Организация и устройство ПК

В маркировке SDRAM и DRDRAM (часто именуемой также как RDRAM) обычно указывается рабочая частота модуля в виде, например, обозначения PC 150, что для SDRAM означает пиковую пропускную способность 1200 Мбайт/с — такую же, как у РС600 для DRDRAM (ввиду малоразрядности шины последней). Правда, многие чипсеты (например i850) поддерживают двухканальный обмен с памятью DRDRAM, что удваивает ее пропускную способность.

Для DDRDRAM указание РС150 подразумевало бы пропускную способность 2400 Мбайт/с — в 2 раза большую, чем для SDRAM (ввиду передачи информации по двум фронтам импульса). Но для DDR принято в маркировке около букв PC указывать не рабочую частоту, а саму пропускную способность. То есть маркировка РС2400 для DDRDRAM означает DDR-память с рабочей частотой 150 МГц (возможное обозначение такой памяти, как DDR150).

Увеличение  разрядности и частоты шины Rambus, обещанное в ближайшие годы, делает память DRDRAM, несмотря на ее высокую стоимость, весьма перспективной. Так, компания Samsung наметила в конце 2003 года выпустить 64-битовую память (с четырьмя 16-битовыми каналами), имеющую пропускную способность 8500 Мбайт/с (PC 1066) и 9600 Мбайт/с (PC 1200). Ближайшие перспективы DDRDRAM ненамного скромнее: фирма Hynix Semiconducta анонсировала 512-мегабитовые чипы DDR, изготовленные по 0,10 мкм-технологии с рабочими частотами 266, 333 и 400 МГц (скорость обмена до 6400 Мбайт/с).

Характеристики  отдельных видов памяти представлены в табл. 6.2.

В конце 2002 года появилось сообщение о  создании компаниями Toshiba и Infineon Technologies AG новой ферроэлектрической микросхемы энергонезависимой памяти (FeRAM — Ferroelectric Random Access non-volatile Memory) емкостью 32 Мбит, по пропускной способности сравнимой с SDRAM.

Характеристики  некоторых типов  памяти

Модули  памяти характеризуются конструктивом, емкостью, временем обращения и надежностью работы. Важным параметром модуля памяти является его надежность и устойчивость к возможным сбоям. Надежность работы современных модулей памяти весьма высокая — среднее время наработки на отказ составляет сотни тысяч часов, но тем не менее предпринимаются и дополнительные меры повышения надежности. Вопросы обеспечения надежности и достоверности ввиду их важности специально рассмотрены в части VI учебника. Здесь лишь укажем, что одним из направлений, повышающих надежность функционирования подсистемы памяти, является использование специальных схем контроля и избыточного кодирования информации.

Модули  памяти бывают с контролем четности (parity) и без контроля четности (поп parity) хранимых битов данных. Контроль по четности позволяет лишь обнаружить ошибку и прервать исполнение выполняемой программы. Существуют и более дорогие модули памяти с автоматической коррекцией ошибок — ЕСС-память, использующие специальные корректирующие коды с исправлением ошибок.

Существуют  следующие типы модулей  оперативной памяти:

• DIP;
• SIP;
• SIPP;
• SIMM;
• DIMM;

RIMM. Рассмотрим их подробнее

DIP, SIP и SIPP

DIP (Dual In-line Package — корпус с двухрядным расположением выводов) — одиночная микросхема памяти, сейчас используется только в составе более укрупненных модулей (в составе модулей SIMM, например). SIP (Single In-line Package — корпус с однорядным расположением выводов) — микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально. SIPP (Single In-line Pinned Package — корпус с однорядным расположением проволочных выводов) — 30-контактный (штырьковый) модуль. Модули SIP и SIPP сейчас практически не применяются.

SIMM

SIMM (Single In-line Memory Module) представляет собой печатную плату с односторонним краевым разъемом типа слот и установленными на ней совместимыми микросхемами памяти типа DIP. Микросхемы SIMM бывают двух разных типов: короткие на 30 контактов (длина 75 мм) и длинные на 72 контакта (длина 100 мм). Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайт. Модули SIMM выпускаются с контролем и без контроля по четности и с эмуляцией контроля по четности. Память SIMM отличается также низким быстродействием — обычно она имеет время обращения 60 и 70 не. Сейчас такое время обращения считается нежелательным, поэтому модули SIMM встречаются только в устаревших ПК.

DIMM

DIMM (Dual In-line Memory Module) — более современные модули, имеющие 168-контактные разъемы (длина модуля 130 мм); могут устанавливаться только на те типы системных плат, которые имеют соответствующие разъемы. Появление DIMM стимулировалось выпуском процессоров Pentium, имеющих 64-битовую шину данных. Необходимое число модулей памяти для заполнения шины называется банком памяти. В случае 64-разрядной шины для этого требуется два 32-битовых 72-контактных модуля SIMM или один 64-битовый модуль DIMM, имеющий 168 контактов. Модуль DIMM может иметь разрядность 64 бита (без контроля четности), 72 бита (с контролем четности) и 80 битов (память ЕСС). Емкость модулей DIMM: 16, 32, 64,128, 256 и 512 Мбайт. Время обращения, характерное для современных модулей DIMM, работающих на частоте 100 и 133 МГц (модули PC 100, PC 133).

