Перша цифра 1,5,6,7 – напівпровідникові мікросхеми

2, 4, 8 – гібридні мікросхеми

3 – інші мікросхеми (п’єзокерамічні, вакумні та ін)

4. Вид (функціональне призначення)

РУ – оперативний ЗП (з керуванням) RAM. Матиця активних елементів пам’яті, об’єднаних із схемами керування, які забезпечують режими запису, зберігання і зчитування двійкової інформації в процесі її обробки.

РМ – матриці оперативних ЗП. Масив активних елементів, об’єднаних в прямокутну матричну схему, що забезпечує прямий електичний доступ до довільного елементу пам’яті.

РВ – матриці постійних ЗП. Масив (як правило) пасивних елементів пам’яті у вигляді прямокутної матриці, призначених тільки для відтворення інформації, визначеної розміщенням елементів пам’яті в матриці.

РЕ – постійний ЗП (масковий) ROM. Матриця пасивних елементів пам’яті із схемами керування, призначений для відтворення незмінної інформації, яка заноситься в матрицю при виготовлені. Зберігання інформації енергонезалежне.

РТ – постійний програмований ЗП. PROM. Відрізняється від ПЗП тим, що дозволяє в процесі використання мікросхем одноразово змінювати стан запам’ятовуючої матриці електричним шляхом по заданій програмі.

РР – постійний, електрично репрограмуюмий ЗП. EEPROM. ПЗП, які призначені для тривалого зберігання і відтворення записаної в процесі експлуатації інформації. Допускає багаторазовий запис інформації, але число циклів запису – стирання обмежене (25...10⁴ циклів). Від ОЗП відрізняється також значно меншою швидкістю запису порівняно із швидкістю читання.

РФ – постійний репрограмуюмий ЗП із стиранням інформації ультрафіолетовим світлом. EPROM. Від РПЗП типу “РР” відрізняється способом зтирання інформації% за допомогою ультрафіолетового опромінення, для чого в кришці корпусу є віконце із спеціальним склом.

РА – асоціативний ЗП. CAM. Безадресний ЗП; пошук і вибірка інформації здійснюється по змісту довільної кількості розрядів, що зберігаються в АЗП чисел незалежно від фізичних координат комірок пам’яті.

РП – інші ЗП

 

Запам’ятовуючі пристрої в яких за допомогою прямої двійкової адресації можна викликати комірки пам’яті для запису або читання двійкових слів, називають ЗАПА’ЯТОВУЮЧИМИ ПРИСТРОЯМИ З ДОВІЛЬНОЮ ВИБІРКОЮ (RAM – Random Access Memory).

 

ОЗП – RAM

Статичні запам’ятовуючі пристрої

Складаються з окремих тригерів (накопичувач), схем вибірки рядків-стовчиків, схем керуванням запи-читання, буферних елементів з трьома стійкими станами.

Випускаються ЕЗЛ, ТТЛ, МОН, КМОН.

Послідовність подачі сигналів:

1. Адреса. 2. запис/читання. 3. CS.

Для збыльшення об’эму – паралельне з’эднання крім CS.

Приклади: 541РУ3 - І²Л

573РУ8 – КМОН

132РУ6 – n-МОН

1500РУ470 – ЕЗЛ

Недоліки – велики споживання, мала ємність.

Переваги – велика швидкодія.

 

Динамічні ЗП

В якості запам’ятовуючого елемента – МОН конденсатор.

Необхідна регенерації не рідше 1- 2 мілісекунди.

Зменшення числа виводів – мультиплексування адреси.

Приклад динамічного ЗП – 565РУ5

Параметри:

ємність - 64 Кбіт

Час зп/чит - 230 нсек

Потужність (зберігання) – 22 мвт

(звернення) - 250 мвт

Кількість адрес (мультиплекс.) – 8

Живлення - 5 В

Недоліки динамічної пам’яті – необхідність регенерації, що ускладнює схему.

