typy…

50. Paměťové moduly • DIMM 168-pin (SDR) • Pentium I, II, III, AMD Athlon, Pentium 4 • Kapacita modulů je 8 – 1024 MB • Frekvence původně 66 MHz, pak navýšena na 100 MHz a 133 MHz