[© 2004  vrij te gebruiken, mits de bron wordt vermeld.]

Geheugenmodules (Memory)

 

 

RAM: Random Access Memory
Het willekeurig toegankelijk geheugen in een PC.
Dit geheugen is een tijdelijke opslagplaats voor data, waaruit gegevens met hoge snelheid aan de processor kunnen worden aangeleverd. Elke geheugenpositie is willekeurig te benaderen. Het geheugen hoeft dus niet lineair gevuld of uitgelezen te worden.
Het geheugen is tevens vluchtig. Dat wil zeggen dat het geheugen zijn data verliest als het zijn stroom verliest.
Om data te bewaren dient een extern opslagmedium te worden gebruikt, zoals een harddisk.

Vroeger was het RAM opgebouwd uit ťťn of meer losse memory IC's (chips) verpakt in een SIP (Single Inline Package) or DIP (Dual Inline Package), welke werden aangebracht op het moederbord, later werden geheugenchips op modules aangebracht. Dat zijn kaartjes met een aantal memory chips. Eerst op 8 chip of 9 chip SIMM's (Single Inline Memory Module) voor een 32 bits brede memory bus, later op DIMS's (Dual Inline Memory Module) voor een 64 bit brede bus.

Soms wordt een extra chip gebruikt voor foutdetectie middels parity-informatie op die extra chip. In dat geval is meestal ook een bredere memory-bus nodig, wat de ondersteuning  door het moederbord vraagt.

SIP DIMM
DIP SIMM

[ begin pagina]

DRAM: Dynamic Random Access Memory
Dit is in principe synoniem met RAM. Het dynamische aspect schuilt in het feit dat de inhoud van de tijdelijke opslagplaats constant veranderd. Data wordt naar behoefte in het RAM geplaatst en weer verwijderd.
 

[ begin pagina]

FPM RAM: Fast Page Mode Random Access Memory (verouderd)
72-pins SIMM geheugenmodule met als bijzondere eigenschap, dat data sneller kan worden benaderd in dezelfde rij, door het elimineren van de noodzaak om het rij-adres mee te geven.

 

[ begin pagina]

EDO DRAM: Extended Data Out Dynamic Random Access Memory (verouderd)
72-pins SIMM geheugenmodule met als bijzondere eigenschap, dat het volgende geheugenblok al gelezen kan worden, terwijl het vorige blok wordt verstuurd naar de processor.

 

[ begin pagina]

SDRAM Synchronous Dynamic Random Access Memory (enigszins verouderd)

Een 168pins geheugen module, welke op een kloksnelheid loopt van 100 of 133Mhz, en in staat is zichzelf te synchroniseren met de bus van de processor.
SDRAM heeft een 8 bytes brede data bus en kan alleen op de stijgende kant van een klokcylus data versturen (single data rate).
Voorbeelden: PC100 en PC133

 

[ begin pagina]

RDRAM (Rambus DRAM) of RIMM; Rambus Inline Memory Module)


Een bepaald type DRAM, ontwikkeld door Rambus Inc.
Dit totaal andere type geheugen dan de types welke hiervoor zijn genoemd, kan data met een kloksnelheid van 800Mhz versturen (eigenlijk 400MHz double pumped), iets wat nu nog geen andere module kan. Het bedrijf heeft evenwel nogal wat moeite gehad met het in de markt zetten van deze technologie. Na de lancering waren wel enige moederborden voor RDRAM op de markt, maar de tegenwerking van het consortium dat DDR-geheugen ontwikkelde is evenwel funest gebleken voor deze techniek. RDRAM wordt nu op vrijwel geen enkel nieuw moederbord meer gebruikt.
RDRAM wordt nog wel als snel geheugen op bepaalde videokaarten gebruikt.
RDRAM is een double pumped module met een databusbreedte van 2 bytes (in tegenstelling tot de 8 bytes brede databus van SDRAM).
Een PC800 module (=RDRAM op 400Mhz) heeft daardoor een bandbreedte van 800MHz x 2 bytes = 1600 MB/s
Een PC100 module heeft een bandbreedte van 100MHz x 8 bytes = 800 MB/s
Een PC133 module heeft een bandbreedte van 133MHz x 8 bytes = 1064 MB/s
Deze theoretische waarden worden evenwel in geen enkele test gehaald, omdat de vertraging (latency) van een geheugenmodule niet wordt ingecalculeerd.
Elke technololy heeft zijn eigen tegenwerkende factoren, waaronder de latency. RDRAM heeft een packet-based protocol, waarbij de toegangsvertraging wordt bepaald door de afstand van de module tot de memory controller.Verder wordt de latency nauwelijks (wel iets) vergroot door het gebruik van meerdere modules. Door de veel betere electrische eigenschappen heeft RDRAM een veel snellere latency dan SDRAM, waardoor de prestaties van RDRAM beter uitpakken dan wat alleen die bandbreedte suggereert in verhouden tot SDRAM.