По способу обміну всі мікросхеми оперативної пам’яті ділятся на асинхронні та синхронні

Асинхронна пам’ять (FPM EDO BEDO)

Робота асинхронної пам’яті не привязана до тактової частоти системної шини. Але тому що контролер пам’яті (і системної шини) – пристрій синхронний, то відлік часу ведеться в тактах. І якщо данні з’являються на виходах ІС навіть зразу після тактового імпульсу, вони будуть опрацьовані тільки з приходом наступного імпульсу. Це обмежує можливості асинхронної пам’яті.

Самим першим способом обміну даними з ОЗП був так званий Conventional з робочою частотою від 4,77 до 40 МГц. Він дозволяв зчитувати і записувати інформацію в рядок тільки на кожний пятий такт. Тому у зв'язку через невелику швидкость він пізніше був замінений більш прогресивними типами. Для Conventional загальне число тактів, що витрачається на пересилку 4 ряків даних, дорівнюе 20 (5 тактів для доступу по першій адресі, 5 - по другому і т.д).

FPM

Це самий ранній тип пам’яті, що застосовувалась у всіх 286-386 компьютерах.

В ній реалізований режим посторінкової адресації. Цей режим оснований на тому, що після вибору рядка передача даних виконується прости під’єднанням до вхідних-вихідних формувачів потріьного “стовбчика”. Отже, при наступних звертаннях до того-ж рядка не потрібно подавати адресу рядка, дешефрувати її, читати. В FPM підвищення швидкості обміну даними досягається дякуючи передачі повної адреси (рядка та стовбичка) при першому звертанні до пам’ятію При наступних зверненнях в межах тогож рядка вказується скорочена адреса (тільки стовбчики). Внаслідок цього втрати часу скорочуються на два такти.

EDO

Різниця полягає в збільшені порівнюючи з FPM часом зберігання даних на виході мікросхеми. Справа в тому, що в FPM вихідні дані дійсні тільки при активному сигналі CAS. В ІС EDO дані запам’ятовуються у внутрішньому регістрі по спаду сигналу CAS і зберігаються протягом певного часу до появи активного фронту. Це дозволяє нормально використовувати дані, коли CAS переведений в неактивний стан.

BEDO

В мікросхемах пам’яті BEDO використана ідея, що полягає в наступному.

Поряд з технологіями FPM i EDO використовується пересилка даних пакетами (burst). Новизна такого методу полягає в тому, що при першому звертанні дані автоматично зчитуються одночасно для кількох послідовних слів. При цьому для пересилання burst-пакета задаються адреса рядка та адреса тільки самого першого стовчика, а внутрішній лічильник автоматично слідкує за тим, щоб був переданий весь пакет. Це виключає необхідність пересилати адреси для послідуючих комірок. Таким чином, дякуючи burst-технології збільшується ефективність послідовного читання великих масивів даних. Новий метод пересилки скорочує час читання кожного слова ще на такт, що дозволяє BEDO працювати по схемі 5-1-1-1 (всього 8 тактів). Але для цього необхідна підтримка зі сторони набору системної логіки. Максимальна паспортна частота BEDO 66МГц, хоча мікросхеми добре функціонують на частотах до 83 МГц. BEDO ще не встигла широко розповсюдитись, як була витісненаSDRAM, розробленою приблизно в той самий час Intel.

Завершуючи розгляд асинхронних типів ІС, відмітимо, що їх швидкодію прийнято характеризувати часом циклу звертання, тобто мінімальним періодом, з яким можна виконати циклічне звертання за довільними адресами (всі пять операцій). Саме це мається на увазі, коли говорять про "60-наносекундний модуль". При переході до синхронної пам'яті, що використовує для роботи зовнішню тактову частоту, замість тривалості циклу доступу почали використовувати мінімаьно допустимий період тактової частоти. Так з'явились "10-нс модулі пам'яті", "8-нс" і навіть "7-нс". Але на жаль, за один такт дістатись до довільних даних не взмозі і вони.

Синхронна пам'ять

Першим типом синхронного ОЗП стала SDRAM.

