background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zasada hierarchii pamięci.....................................................................................................................2 
Podstawy ..............................................................................................................................................3 

Podstawowe definicje i klasyfikacja pamięci...................................................................................3 
Organizacja pamięci .........................................................................................................................4 
Idea działania pamięci DRAM .........................................................................................................6 
OdświeŜanie pamięci DRAM...........................................................................................................7 
Idea działania synchronicznych pamięci dynamicznych SDRAM ..................................................7 
Pamięci SIMM i DIMM ...................................................................................................................8 
Pamięci ROM ...................................................................................................................................8 
Pamięć NVRAM ..............................................................................................................................8 

Koncepcja pamięci podręcznej (cache)................................................................................................9 

Architektura systemu z pamięcią cache ...........................................................................................9 
Elementy systemu pamięci cache...................................................................................................10 
Sposoby zapewniania zgodności pamięci cache ............................................................................11 
Organizacja pamięci cache.............................................................................................................11 
Pamięć cache drugiego poziomu....................................................................................................12 
Pamięć cache w procesorze Pentium .............................................................................................12 

Dodatek A. Budowa i zasada działania pamięci RAM ......................................................................13 

Zasada działania .............................................................................................................................13 
Budowa...........................................................................................................................................13 

Dodatek B. Pamięci RAM w pod koniec wieku XX..........................................................................14 

Fast Page Mode (FPM RAM) ........................................................................................................14 
Extented Data Output (EDO RAM) ...............................................................................................15 
Burst Extended Data Output (BEDO RAM)..................................................................................15 
Synchroniczna DRAM (SDRAM) .................................................................................................15 
SIMM kontra DIMM......................................................................................................................16 
Pamięć cache ..................................................................................................................................16 
Słowniczek .....................................................................................................................................16 

Dodatek C. Pamięci DDR ..................................................................................................................19 

RóŜnice DDR2 w stosunku do DDR..............................................................................................19 
Oznaczenia chipów i modułów ......................................................................................................20 
Pamięci DDR3................................................................................................................................20 

Moduły DDR3............................................................................................................................21 
RóŜnice w stosunku do DDR2 (zalety) ......................................................................................21 
RóŜnice w stosunku do DDR2 (wady) .......................................................................................21 

Testy wydajności pamięci DRR .....................................................................................................22 

 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 2 -  

 

Zasada hierarchii pamięci 

 
Podstawowa zasada hierarchii pamięci mówi, Ŝe czas dostępu do pamięci (informacji) jest 
proporcjonalny do jej pojemności
 (wzrastająca pojemność – wzrastający czas dostępu – malejąca 
prędkość). 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 3 -  

Podstawy  

 

Podstawowe definicje i klasyfikacja pamięci 

 
Definicja 
 
Pamięciami półprzewodnikowymi nazywamy cyfrowe układy scalone przeznaczone do 
przechowywania większych ilości informacji w postaci binarnej. 
 
Podstawowymi parametrami pamięci są pojemność i czas dostępu. 
 
Definicja 
 
Pojemnością pamięci nazywamy maksymalną ilość informacji, jaką moŜemy przechowywać w 
danej pamięci. 
 
Pojemność pamięci podajemy w bitach (b) lub bajtach (B). 
 
Definicja 
 
Czasem dostępu do pamięci w przypadku operacji odczytu nazywamy czas, jaki musi upłynąć od 
momentu podania poprawnego adresu odczytywanego słowa w pamięci do czasu ustalenia się 
poprawnej wartości tego słowa na wyjściu pamięci, lub w przypadku operacji zapisu – czas jaki 
upłynie do momentu zapisania wartości do tego słowa z wejścia pamięci. 
 
Definicja 
 
Pamięcią o dostępie swobodnym nazywamy pamięć, dla której czas dostępu praktycznie nie zaleŜy 
od adresu słowa w pamięci, czyli od miejsca, w którym jest przechowywana informacja. 
 
Ze względu na własności uŜytkowe, pamięci półprzewodnikowe moŜemy podzielić na pamięci 
RAM i ROM. 
 
Definicja 
 
Pamięcią RAM nazywamy pamięć półprzewodnikową o dostępie swobodnym przeznaczoną do 
zapisu i odczytu. Pamięć RAM jest pamięcią ulotną, co oznacza, Ŝe po wyłączeniu jej zasilania 
informacja w niej przechowywana jest tracona. 
 
Definicja 
 
Pamięcią ROM nazywamy pamięć półprzewodnikową o dostępie swobodnym przeznaczoną tylko 
do odczytu. Pamięć ROM jest pamięcią nieulotną
 
Z pamięci RAM buduje się tak zwaną pamięć operacyjną komputera, przeznaczoną do 
przechowywania w trakcie pracy systemu danych oraz programów. W pamięci ROM przechowuje 
się programy inicjujące pracę komputera i diagnostyczne, gdyŜ muszą one być dostępne po kaŜdym 
włączeniu zasilania do komputera. 
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 4 -  

 
 
Ze względu na technologię wykonania, pamięci RAM dzielimy na dwie podstawowe grupy: 
-

 

pamięci dynamiczne – DRAM, 

-

 

pamięci statyczne – SRAM. 

