Archiekúra, memóriák Mirıl lesz szó? Alapfogalmak DRAM ípusok Mőködés Koschek Vilmos Jellemzık vkoschek@vonalkod.hu 2 Félvezeıs memóriák Hozzáférési idı Miér is? Mőködési sebesség kérése kérése kérése Kapaciás Tömeggyárhaóság Megbízhaóság Energiaigény Helyigény Modul rendszer OPT és CPU azonos echnológia TÁP! megjelenése Hozzáférési idő Ciklus idő megjelenése 3 4 Csoporosíásuk Félvezeıs árak Saikus, Dinamikus Soros eléréső Szabadon címezheı Taralommal címezheı Saikus -> SRAM ff 4-6 ranziszor Sebesség, 1-3 ns Saikus Dinamikus Saikus Saikus Saikus Random Access Memory R Read Only Memory Dinamikus > DRAM C 1 ranziszor + 1 kapaciás Fogyaszás Sőrősség 5 6 1
SRAM-DRAM összehasonlíás Jellemzı SRAM DRAM Elemsőrőség Fogyaszás Sebesség Ár? DRAM -> Operaív ár SRAM spec. DRAM OPT Hol alálhaó a PC-ben? Operaív ár Speciális árak Regiszer 7 8 DRAM-HDD? DRAM 20070225 DDR2, 512MB, 10ns?, N7390 1 MB 14,44 F 20080416 DDR2, 1G, 10ns?, N3230 1 MB 3,23 F 20081125 DDR2, 1G, 10ns?, N2290 1 MB 2,29 F 20090422 DDR2, 1G, 10ns?, N3750 1 MB 3,75 F 20091116 DDR2, 1G, 10ns?, N5550 1 MB 5,50 F 20100504 DDR2, 1G, 10ns?, N5400 1 MB 5,40 F 20101115 2007: DDR3, 1G, sebesség: 10ns?, ~10 N3000 1 MB ár: 206x 3 F 20110322 200804: DDR3, 1G, sebesség: 10ns?, ~10 N2500 1 MB ár: 65x 2,5 F 20120301 200811: DDR3, 1G, sebesség: 10ns?, ~10 N1990 1 MB ár: 42x 1,9 F 20130307 200904: DDR3, 1G, sebesség: 10ns?, ~10 N2040 1 MB ár: 171x 2,04F HDD 200911: sebesség: ~10 6 ár: 192x 20070225 201005: IDE, 160G, sebesség: 8,9ms, ~10 N11830 1 MB ár: 107x 0.07 F 20080416 201103: SATA, 160G, sebesség: 8,9 ms, ~10 N8290 1 MB ár: 100x 0.05 F 20081115 201203: SATA, 160G, sebesség: 8,9 ms, ~10 N8750 1 MB ár: 65x 0.054F 20090422 201303: SATAII,160G, sebesség: 8,9 ms~10 N9350 1 MB ár: 88x 0.058F 20091116 SATAII,320G, 8,9ms N10350 1 MB 0,032F 20100503 SATAII,320G, 8,9ms N8910 1 MB 0,028F 20101115 SATAII,320G, 8,9ms N9100 1 MB 0,028F 20110322 SATAII,320G, 8,9ms N7970 1 MB 0,025F 20120301 SATAII, 1000G, 8,9ms N28990 1 MB 0,029F 20130307 SATAII, 1000G, 8,9ms N22270 1MB 0,023F 9 Kapaciás, hozzáférési szélesség 16 x 1 vagy 4 x 4 S 0 S 1 SOR DEKÓDER S 1 S 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 Szervezés Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 OSZLOP KAPUK OSZLOP DEKÓDER WE: Wrie Enable CS: Chip Selec PUFFER 10 BE KI DRAM Szervezés RAS/CAS Szóvezeék Olvasás (olvasáskor örlődő!) 1M -> 20 bi? Több bank Bivezeék TR C Írás Frissíés Tölés elszivárog Frissíés (pl.:1 ms) CÍM (A0 A9) Sor 1024 x 1024 Vezérlés, frissíés WE CS RAS CAS Burs Refresh 1ms Disribued Refresh 1ms/128 1ms R+W: DMA+rendszeridőzíő Memória alrendszere Oszlop Transparen Syncronous Refresh mk dek. op1 op2 exec. beolv. 16K x 1 -> 128x128 F E Koschek Vilmos Memóriák 11 RAS: Row Address Srobe -> sor! CAS: Column Address Srobe -> oszlop! 12 2