SDRAM

SDRAM з'явилась тому, що пам'ять типу EDO не могла задовільнити зросші запити процесорів з частотою вище 200 МГц в плані ефективної системи "підкачки" даних. Крім того, дякуючи переходу на прогресивну технологію виробництва ціни модулів пам'яті EDO i SDRAM вирівнялись, і технологія захопила весь ринок. Саме SDRAM стала "відправною точкою" для інших технологій, в яких використовуються переваги синхронного обміну. Головні відмінності SDRAM від попередніх типів пам'яті наступні:

· синхронний метод передачі даних на шину;

· конвеєрний механізм пересилки burst-пакета;

· використання декільких (двох або чотирьох) внутрішних банків пам'яті;

· передача частини функцій контролера пам'яті лозіці, розміщеній в самій мікросхемі.

Самою значною відмінністю SDRAM від більш ранніх типів пам'яті стала привязка (синхронізація) її роботи з тактовими імпульсами системної шини. В зв'язку з тим, що частота процесора безпосередньо звязана з частотою системної шини, то синхронізація значно прискорює обмін даними між ОЗП і процесором. Синхронність дозволяє контролеру пам'яті точно "знати", коли дані готові, що зменшує затримки в циклах очікування та пошуку даних. При синхронній роботі дані з'являються на виводах ІС пам'яті разом з тактовими імпульсами. При цьому відсутнє часове неузгодження в роботі різних пристроїв, які приймають участь в передачі даних, що спрощує їх взаємодію. Наступним по важливості нововвеленням можна вважати використання конвеєрного механізму пересилання пакетів даних (Burst Pipeining).

На відміну від простого механізму передачі пакетів, реалізованого в BEDO, конвеер дозволяє передавати весь пакет потактно, забезпечуючи безперебійну роботу ОЗП навіть на більш високих частотах. Ще більше зростання продуктивності SDRAM досягається дякуючи розділенню масиву комірок на незалежні внутрішні банки пам'яті. Коли проводиться обмін даними з одним із банків, інші можуть підготовлюватись до наступної опереції. Коли перший банк закінчить обмін, інший буде вже готовий передати наступний блок даних (це так званий почерговий доступ - interleaved). Таким чином, можна без затримок, повязаних з вибором рядка ядра, виконувати швидке послідовне зчитування даних з різних областей пам'яті.

Дякуючи всім цим рішенням SDRAM може працювати з тактовою частотою 100 МГц і відповідною системною шиною. Це дало можливість ще збільшити частоту процесора, причому, на відміну від версій для 66-МГц шини, вона тепер буде зростати з кроком не в 33 МГц, а в 50 МГц (350, 400, 450, 500...). В останніх версіях ведучих виробників допустима тактова частота складає вже 133 МГц. Крім того, SDRAM перестала бути просто місцем, де зберігаються дані - тепер вона самостійно виконує частину роботи, якою раніше був зайнятий контролер.

Для повноцінної роботи з SDRAM необхідно, щоб її підтримував встановлений на материнській платі нібір логіки (чіпсет). Ним може бути довільний чіпсет від Intel, починаючи з 440TX, і від VIA - після Apollo VPX.

DDR RAM (SDRAM II)

Модулі пам'яті DDR RAM з'явилися відносно недавно, але саме їм прогнозують велике манутнє.

Double Data Rate - пам'ять з подвоєною швидкістю обміну даними. Інше позначення цього типу пам'ті - SDRAM II (тобто SDRAM другого покоління). По принципам роботи вона подібна на SDRAM, але, на відміну від неї, може пердавати і приямати дані на обох фронтах тактових імпульсів. Це подвоює швидкість передачі. Крім того, в DDR RAM використовується протокол DLL (Delay Locked Loop),що дозволяє змістити інтервал дійсного значення вихідних даних. Таким чином скорочуються простої системної шини при зчитуванні даних на неї із декількох модулів пам'яті.

SLDRAM

Цей тип пристроїв розробляється консорціумом найбільших виробників пам'яті - SLDRAM Consortium. Цей тип пам'яті увібрав всі прогресивні технології, закладені в його попередниках - SDRAM і DDR RAM. Ще більше зростання продуктивності досягається за рахунок розповсюдження пакетного протоколу передачі даних на сигнали керування (звіси і пішла назва цього типу пам'яті - Linked SDRAM). В SDRAM адреси, команди, а також сигнали керування передаються в пакетному режимі по однонаправленій шині Command Link.

