Лабораторная работа № 7
Тема: Оперативная память. Изучение маркировки микросхем оперативной памяти.
Цель: приобрести практический опыт определения основных характеристик и параметров оперативной памяти;
приобрести практический опыт работы с тестовым ПО;
приобрести умения работы с технической документацией и источниками сети Интернет;
Задание: научиться определять тип оперативной памяти и устанавливать модули в разъемы системной платы.
Оборудование:
набор модулей оперативной памяти;
тестовое ПО;
справочная литература или доступ в сеть Интернет.
Краткие теоретические сведения.
Оперативная память - это одна из тех "незаменимых" и нужных вещей, без которой компьютер, ноутбук или планшет не сможет выполнять действия с данными.
Оперативная память - RAM с англ. языка Random Access Memory (в дословном переводе память с произвольным доступом) или ОЗУ - оперативное запоминающее устройство. ОЗУ - является областью временного хранения данный, при помощи которой обеспечивается правильная работа программ и процессов. Ее можно назвать буфером в нее загружаются данные с жесткого диска нужные процессору для работы, т.к. скорость жесткого диска очень мала.
На данный момент существует несколько типов оперативной памяти: DDR, DDR2, DDR3, DDR4.
Самая распространенная это DDR3. DDR - уже практически не встречается, DDR2 - уже отошла на второй план, а DDR4 появилась относительно не давно, является не дешевой и пока не получила широкого распространения.
Объем оперативной памяти - модули памяти бывают разного объема 1гб, 2гб, 4гб, 8гб. В данный момент хватает 8гб, но с перспективой на будущее можно взять еще один модуль на 8гб - получив 16гб. (в двухканальном режиме).
Существует несколько распространенных видов модулей памяти, использующихся в современных компьютерах и компьютерах выпущенных несколько лет назад, но еще работающих в домах и офисах.
FPM
FPM (Fast Page Mode) — вид динамической памяти.
Его название соответствует принципу работы, так как модуль позволяет быстрее получать доступ к данным которые находятся на той же странице, что и данные, переданные во время предыдущего цикла.
Эти модули использовались на большинстве компьютеров с процессорами 486 и в ранних системах с процессорами Pentium, ориентировочно в 1995 году.
EDO
Модули EDO (Extended Data Out) появились в 1995 году как новый тип памяти для компьютеров с процессорами Pentium.
Это модифицированный вариант FPM.
В отличие от своих предшественников, EDO начинает выборку следующего блока памяти в то же время, когда отправляет предыдущий блок центральному процессору.
SDRAM
SDRAM (Synchronous DRAM) — вид памяти со случайным доступом, работающий на столько быстро, чтобы его можно было синхронизировать с частотой работы процессора, исключая режимы ожидания.
Микросхемы разделены на два блока ячеек так, чтобы во время обращения к биту в одном блоке шла подготовка к обращению к биту в другом блоке.
Если время обращения к первой порции информации составляло 60 нс, все последующие интервалы удалось сократить до 10 нс.
Начиная с 1996 года большинство чипсетов Intel стали поддерживать этот вид модулей памяти, сделав его очень популярным вплоть до 2001 года.
SDRAM может работать на частоте 133 МГц, что почти в три раза быстрее, чем FPM и в два раза быстрее EDO.
Большинство компьютеров с процессорами Pentium и Celeron, выпущенных в 1999 году использовали именно этот вид памяти.
DDR
DDR (Double Data Rate) стал развитием SDRAM.
Этот вид модулей памяти впервые появился на рынке в 2001 году.
Основное отличие между DDR и SDRAM заключается в том, что вместо удвоения тактовой частоты для ускорения работы, эти модули передают данные дважды за один такт.
Сейчас это основной стандарт памяти, но он уже начинает уступать свои позиции DDR2.
DDR2
DDR2 (Double Data Rate 2) — более новый вариант DDR, который теоретически должен быть в два раза более быстрым.
Впервые память DDR2 появилась в 2003 году, а чипсеты, поддерживающие ее — в середине 2004.
Эта память, также как DDR, передает два набора данных за такт.
Основное отличие DDR2 от DDR — способность работать на значительно большей тактовой частоте, благодаря усовершенствованиям в конструкции.
Но измененная схема работы, позволяющая добиться высоких тактовых частот, в то же время увеличивает задержки при работе с памятью.
DDR3
DDR3 SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных, третье поколение) — это тип оперативной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видео- памяти.
Пришла на смену памяти типа DDR2 SDRAM.