Kretologie:
Double pumped / Double Data Rate:
Zowel op de stijgende als de dalende kant van een klokcylsus wordt data verstuurd, waardoor theoretisch de bandbreedte wordt verdubbeld.

Latency definitie: de tijd tussen het moment dat de RAS (Row Address Strobe) is geactiveerd (ACT command) en het moment dat het eerste databit geldig wordt.
Bij DRAM wordt het bepaald door de snelheid van de geheugen kern (memory core). SDRAM heeft altijd dezelfde memory core en dus zou de latency voor alles SDRAM modules hetzelfde moeten zijn. Dat is evenwel niet zo, dus zit het verschil in de snelheid van de interfaces.
Component latency mag dan belangrijk zijn, system latency is uiteindelijk bepalend voor de prestatie van het gehele systeem. Factoren welke dus buiten een component nog een rol spelen doen dus ook nog mee. Zo heeft SDRAM last van het z.g. 2-cycle-address probleem: een geheugen adres doorgeven aan SDRAM duurt 2 klokcycli voordat het in de adresbus van SDRAM is aangekomen. Daarboven komt de component latency en dan zijn nog 3 klokcycli nodig om een 32 bytes aan data terug te sturen.
 

[ begin pagina]

DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)

DDR DIMM

DDR SDRAM is een 184-pins DIMM geheugenmodule.

 

DDR geheugen dankt zijn naam aan het feit dat data wordt verstuurd met het stijgen en het dalen van een klokcyclus, dit in tegenstelling tot SDRAM, waar alleen tijdens het stijgen van een klokcyclus data wordt verstuurd. Theoretisch heeft een DDR-module daardoor een twee keer zo grote bandbreedte voor het versturen van data.

De afmetingen van DDR modules zijn gestandaardiseerd door JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council), onderdeel van EIA (Electronic Industries Alliance) een handelsorganisatie, welke alle takken van de electronica industrie vertegenwoordigt.

De eerste DDR-modules liepen op 100 Mhz, waardoor een maximale data bandbreedte van 1600 MB/s kon worden behaald. Deze DDR-modules werden daarom aangeduid als PC1600.

De opvolger liep op 133Mhz, met een maximale doorvoer van 2100MB/s.  Deze modules werden aangeduid als DDR266, suggererend dat ze op 266Mhz liepen (wat effectief ook zo is als het wordt vergeleken met SDRAM.

Daarna kwam DDR333 (166MHz) met een datadoorvoer van maximaal 2700MB/s (=PC2700) en ten slotte DDR400 (200Mhz) met een datadoorvoer van maximaal 3200MB/s (=PC3200).

Hoewel hiermee de officiŽle JEDEC-standaard voor DDR was afgelopen, werden door sommige fabrikanten hogere snelheden ook nog wel aangeboden voor b.v. overclockers. PC4200(DDR533) en PC4800(DDR600)

 

[ begin pagina]

DDR2

 

Sinds 12 september 2003 bestaat een JEDEC specificatie voor DDR2 om zo veel mogelijk compatibiliteitsproblemen in de toekomst te voorkomen. Dat is namelijk te verwachten gezien de geweldige ondersteuning in de IT-industrie voor deze gedoodverfde opvolger van DDR.