Одночасно з ними по іншій, двонаправленій шині Data Link, також в пакетному режимі, передаються дані, причому передача здійснюється на обох фронтах тактових імпульсів, як і у випадку DDR SDRAM. Величина всього пакету даних може досягати цілій сторінці (рядка ядра). Пропускна здатність обох шин (команд і даних) однакова, тому є можливість перемикання на довільну сторінку пам'яті без втрати продуктивності. Порівнюючи із SDRAM набір команд в SLDRAM суттєво збільшений, що полегшую роботу контролера. Команда являє собою чотири 10-бітних пакета і містить всю інформацію для проведення наступної операції. Таким чином, зростає ефективність керування пам'ятью - всього за 4 такти передається вся інформація, яка описує цілий масив даних. Це викликає стрибок у продуктивності SLDRAM. Максимальна швидкість передачі, досягнута SLDRAM, перевищує 1Гб/с на кожний розряд на частоті 400 МГц. Слід зауважити, що на такій частоті важливо, щоб всі сигнали точно синхронізувались з тактовими імпульсами системної шини, та щоб всі мікросхемипам'яті в межах одного модуля мали близькі часові затримки. Для цього контролер програмує всі ІС модуля пам'яті таким чином, щоб вони видавали дані на шину одночасно, незалежно від розкиду їх параметрів і віддаленості мікросхем від контролера.

Пам'ять з внутрішнім кешом

EDRAM/ESDRAM

Цей тип пам'яті був розроблений в компанії Enhaced Memory Systems, внаслідок чого отримав назву Enhaced DRAM, має час доступа в 35 нс і може працювати на частоті, більшій 133 МГц. Найбільша відмінність ESDRAM від інших ІС полягає в тому, що в ній суміщені два типу пам'яті - динамічна (з неї складається ядро) і статична (для кеш-пам'яті).

Принцип роботи ESDRAM полягає в тому, що із динамічної в кеш-пам'ять переноситься цілий рядок, в якому міститься потрібна комірка. Після цього зчитування здійснюється вже із кеш-пам'яті, а в ядрі в цей час можна вибирати потрібний рядок, або виконувати регенерацію. Переніс майже не впливає на швидкодію, тому що виконується всього за один такт. Дякуючи вбудованій в ESDRAM кеш-пам'яті швидкісь читання даних в порівнянні із звичайною динамічною пам'ятю зростає в пять разів (12нс проти 60). Що стосується операції запису, то вона, на відміну від читання, виконується в обхід кеш-пам'яті, що збільшує продуктивність ESDRAM при відновлені читання з раніше вже завантаженого в кеш рядка. Так як внутрішніх банків два, простої у зв'язку з підготовкою до операцій читання-запису зводиться до мінімуму. По сигналам і типорозмірам ESDRAM повністю сумісний з DIMM SDRAM. Недолік ESDRAM - ускладнення контролера: він повинен враховувати можливість підготовки до читання нового рядка ядра. Крім того, при довільних адресах читання кеш-пам'ять використовується неефективно, тому що читання цілогорядка відбувається досидь рідко.

CDRAM

Цей тип ОЗП розроблений в коорпорації Mitsubishi. Це перероблений варіант ESDRAM. Зміни торкнулись кешпам'яті - її об'єму, принципу розміщення даних, засобів доступу. В першу чергу слід відмітити, щоІС Cached DRAM мають роздільні адресні лінії для статичного кеша і динамічного ядра. Необхідність керування різнотипними видами пам'яті ще більше ускладнює контролер, але ефективність кеш-пам'яті, розміщеноі всередені ІС, вища, чим при традиційній архітектурі ПК, так як переніст в кеш здійснюється блоками, у вісім разів більшими, чим при передачі назовні із ІС DRAM. В SDRAM об'єм одного блока даних, розміщених в кеш, зменшений до 128 біт. Це дозволяє використовувати кеш-пам'ять ефективніше, ніж в ESDRAM. В цьому випадку в 16-кілобайтному кеші можуть одночасно зберігатись дані із 128-ми ділянок пам'яті. Затирання першої розміщеної в кеш ділянки пам'яті починається тільки при звертанні до 129-го. У зв'язку з тим, що перенос із DRAM в SRAM суміщений з видачею даних на шину, то часті, але короткі пересилки не знижують продуктивності всієї ІС при перекачуванні великих об'ємів інформації і прирівнюють CDRAM з EDRAM, а при вибірковому читані перевага залишається за CDRAM.

