Поскольку процессоры некоторых архитектур уже перешагнули барьер в 1 ГГц повышение в будущем тактовой частоты обеспечиваемой SLDRAM даже до 400 МГц, будет не достаточно необходимо по меньшей мере 600 МГц. Пропускная способность 400 Мбайт/с тоже невелика: до сих пор, разрабатываются новые микросхемы памяти, все пытаются угнаться по быстродействию за процессорами, но ни о каком запасе скорости на пару-тройку лет развития и речи нет, а потребность в этом уже ощущается.
В общем обычные микросхемы DRAM просто не способны работать в необходимом сейчас режиме, поэтому нужен переход на новую технологию, которая уже предложена фирмой Rambus и называется RDRAM. У неё масса весьма существенных отличий от обычной памяти. Первоначальный вариант RDRAM, применённый в графических рабочих станциях ещё в 1995 году. По возможностям (600 МГц частота и 600 Мбайт/с пропускная способность) обгоняет SLDRAM, который ещё год придётся ждать.
В1997 году появилась улучшенная спецификация Concurrent RDRAM - по скорости она аналогична предыдущей, однако показывает хорошие результаты даже на маленьких блоках. Благодаря отличным характеристикам новой памяти, её лицензировало огромное количество производителей. уже сей час она применяется в мощных игровых приставках и многих платах расширения для РС. Данный проект получил поддержку Intel ещё в 1996 году. В следующем году фирма Rambus продемонстрирует новое улучшение RDRAM, которое называется Direct RDRAM. Память этого типа будет способна работать на частоте до 800 МГц, обеспечивая быстродействие 1,6 Гбайта/с для однобанкового модуля и 3,2 Гбайта для двухбанкового. Пока память типа Rambus не стандартизирована на высоком уровне, но этого вполне можно ожидать.
Микросхемы и модули
Выше речь шла о разнообразных чипах памяти. Именно они определяют основные характеристики собственно ОЗУ. Много лет назад, когда только начали появляться РС, память в компьютеры устанавливалась непосредственно теми же микросхемами. Разрядность микросхемы всего один бит, а ширина шины всего 8 бит плюс ещё девятый для контроля чётности. Значит, микросхемы нужно было вставлять по 9 штук сразу, а места они занимали очень много. Впрочем, тогда это было не столь уж важно: редко кто из пользователей расширял память компьютера, да и возможностей для такого расширения было не много. Потом уже стали применять модули памяти. Хотя было предложено несколько их вариантов, однако на долгое время закрепиться удалось лишь модулям типа SIMM - с однорядными печатными контактами. Первое время они имели разрядность 8 бит и 30 контактов. В результате вы 16- разрядных компьютерах они использовались парами, а в 32- разрядных четвёрками. Долгое время работали только с ними, затем им на смену появились 32- разрядные 72- контактные модули. Для владельцев распространённых тогда «четвёрок» они стали просто спасением: устанавливать или менять нужно было не более одного модуля. Такой тип модулей памяти «дожил» и до появления Pentium, и даже активно применялся в компьютерах этого класса. Однако теперь модули SIMM пришлось вставлять парами.
Спустя некоторое время конструкторы решили, что они впустую расходуют достаточно большую площадь модуля. Несмотря на то, что SIMM официально называется однорядным, контакты у него с обеих сторон платы, но только соединены электрически. Раньше это требовалось делать из-за невысокого качества травления используемых печатных плат. Сейчас же подобное расположение контактов- просто рудимент. Первыми контакты с двух сторон разъединили разработчики ноутбуков подобных компактных устройств, где важно было сэкономить побольше места для установки максимального числа компонентов. Так появились модули типа SO DIMM двух типов: «короткие» (половинка от SIMM, по длине, 32 разряда, 36 контактов с каждой стороны - практически сложенный вдвое стандартный SIMM) и «длинные» (64 - разрядные). Модули SO DIMM до сих пор практически не стандартизированы, чего не скажешь о модулях DIMM. Последние являются 64 - разрядными, имеют 168 контактов и становятся всё более распространёнными - в компьютерах линии Pentium II, например, есть только разъёмы для DIMM, и нет для SIMM.
Информация о том, что модули DIMM значительно лучше SIMM, неверна. Единственное превосходство двухрядных модулей над однорядными - это удобство установки: SIMM в современные компьютеры устанавливаются парами, а DIMM - по одному. В остальном же, если на них установлены схожие микросхемы, дающие одинаковый суммарный объём памяти, они абсолютно идентичны: модуль EDO DIMM объёмом 64 Мбайт и временем доступа 60 нс., ничуть не лучше двух модулей EDO SIMM с тем же временем доступа по 32 Мбайт каждый. Другое дело, что, например, SDRAM в виде SIMM просто не выпускается.
Модули RIMM (с памятью типа RDRAM) внешне похожи на стандартные DIMM. Основные отличия - в микросхемах. Впрочем, никто из пользователей РС пока не обращал на них внимание, да и не будет до тех пор, пока эта память не начнёт поддерживаться производителями чипсетов и системных плат.