У DDR3 уменьшено на 40 % потребление энергии по сравнению с модулями DDR2, что обусловлено пониженным (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR) напряжением питания ячеек памяти.
Снижение напряжения питания достигается за счёт использования 90-нм (вначале, в дальнейшем 65-, 50-, 40-нм) техпроцесса при производстве микросхем и применения транзисторов с двойным затвором Dual-gate (что способствует снижению токов утечки).
Модули DIMM с памятью DDR3 механически не совместимы с такими же модулями памяти DDR2 (ключ расположен в другом месте), поэтому DDR2 не могут быть установлены в слоты под DDR3 (это сделано с целью предотвращения ошибочной установки одних модулей вместо других - эти типы памяти не совпадают по электрическим параметрам).
RAMBUS (RIMM)
RAMBUS (RIMM) — это вид памяти, который появился на рынке в 1999 году.
Он основан на традиционной DRAM но с кардинально измененной архитектурой.
Дизайн RAMBUS делает обращение к памяти более «разумным», позволяя получать предварительный доступ к данным, немного разгружая центральный процессор.
Основная идея, использованная в этих модулях памяти, заключается в получении данных небольшими пакетами но на очень высокой тактовой частоте.
Например, SDRAM может передавать 64 бит информации при частоте 100 МГц, а RAMBUS — 16 бит при частоте 800 МГц.
Модули RDRAM появились в игровых консолях Sony Playstation 2 и Nintendo 64.
Характеристики и маркировка оперативной памяти
· RAM (Random Access Memory, ОЗУ) - память с произвольным доступом, проще говоря - оперативная память. Это энергозависимая память, содержимое которой теряется при отсутствии питания.
· SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) - синхронная динамическая оперативная память: все современные модули памяти имеют именно такое устройство, то есть требуют постоянной синхронизации и обновления содержимого.
Рассмотрим маркировки
· 4096Mb (2x2048Mb) DIMM DDR2 PC2-8500 Corsair XMS2 C5 [TWIN2X4096-8500C5] BOX
· 1024Mb SO-DIMM DDR2 PC6400 OCZ OCZ2M8001G (5-5-5-15) Retail
Объем
Первым обозначением в строке идет объем модулей памяти. В частности, в первом случае это - 4 ГБ, а во втором - 1 ГБ. Правда, 4 ГБ в данном случае реализованы не одной планкой памяти, а двумя. Это так называемый Kit of 2 - набор из двух планок. Обычно такие наборы покупаются для установки планок в двухканальном режиме в параллельные слоты. Тот факт, что они имеют одинаковые параметры, улучшит их совместимость, что благоприятно сказывается на стабильности.
Тип корпуса
DIMM/SO-DIMM - это тип корпуса планки памяти. Все современные модули памяти выпускаются в одном из двух указанных конструктивных исполнений.
DIMM (Dual In-line Memory Module) - модуль, у которого контакты расположены в ряд на обоих сторонах модуля.
Память типа DDR SDRAM выпускается в виде 184-контактных DIMM-модулей, а для памяти типа DDR2 SDRAM выпускаются 240-контактные планки.
В ноутбуках используются модули памяти меньших габаритов, называемые SO-DIMM (Small Outline DIMM).
Тип памяти - это архитектура, по которой организованы сами микросхемы памяти. Она влияет на все технические характеристики памяти - производительность, частоту, напряжение питание и др.
На данный момент рассмотрим 3 типа памяти: DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM. Из них DDR3 - самые производительные, меньше всего потребляющие энергии.
Частоты передачи данных для типов памяти:
· DDR: 200-400 МГц
· DDR2: 533-1200 МГц
· DDR3: 800-2400 МГц
Цифра, указываемая после типа памяти - и есть частота: DDR400, DDR2-800. Частота передачи данных характеризует потенциал шины памяти по передаче данных за единицу времени: чем больше частота, тем больше данных можно передать.
Модули памяти всех типов отличаются напряжением питания и разъемами и не позволяют быть вставленными друг в друга.
Для комплексной оценки возможностей RAM используется термин пропускная способность памяти.
В обозначении для облегчения понимания скорости модуля указывается и стандарт пропускной способности памяти. Он как раз и показывает, какую пропускную способность имеет модуль.