Virtual Channel (VC) SDRAM

Пам'ять цього типу розрахована для використання в багатозадачних системах. Системний контролер пам'яті повинен ставити у відповідність канали з процесами, що прискорить роботу системи, так якби кожному процесу виділявся окремий ресурс. Кожний канал може виконувати обмін даними з довільним рядком довільного банку ядра. По цій технології при запису дані не зразу заносяться в ядро, а розміщуються у буфері - віртуальному каналі - і зберігаються там до того часу, поки ядро не буде готове їх прийняти (воно, наприклад, може бути зайнято регенерацією або обміном з іншим пристроєм). Щоб при одночасному звертанні до пам'яті кількох процесів не понижувалась продуктивність, число каналів доведене до 16. Таким чином, зміни в VC SDRAM торкнулись тільки принципу розміщення даних в ядрі, що дозволяє використовувати його як базу для створення довільних ІС пам'яті, як SDRAM так і DDR RAM.

Direct Rambus DRAM

Цей тип пам'яті - конкурент SLDRAM. Інтерфейс Rambus, забезпечує взаємодію з контролером. Ядро містить 16 банків. До кожного банку під'єднано два підсилюва, об'єднаних двома внутрішніми шинами. Вперше RDRAM почали встановлювати в високопродуктивних графічних станціях Silicon Graphics. При збільшені вимог до пам'яті ПК-орієнтованих машин її почали застосовувати і в них. Щоб забезпечити нормальне функціонування системи з сигналами, що вимірюються долями наносекунд (1,25 нс), була розроблена спеціальна топологія шини модуля пам'яті. Цей модуль назвали RIMM - Rambus In-line Memory Module (по аналогії з SIMM i DIMM). Його особливість - одинакова довжина всіх сигнальних доріжок; завдяки чому до всіх ІС модуля сигнали приходять одночасно. Справа в тому, що при роботі на частоті 800 МГц величина RIMM стає одного порядку з довжиною хвилі (біля 37 см), що ускладнює вимоги до розміщення елементів на модулі. Щоб уявити, скільки сил було витрачено, щоб забезпечити надійну роботу мікросхем на такій частоті, згадаємо, як багато розмов точилось в свій час про те, що не всі SDRAM можуть працювати на 100 МГц! Чітка робота на такій високій швидкості досягається дякуючи цілому комплексу мір:

· малій амплітуді сигналів (Rambus Signaling Logic з 0,8 В);

· добре продуманій топології шини;

· густій установці мікросхем на модулі;

· встановлені термінаторів на кінцях доріжок, для подавлення відбитих сигналів.

Використання декількох протифазних тактових імпульсів зменшує вплив завад. Спеціальна ІС тактування мікросхем дає можливість узгодити напрямок росповсюдження даних по шині з напрямком розповсюдження тактових імпульсів. Це дозволяє надійно зчитувати інформацію з ІС незалежно від їх віддаленості до контролера. Серце Direct RDRAM - контролер Direct Rambus. Від посилає керуючі сигнали по шині й подає команди для регенерації ядра. Складається він з двох окремих функціональних блоків: Rambus Application Specific Integrated Circuit Cell (RAC) і контролера Rambus. Роль RAC - забезпечити фізичний й електричний інтерфейс із зовнішньою шиною, а 8-розрядний контролер Rambus служить ядром 16-розрядного контролера Direct Rambus. Шина Direct Rambus Channel з'єднує мікросхеми пам'яті одну з одною і модулі RIMM з контролером. Вона складається з трьох незалежних шин: 16-розрядної шини даних і двох шин адреси (окремо для рядків і для стовчиків) загальною "шириною" 8 біт.

Передбачені також резервні розряди для адрес, що дозволяють нарощувати об'єм встановленої в компьютері пам'яті до максимума - 1Гб. Сигнали керування внутрішньою логікою передаються пакетами по 8 слів. А мінімальний пакет складається з 16-ти байт, дякуючи чому, як і в випадку з SDRAM, підвищується продуктивність при послідовному читані великих массивів даних. Але при читанні врозкид ефективність RDRAM падає. Кожний рядок ядра RDRAM, на відміну від рядків інших типів пам'яті, має 128-бітну "глибину". Це дозволяє за одне звертання заповнитивідразу зразу всю шину даних. 16 внутрішніх банків пам'яті дають можливість регенерувати вміст неактивних банків, не сповільнюючи роботу інших. Вважається, що використання цього типу пам'яті дає ефект при об'ємах, починаючи з 512 Мб. По своїм розмірах модулі RDRAM аналогічні стандартним DIMM.

MRAM

З'явились повідомлення що розроблена технологія для нанесення гладких, надтонких металевих плівок на оксидних підкладках. З використанням цієї технології менше енергії буде витрачатись для зміни магнітних сигналів, які утворюють основу пам'яті компьютера.

Метали, що наносятся на оксиди, частіше всьго мають форму бугристих пучків, а не гладких шарів. Але Скотт Чамберс (Scott Chambers) і його колеги по Національній Лабораторії Сандра змогли нанести кобальт шар за шаром на сапфірову підкладку (сапфір - форма оксиду алюмінію).

"Багато передових технологій основані на взаємодії між металами і оксидами", - сказав Чамберс. Особливий вплив ці дослідження можуть вплинути на розвиток нового виду оперативної пам'яті, що називається магнітною пам'ятю з довіоьним доступом, або MRAM, в якій дані будуть зберігатись на шаруватій конструкції, що містить метал і оксид. Цій пам'яті буде все рівно, подається живлення чи ні, тому компьютери будуть завжди завантажені. Очікується, що пристрої MRAM з'являться на ринку в наступні декілька років.

Відеопам'ять

Типи запам'ятовуючих пристроїв, розглянутих раніше, використовуються в якості основної пам'яті компьютера. Але крім неї в компьютері є ще одне місце, де використовується оперативна пам'ять. Особливості роботи відеосистеми вимагають особливих функціональних можливостей пам'яті: приходиться виділити її в самостійні типи ОЗП.

SGRAM, VRAM, WRAM, 3DRAM

Багато характеристик відеосистеми залежать від відеопам'яті: її об'єм визначає допустиму роздільну здатність і інші функціональні можливості системи, швидкодія обмежує можливості адаптера по частоті регенерації зображення на екрані (частоті кадрової розгортки). Наприклад: при максимально можливій роздільній здатності на екрані монітора 1024х768, 24-розрядному представлені кольору і частоті оновлення екрану 85 Гц потік даних, що направляється в RAMDAC, складає близько 200 Мб/с. Якщо збільшити роздільну здатність і розрядність опису пікселя, об'єми пересилаємих даних будуть ще більшими. Цим диктуються високі вимоги до швидкодії пам'яті. Ще необхідно пам'ятати, що дані, що відправляються з відеопам'ті в RAMDAC, повинні бути спочатку в неї записані (а чим більш динамічне зображення, тим частіше їх необхідно бути переписувати!). А на це також вимагається час.

Так як відеодані звичайно пересилаються на екран великими масивами, підтримується режим їх блокової перекачки (burst). А для потужних прискорювачів двомірної графіки розроблена спеціальна двопортова пам'ять: до неї можна одночасно звертатись і для виводу на екран, і для побудови зображення. Це можливо завдяки тому, що на кристалі є SAM (Serial Access Memory) - стекова пам'яьб з послідовним доступом. Вона забезпечує неперервну передачу відеоданих з максимальною роздільною здатністю при одночасовому доступі до пам'ятідля модифікації вмісту буфера кадра.