CLCK DRAM olvasási ciklus 1 2 3 4 5 6 Fas Page Mode DRAM RAS Egymás uáni adaok CAS CÍM Azonos sor, különböző oszlop 5 + 3 + 3 + 3 SOR OSZLOP RAS- csak egyszer! RAS-CAS válás + ada megjelenés + RAS-CAS válás 60ns Olvasás: 6 + 6 + 6 + 6 -> 5 + 5 + 5 + 5!! 13 14 DRAM olvasási ciklus Exended Daa Ou DRAM CLCK RAS 6 1 2 3 4 5 6 CAS felfuó élére ovábbíódnak az adaok a memóriából. A kimeneen mindig a CAS-nak (oszlopcím) megfelelő adaok lászódnak. CAS CÍM SOR OSZLOP Válozik a CAS -> örlődik a kimen, majd az új ada! 5 + 2 + 2 + 2 Kövekező olvasás csak a CAS felfuó éle uán lehe (eddig!) Olvasás: 6 + 6 + 6 + 6 -> 5 + 5 + 5 + 5 -> 5 + 3 + 3 + 3 ->5 + 2 + 2 + 2 CAS felfuó élére ovábbíódnak az adaok a memóriából. Kövekező olvasás csak a 6. (5.)végén kezdődhe! ( kimeneen mindig a CAS-hoz arozó cím!) Kimenere egy buffer, CAS előbb visszaválha, mielő megjelenik az ada! Még a kimeneen nem jelen meg az ada, de a CAS már akív lehe-> köv.cím! 15 Memória kimenere egy ámenei ároló, ahova bekerülnek az adaok CAS-ól függelenül. -> új jel Oupu Enable CAS magas szinre válha, még az adara vár a kimene ->memória kimeneén megjelenő ada akkor is elérheő marad, ha a memóriavezérlő már egy új cím meghaározásába kezd. 16 Memória szinkronban működik a processzorral Synchronous DRAM 5 + 1 + 1 + 1 Olvasás egymás uáni címekről Elég csak a kezdő cím, nem kell várnia kövekező oszlopcímre! (b.számláló) Akkor még egyszer Ciklus idő 60ns (5 órajel), 4 egymás uáni ada olvasása eseén: Típus 1. 2. 3. 4. Álagos ciklus idı / DRAM 5 5 5 5 FPM 5 3 3 3 EDO 5 2 2 2 5 1 1 1 20 100% > 60 ns /100MB/s 14 70% > 42 ns /150MB/s 11 55% > 33 ns /200MB/s 8 40% > 24 ns /később Archiekúra -> eljesímény javulása 17 18 3
A 0 A 2 A 31 A 1 Memória ömbök használaa 32 bi -> 4GB 4 x 1GB > 30 bi! 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 1 GB 1 GB 1 GB 1 GB 0.blokk 1.blokk 2.blokk 3.blokk ME ME ME ME Memória ömbök használaa 2. 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 1 GB 1 GB 1 GB 1 GB 0.blokk 1.blokk 2.blokk 3.blokk ME ME ME ME 4.címről 4 báj 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 Mi a különbség? 3.címről 4 báj 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 32 bies ada 19 20 Memória ömbök használaa 3. Alsó ké bi: Low order inerleaving Memória ömbök használaa 3. High order inerleaving 0.blokk T e Te Felső ké bi: High order inerleaving 1.blokk T e Te 21 DRAM feléledési idő (recovery) 22 Dual Inline Memory Module 0. lapka 7. lapka 0. 1. 2. 3. 0. 1. 2. 3. Bank 8 bi Lapka 32 bi 32 bájos DIMM kimenei puffer Rambus DRAM 1996: Inel+ Rambus, 2001-ben Inel kiszáll Teljesen új archiekúra, nagy sebesség (3-4 ns) Több egymásól függelen memória Nagy (1 sor) belsı cache, 1MB-> 2 KB Nincs RAS,CAS -> egy lépésben Speciális illeszı áramkör, gyárás! Blokkos áviel: 8 256 báj 64 bi 23 24 4