Контроль чётности.
Как уже было сказано выше, большинство параметров ОЗУ зависит от используемых микросхем памяти, а отнюдь не от модулей, в составе которых они продаются. Правда, существуют некоторые характеристики именно модулей, не применимые к микросхемам. В первую очередь стоит разобраться с контролем четности. Идея проста: при записи каждого байта данных в память вычисляется сумма всех бит по модулю два, а полученное значение заноситься в дополнительный, девятый по счету, бит. При чтении производится та же операция, и полученное значение сравнивается с хранимым. Если где-то один из битов изменился, генерируется исключение и работа останавливается с выдачей соответствующего сообщения.
Такой механизм был разработан ввиду невысокой надёжности в первых микросхемах оперативной памяти. Предназначен он вовсе не для того, чтобы можно было использовать сбойные микросхемы, а для того, чтобы пользователь в случае частого возникновения ошибок заменил неисправные чипы на нормальные. Однако со временем надёжность интегральных схем возросла, и в результате подобный контроль стал практически не нужен.
Вместе с тем применяемые операционные системы стали многозадачными, и в некоторых случаях использование модулей с чётностью стало не только ненужным, но и вредным. Досадно, когда из-за ошибки в какой-нибудь утилите для Рабочего стола, пропадают результаты работы всех приложений, включая нужные и важные для работы. В связи с этим в персональных компьютерах массового назначения память с четностью просто перестала применяться более того, многие современные чипсеты контроль четность просто не поддерживают.
Совсем другое дело серверы. В них память с контролем четность не просто применяется, а еще и реализует более хитрый алгоритм, называемый ЕСС. Суть его в том, что ошибка в одном бите не только обнаруживается, но и исправляется, а двойная ошибка (то есть когда неверными оказываются два бита) определяется. Всё это очень важно для серверов, однако совершенно бесполезно для обычных владельцев РС: вероятность ошибки в современной оперативной памяти ничтожно мала, да и большого урона причинить не может, а тратить крупные суммы неизвестно на что не стоит.
Маркировка модулей памяти.
Пользователь персонального компьютера легко может определить тип и основные характеристики модулей памяти, всего лишь прочитав маркировку. Гораздо труднее сделать это компьютеру, у которого глаз, как известно, нет. В результате для идентификации памяти прибегают к специальным приёмам. В модулях типа SIMM для этой цели использовались специальные площадки резисторов (назывались они PRD). Наличие или отсутствие резисторов в определённых позициях задавало основные характеристики модуля (например, время доступа).
Впрочем, большинство применяемых контроллеров памяти и, соответственно, материнских плат, не реагировали на наличие или отсутствие PRD. У модулей памяти типа DIMM гораздо больше важных параметров. Для их хранения обычно применяется устанавливаемая на плате специальная микросхема EEPROM, называемая SPD (Serial Presence Detect). Ее объем (256 бит) достаточен не только для хранения основных параметров, но и для записи информации о производителе и т.п.
Производители памяти первое время игнорировали требования стандарта, однако через некоторое время материнские платы фирмы Intel для Pentium II стали отказываться работать с памятью без SPD. Впрочем, цена микросхем SPD просто копеечная (доля процента от стоимости самого модуля), так что теперь память без неё почти не встречается. Хотя многие платы спокойно работают и без SPD, но экономить 1-2 доллара смысла нет, особенно с учетом возможности последующей модернизации компьютера. Следует учесть, что стандарт РС 100, описывающий память для шины с частотой 100 МГц (применяемый в последних моделях Intel, и AMD), обязательно требует наличия микросхемы SPD.
Стандарт РС 100.
Данный стандарт, как было отмечено выше, описывает все тонкости работы оперативной памяти, способной функционировать на частоте 100 МГц. Обладатель такой памяти проблем с новыми материнскими платами иметь не будет. Данные спецификации занимают порядка 70 страниц , включая детальное описание программирования EEPROM. Из основных требований упомянем обязательность точной маркировки.
Сейчас большинство выпускаемых чипов SDRAM имеют (согласно маркировке) время цикла 10 нс., что позволяет производителям заявлять об их работе на частоте 100 МГц. По утверждению Intel, данные микросхем не являются РС 100 - совместимыми. Пришлось разрабатывать микросхемы со временем цикла 8 нс., их работа на 100 МГц гарантирована. Собранные на них модули способны работать и на более высоких частотах до 125 МГц (большая часть материнских плат на чипсете Intel 440ВХ поддерживают частоты больше 100 МГц).
Логическая организация памяти.
Фундаментальные решения были приняты при разработке первых PC. Для того, чтобы микропроцессор 8088 мог пользоваться, она должна быть адресуемой. Как известно, используемый в IBM РС, PC/XT микропроцессор i8088 через свои 20 адресных шин предоставляет доступ всего к 1-Мбайтному пространству памяти.