Ook DDR2 is gebaseerd op een double pumped techniek. Op dit moment (sept 2004) is DDR2-400 en DDR2-533 goed verkrijgbaar in de markt tegen een prijs welke iets meer dan twee keer zo hoog is als de vergelijkbare DDR400 modules. DDR2-667 en DDR2-800 worden het volgende jaar verwacht.

 

Het verschil met DDR is o.a. een nieuw memory-slot omdat een DDR2 module 240pinnen heeft.

http:\\www.tomshardware.com

 

Daarnaast heeft DDR2 een aantal technische eigenschappen welke verschillen met DDR.

On-Die Termination Bij DDR werd overtollige signaalruis weggefilterd door op het moederbord aangebrachte transistors. Bij DDR2 gebeurt dat door eindtransistors welke zijn ingebouwd in de geheugen chip.
Posted CAS en Additive Latency Twee eigenschappen welke databotsingen in het geheugen voorkomen, terwijl meer lees en schrijf instructies per klokcyclus mogelijk zijn.
Off Chip Driver Calibration Verhogen van de integriteit van het data signaal
Prefetch DDR2 gebruikt een 2-bit prefetch, in tegenstelling tot DDR, welke een 4-bit prefetch gebruikt.
Package DDR2 gebruikt een Fine Ball Grid Array (FBGA), waardoor de module kleiner kan worden gemaakt dan DDR, welke Thin Small Outline Package (TSOP) gebruikt. Dit heeft verder vermindering van sigaalruis tot gevolg door o.a. de kleinere circuits.
verminderde page size Heeft daardoor minder stroom nodig (1.8V, integenstelling tot DDR met 2.5V), waardoor prestatieverlies afneemt en hogere kloksnelheden gehaald kunnen worden.

 

  DDR DDR2
Data Bus 64 bits 64bits
Data Rate 200/266/333/400 Mbps 400/533/667 Mbps
Bus Frequency 100/133/166/200 MHz 200/266/333 MHz
DRAM Frequency 100/133/166/200 MHz 100/133/166 MHz
Package Type TSOP-II FBGA
Densities 256MB 512MB 1GB 256MB 512MB 1GB
Voltage 2.5V 1.8V
Prefetch Size 2 bits 4 bits
Burst Length 2/4/8 4/8
CAS Latency 1.5, 2, 2.5 3+, 4, 5
Write Latency 1T Read Latency -1

 

[ begin pagina]

Dual Channel DDR

Geheugen modules in paren gebruiken om om deze manier de bandbreedte te verdubbelen is een effectieve techniek binnen de grenzen van o.a. de kloksnelheid, om interessante verhogingen van de bandbreedte te realiseren. Veel moderne moederborden ondersteunen dit inmiddels voor zowel DDR als DDR2.

 

Memory type Clocksnelheid Naam Bandbreedte
single Channel
Bandbreedte
Dual-Channel
DDR266 133 MHz DDR PC2100 2,100 MB/s 4,200 MB/s
DDR333 166 MHz DDR PC2700 2,700 MB/s 5,400 MB/s
DDR400 200 MHz DDR PC3200 3,200 MB/s 6,400 MB/s
DDR2-400 200 MHz DDR PC2-3200 3,200 MB/s 6,400 MB/s
DDR2-533 266 MHz DDR PC2-4300 4,266 MB/s 8,533 MB/s
DDR2-667 333 MHz DDR PC2-5300 5,333 MB/s 10,666 MB/s
DDR2-800 400 MHz DDR PC2-6400 6,400 MB/s 12,800 MB/s

DDR2-533 levert een bandbreedte op van 8,533 MB/s (8.33 GB/s) in dual-channel mode. En hoewel dit veelbelovend klinkt, zijn er twee belangrijke factoren, welke deze waarde negatief zullen beÔnvloeden. Ten eerste kunnen de timings welke tot nu toe mogelijk waren met CL4 en 4-4-12 stijgen, en twen tweede moet het DDR-proces bij 533 MHz pseudo-synchroon lopen met de 800MHz FSB van de Pentium 4 in een verhouding van 2:3, wat in het verleden steeds niet gelukt is.

[ begin pagina]

[ terug]