 
Pamięci dynamiczne są pamięciami wolniejszymi od pamięci statycznych, natomiast są tańsze 
(chodzi tu o koszt jednego bitu). Ponadto pamięci dynamiczne znacznie łatwiej podlegają scalaniu, 
co oznacza, Ŝe dla porównywalnej wielkości układu uzyskujemy w nich znacznie większe 
pojemności
. Inną istotną wadą pamięci dynamicznych jest fakt, Ŝe dla poprawnego ich 
funkcjonowania konieczny jest tak zwany proces odświeŜania.  
 
Z niskiej ceny i duŜych pojemności układów scalonych pamięci DRAM wynika ich zastosowanie 
do budowy głównej pamięci operacyjnej komputera. Głównie ze względów ekonomicznych nie 
stosuje pamięci statycznych (chociaŜ szybszych od dynamicznych) jako pamięci operacyjnych. Aby 
przyspieszyć działanie komputera stosuje się tak zwaną pamięć podręczną (ang. cache), o znacznie 
mniejszej pojemności w porównaniu z pamięcią operacyjną. Pamięć cache buduje się z szybkich 
pamięci statycznych SRAM.  
 

Organizacja pamięci 

 

 
Szyna wejścia/wyjścia danych (DB – ang. data bus) słuŜy do wprowadzania i wyprowadzania 
informacji do i z pamięci. Wejście adresowe (AB – ang. address bus) słuŜy do wybrania adresu 
słowa w pamięci na którym zostanie wykonana operacja zapisu lub odczytu. Wejście R/W# 
informuje układ pamięci, jakiego rodzaju operacja będzie wykonywana: odczyt (ang. Read) lub 
zapis (ang. Write). Z kolei wejście CS# słuŜy do uaktywnienia układu pamięci i uŜywane jest przy 
budowie zespołów pamięci metodą łączenia dwóch lub więcej układów scalonych pamięci. 
 
Definicja 
 
Adresem nazywamy niepowtarzalną liczbę (numer) przypisaną danemu miejscu (słowu) w pamięci 
w celu jego identyfikacji. 
 
Definicja 
 
Słowem w pamięci nazywamy zestaw pojedynczych komórek pamięci, do którego odwołujemy się 
pojedynczym adresem. 

Podstawowe wyprowadzenia układu pamięci

n

Układ pamięci

CS#

R/W#

AB

DB

m

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 5 -  

 
 
 
Definicja 
 
Długością słowa w pamięci nazywamy ilość bitów w pojedynczym słowie. 
 
Długość słowa pamięci musi być równa ilości wyprowadzeń szyny wejścia/wyjścia DB, gdyŜ słowa 
są wprowadzane i wyprowadzane do i z  pamięci równolegle. 
 
Przy m-bitowej szynie adresowej AB mamy do dyspozycji 

2

m

 róŜnych adresów. JeŜeli ilość słów 

przechowywanych w pamięci wynosi N, musi być spełniony warunek: 
 

 
Wartość pojemności pamięci, długości słowa oraz ilość linii adresowych wiąŜe prosty i oczywisty 
wzór (M – pojemność pamięci, n – długość słowa, m – ilość linii adresowych): 
 

 
Definicja 
 
Organizacją pamięci nazywamy sposób podziału obszaru pamięci na słowa. 
 
Przykład 
Pamięci A i B mają tą samą pojemność wynoszącą 32 bity, lecz róŜnią się organizacją. 
 

Pamięć 

Pamięć A 

Pamięć B 

Pojemność M 

32b 

32b 

Długość słowa n 

1b 

8b 

Ilość linii adresowych m 

5b 

2b 

 
Zwiększanie długości słowa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

m

N

2

]

[

bitów

n

M

m

×

=

D0 D1  D2   D3  D4   D5 D6 D7 D8

D0
D1
D2
D3

D0
D1
D2
D3

D0

CS# RW#

Szyna adresowa 20 bitów

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 6 -  

 
 
 
Przedstawiony wyŜej sposób łączenia układów pamięci stosowany jest przy budowie modułów 
SIMM (ang. Single In Line Module).  
 
Wygląd modułu typu SIMM 

 
 
 

Idea działania pamięci DRAM 

 
Zasada działania komórki pamięci dynamicznej opiera się na magazynowaniu ładunku na 
określonej, niewielkiej pojemności elektrycznej. Pojemność nie naładowana oznacza 0 logiczne, 
natomiast pojemność naładowana oznacza jedynkę logiczną. Taki sposób przechowywania stanów 
logicznych powoduje potrzebę odświeŜania, czyli cyklicznego doładowania tych pojemności.  
 