RIMM

RIMM (Rambus In-line Memory Module) — новейший тип оперативной памяти. Появление технологии Direct Rambus DRAM потребовало нового конструктивного исполнения для модулей памяти. Микросхемы Direct RDRAM собираются в модули RIMM, внешне подобные стандартным DIMM, что, кстати, и нашло отражение в названии модулей нового конструктива. На плате модуля RIMM может быть до 16 микросхем памяти Direct RDRAM, установленных по восемь штук с каждой стороны платы. Модули RIMM могут быть использованы на системных платах с форм-фактором ATX, BIOS и чипсеты которых согласованы с данным типом памяти. Среди микросхем фирмы Intel это чипсеты i820, i840, 1850 и их модификации. На системной плате предусматривается до четырех разъемов под данные модули. Необходимо отметить, что модули RIMM требуют интенсивного охлаждения. Это связано со значительным энергопотреблением и, соответственно, тепловыделением, что обусловлено высоким быстродействием данных модулей памяти (время обращения 5 не и ниже). Хотя внешне модули RIMM напоминают модули DIMM, они имеют меньшее число контактов и с обеих сторон закрыты специальными металлическими экранами, которые защищают модули RIMM, работающие на больших частотах, экранируя их чувствительные электронные схемы от внешних электромагнитных наводок. В настоящее время спецификации определяют три типа модулей, различающихся рабочими частотами и пропускной способностью. Обозначаются они как RIMM PC800, RIMM PC700, RIMM PC600. Наиболее быстродействующими являются модули RIMM PC800, работающие с чипсетом i850 на внешней тактовой частоте 400 МГц и имеющие пропускную способность 1,6 Гбайт/с. Модули RIMM PC600 и RIMM PC700 предназначены для работы на повышенных частотах шины памяти, например на частоте 133 МГц, поддерживаемой современными чипсетами. 

3.Шины.Назначение линий шины, разрядность, пропускная способность, интерфейс. Системные шины. Шины ввода/вывода, разновидности, иерархия, сравнительные характеристики.

 Шиной (Bus) называется совокупность линий для передачи сигналов одного типа (например, данных, адреса или управления), с помощью которых устройства компьютера обмениваются информацией. В персональном компьютере имеется два типа шин: системная шина и шина расширения.

 Системная шина (по другому она иногда называется как шина процессора) – это шина, с помощью которой процессор обменивается информацией с оперативной и внешней кэш-памятью. Продолжением системной шины являются шины расширения, связывающие системную шину с внешними устройствами.

  Шина расширения – эта шина предназначенная для подключения периферийных устройств, что позволяет расширить функциональные возможности компьютера. Посредством шины расширения периферийные устройства обменивается информацией друг с другом, с процессором и оперативной памятью. Для связи различных видов шин компьютера между собой используются так называемые мосты.

 Мост – это устройство, обеспечивающее передачу данных между шинами, несовместимыми между собой по своим характеристикам (например, по разрядности, по наборам управляющих сигналов, электрическим характеристикам и т.д.).Любая системная шина или шина расширения включает в себя следующие компоненты:

Шина данных, состоящая из линий данных. По этой шине передаются данные между устройствами.

Шина адреса, состоящая из линий адреса. По этой шине передаются адреса ячеек памяти или портов ввода-вывода, содержимое которых считывается или записывается.

Шина управления, предназначенная для обмена управляющими сигналами.

Контроллер шины, управляющий всем процессом обмена данными, адресами и управляющими сигналами.

На системной  плате шины оформляются конструктивно  в виде щелевых разъемов (так называемых слотов) для установки карт расширения. Количество и тип слотов определяют возможности функционального расширения компьютера путем подключения разнообразных периферийных устройств.

Основными характеристиками любой шины являются:

1. Разрядность шины, которая определяет количество бит данных, одновременно (параллельно) проходящих через нее. Системные шины первых персональных ПК могли передавать только 8 бит информации ,используя для этого 8 линий данных, представленных 8 параллельными проводами. Эволюция компьютеров привела к созданию 16-битной шины, а затем разрядность системной шины увеличилась до 32 и 64 бит.

2. Тактовая частота шины. В компьютере все системные шины и большинство шин расширения являются синхронными. Это значит, что циклы передачи данных, выполняемые устройствами на шине, синхронизируются тактовым сигналом. Под тактовой частотой шины подразумевается частота тактового сигнала

.3. Максимальная пропускная способность, которая определяет количество бит информации, передаваемых по шине за секунду. Для вычисления данной величины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность.