2. Реализация систем основной памяти

Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объ­ем (16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспорт­ная частота (100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или 7 нс) и число контактов (72, 168 или 184). В 2001 г. начался выпуск моду­лей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на 2 Гбайта.

Микросхемы DRAM маркируются цифровым кодом, например 4164 и 4464. В данном случае эти цифры означают, что элементы памяти 4164 и 4464 могут запоминать 64 Кбит (первые микросхемы DRAM). Почти одновременно в 1987 г. были изготовлены два новых типа DRAM, которые были обозначены как 41464 и 41256. Эти эле­менты были в состоянии запоминать вчетверо большее количество данных при увеличении их размера всего на 10% (за счет появления дополнительных выводов микросхемы). В 1989 г. компания Siemens изготовила первый чип, емкость которого составила 1 Мбит, что превысило емкость чипа 41256 в 4 раза.

Говоря об этом типе RAM, подразумевают микросхему с так называемым DIP-корпусом, при этом DIP обозначает Dual In-line Package (корпус с двухрядным расположением выводов). Этот тер­мин относится к корпусам памяти, у которых выводы (Pins) распо­ложены по бокам (напоминают жука)  рис. 2.3, а.

Информация о микросхеме в ее обозначении состоит, как правило, из нескольких полей. Первое поле содержит информацию о производителе и типе отбраковки при изготовлении микросхемы, следующее характеризует емкость, а дальнейшее  материал, из ко­торого изготовлен корпус, и время доступа.

Например, для микросхем фирмы Mostek первые две буквы МК являются обозначением фирмы, МКВ означает, что данная микро­схема фирмы Mostek отбракована согласно военному стандарту (MIL STD-833), а MKI  что микросхема прошла отбраковку в со­ответствии с промышленным диапазоном температур. Цифра 4 го­ворит о том, что микросхема является элементом DRAM. Следую­щая за ней цифра обозначает количество информационных разрядов: 1  один разряд, 4  четыре разряда. Группа цифр, следующая далее, обозначает количество информационных разрядов в килоби­тах (64 - 64 Кбит, 256 - 256 Кбит, 1000 - 1 Мбит). Далее буквой указывается тип корпуса (например, Р  пластмассовый, хотя тип может быть и не указан). Через дефис указывается время доступа в наносекундах. Таким образом, по обозначению МКВ44256-70 мож­но легко определить, что это микросхема фирмы Mostek, прошед­шая отбраковку согласно военному стандарту, имеет емкость 4 раз­ряда по 256 Кбит каждый и время доступа 70 нс.

SIP-модули

Микросхемы DRAM довольно легко и просто устанавливать в ПК, однако они занимают много места. С целью уменьшения раз­меров компонентов ПК, в том числе и элементов оперативной па­мяти, был разработан ряд конструктивных решений, приведших к тому, что каждый элемент памяти больше не устанавливался в от­дельную панель, а совместимые элементы DRAM объединены в один модуль, выполненный на небольшой печатной плате.

Технология, реализующая такую конструкцию элементов памя­ти, называется SMT (Surface Mounting Technology), дословно пере­водимая как технология поверхностного монтажа. Благодаря ей со­вместимые элементы DRAM были установлены на одной плате, что, в первую очередь, означало экономию места.

В качестве реализации технологии SMT можно назвать так называемые SIP-модули с однорядным расположением выводов (Single In-line Package  SIP). SIP-модули представляют собой не­большую плату с установленными на ней совместимыми чипами DRAM (рис. 2.3, б). Такая плата имеет 30 выводов, размеры ее в длину около 8 см и в высоту около 1,7 см.

SIP-модули устанавливаются в соответствующие разъемы на системной плате. Однако при установке и извлечении таких моду­лей тонкие штырьки выводов часто обламываются, и контакт между штырьком и разъемом ненадежен. Это привело к дальнейшему раз­витию модулей памяти и появлению SIMM-модулей.

SIMM-модули

Когда речь идет о SIMM-модуле, имеют в виду плату, которая по своим размерам примерно соответствует SIP-модулю. Разница, прежде всего, состоит в конструкции контактов. В отличие от SIP-модуля выводы для SIMM-модуля заменены так называемыми контактами типа PAD (вилка). Эти контакты выполнены печатным способом и находятся на одном краю платы. Именно этим краем SIMM-модули устанавливаются в специальные слоты на системной плате (рис. 2.3, в). Благодаря такой конструкции SIMM-модулей существенно повышается надежность электрического контакта в разъеме и механическая прочность модуля в целом, тем более что все контакты изготовлены из высококачественного материала и по­золочены.

Отказы в работе оперативной памяти чаще всего происходят не из-за повреждения SIMM-модулей, а скорее из-за некачественной обработки контактов разъемов на системной плате.

Кроме того, удобная конструкция SIMM-модулей позволяет пользователям самостоятельно менять и добавлять элементы памя­ти, не опасаясь повредить выводы.

SIMM-модули являются стандартом в современных вычисли­тельных системах. SIMM-модули, оснащенные DRAM 41256, сегодня применяются относительно редко. Чаще SIMM-модули обору­дованы микросхемами памяти общей емкостью 8, 16 и 32 Мбит. В дальнейшем на рынке появились SIMM-модули, имеющие ем­кость 120 Мбит и более.

В PC с CPU 80386 и ранних моделях с CPU 80486 использова­лись 30-контактные SIMM-модули памяти (DRAM) и число слотов на системной плате колебалось от 4 до 8. В настоящее время найти в продаже подобные модули весьма не просто. В более поздних мо­делях PC с CPU 80486 и Pentium стали использоваться 72-контакт­ные SIMM-модули памяти (FPM DRAM).

DIMM-модули

В дальнейшем на многих системных платах появились слоты для 168-контактных модулей памяти DIMM (Dual In-line Memory Module). Модули DIMM обладают внутренней архитектурой, схо­жей с 72-контактными SIMM-модулями, но благодаря более широ­кой шине обеспечивают повышенную производительность подсис­темы «CPU-RAM».

Для правильного позиционирования DIMM-модулей при уста­новке в слоты на системной плате в их конструкции предусмотрены два ключа:

• первый ключ расположен между контактами 10 и 11 и служит для определения типа памяти модуля (FPM DRAM или SDRAM);

• второй ключ расположен между контактами 40 и 41 и служит для определения напряжения питания модуля (5 или 3,3 В);

• DIMM-модули поддерживают, например, материнские платы на Chipset 82430VX, 82440FX, 83450KX/GX, 82430ТХ.

RIMM

С появлением Direct RDRAM (DRDRAM) в 1999 г. появляется модуль RIMM (рис. 2.4) (название  не акроним, а торговая марка Rambus Inc). Разъемы RIMM имеют типоразмеры, подобные DIMM, и могут устанавливаться в пределах той же самой области системной платы, как и DIMM. Они имеют 184 штырька по сравне­нию со 168 для DIMM, но используют ту же спецификацию гнезда, как и стандарт DIMM на 100 МГц. BIOS ПК способен определить, какая оперативная память установлена, так что SDRAM модули на 100 МГц должны работать в RIMM-совместимой системе.

Существуют также компактные модели памяти SO-RIMM, аналогичные SO-DIMM.

Главные элементы к подсистеме памяти Rambus включают ос­новное устройство, которое содержит Rambus ASIC Cell (RAC) и контроллер памяти (Rambus Memory Controller RMC), тактовый ге­нератор (Direct Rambus Clock Generator DRCG), разъемы RIMM, модули памяти RIMM и модули непрерывности RIMM, а также подсистему «последовательное устройство обнаружения присутст­вия» (Serial Presence Detect SPD ROM).

ZIPRAM и другие типы элементов памяти

Наряду с описанными выше типами элементов памяти имеются еще и другие компоненты разных изготовителей, которые устанав­ливаются, как правило, в системы нестандартной конфигурации. В случае ZIPRAM речь идет об обычных микросхемах DRAM, имеющих корпус типа ZIP. Корпус элементов ZIPRAM (Zigzag In-line Package  ZIP) сконструирован таким образом, что выводы микросхемы были расположены в один ряд в шахматном порядке с одной стороны корпуса. Микросхемы ZIPRAM устанавливаются в специальные панельки на системной плате. Преимущество конст­рукции этих элементов памяти заключается в более эффективном использовании пространства внутри корпуса ПК по сравнению с обычными элементами DRAM. Вследствие этого ZIPRAM устанав­ливались в основном в ноутбуки.

Наряду с ZIPRAM имеются другие типы элементов памяти, ко­торые отличаются от описанных выше типов в первую очередь сво­ей конструкцией. По своему функциональному назначению они почти все аналогичны DRAM или SRAM. Блоки памяти, или платы памяти, такие, как RAM-РАС или RAM-Cartridges, редко устанавли­вают в качестве оперативной памяти. В основном они используются для расширения памяти периферийных устройств (принтер, плоттер) или в ноутбуках.