Double Daa Rae Synchronous DRAM DIP, SIMM Illeszőegység gyorsabb min a memória Egymásól függelenül vezérelheő memória blokkok Memória ömb a vezérlővel 64 bi 64 bi Olvasás: le-, felfuó élre Illesző egység f DDR 64 bi DDR2: 4 x 64 bi Ill.egység f DDR x2 DDR3: 8 x 64 bi Ill.egység f DDR2 x2 2 olvasás válozalan órajel melle Dual In Package: PC bővíés Single Inline Memory Module 8 bi 32 kivezeés: FPM DRAM SIMM 32 bi 72 kivezeés: EDO RAM, FPM DRAM 25 26 DIMM RIMM Dual Inline Memory Modul 64 bies 168 kivezeés 184 kivezeés DDR 240 kivezeés DDR2 Small Ouline Dual Inline Memory Modul 32 bies 72 kivezeés 144 kivezeés, noebook SO DIMM 64 bies (pariás:72, Error Correcion Code :80) 144 kivezeés, noebook Rambus Inline Memory Module 16 bies 184 kivezeés: RDRAM SO RIMM 16 bies 160 kivezeés: RDRAM 27 28 FPM EDO PC66 Memóriák fejlıdése PC100 RDRA M PC133 DDR 266 DDR2 400 DDR3 800 1987 1995 1997 1998 1999 2000 2000 2004 2007 DDR3 12800 2008 2011 DDR4 2133MHz Név jellemzık Frekvencia PC-66 66 528 PC-100 100 800 PC-133 133 1064 PC-166 166 1328 PC133: sebesség 133MHz > 133x10 6 órajel másodpercenkén, 1 órajel 1 ada ovábbíása 1 ada 8 báj (PC-133) 133x10 6 x 8 1064 x 10 6 29 30 5
Név DDR jellemzık Memória Illeszı e. Ada PC-1600/DDR-200 100 100 200 1600 PC-2100/DDR-266 133 133 266 2100 PC-2700/DDR-333 166 166 333 2700 PC-3200/DDR-400 200 200 400 3200 /PC--133 133 133 1064 Név DDR2 jellemzık Memória Illeszı e. Ada PC-3200/DDRII-400 100 200 400 3200 PC-4200/DDRII-533 133 266 533 4200 PC-5400/DDRII-667 166 333 666 5400 PC-6400/DDRII-800 200 400 800 6400 DDR266 133 133 266 2100 DDR-266: sebesség 133MHz > 133x10 6 órajel másodpercenkén, 1 órajel 2 ada ovábbíása 1 ada 8 báj 133x10 6 x 8 x 2 2128 x 10 6 (~2100) DDR2-533: sebesség 133MHz > 133x10 6 órajel másodpercenkén, 1 órajel 4 ada ovábbíása 1 ada 8 báj 133x10 6 x 8 x 4 4256 x 10 6 (~4200) 31 32 Név DDR3 jellemzık Memória Illeszı e. Ada DDRIII-1066 133 533 1066 8500 DDRIII-1333 166 666 1333 10600 DDRIII-1600 200 800 1600 12800 DDRIII-2133 266 1066 2133 17066 PC-4200/DDRII-533 133 266 533 4200 DDR4 jellemzık 2011 január Samsung, DDR4-2133: 2133 MHz órajel 1,2V üzemi feszülség (DDR3 1,5V, DDR2 1,8V, DDR 2,5V) 30 nm-s csíkszélesség Tömeges elerjedés 2015 DDRIII-1066: sebesség 133MHz > 133x10 6 órajel másodpercenkén, 1 órajel 8 ada ovábbíása 1 ada 8 báj 133x10 6 x 8 x 8 8512 x 10 6 (~8500) 33 34 Memória konfigurációjának deekálása PC boo, BIOS Serial Presence Deec Konfiguráció (JEDEC) : EEPROM SPD áramkör Memória konfigurációja Fix (0,1) érékek -> kód -> BIOS fordíóábla Parallel Presence Deec Serial Presence Deec 35 Memória ípusa (DDR, SDR) Bankok száma Adaszélesség (64/72) Feszülség inerfész RAM ciklus idı ECC/ Non ECC CAS laency (CAS akiválás - a kimeneen megjelenik az ada) RAS o CAS delay (RAS->CAS válás ideje) Gyáró kód Gyárás helye Par number Join Elecronic Device Engineering Council Elecrically Erasable and Programmable Read Only Memory 36 6
hp://nik.bmf.hu/broczko/anargy.hm 37 7