• 172-Pin MicroDIMM DDR RAM 
• CFAST card 
• CompactFlash (CF) bus connector CF cards are used in handheld and laptop computers, digital cameras, and a wide variety of other devices, including desktop computers.
• DDR SDRAM DIMM (184 pin, Unbuffered)  
• DDR2 DIMM Unbuffered Module (240 pin) 
• DRAM DIMM (168 pin, Unbuffered) DIMM=Dual Inline Memory Module
• Memory stick (MS) card Memory Stick is a removable flash memory card format, used mostly in Sony portable hardware.
• Memory Stick M2 
• Miniature Card Developed by Intel. Miniature Card is a memory-only expansion card.
• MultiMedia Card (MMC) The MultiMediaCard (MMC) is a flash memory memory card standard. It has been superseded by Secure Digital cards (SD card), but still in use because MMCs can be used in most devices that support SD cards.
• SDRAM DIMM (168 pin, Unbuffered) DIMM=Dual Inline Memory Module
• Secure Digital (SD) card Secure Digital (SD) is a flash memory memory card format used in portable devices, including digital cameras and handheld computers.
• SIMM (30 pin) SIMM=Single Inline Memory Module
• SIMM (72 pin) 
• SIMM with ECC (72 pin) SIMM=Single Inline Memory Module. ECC=Error Correcting Code.
• Smart Card (SIM Card) interface A smart card, chip card, or integrated circuit card, is a pocket-sized card with embedded integrated circuits. Described by ISO7816 standard. Used in cellular phones, pay TVs, ATM cards, etc.
• SO DIMM (144 pin) 
• SO DIMM (72 pin) SO DIMM=Small Outline Dual Inline Memory Module
• xD picture card xD-Picture Card is a flash memory card format, used mainly in digital cameras. NAND Flash, with additional ID commands.

CompHome | Оперативная память

Будем рассматривать память стандарта DIMM, про SIMM забудем, она уже совсем старая.

SIMM (англ. Single In-line Memory Module, односторонний модуль памяти) — модули памяти с однорядным расположением контактов, широко применявшиеся в компьютерных системах в 1990-е годы.

DIMM (англ. Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти) — форм-фактор модулей памяти DRAM. Данный форм-фактор пришёл на смену форм-фактору SIMM. Основным отличием DIMM от предшественника является то, что контакты, расположенные на разных сторонах модуля, являются независимыми, в отличие от SIMM, где симметричные контакты, расположенные на разных сторонах модуля, замкнуты между собой и передают одни и те же сигналы. Впервые в форм-факторе DIMM появились модули с памятью типа FPM, а затем и EDO. Ими комплектовались серверы и брендовые компьютеры. Модуль SO-DIMM предназначен для использования в ноутбуках или в качестве расширения памяти на плате, поэтому отличается уменьшенным габаритом.

В дальнейшем в модули DIMM стали упаковывать память типа DDR (она же DDR1), DDR2, DDR3 и DDR4, отличающуюся повышенным быстродействием.

DDR SDRAM (англ. double-data-rate synchronous dynamic random access memory) — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных).

SPD – небольшой чип (Serial Presence Detect), в котором производителем записывается информация о рабочих частотах и соответствующих задержках чипов памяти (в соответствии со стандартом JEDEC – читаем ниже), необходимые для обеспечения нормальной работы модуля. Информация из SPD считывается BIOS еще до загрузки операционной системы и позволяет автоматически установить режим работы памяти.

Вот этот чип:

Смотрим в описании материнской платы свой тип памяти (и максимальный поддерживаемый размер), покупаем, устанавливаем. Так? Не совсем, здесь тоже есть подводные камни.

Как подобрать оперативную память к материнской плате?

Это искусство 🙂

Эпат 1.
Идем на сайт производителя материнской платы – скачиваем описание pdf к плате, внимательно читаем раздел про поддерживаемую оперативную память. Сразу вводная – он неполный. т.к. уже после выпуска платы и инструкции появилась новая оперативная память.

Этап 2.
Там же на сайте производителя материнской платы ищем раздел “Поддержка” – > “Поддерживаемая оперативная память” -> скачиваем файл pdf с расширенным списком, внимательно читаем.

Этап 3.
Если есть на руках (или хочется купить) планку памяти, которой нет в 1-м и в 2-м этапе -> идем на этап 3. Заходим на сайт производителя оперативной памяти и смотрим, с какими материнскими платами тестировалась данная память.

Вот тут смотреть, ищем свою материнскую плату, получаем список совместимых планок:
www.kingston.com
www.patriotmemory.com

Комментарий: если материнская плата более новая, чем память – наиболее полные данные будут у производителя платы, если плата старая и потом еще выпускалась более новая память – наиболее полные данные будут у производителя памяти.

Этап 4.
Для DDR3 / DDR4 выбранная память должна еще поддерживаться процессором, т.к. контроллер памяти теперь там. Грубо говоря, Вы купили DDR3 1600 Мгц, материнская плата ее поддерживает, а процессоре заявлена поддержка только 1333 Мгу = память заработает на частоте 1333 Мгц.

Этап 5.
Тестирование на реальном железе.
НЕ ЗАБЫВАЕМ: планки памяти меняем на выключенном ПК, от слова “совсем”. Т.е. должен быть выключен и блок питания, что бы на материнской плате не было дежурного питания.
Вставляем 1-ну планку в 1-й слот DIMM и пробуем стартовать. Именно, так – по очереди. Не надо сразу пытаться вставить все четыре планки. Возможно, придется какие-то планки менять местами – иногда на одном месте планка работает. на другом – не работает. Мистика. С другой стороны – 288 контактов на планку (для DDR4), на 4 слота это в сумме 1152 контакта. А контакт он такой – где-то он есть. где-то его нет.
Если все работает (на первый взгляд) – тестируем.
Для проверки корректности работы установленной оперативной памяти используем memtest.
Если ошибок нет – поздравляем, Вы удачно установили планки памяти на материнскую плату.

Все нужно проверять.

1. ВАЖНО: оперативная память для AMD и остальных платформ не совпадает, несмотря на одинаковые названия и размеры!

В чем же различие? Интегрированный контроллер памяти процессоров AMD поддерживает адресацию с использованием 11-разрядных столбцов и размером страницы 16 Кбит. Стандартные контроллеры памяти, встречающиеся в составе других платформ, используют 10-разрядные столбцы и размер страницы 8 Кбит. При такой организации доступа к памяти каждая страница размером 16 Кбит может содержать 2048 точек входа. Это позволяет контроллеру памяти процессоров в исполнении Socket AM2/AM2+/AM3 оставаться на одной странице в два раза дольше по сравнению со «стандартным» контроллером памяти.

2. Китайская контрафактная память (т.е. непонятный производитель и этикетка от официального производителя)

Как пример – во многих местах продается память DDR2 800 Mhz KVR800D2N6/4G

Смотрим официальную спецификацию на сайте производителя
http://www.kingston.com/dataSheets/KVR800D2N6_4G.pdf

Видим

Теперь смотрим на то, что продается

Видите разницу? Нет? А она есть.
На нижней планке от компании Kingston только наклейка (и может еще записи в SPD). Это творчество китайских товарищей – на одной стороне 16 чипов, всего соответственно 32 чипа. Компания Kingston такого никогда не производила – у оригинальной продукции 8 чипов на одну сторону (всего 16-ть). Это видно и на схеме выше и в тексте упомянуто (sixteen). Это даже не клон – это совершенно другая память с наклейкой Kingston. Конечно, она будет не на всех платформах работать (в частности – на Intel не работает).

3. Китайский производитель NONAME

Это вариант, когда:
– в SPD указана чепуха
– наклеек нет никаких (или в лучшем случае месяц/год производства)
– месяц производства на наклейке не совпадает с данными в SPD
– в рамках одной планки распаяны чипы РАЗНЫХ производителей

Беда. Но оказалось не совсем. Имеем 4 планки DDR2 800Mhz со всеми вышеперечисленными пунктами. И тут случается чудо – планки прекрасно работают, Memtest никаких ошибок не дает. И даже разгон поддерживается, через BIOS выставлена частота 950 Мгц – и по прежнему планки нормально работают, без каких либо ошибок.

Виды памяти

Да, есть два разных типа памяти DDR1 с одинаковыми разъемами и внешнем видом, НО на разные напряжения питания. Всего-то разница в 0,1В – но ошибаться нельзя, память стабильно работать не будет. Смотрим описание материнской платы, какое точно напряжение поддерживается. Не все старые материнские платы поддерживают оба напряжения (2,5В и 2,6В) для DDR1, но такие платы есть – в них можно устанавливать память и не задумываться про напряжение.

Начиная с DDR3, контроллер памяти “переехал” с материнской платы в процессор. Работа памяти на разных частотах определяется спецификацией процессора. Т.е. если материнская плата поддерживает DDR3 1600, планки установлены 1600, а процессор поддерживает 1066 – то память будет работать на 1066 Мгц. В стандартных условиях.

Нужен overclock:)

Да, есть исключения для socket 775, например плата ASUS P5Q3 – для поддержки DDR3 поступили по старому, оставили контроллер на материнской плате (так процессоры socket 775 такого контроллера не имеют.)

В настоящее время память DDR4 поддерживается только на материнских платах с socket 1151 / 2011-3 при использовании процессоров Intel шестого поколения. Контроллер памяти (управление памятью) также встроено в процессор. Для socket 1151 поддерживается двухканальный режим, для socket 2011-3 поддерживается четырехканальный режим работы памяти.

Если все планки памяти по частотам разные (что не рекомендуется) – память будет работать на наименьшей частоте.

Соотношение частоты шины памяти, частоты памяти (она в два раза выше – так как DDR) и максимальной пропускной способности.

JEDEC (англ. Solid State Technology Association, известная как Joint Electron Device Engineering Council, или Сообщество (Комитет) Инженеров, специализирующихся в области электронных устройств) — комитет инженерной стандартизации полупроводниковой продукции при Electronic Industries Alliance (EIA), промышленной ассоциации, представляющей все отрасли электронной индустрии.

Еще немного маркетинга:
в SPD указываются параметры в соответствии со стандартом JEDEC. Т.е. для DDR2 с частотой 1066 Мгц и напряжением питания 2,3В в SPD будет указано 800 Мгц и 1.8В. Именно на этих параметрах память будет и запущена по умолчанию на материнской плате. А чтобы получить 1066 Мгц – нужно выставлять тайминги и напряжение вручную (если плата позволяет) – это уже разгон 🙂
Вообще конечно, странно, указывать на упаковке параметры, которые достигаются только при разгоне.

xtreme Memory Profiles (сокр. англ. XMP, рус. экстремальные профили памяти) — расширение стандарта SPD для хранения и передачи расширенной информации о модулях памяти DDR3 SDRAM, разработанное фирмой Intel в качестве альтернативы представленного ранее аналогичного расширения Nvidia — Enhanced Performance Profiles (сокр. англ. EPP).

Технология XMP служит упрощению разгона памяти с использованием заранее заготовленных настроек (профилей SPD, расширенных относительно стандартных профилей JEDEC) с понижением задержек (англ. low latency) или повышением частоты (англ. high frequency). При считывании расширенных данных SPD из модуля памяти, может производиться автоматическая настройка на указанные в расширенном профиле параметры, избавляя конечного пользователя от ручной настройки (для опытных пользователей оставлена возможность изменять параметры принудительно). В случае нестабильности работы памяти, являющейся следствием работы в режиме, близком к предельному, XMP предоставляет возможность безопасной загрузки (англ. fail-safe default boot), при этом все параметры устанавливаются по стандарту JEDEC.

Быстродействие памяти определяется физическим содержимом планок памяти, т.е какие микросхемы и какого стандарта там установлены. Но есть узкое место – компьютер общается с памятью через контроллер памяти (микросхема “северный мост” для DDR1/DDR2 и процессор для DDR3/DDR4). И тут возможны разные варианты.

Т.е. если Вы хотите 4-х канальную память DDR4 – то для Вас socket 2011 и 2011-3.

В  socket 1151 только двух-канальная память.

Ниже фото типичного слота для 4-х планок оперативной памяти для двухканального режима работы.

Хорошо видно, что слоты 1-3 и 2-4 разного цвета.

Если всё установлено правильно, включится режим dual-channel, проверить результат можно в программе CPU-Z.

Вот вариант для режима Triple – Intel i7, три планки DDR3 по 16 Гиг (итого 48 Гиг на борту) и соответствующая материнская плата.

Видно тип памяти, ее параметры (латентность / тайминги),  общий объем и режим работы.

Латентность (англ. CAS Latency, CL; жарг. тайминг) — временна́я задержка сигнала при работе динамической оперативной памяти со страничной организацией. Мера таймингов — такт шины памяти. Таким образом, каждая цифра означает задержку сигнала для обработки, измеряемая в тактах шины памяти.

CAS# Latency (CL) = 5 тактов = Задержка между отправкой в память адреса столбца и началом передачи данных. Время, требуемое на чтение первого бита из памяти, когда нужная строка уже открыта.

RAS# to CAS# Delay (tRCD) = 6 тактов = Число тактов между открытием строки и доступом к столбцам в ней. Время, требуемое на чтение первого бита из памяти без активной строки — T_RCD + CL.

RAS# Precharge (tRP) = 6 тактов = Число тактов между командой на предварительный заряд банка (закрытие строки) и открытием следующей строки. Время, требуемое на чтение первого бита из памяти, когда активна другая строка — T_RP + T_RCD + CL.

Cycle Time (tRAS) = 18 тактов = Число тактов между командой на открытие банка и командой на предварительный заряд. Время на обновление строки. Накладывается на T_RCD. Обычно примерно равно сумме трёх предыдущих чисел.

Для каждой планки памяти обычно указывается в виде последовательности четырех цифр: 5-6-6-18. Естественно, для разных частот работы эти цифры будут разные, можно посмотреть через программу Everest, что именно поддерживает данная планка памяти (раздел SPD).

Как раз видно, что память на частоте шины 400 Мгц (800 Мгц для самой памяти) будет работать с таймингами 5-6-6-18  и эти цифры совпадают с данными из программы CPU-Z.

И снова про беспощадный маркетинг.

У некоторых материнских плат написано в описании “Поддерживает память DDR3 с частотой 1800(O.C.)/1600(O.C.)/1333/1066 МГц” Все дело в волшебных буквах O.C., это означает OverClocked (разгон системы). Т.е. в базовом варианте контроллер памяти материнской платы устойчиво работает на максимальной частоте 1333 Мгц.
Для того, что бы получить работу памяти на частотах 1800-1600 Мгц необходимо заниматься разгоном системы – настройки BIOS, напряжение питания памяти, дополнительное охлаждение CPU / “северного моста” / памяти и т.п. И нужно приложить усилия (в том числе и подбором планок памяти), что бы получить устойчиво работающую систему.

Зато можно смело в рекламе писать, что “поддерживается частота памяти 1800 Мгц”.

И еще вариант маркетинга – вот написано 4xDIMM, max. 16GB, DDR3 1800 (O.C)/1600/1333/1066 MHz – ладно, про 1800 все ясно (там буквы О.С.), будет ли работать память на 1600 Мгц? Будет – но не вся 🙁
Читаем дальше подробности DDR3 1600 MHz or above DIMMs work only on the Orange slots for one DIMM per channel. Вольный перевод – будет работать (и 1600 и 1800) только при установке планок в оранжевые слоты, т.е. только половина памяти, 8 Гб вместо 16 Гб.

Окончательный перевод на язык здравого смысла:

Наша супер материнская плата поддерживает 16 Gb памяти DDR3 на частоте 1800 Мгц, но
– для 1800 Мгц надо заниматься разгоном (параметры BIOS, охлаждение памяти и т.д.)
– на частотах 1600 Мгц и 1800 Мгц будут работать только два слота из четырех, а так как максимальный объем планки 4 Gb, то можно получить на максимальных скоростях только 8 Gb

И для старых материнских плат с DDR1 на 4Gb – аналогично.
“Due to chipset resource allocation, the system may detected less than 4 Gb of system memory when you installed four 1 Gb DDR memory modules ” – в переводе на русский – “При установке 4 планок по 1GB по все 4 слота система может увидеть менее 4GB из-за особенностей чипсета”. А уже совсем точно – будет определяться 3,5 Gb, при том, что система видит все 4 планки на 1GB. Чипсет такой не новый. Особенно радует стыдливое такое слово “may” – может увидеть менее…. Ага, точно увидит меньше.

Серверная память.

Сервер отличается от бытового ПК прежде всего отказоустойчивостью. Большая ценность хранимой информации и критические ошибки BSOD недопустимы.

При сбое обычной памяти получаем BSOD (приятный синий экран) и необходимость перезагрузки системы. Использование памяти ECC (англ. error-correcting code, код коррекции ошибок) позволяет продолжить работу системы, исключив сбойный участок памяти.

Память ECC-память в свою очередь бывает регистровая и не регистровая (иначе буферизированная и не буферизированная).
Регистровая память (англ. Registered Memory, RDIMM, иногда buffered memory) — вид компьютерной оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и системным контроллером памяти. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер и позволяет устанавливать больше модулей памяти в одном канале. Регистровая память является более дорогой из-за меньшего объема производства и наличия дополнительных микросхем.

Конечно. данный вид памяти должен поддерживаться материнской платой (контроллером памяти) и BIOS. Физические размеры слотов и параметры электропитания одинаковые.

Хотя большая часть модулей памяти для серверов является регистровой и использует ECC, существуют и модули с ECC но без регистров (UDIMM ECC), они так же в большинстве случаев работоспособны и в десктопных системах. Можно обратить внимание, что в спецификации бытовой материнской платы написано non ECC, а в списке поддерживаемой памяти есть модули с ECC.
Регистровых модулей без ECC не существует.

Из-за использования регистров возникает дополнительная задержка при работе с памятью. Каждое чтение и запись буферизуются в регистре на один такт, прежде чем попадут с шины памяти в чип DRAM, поэтому регистровая память считается на один такт более медленной, чем нерегистровая (UDIMM, unregistered DRAM)

Еще почитать:

Компьютер

Компьютер дома — друг семьи. Поговорим о нем. Компьютеры работают на бинарной системе — двоичной. Это удобно: есть напряжение, заряд в ячейке — это логическая «1» нет напряжения, заряда в ячейке — это логический «0»   Был…

Блок питания

Блок питания — самый важный элемент в ПК. Плохой блок питания. когда он «умрет» — он с собой в небытиё прихватит и хорошую материнскую плату и хороший процессор и хорошую видеокарту и хороший SSD (питание подается на все элементы ПК). Поэтому обязате…

Видеокарта AGP

AGP  (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) — поставим наиболее мощную видеокарту. Но сначала основы. Скорость порта 1х — передача 1 блока данных за один такт 2х — передача 2 блоков данных за один такт 4х — пер…

Видеокарта PCI-E

Для видеокарт в основном используется разъем PCI-E х16. Современные модели требуют ревизию 3.0 Есть еще разъем PCI-E 2.1 Что это? Физически и электрически разъем 2.1 полностью соответствует 2.0 Но добавлены программные функции из стандарта 3.0 (в отдельных случаях …

Видеокарта: получить данные

При выборе видеокарты часто возникают вопросы и споры — сколько видеопамяти должно быть на борту? Всегда ли 4 Gb видеопамяти лучше, чем 2 Gb? Как увидеть, сколько игра реально забирает видеопамяти? Обычно, все сводится к тому, что чем больше, тем лу…

Выбор термопасты

Термопаста используется для обеспечения качественного отбора тепла от процессора/чипа  и передаче этого тепла на радиатор. Внутри ПК в основном: — между центральным процессором (CPU) и кулером — между графическим процессором (GPU) и радиатором …

Как разбудить компьютер в удаленном режиме?

Это зависит от Вашей сетевой карты и системы BIOS. Если удаленное управление электропитанием сетевой карты поддерживается — то можно включить компьютер удаленно. Настройки сетевой карты включаются через «Диспетчер устройств» и «Свойства». «Магичес…

Как усыпить компьютер

Компьютеру пока спать. Разберемся, что это. Маркетологи намудрили с названиями и мы сейчас имеем зоопарк. Посмотрим, что реально происходит. Что происходит Windows XP Windows Vista и старше Все данные остаются в оперативной памяти, работа CPU миними…

Кулер для CPU

Основные параметры кулеров. Вот классический вариант для горячего процессора — Zalman CNPS7700-Cu, почти 900 гр. чистой меди. Площадь пластин охлаждения 3 268 кв.см., коннектор 3 пин. Конечно, со временем медь потемнеет — но все равно красиво и эффективно. С…

Тыльные разъемы видеокарт

Что у нас на выходе видеокарты ? D-subminiature, или D-sub  — семейство электрических разъёмов. Свое название получило из-за характерной формы в виде буквы «D», однозначно ориентирующее правильное положение разъёмов при подключении. Часть назва…

Центральный процессор CPU Intel

Центральный процессор — основной «думатель» в компьютере. Сокращение CPU означает central  processing  unit  — центральное процессорное устройство. В основном речь пойдет о процессорах Inel, есть еще процессоры AMD — но это большая отдельная тема. П…

DDR2 — грядущая замена DDR

DDR2 — новый стандарт памяти, утвержденный JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council), в состав которого входят многие производители микросхем и модулей памяти, а также чипсетов. Ранние версии стандарта были опубликованы уже в марте 2003 года, окончательно он был утвержден лишь в январе 2004 года и получил наименование DDR2 SDRAM SPECIFICATION, JESD79-2, ревизия A (JESD79-2A). DDR2 основывается на хорошо известной и зарекомендовавшей себя технологии DDR (Double Data Rate). Можно даже сказать так: «DDR2 начинается там, где заканчивается DDR». Другими словами, первые DDR2 будут работать на частотах, являющихся пределом для текущего поколения памяти DDR-400 (стандарт PC3200, тактовая частота 200 МГц), а ее дальнейшие варианты существенно его превзойдут. Первым поколением памяти DDR2, уже производимым в настоящее время такими вендорами, как Samsung, Infineon, Micron, Crucial, Kingston и Corsair, являются ее разновидности DDR2-400 и DDR2-533, работающие на частотах 200 МГц и 266 МГц, соответственно. Далее ожидается появление нового поколения модулей DDR2-667 и DDR2-800, хотя отмечается, что они вообще вряд ли появятся и, тем более, получат широкое распространение даже к концу этого года.

Справедливости ради стоит заметить, что память типа DDR2, как таковая, появилась уже довольно давно — конечно же, имеется в виду память на видеокартах. Тем не менее, эта разновидность DDR2 (называемая GDDR2), на самом деле, является особым типом памяти, разработанным специально для рынка видеокарт и слегка отличающимся от «десктопного» варианта DDR2, которому и посвящен настоящий обзор. Общая информация

Итак, «десктопная» DDR2-SDRAM рассматривается как эволюционная замена текущего поколения памяти — DDR. Принцип ее функционирования абсолютно тот же — передача данных (на уровне модуля памяти) осуществляется по 64-разрядной шине по обеим частям синхросигнала (восходящему — «фронту», и нисходящему — «срезу»), что обеспечивает удвоенную эффективную скорость передачи данных по отношению к ее частоте. Разумеется, при этом в DDR2 реализован ряд нововведений, которые позволяют осуществить скачок к гораздо более высоким частотам (а, следовательно, большей пропускной способности) и большим емкостям массивов микросхем, с одной стороны, и уменьшенному энергопотреблению модулей, — с другой. За счет чего это достигается, мы увидим позже, а пока обратимся к «макроскопическим» фактам. Модули памяти типа DDR2 производятся в новом форм-факторе, в виде 240-контактных модулей DIMM, электрически не совместимых со слотами для модулей памяти типа DDR (по количеству выводов, расстоянию между выводами и цоколевке модулей). Таким образом, стандарт DDR2 не предусматривает обратной совместимости с DDR.

В представленной ниже таблице приведены утвержденные соглашения о наименованиях и спецификации первых трех стандартов DDR2. Легко заметить, что DDR2-400 характеризуется такой же пропускной способностью, как и ныне существующий тип памяти DDR-400.

Первые модули памяти DDR2 будут поставляться в вариантах 256 МБ, 512 МБ и 1 ГБ. Тем не менее, стандарт предусматривает возможность построения модулей существенно большей емкости — вплоть до 4 ГБ, которые, однако, являются специализированными модулями (не совместимыми с десктопными вариантами, по крайней мере, на данный момент). В дальнейшем ожидается появление модулей, обладающих еще большей емкостью.

Чипы DDR2 будут изготавливаться с использованием упаковки типа FBGA (Fine Ball Grid Array), более компактной, чем традиционный вариант TSOP-II, позволяющей достичь больших емкостей микросхем при меньшем размере и улучшенных электрических и термических характеристиках. Такой метод упаковки уже используется некоторыми производителями DDR в качестве варианта, но является рекомендованным к использованию с точки зрения стандарта JEDEC.

Потребляемое модулями DDR2 напряжение, согласно стандарту — 1.8 V, что значительно меньше по сравнению с напряжением питания устройств DDR (2.5 V). Вполне ожидаемым (хотя и не столь очевидным) следствием этого факта является уменьшение энергопотребления, что важно для производителей, как ноутбуков, так и крупных рабочих станций и серверов, где проблема рассеиваемой модулями памяти мощности занимает далеко не последнее место. DDR2 изнутри

Стандарт DDR2 включает в себя несколько важных изменений спецификации DDR, связанных с передачей данных, которые позволяют достигать более высоких частот при более низкой потребляемой мощности. Как именно достигается снижение рассеиваемой мощности при одновременном увеличении скорости модулей, мы рассмотрим прямо сейчас.

Выборка данных

Главным изменением в DDR2 является возможность выборки сразу 4 бит данных за такт (4n-prefetch), в противоположность 2-битной выборке (2n-prefetch), реализованной в DDR. По существу, это означает, что на каждом такте шины памяти DDR2 осуществляет пересылку 4 бит информации из логических (внутренних) банков микросхемы памяти в буферы ввода-вывода по одной линии интерфейса данных, тогда как обычная DDR способна переслать лишь 2 бита за такт на линию. Довольно закономерно возникает вопрос — если это так, то почему же тогда эффективная пропускная способность DDR2-400 оказывается такой же, как и у обычной DDR-400 (3.2 ГБ/с), а не удвоенной?

Для ответа на этот вопрос сначала рассмотрим, как работает обычная память типа DDR-400. В этом случае, как ядро памяти, так и буферы ввода-вывода функционируют на частоте 200 МГц, а «эффективная» частота внешней шины данных, благодаря технологии DDR, равна 400 МГц. По правилу 2n-prefetch, на каждом такте памяти (200 МГц) по каждой линии интерфейса данных в буфер ввода-вывода поступает 2 бита информации. Задачей этого буфера является мультиплексирование/демультиплексирование (MUX/DEMUX) потока данных — по-простому, «перегонка» узкого высокоскоростного потока в широкий низкоскоростной, и наоборот. Поскольку в микросхеме памяти типа DDR SDRAM логические банки имеют ширину шины данных, соединяющую их и усилитель уровня, в два раза шире, чем от защелок на чтение до внешнего интерфейса, буфер данных включает в себя мультиплексор типа 2-1. В общем случае, поскольку микросхемы памяти, в отличие от модулей, могут иметь разную ширину шины данных — обычно это x4/x8/x16/x32, применение такой схемы MUX/DEMUX (2-1), реализованной в DDR, означает, что внутренний поток данных шириной X и частотой передачи Y от массива преобразуется во внешний поток шириной X/2 и частотой 2Y. Это называется балансом по пиковой пропускной способности.

Рассмотрим теперь схему функционирования устройства микросхемы памяти типа DDR2 SDRAM, равночастотной и «равноширокой» (т.е. одинаковой ширины шины данных) относительно микросхемы DDR модуля памяти DDR-400. Прежде всего, отметим, что ширина внешней шины данных осталась абсолютно такой же — 1 бит/линию, как и ее эффективная частота (в рассматриваемом примере — 400 МГц). Собственно, этого уже достаточно для ответа на поставленный выше вопрос — почему теоретическая ПСП равночастотных модулей памяти типа DDR2 и DDR равны между собой. Далее, очевидно, что использование мультиплексора типа 2-1, применяемого в DDR SDRAM, в случае DDR2 SDRAM, осуществляющей выборку данных по правилу 4n-prefetch, уже не подходит. Вместо этого требуется введение более сложной схемы с дополнительной ступенью преобразования — мультиплексора типа 4-1. Это означает, что выход ядра стал шире в четыре раза внешнего интерфейса микросхемы и во столько же раз ниже по частоте функционирования. То есть, по аналогии с рассмотренным выше примером, в общем случае схема MUX/DEMUX 4-1 осуществляет преобразование внутреннего потока данных шириной X и частотой передачи Y от массива во внешний поток шириной X/4 и частотой 4Y.

Поскольку в этом случае ядро микросхем памяти синхронизируется на частоте, вдвое меньшей по отношению к внешней (100 МГц), тогда как в DDR синхронизация внутреннего и внешнего потока данных происходят на одной частоте (200 МГц), среди преимуществ такого подхода отмечается увеличение процента выхода годных чипов и снижение энергопотребления модулей. Кстати, это также позволяет объяснить, почему стандарт DDR2 предполагает существование модулей памяти с «эффективной» частотой 800 МГц — что вдвое выше, чем у текущего поколения памяти типа DDR. Ведь именно такой «эффективной» частоты DDR2 можно достичь уже сейчас, имея чипы памяти DDR-400, работающие на собственной частоте 200 МГц, если осуществлять выборку данных по правилу 4n-prefetch по схеме, рассмотренной выше.

Таким образом, DDR2 означает отказ от экстенсивного пути развития чипов памяти — в смысле, простого дальнейшего увеличения их частоты, которое существенно затрудняет производство стабильно работающих модулей памяти в большом количестве. На смену ему выдвигается интенсивный путь развития, связанный с расширением внутренней шины данных (что является обязательным и неизбежным решением при использовании более сложного мультиплексирования). Рискнем предположить, что в будущем вполне можно ожидать появление памяти типа «DDR4», осуществляющей выборку уже не 4-х, а сразу 8 бит данных из чипов памяти (по правилу 8n-prefetch, с использованием мультиплексора типа 8-1), и работающих на частоте уже не в 2, а в 4 раза меньшей по отношению к частоте буфера ввода-вывода :). Собственно, ничего нового в таком подходе нет — подобное уже встречалось в микросхемах памяти типа Rambus DRAM. Тем не менее, нетрудно догадаться, что оборотной стороной такого пути развития является усложнение устройства MUX/DEMUX буфера ввода-вывода, который в случае DDR2 должен осуществлять сериализацию четырех бит данных, считываемых параллельно. Прежде всего, это должно сказаться на такой немаловажной характеристике памяти, как ее латентность, что мы и рассмотрим ниже.

Внутричиповое терминирование

Стандарт DDR2 включает в себя и ряд других усовершенствований, улучшающих различные характеристики нового типа памяти, в том числе — электрические. Одним из таких новшеств является внутричиповое терминирование сигнала. Суть его заключается в том, что для устранения излишнего электрического шума (вследствие отражения сигнала от конца линии) на шине памяти для нагрузки линии используются резисторы не на материнской плате (как это было с предыдущими поколениями памяти), а внутри самих чипов. Эти резисторы деактивируются, когда чип находится в работе и, наоборот, активируются, как только микросхема входит в состояние ожидания. Поскольку гашение сигнала теперь осуществляется намного ближе к его источнику, это позволяет устранить электрические помехи внутри чипа памяти при передаче данных.

Кстати, в связи с технологией внутричипового терминирования нельзя не остановиться на таком моменте, как… тепловыделение модуля, на активное снижение которого, в общем-то, в первую очередь и рассчитан новый стандарт DDR2. Действительно, такая схема терминирования сигналов приводит к возникновению значительных статических токов внутри чипов памяти, что ведет к их разогреву. Что ж, это действительно так, хотя заметим, что мощность, потребляемая подсистемой памяти в целом, от этого вовсе не должна расти (просто тепло теперь рассеивается в другом месте). Проблема здесь немного в другом — а именно, в возможности повышения частоты функционирования таких устройств. Весьма вероятно, что именно поэтому первым поколением памяти DDR2 являются модули вовсе не DDR2-800, а лишь DDR2-400 и DDR2-533, для которых тепловыделение внутри чипов пока что остается на приемлемом уровне.

Добавочная задержка

Добавочная задержка (также известная как «отложенная выдача CAS») — еще одно усовершенствование, введенное в стандарт DDR2, которое призвано минимизировать простои планировщика команд при передаче данных из памяти/в память. Чтобы проиллюстрировать это (на примере чтения), рассмотрим для начала чтение данных с чередованием банков (Bank Interleave) из устройства типа DDR2 с добавочной задержкой, равной нулю, что эквивалентно чтению из обычной памяти типа DDR.

На первом этапе происходит открывание банка с помощью команды ACTIVATE вместе с подачей первой составляющей адреса (адреса строки), которая выбирает и активирует необходимый банк и строку в его массиве. В течение следующего цикла информация передается на внутреннюю шину данных и направляется на усилитель уровня. Когда усиленный уровень сигнала достигает необходимого значения (по истечении времени, именуемого задержкой между определением адреса строки и столбца, t^RCD (RAS-to-CAS Delay) на исполнение может подаваться команда чтения с автоподзарядкой (READ with Auto-Precharge, RD_AP) совместно с адресом столбца, чтобы выбрать точный адрес данных, которые надо считать с усилителя уровня. После выставления команды чтения выполняется задержка строба выбора столбца — t^CL (задержка сигнала CAS, CAS Latency), в течение которой данные, выбранные из усилителя уровня, синхронизируются и передаются на внешние выводы микросхемы. При этом может возникнуть ситуация, когда следующая команда (ACTIVATE) не может быть отправлена на исполнение, поскольку в данный момент времени еще не закончилось исполнение других команд. Так, в рассматриваемом примере, активация 2-го банка должна быть отложена на один такт, поскольку в этот момент уже исполняется команда чтения с автоподзарядкой (RD_AP) из банка 0. В конечном счете, это приводит к разрыву в последовательности выдачи данных по внешней шине, что снижает реальную пропускную способность памяти.

Для устранения подобной ситуации и увеличения эффективности работы планировщика команд в DDR2 вводится понятие добавочной (дополнительной) задержки, t^AL. При ненулевом значении t^AL устройство памяти отслеживает команды READ (RD_AP) и WRITE (WR_AP), но откладывает их исполнение на время, равное величине добавочной задержки. Различия в поведении микросхемы памяти типа DDR2 с двумя различными величинами t^AL приведены на рисунке.

Верхний рисунок описывает режим функционирования микросхемы DDR2 при t^AL = 0, что эквивалентно функционированию устройства микросхемы памяти типа DDR; нижний соответствует случаю t^AL = t^RCD — 1, стандартному для DDR2. При такой конфигурации, как видно из рисунка, команды ACTIVATE и READ могут поступать на исполнение одна за другой. Фактическая реализация команды READ будет отложена на величину добавочной задержки, т.е. реально она будет исполнена в тот же момент, как и на диаграмме сверху.

На следующем рисунке приведен пример считывания данных из микросхемы DDR2 в предположении t^RCD = 4 такта, что соответствует t^AL = 3 тактам. В этом случае, благодаря введению дополнительной задержки, команды ACTIVATE/RD_AP могут исполняться подряд, в свою очередь, позволяя выдавать данные непрерывным образом и максимизировать реальную пропускную способность памяти.

Задержка выдачи CAS

Как мы видели выше, DDR2, с точки зрения частоты внешней шины, работает на более высоких скоростях, чем DDR SDRAM. В то же время, поскольку новый стандарт не предполагает каких-либо существенных изменений в технологии производства самих чипов, статические задержки на уровне устройства DRAM должны оставаться более-менее постоянными. Типичная величина собственной задержки устройств DRAM типа DDR — 15 нс. Для DDR-266 (со временем цикла 7.5 нс.) это эквивалентно двум тактам, а для DDR2-533 (время цикла — 3.75 нс.) — четырем.

По мере дальнейшего увеличения частот памяти необходимо множить количество поддерживаемых значений задержки выдачи сигнала CAS (в сторону больших значений). Определенные стандартом DDR2 величины задержек CAS представлены в таблице. Они находятся в интервале целых чисел от 3 до 5 тактов; использование дробных задержек (кратных 0.5) в новом стандарте не допускается.

Задержки устройства DRAM выражаются размерностью цикла (t^CK), т.е. равны произведению времени цикла на выбранное значение задержки CAS (t^CL). Типичные значения задержек для устройств типа DDR2 попадают в интервал 12-20 нс., на основании которого и выбирается используемое значение задержки CAS. Использование больших величин задержки нецелесообразно из соображений производительности подсистемы памяти, а меньших — ввиду необходимости стабильной работы устройства памяти.

Задержка записи

Стандарт DDR2 также вносит изменения в спецификацию задержки записи (команды WRITE). Различия в поведении команды записи в устройствах DDR и DDR2 представлены на рисунке.

DDR SDRAM имеет задержку записи, равную 1 такту. Это означает, что устройство DRAM приступает к «захвату» информации по шине данных в среднем через один такт после поступления команды WRITE. Тем не менее, учитывая возросшую скорость устройств DDR2, этот промежуток времени оказывается слишком малым для того, чтобы устройство DRAM (а именно, его буфер ввода-вывода) могло успешно подготовиться к «захвату» данных. В связи с этим, стандарт DDR2 определяет задержку записи как задержку выдачи CAS за вычетом 1 такта (t^WL = t^CL — 1). Отмечается, что привязка задержки WRITE к задержке CAS не только позволяет достичь более высоких частот, но и упрощает синхронизацию команд чтения и записи (настройку таймингов Read-to-Write).

Восстановление после записи

Процедура записи в память типа SDRAM аналогична операции чтения с разницей в дополнительном интервале t^WR, характеризующем период восстановления интерфейса после проведения операции (обычно это двухтактная задержка между окончанием выдачи данных на шину и инициированием нового цикла). Этот временной интервал, измеряемый от момента окончания операции записи до момента вхождения в стадию регенерации (Auto Precharge), обеспечивает восстановление интерфейса после проведения операции записи и гарантирует корректность ее выполнения. Отметим, что стандарт DDR2 не вносит изменений в спецификацию периода восстановления после записи.

Таким образом, задержки устройств типа DDR2 в целом можно считать одной из немногих характеристик, по которой новый стандарт проигрывает спецификации DDR. В связи с чем совершенно очевидно, что использование равночастотной DDR2 вряд ли будет иметь какие-либо преимущества в плане скорости по отношению к DDR. Как это обстоит на самом деле — как всегда, покажут результаты соответствующих тестов. Результаты тестирования в RightMark Memory Analyzer

Что ж, самое время теперь перейти к результатам тестирования, полученным в тестовом пакете RightMark Memory Analyzer версии 3.1. Напомним, что главными преимуществами этого теста по отношению к другим доступным тестам памяти является широкая функциональность, открытость методики (тест доступен всем желающим для ознакомления в виде исходного кода) и тщательно проработанная документация.

Конфигурации тестовых стендов и ПО

Тестовый стенд №1

• Процессор: Intel Pentium 4 3.4 ГГц (ядро Prescott, Socket 478, FSB 800/HT, 1 МБ L2) на частоте 2.8 ГГц
• Материнская плата: ASUS P4C800 Deluxe на чипсете Intel 875P
• Память: 2×512 МБ PC3200 DDR SDRAM DIMM TwinMOS (тайминги 2.5-3-3-6)

Тестовый стенд №2

• Процессор: Intel Pentium 4 3.4 ГГц (ядро Prescott, Socket 775, FSB 800/HT, 1 МБ L2) на частоте 2.8 ГГц
• Материнская плата: Intel D915PCY на чипсете Intel 915
• Память: 2×512 МБ PC2-4300 DDR2 SDRAM DIMM Samsung (тайминги 4-4-4-8)

Программное обеспечение

Максимальная реальная пропускная способность памяти

Измерение максимальной реальной пропускной способности памяти проводилось с помощью подтеста Memory Bandwidth, пресеты Maximal RAM Bandwidth, Software Prefetch, MMX/SSE/SSE2. Как говорит само название выбранных пресетов, в этой серии измерений используется стандартный метод оптимизации операций чтения из памяти — Software Prefetch, суть которого заключается в предварительной выборке данных, которые будут востребованы позже из оперативной памяти в L2 кэш процессора. Для оптимизации записи в память используется метод прямого сохранения данных (Non-Temporal Store), позволяющий избежать «засорения» кэша. Результаты с использованием регистров MMX, SSE и SSE2 оказались практически идентичными — для примера, ниже приведена картина, полученная на платформе Prescott/DDR2 с использованием SSE2.

Отметим, что существенных качественных отличий между DDR и DDR2 на равночастотных Prescott в этом тесте не наблюдается. Но более интересно то, что и количественные характеристики ПСП DDR-400 и DDR2-533 оказываются весьма близки! (см. таблицу). И это — несмотря на то, что память типа DDR2-533 имеет максимальную теоретическую ПСП 8.6 ГБ/с (в двухканальном режиме). Собственно, ничего удивительного в полученном результате мы не видим — ведь шина процессора — это по-прежнему 800 МГц Quad-Pumped Bus, а ее пропускная способность — 6.4 ГБ/с, поэтому именно она и является лимитирующим фактором.

Что касается эффективности операций записи, по отношению к чтению — легко увидеть, что она осталась такой же. Впрочем, это вновь выглядит вполне естественно, поскольку в данном случае предел ПСП на запись (2/3 от ПСП на чтение) явно задается микроархитектурными особенностями процессора Prescott.

Латентность памяти

Прежде всего, остановимся несколько подробнее на том, как и почему мы измеряли «истинную» латентность памяти, поскольку ее измерение на платформах Pentium 4 — на самом деле, далеко нетривиальная задача. А связано это с тем, что процессоры этого семейства, в частности, новое ядро Prescott, характеризуются наличием довольно «продвинутого» асинхронного аппаратного префетчера данных, весьма затрудняющего объективные измерения указанной характеристики подсистемы памяти. Очевидно, что использование методов последовательного обхода памяти (прямого либо обратного) для измерения ее латентности в данном случае совершенно не годятся — алгоритм Hardware Prefetch в этом случае работает с максимальной эффективностью, «маскируя» латентности. Использование случайных режимов обхода гораздо более оправдано, однако, истинно случайный обход памяти имеет другой существенный недостаток. Дело в том, что такое измерение выполняется в условиях практически 100% промаха D-TLB, а это вносит существенные дополнительные задержки, о чем мы уже писали. Поэтому единственным возможным вариантом (среди реализованных в RMMA методов) является псевдослучайный режим обхода памяти, при котором загрузка каждой последующей страницы осуществляется линейно (сводя на нет промахи D-TLB), тогда как обход в пределах самой страницы памяти является истинно случайным.

Тем не менее, результаты наших прошлых измерений показали, что даже такая методика измерений довольно сильно занижает значения латентности. Мы считаем, что это связано с еще одной особенностью процессоров Pentium 4, а именно, возможностью «захвата» сразу двух 64-байтных строк из памяти в L2-кэш при каждом обращении к ней. Для демонстрации этого явления на представленном ниже рисунке приведены кривые зависимости латентности двух последовательных обращений к одной и той же строке памяти от смещения второго элемента строки относительно первого, полученные на платформе Prescott/DDR2 с помощью теста D-Cache Arrival, пресет L2 D-Cache Line Size Determination.

Из них видно (кривая случайного обхода является наиболее показательной), что доступ ко второму элементу строки не сопровождается какими-либо дополнительными задержками до 60 байт включительно (что отвечает истинному размеру строки L2-кэша, 64 байта). Область 64-124 байт соответствует чтению данных из следующей строки памяти. Поскольку величины латентности в этой области увеличиваются лишь незначительно, это означает, что последующая строка памяти действительно «подкачивается» в L2-кэш процессора сразу вслед за запрашиваемой. Какой же можно сделать из всего этого практический вывод? Самый прямой: для того, чтобы «обмануть» эту особенность алгоритма Hardware Prefetch, работающую во всех случаях обхода памяти, достаточно просто обходить цепочку с шагом, равным так называемой «эффективной» длине строки L2-кэша, которая в нашем случае составляет 128 байт.

Итак, перейдем непосредственно к результатам измерений латентности. Для наглядности, приведем здесь графики разгрузки шины L2-RAM, полученные на платформе Prescott/DDR2.

Prescott/DDR2, латентность памяти, длина строки 128 байт

Как и в случае тестов реальной ПСП, кривые латентности на другой платформе — Prescott/DDR — на качественном уровне выглядят абсолютно так же. Несколько отличаются лишь количественные характеристики. Самое время обратиться к ним.

^*латентность в условиях отсутствия разгрузки шины L2-RAM

Нетрудно заметить, что латентность DDR2-533 оказалась выше, чем у DDR-400. Впрочем, ничего сверхъестественного здесь нет — согласно представленным выше теоретическим основам нового стандарта памяти DDR2, именно так оно и должно быть.

Различие в латентности между DDR и DDR2 почти незаметно при стандартном 64-байтном обходе памяти (3 нс. в пользу DDR), когда активно работает аппаратный префетчер, однако, при «двухстрочном» (128-байтном) обходе цепочки оно становится гораздо более заметным. А именно, минимум латентности DDR2 (55.0 нс) равен максимуму латентности DDR; если же сравнивать минимальные и максимальные латентности между собой, различие составляет примерно 7-9 нс (15-16%) в пользу DDR. В то же время, надо сказать, несколько удивляют практически равные значения «средней» латентности, полученные в условиях отсутствия разгрузки шины L2-RAM — причем как в случае 64-байтного обхода (с префетчем данных), так и 128-байтного (без такового). Заключение

Главный вывод, который напрашивается на основании полученных нами результатов первого сравнительного тестирования памяти DDR и DDR2, в общем виде можно сформулировать так: «время DDR2 еще не настало». Основная причина заключается в том, что пока бессмысленно бороться за увеличение теоретической ПСП путем наращивания частоты внешней шины памяти. Ведь шина текущего поколения процессоров по-прежнему функционирует на частоте 800 МГц, что ограничивает реальную пропускную способность подсистемы памяти на уровне 6.4 ГБ/с. А это значит, что в настоящее время нет смысла устанавливать модули памяти, обладающие большей теоретической ПСП, поскольку ныне существующая и широко применяемая память типа DDR-400 в двухканальном режиме полностью себя оправдывает, да и вдобавок имеет меньшую латентность. Кстати, о последней — увеличение частоты внешней шины памяти неизбежно связано с необходимостью введения дополнительных задержек, что, собственно, и подтверждают результаты наших тестов. Таким образом, можно считать, что использование DDR2 оправдает себя, как минимум, не ранее того момента, когда появятся первые процессоры с частотой шины 1066 МГц и выше, что позволит преодолеть ограничение, накладываемое скоростью шины процессора на реальную пропускную способность подсистемы памяти в целом.

DDR SDRAM Зарегистрированный DIMM

: 64-битная DDR SDRAM без четности с регистрацией DIMM 44, 45, 49, 51, 134, 135, 140, 142 144 (DU — не использовать).DQS [17: 9] DM [8: 0].