Все эти стандарты начинаются с букв PC и далее идут цифры, указывающие пропускную способность памяти в Мбайтах в секунду.
| Название модуля | Частота шины | Тип чипа | Пиковая скорость передачи данных |
| PC2-3200 | 200 МГц | DDR2-400 | 3200 МБ/с или 3.2 ГБ/с |
| PC2-4200 | 266 МГц | DDR2-533 | 4200 МБ/с или 4.2 ГБ/с |
| PC2-5300 | 333 МГц | DDR2-667 | 5300 МБ/с или 5.3 ГБ/с1 |
| Тип памяти | Частота памяти | Время цикла | Частота шины | Передач данных в секунду | Название стандарта | Пиковая скорость передачи данных |
| DDR3-800 | 100 МГц | 10.00 нс | 400 МГц | 800 млн | PC3-6400 | 6400 МБ/с |
| DDR3-1066 | 133 МГц | 7.50 нс | 533 МГц | 1066 млн | PC3-8500 | 8533 МБ/с |
| DDR3-1333 | 166 МГц | 6.00 нс | 667 МГц | 1333 млн | PC3-10600 | 10667 МБ/с |
В таблицах указываются именно пиковые величины, на практике они могут быть недостижимы.
Производитель и его part number
Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) - номер детали.
Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так:
· Kingston KVR800D2N6/1G
· OCZ OCZ2M8001G
· Corsair XMS2 CM2X1024-6400C5
По маркировке CM2X1024-6400C5 понятно, что это модуль DDR2 объемом 1024 Мбайт стандарта PC2-6400 и задержками CL=5.
Некоторые производители вместо частоты или стандарта памяти указывают время в нс доступа к чипу памяти. По этому времени можно понять, какая используется частота.
Так поступает Micron: MT47H128M16HG-3. Цифра в конце обозначает, что время доступа - 3 нс (0.003 мс).
По известной форуме T=1/f частота работы чипа f=1/T: 1/0,003 = 333 МГц.
Частота передачи данных в 2 раза выше - 667 МГц.
Соответственно, данный модуль DDR2-667.
Тайминги - это задержки при обращении к микросхемам памяти. Естественно, чем они меньше - тем быстрее работает модуль.
Дело в том, что микросхемы памяти на модуле имеют матричную структуру - представлены в виде ячеек матрицы с номером строки и номером столбца.
При обращении к ячейке памяти считывается вся строка, в которой находится нужная ячейка.
Сначала происходит выбор нужной строки, затем нужного столбца. На пересечении строки и номера столбца и находится нужная ячейка. С учетом огромных объемом современной RAM такие матрицы памяти не целиковые - для более быстрого доступа к ячейкам памяти они разбиты на страницы и банки.
Сначала происходит обращение к банку памяти, активизация страницы в нем, затем уже происходит работа в пределах текущей страницы: выбор строки и столбца.
Все эти действия происходит с определенно задержкой друг относительно друг друга.
Основные тайминги RAM - это задержка между подачей номера строки и номера столбца, называемая временем полного доступа (RAS to CAS delay, RCD), задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки, называемая временем рабочего цикла (CAS latency, CL), задержка между чтением последней ячейки и подачей номера новой строки (RAS precharge, RP). Тайминги измеряются в наносекундах (нс).
Эти тайминги так и идут друг за другом в порядке выполнения операций и также обозначаются схематично 5-5-5-15. В данном случае все три тайминга по 5 нс, а общий рабочий цикл - 15 нс с момента активизации строки.
Главным таймингом считается CAS latency, который часто обозначается сокращенно CL=5. Именно он в наибольшей степени "тормозит" память.
Из надписей на наклейке 8GB 2Rx8 PC3 - 12800U - 11 можно понять следующее:
8GB - объем памяти 8ГБ
2Rx8 - двустороннее расположение чипов по 8 чипов на одной стороне, всего 16штук.
PC3 -12800U - стандарт памяти DDR3 1600MHz с пропускной способностью 12800МБ/с
11 - говорит о Латентности памяти, чем она меньше - тем лучше.
Порядок выполнения работы.
1. Изучить предложенные модули памяти.
2. Определить тип модулей, а также выяснить какие модули оперативной памяти используются в тестовой системной плате.
3. Определить основные характеристики предложенных модулей памяти.
4. Установить модули памяти в тестовую системную плату.
5. Запустить тестовое ПО и выяснить характеристики модулей памяти.
6. Схематично зарисовать различные типы ОЗУ указав имеющиеся отличия.
Оформление работы
Отчет должен содержать:
• Наименование работы;
• Цель работы;
• Задание;
• Последовательность выполнения работы;
• Ответы на контрольные вопросы;
• Вывод о проделанной работе.
Контрольные вопросы
1. Дать определение модуля памяти.
2. Какие типы ОЗУ вы можете назвать.
3. Приведите наиболее важные характеристики модулей памяти.