Czas, jaki upływa od momentu podania prawidłowego adresu przez zarządcę magistral do momentu 
pojawienia się poprawnych danych na magistrali danych, nazywamy czasem dostępu i oznaczamy 
symbolem 

t

a

. Po odczycie zawartości słowa musi upłynąć kolejny odcinek czasu potrzebny na 

doładowanie komórek pamięci odczytywanego słowa (ang. precharge delay). Dopiero wówczas 
moŜe się rozpocząć kolejny cykl dostępu do pamięci. Minimalny czas pomiędzy dwoma kolejnymi 
cyklami oznaczamy przez 

t

c

 (

t

c

 >

 t

a

).  

 
Z powyŜszego opisu wynika, Ŝe dostęp do pamięci musi odbywać się z zachowaniem określonych 
zaleŜności czasowych. Z drugiej strony praca magistrali taktowana jest sygnałem zegarowym o 
określonej częstotliwości. Częstotliwość ta jest zwykle podwielokrotnością częstotliwości zegara 
taktującego pracę procesora. Wartość tej częstotliwości zaleŜy teŜ od rodzaju magistrali (ISA, PCI). 
Zegar magistrali oznaczany jest symbolem BCLK (ang. Bus Clock).  
 
Dla magistrali ISA pojedynczy cykl magistrali realizowany jest w ciągu dwóch taktów zegara 
magistrali (BCLK) oznaczanych przez T

s

 (ang. send status) lub T1 oraz T

c

 (ang. perform command 

) lub T2.  Dla wyŜszych częstotliwości tego zegara lub wolniejszych pamięci konieczne jest 
opóźnienie wykonania operacji na pamięci. Przykładowo w przypadku operacji odczytu musimy 
poczekać, aŜ  na magistrali danych ustalą się prawidłowe wartości bitów odczytywanego słowa. 
Opóźnienie to jest realizowane przez wstawianie dodatkowych taktów zegara magistrali zwanych 
stanami oczekiwania (ang. wait states). 
 
Cykle odczytu i zapisu z/do pamięci mogą być rozdzielone czasem, podczas którego na magistrali 
nie są wykonywane Ŝadne operacje. Stan taki, oznaczany  symbolem T

i

, nazywamy stanem uśpienia 

magistrali (ang. idle state). 

1M x 1B

1M x 4b

1M x 4b

1M x 1b

Pamięć o organizacji bitowej

Bit kontroli parzystości

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 7 -  

 
 

OdświeŜanie pamięci DRAM 

 
OdświeŜanie komórek pamięci DRAM polega na cyklicznym doładowywaniu pojemności 
pamiętających wartość 1. Częstotliwość odświeŜania zapewniająca poprawną pracę pamięci DRAM 
jest podawana przez producenta jako parametr katalogowy, którego naleŜy przestrzegać. W 
systemie ISA za generowanie sygnału odświeŜania pamięci odpowiedzialny jest układ TIMER1, 
będący elementem płyty głównej . 
 
Istnieją cztery podstawowe sposoby odświeŜania pamięci dynamicznych RAM: 
-

 

sygnałem RAS, 

-

 

sygnałem CAS przed RAS, 

-

 

odświeŜanie ukryte (ang. hidden refresh), 

-

 

autoodświeŜanie (ang. self-refresh). 

 
Najczęściej spotykanym sposobem jest odświeŜanie sygnałem RAS. Dwa następne sposoby 
wymagają obecności w układach pamięci wewnętrznego licznika odświeŜania. OdświeŜanie 
automatyczne stosowane jest przy mniejszych pojemnościach pamięci dynamicznych – układy 
logiczne odświeŜania są zawarte wewnątrz układów pamięci, a potrzebę odświeŜenia kolejnego 
wiersza sygnalizuje się aktywnym stanem na wejściu REFRESH# pamięci.  
 
Tryby odstępu do pamięci: 
-

 

tryb stronicowania – stosowany w celu przyspieszenia współpracy z pamięciami DRAM, 

-

 

tryb seryjny (ang. burst) – stosowany do współpracy pamięci głównej z pamięcią cache. 

 

Idea działania synchronicznych pamięci dynamicznych SDRAM 

 
Zasada działania pamięci SDRAM polega na zsynchronizowaniu operacji pamięci z zewnętrznym 
zegarem. Opisane do tej pory pamięci pracowały asynchronicznie w stosunku do procesora, który z 
kolei jest układem synchronicznym. Synchronizacja operacji pamięci z zegarem procesora pozwala 
osiągnąć optymalną szybkość współpracy obydwu układów. Pamięć SDRAM szczególnie nadaje 
się do współpracy z pamięcią podręczną (cache). 
 
Przegląd stosowanych pamięci DRAM 
 
Najstarszym, wychodzącym juŜ z uŜycia, są pamięci oznaczane jako FPM RAM (ang. Fast Page 
Mode RAM
). Przy obecnych szybkich procesorach obsługiwane są one w sekwencji 5-3-3-3 
(podane liczby określają ilość cykli magistrali potrzebne do wykonania kolejnej operacji). 
 
Pamięci EDO RAM (ang. Enhanced Data Output RAM) mają zmniejszoną ilość cykli oczekiwania 
o 1 dzięki temu, Ŝe dane utrzymywane są na wyjściu pamięci po przejściu sygnału CAS# w stan 
wysoki. Pozwala to wcześniej wyznaczyć następny adres w wierszu. Pamięci EDO mogą pracować 
w sekwencji cykli 5-2-2-2. 
 
Kolejnymi układami pamięci są pamięci SD RAM. Zasada ich działania została opisana wyŜej. 
Moduły tych pamięci mają organizację 64-bitową, dostosowaną do szerokości magistrali procesora 
Pentium. Pamięci SD RAM potrafią pracować w sekwencji 5-1-1-1 nawet dla częstotliwości 
magistrali lokalnej równej 100MHz. 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 8 -  

Najnowszym typem pamięci dynamicznych są pamięci RDRAM. Zastosowano w nich nową 
koncepcję funkcjonowania o nazwie Rambus.  
 

Pamięci SIMM i DIMM 

 
Aby umoŜliwić szybką wymianę i rozbudowę pamięci DRAM, umieszczane są one w tak zwanych 
modułach. Obecnie spotykamy się z dwoma rodzajami modułów: SIMM (ang. Single Inline 
Memory Module
) o szerokości magistrali danych 32 bity oraz DIMM (ang. Dual Inline Memory 
Module
) o 64-bitowej magistrali danych (72 bity uwzględniając bity kontroli parzystości) w których 
stosuje się układy SDRAM. 
 

Pamięci ROM 

 
Pamięć ROM (ang. Read Only Memory) jest pamięcią nieulotną, przeznaczoną tylko do odczytu. 
Nieulotność oznacza, Ŝe po wyłączeniu napięcia zasilania tej pamięci, informacja w niej 
przechowywana nie jest tracona (zapominana). Określenie to nie jest równoznaczne z tym, Ŝe 
zawartości tej pamięci w określonych warunkach nie moŜna zmieniać. Dal niektórych typów 
technologicznych pamięci ROM jest to moŜliwe. Określenie „tylko do odczytu” oznacza, Ŝe do 
pamięci tej nie moŜemy zapisywać danych w trakcie jej normalnej pracy w systemie. 
 
Podstawowe typy pamięci ROM: 
 
-

 

MROM (ang. mascable ROM) – pamięci, których zawartość ustalana jest w procesie produkcji 
(przez wykonanie odpowiednich masek) i nie moŜe być zmieniana. Przykładem takiej pamięci 
jest BIOS obsługujący klawiaturę. 

-

 

PROM (ang. programmable ROM) – pamięć jednokrotnie programowalna. UŜytkownik moŜe 
jeden raz zmienić zawartość tej pamięci. Obecnie nie uŜywana. 

-

 

EPROM (ang. erasable programmable ROM) – pamięć wielokrotnie programowalna. 
Kasowanie odbywa się drogą naświetlania promieniami UV. Kasowanie i programowanie 
wykonuje się poza systemem za pomocą specjalnych urządzeń. Pamięć ta wychodzi z uŜycia. 

-

 

EEPROM (ang. electric erasable programmable ROM) – pamięć wielokrotnie programowalna 
metodą elektryczną. Kasowanie i programowanie odbywa się na drodze czysto elektrycznej. 
Istnieje moŜliwość wprowadzenia zawartości tego typu pamięci bez wymontowywania jej z 
systemu, choć czas zapisu jest nieporównywalnie dłuŜszy niŜ czas zapisu do pamięci RAM. W 
tego typu pamięci przechowywany jest tak zwany Flash-BIOS, czyli oprogramowanie BIOS, 
które moŜe być uaktualniane (przez wprowadzenie jego nowej wersji). 

 

 
Pamięć NVRAM 

 
Pamięć NVRAM (ang. Non Volatile RAM) stanowi połączenie pamięci SRAM z pamięcią 
EEPROM. MoŜe być ona zapisywana o i odczytywana. Zapewnia to zachowanie zawartości tej 
pamięci po wyłączeniu napięcia zasilania. Przykładem zastosowania tej pamięcimoŜe być 
przechowywanie parametrów konfiguracyjnych wprowadzonych w trakcie sesji pracy z 
urządzeniem. 
 
 
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 9 -  

Koncepcja pamięci podręcznej (cache) 

 
Koncepcja pamięci podręcznej wynika z własności pamięci SRAM (szybsze, ale droŜsze) i DRAM 
(wolniejsze, ale tańsze) – więc do budowy pamięci operacyjnej wybrano pamięci DRAM i aby 
przyspieszyć współpracę procesora z pamięciami DRAM (wielkości rzędu MB) skonstruowano 
znacznie szybszą pamięć podręczną (wielkości rzędu KB). Ponadto w systemie musi znajdować się 
sterownik pamięci cache, koordynujący współpracę pamięci z pozostałymi układami. W przypadku 
operacji na pamięci sterownik ten sprawdza, czy poszukiwana informacja znajduje się w pamięci 
cache. JeŜeli tak, to operacja jest wykonywana na pamięci cache, bez stanów oczekiwania. Sytuacja 
ta nazywa się trafieniem (ang. cache hit). W przypadku nieobecności informacji w pamięci cache, 
następuje dostęp do pamięci operacyjnej z koniecznymi stanami oczekiwania. Jest to tak zwane 
chybienie (ang. cache miss).  
 

Architektura systemu z pamięcią cache 

 
We współczesnych systemach z pamięcią cache występują dwa rodzaje architektury: 
-

 

Look-through, 

-

 

Look-aside 

 
Architektura Look-through 

 
W architekturze tej pamięć cache, połączona magistralą lokalną z procesorem, oddziela go od reszty 
systemu. W przypadku trafienia główna magistrala systemu nie jest w ogóle uŜywana, co powoduje 
dodatkowe zwiększenie szybkości działania systemu. Związane jest to z moŜliwością korzystania z 
magistrali głównej przez innych zarządców magistrali (np. sterownika DMA) w trakcie realizacji 
operacji na pamięci cache. 
 
 
 
 
 
 

Mikroprocesor

Cache

Zarządca

magistral

Zarządca

magistral

PAO

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 10 -  

 
 
Architektura Look-aside 
 

Przy architekturze tej procesor nie jest odizolowany od reszty układów przez cache. Dostęp do 
pamięci powoduje rozpoczęcie normalnego cyklu magistrali. W przypadku trafienia cykl ten jest 
zawieszany, a operacja jest wykonywana na pamięci cache bez stanów oczekiwania. W przypadku 
chybienia wykonywany jest normalny cykl magistrali ze stanami oczekiwania. 
 
Przy architekturze Look-aside, nawet w przypadku trafienia, magistrala nie jest dostępna dla innych 
zarządców magistral. Nie są teŜ moŜliwe równoległe operacje dla dwóch zarządców magistral. 
Zaletami architektury Look-aside są natomiast: prostsza konstrukcja, niŜszy koszt i nieco szybsza 
realizacja operacji w przypadku chybienia (normalny cykl magistrali jest rozpoczynany od razu po 
Ŝą

daniu dostępu do pamięci).  

 

Elementy systemu pamięci cache 

 
System pamięci cache składa się z trzech elementów: 
-

 

banku danych pamięci cache (pamięć danych), 

-

 

katalogu pamięci cache (często nazywanego TAG-RAMem), 

-

 

sterownika pamięci cache. 

 
W banku danych pamięci cache przechowywana jest zapisywana i odczytywana informacja, 
natomiast katalog pamięci cache słuŜy do szybkiego sprawdzania, czy poszukiwana informacja 
znajduje się w pamięci danych. Zadaniem sterownika pamięci cache jest wyszukiwanie adresu 
informacji w katalogu TAG-RAM oraz organizacja współpracy pamięci cache z systemem. Jednym 
z bardzo waŜnych elementów tej współpracy jest zapewnienie zgodności (ang. consistency
zawartości pamięci cache z pamięcią główną. 
 
 
 
 
 

Mikroprocesor

Cache

Zarządca

magistral

Zarządca

magistral

PAO

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 11 -  

Sposoby zapewniania zgodności pamięci cache 

 
Niezgodność zawartości pamięci cache z zawartością pamięci głównej występuje w dwóch 
przypadkach: 
-

 

nastąpił zapis do pamięci cache bez zapisu do pamięci głównej (przypadek trafienia przy 
zapisie) 

-

 

nastąpił zapis do pamięci głównej bez zapisu do pamięci cache (na przykład w przypadku 
transmisji DMA do pamięci głównej) 

 
Czasowa niezgodność pamięci jest dopuszczalna, nie wolno natomiast dopuścić do sytuacji, w 
której zostanie uŜyta nieaktualna informacja. 
 
W przypadku zapisu do pamięci cache stosowane są następujące strategie utrzymania zgodności: 
-

 

Write-through, 

-

 

Buforowane Write-through, 

-

 

Write-back. 

 
W strategii Write-through kaŜdy zapis do pamięci cache powoduje jednocześnie zapis do pamięci 
głównej. Jest to rozwiązanie bardzo proste i pewne, niestety powodujące zmniejszenie szybkości 
działania systemu (kaŜdy zapis to zapis do „wolnej” pamięci głównej). 
 
Buforowane Write-through (lub raczej opóźnione) polega na zapisaniu informacji, zarówno w 
przypadku trafienia, jak i chybienia, do bufora sterownika cache, przy czym procesor widzi tę 
operację jako dostęp do pamięci bez stanów oczekiwania. W rzeczywistości operacja zapisu do 
pamięci głównej jest realizowana z pewnym opóźnieniem. Stany oczekiwania występują dla 
procesora jedynie w przypadku kolejno po sobie następujących zapisów do pamięci. Pomiędzy 
zapisami informacji do pamięci cache, dostęp do magistrali jest blokowany w celu uniknięcia 
uŜycia nieaktualnej informacji. 
 
W przypadku strategii Write-back zawartości pamięci cache i pamięci głównej są uzgadniane tylko 
w przypadku takiej potrzeby. Występuje ona, gdy inny zarządca magistrali chce skorzystać z 
komórki pamięci głównej, która zawiera nieaktualną informację lub gdy w pamięci cache  
wymieniana jest linia zawierająca informację nową. Budowa pamięci cache stosującej strategię 
Write-back jest bardziej skomplikowana gdyŜ, jak wynika z powyŜszego opisu, naleŜy śledzić 
operacje magistrali na pamięci głównej wykonywane przez innych zarządców magistrali. 
  

Organizacja pamięci cache 

 
W celu szybkiego sprawdzenia, czy komórka pamięci, na której ma być wykonana operacja, jest 
odwzorowana w pamięci cache, dwie części pamięci cache, bank danych i katalog, tworzą tak 
zwaną jednoblokową pamięć asocjacyjną (ang. One-way Set-associative lub Direct-mapped). W 
takiej organizacji pamięć cache stanowi jeden blok, który jest dzielony na zestawy. Pamięć główna 
dzielona jest na strony o rozmiarze równym rozmiarowi bloku pamięci cache. Strony są z kolei 
równieŜ dzielone na zestawy, przy czym ilość zestawów w stronie jest identyczna jak w bloku 
pamięci cache. KaŜdy zestaw w pamięci cache ma swoją pozycję w katalogu w bloku pamięci 
TAG-RAM. Zawiera ona adres strony z którego pochodzi dany zestaw. KaŜdy zestaw jest 
wpisywany na miejsce w pamięci cache do zestawu o numerze zgodnym z numerem zestawu w 
stronie. UmoŜliwia to bardzo szybkie sprawdzenie obecności zestawu – nie musimy bowiem 
przeszukiwać katalogu, lecz sprawdzamy adres bloku w określonej pozycji katalogu. 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 12 -  

Pamięć cache drugiego poziomu 

 
Pojęcie pamięci cache drugiego poziomu L2 (ang. level 2) pojawiło się po raz pierwszy podczas 
wprowadzenia na rynek procesora 80486. 

 
Architektura zewnętrznej pamięci cache L2 przedstawionej na rysunku jest typu Look-through
Występuje ona w systemach znacznie częściej, aczkolwiek moŜliwa jest takŜe architektura Look-
aside
. Pamięć cache zawartą wewnątrz procesora nazywa się często pamięcią cache-pierwszego 
poziomu
 lub L1 (ang. level 1) natomiast zewnętrzną cache pamięcią cahce drugiego poziomu lub 
L2. 
 
Bardzo istotne jest to, Ŝe informacja znajdująca się w pamięci cache L1 znajduje się jednocześnie w 
pamięci L2. Wynika stąd, Ŝe wyraźne efekty stosowania pamięci cache L2 występują dopiero 
wtedy, gdy jest ona znacząco większa od pamięci cache L1. Dopiero wówczas istnieje większa 
szansa trafienia dla pamięci cache L2 w przypadku chybienia dla pamięci cache L1. 
 

Pamięć cache w procesorze Pentium 

 
Wewnątrz procesora Pentium zastosowano dwie pamięci cache, kaŜdą o pojemności 8 KB. Jedna z 
nich nosi nazwę Code-cache (lub I-cache) i przeznaczona jest do przechowywania kodów 
instrukcji. W drugiej przechowywane są dane i wyniki przetwarzania i nosi nazwę Data-cache
Pamięć cache L2 moŜe stosować zarówno strategię  Write-back, jak i Write-through. 
 
 
 

CACHE 2-go poziomu (L2)

(zewnętrzna)

Zarządca

magistral

Zarządca

magistral

PAO

Procesor 80486

BIU

CACHE 1-go poziomu (L1)

(wewnętrzna)

Magistrala lokalna

Układy

logiczne

NCA

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 13 -  

 

Dodatek A. Budowa i zasada działania pamięci RAM 

 
 

Zasada działania 

 
Układy pamięci RAM zbudowane są z elektronicznych elementów, które mogą zapamiętać swój 
stan. Dla kaŜdego bitu informacji potrzebny jest jeden taki układ. W zaleŜności od tego czy pamięć 
RAM jest tak zwaną statyczną pamięcią (SRAM-Static RAM), czy dynamiczną (DRAM-Dynamic 
RAM)
 zbudowana jest z innych komponentów i soje działanie opiera na innych zasadach. Pamięć 
SRAM jako element pamiętający wykorzystuje przerzutnik, natomiast DRAM bazuje najczęściej na 
tzw. pojemnościach pasoŜytniczych (kondensator). DRAM charakteryzuje się niskim poborem 
mocy, jednak związana z tym skłonność do samorzutnego rozładowania się komórek sprawia, Ŝe 
konieczne staje się odświeŜanie zawartości impulsami pojawiającymi się w określonych odstępach 
czasu. W przypadku SRAM, nie występuje konieczność odświeŜania komórek lecz okupione jest to 
ogólnym zwiększeniem poboru mocy. Pamięci SRAM, ze względu na krótki czas dostępu są często 
stosowane jako pamięć podręczna. Wykonane w technologii CMOS pamięci SRAM mają mniejszy 
pobór mocy, są 

jednak stosunkowo 

drogie w 

produkcji. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Budowa 

 
Aby zorganizować komórki pamięci w sprawnie funkcjonujący układ, naleŜy je odpowiednio 
zaadresować. Najprostszym sposobem jest zorganizowanie pamięci liniowo - jest to tak zwane 
adresowanie 2D. Do kaŜdej komórki podłączone jest wejście, sygnał wybierania pochodzący z 
dekodera oraz wyjście. Nieco innym sposobem jest adresowanie przy uŜyciu tzw. matrycy 
3D.Pamięć organizuje się tutaj dzieląc dostępne elementy na wiersze i kolumny. Dostęp do 
pojedynczego elementu pamiętającego moŜna uzyskać po zaadresowaniu odpowiedniego wiersza i 
kolumny. Dlatego teŜ komórka RAM obok wejścia i wyjścia musi dysponować jeszcze dwoma 
sygnałami wybierania, odpowiednio z dekodera kolumn i wierszy. Zaletą pamięci adresowanej 
liniowo jest prosty i szybszy dostęp do poszczególnych bitów niŜ w przypadku pamięci 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 14 -  

stronicowanej (3D), lecz niestety, przy takiej organizacji budowanie większych modułów RAM jest 
kłopotliwe. Dlatego teŜ w przemyśle stosuje się zazwyczaj układy pamięci zorganizowanej w 
matrycę 3D, pozwala to na nieskomplikowane tworzenie większych modułów o jednolitym 
sposobie adresowania.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
W komputerach PC procesor uzyskuje dostęp do danych zawartych w pamięci DRAM w pakietach 
o długości 4-bitów (z pojedynczego rzędu), które przesyłane są sekwencyjnie lub naprzemiennie 
(tzw. przeplot - interleave). Optymalną wydajność moŜna osiągnąć wtedy, gdy procesor otrzymuje 
dane równocześnie z taktem systemowego zegara. Jednak przy obecnie stosowanej częstotliwości 
taktowania magistrali wymaganiom tym nie jest w stanie sprostać nawet bardzo szybka pamięć 
cache drugiego poziomu. Pomimo tego, Ŝe ostatnie trzy bity dostarczane są wraz z taktem zegara, to 
konieczność odpowiedniego przygotowania transmisji sprawia, Ŝe przed pierwszym bitem 
"wstawiony" zostaje jeden cykl oczekiwania. Taki sposób transferu danych moŜna oznaczyć jako 
cykl 2-1-1-1. 
 
 
 

Dodatek B. Pamięci RAM w pod koniec wieku XX 

 

Fast Page Mode (FPM RAM) 

 

Czas dostępu wynosi zazwyczaj 70 lub 60 ns. Układy te charakteryzują się niską - jak na 

dzisiejsze czasy - wydajnością, dane przesyłane są jako seria 5-3-3-3 w cyklach pracy procesora. 
Sposób dostępu do komórek, zorganizowanych jako matryca 3D, jest zdeterminowany przez 
sygnały RAS i CAS. Sygnał RAS (Row Access Signal) odpowiada za wybranie bieŜącego wiersza 
(strony), a CAS (Column Access Signal) wyznacza odpowiednią kolumnę. Proces odczytu z 
pamięci FPM rozpoczyna się od wybrania odpowiedniego wiersz sygnałem RAS, po czym w celu 
zaadresowania kolumny następuje uaktywnienie sygnału CAS. KaŜdy cykl sygnału CAS zawiera 
wybranie adresu kolumny, oczekiwanie na dane, przekazanie danych do systemu i przygotowanie 
następnego cyklu. W czasie cyklu CAS, gdy sygnał CAS przyjmuje wysoki poziom, wyjścia danych 
są zablokowane. Jest to istotne z tego względu, Ŝe zmiana sygnału na wysoki moŜe nastąpić tylko 
po zakończeniu przesyłania danych. Mówiąc prościej, przed wyznaczeniem następnej komórki czyli 
zaadresowania jej w danej kolumnie, musi zakończyć się operacja na danych. PoniewaŜ często jest 
tak, Ŝe przesyłamy w jeden region pamięci dane w większych porcjach, Fast Page Mode RAM 
potrafi nieco skrócić czas potrzebny na dostęp do informacji, gdy jej poszczególne bity znajdują się 
na tej samej stronie pamięci.  
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 15 -  

 
Extented Data Output (EDO RAM) 
 

Obecnym standardem w świecie PC stały się pamięci EDO. Czas dostępu wynosi tutaj 70 i 60 

ns. Coraz częściej spotyka się takŜe układy pracujące z szybkością 50 ns, są one szczególnie 
popularne w nowszych kartach graficznych. Stosowanie tego rodzaju pamięci wymaga 
odpowiedniej płyty głównej; obecnie praktycznie wszystkie takie urządzenia bazują na chipsecie 
Intel Triton, który posiada wsparcie dla modułów EDO. NajwaŜniejszą zaletą pamięci typu EDO 
jest zmniejszenie liczby cykli oczekiwania podczas operacji sekwencyjnego odczytu. W przypadku 
modułów bazujących na FPM, cykl dostępu do pamięci wynosił 5-3-3-3, natomiast EDO moŜe 
pracować przesyłając dane w serii 5-2-2-2. Termin Extended Data Out określa sposób, w jaki dane 
są przesyłane z pamięci. W przypadku FPM przed wybraniem następnej komórki w kolumnie, 
musiała zakończyć się operacja na danych. Natomiast EDO umoŜliwia rozpoczęcie wyznaczania 
następnego adresu w czasie, gdy dane są jeszcze odczytywane z poprzedniego miejsca. Tak 
naprawdę jedyna modyfikacja, jaka była konieczna, Ŝeby osiągnąć ten efekt to zmiana zachowania 
się pamięci na sygnał CAS. Gdy sygnał CAS przyjmuje stan wysoki, wyjścia nie są blokowane, a 
przesyłanie danych jest kontynuowane dopóki CAS nie przyjmie ponownie wartości niskiej.  

 
Burst Extended Data Output (BEDO RAM)  

 
Rozwinięciem pamięci EDO jest BEDO RAM. Zasadniczą zmianą w przypadku BEDO  

jest sposób, w jaki dane przesyłane są po wyznaczeniu adresu. OtóŜ dzięki temu, Ŝe BEDO posiada 
wewnętrzny licznik adresów, kontroler pamięci odwołuje się tylko do pierwszej komórki pamięci, a 
pozostałe bity przesyła samoczynnie układ logiki. Jest to tak zwane przesyłanie w trybie burst, co 
pozwala na cykl pracy 5-1-1-1. Moduły BEDO posiadają takŜe inne modyfikacje wpływające na ich 
wydajność, np. skrócenie odstępu pomiędzy zboczami sygnału CAS oraz opóźnienia pomiędzy 
sygnałem RAS i CAS. Nie zrezygnowano takŜe z rozwiązania stosowanego w pamięciach EDO. W 
czasie przesyłania ostatniego bitu w pakiecie (burst) danych, wysterowywany jest juŜ kolejny adres. 
Obecnie znaczenie opisywanych układów pamięci znacznie zmalało, gdyŜ moŜna je stosować tylko 
w przypadku płyt głównych z chipsetem VIA 580VP, 590VP, 680VP, które nie naleŜą, 
przynajmniej u nas, do najczęściej spotykanych. Nie wydaje się takŜe, aby ten rodzaj RAM-u stał się 
popularny w przyszłości, poniewaŜ po zwiększeniu częstotliwości magistrali powyŜej 66MHz, 
BEDO nie moŜe dostarczać danych w sekwencji 5-1-1-1.  
 
 

Synchroniczna DRAM (SDRAM) 

 

Nowsze płyty główne zbudowane na układach Intel Triton VX i TX oraz VIA 580VP i 590VP 

potrafią współpracować takŜe z pamięciami SDRAM (Synchronous Dynamic RAM, nie mylić ze 
SRAM). NajwaŜniejszą cechą tego nowego rodzaju pamięci jest moŜliwość pracy zgodnie z taktem 
zegara systemowego. Podobnie do układów BEDO, SDRAM-y mogą pracować w cyklu 5-1-1-1. 
Istotną róŜnicą jest natomiast moŜliwość bezpiecznej współpracy z magistralą systemową przy 
prędkości nawet 100 MHz (10 ns). Technologia synchronicznej pamięci DRAM bazuje na 
rozwiązaniach stosowanych w pamięciach dynamicznych, zastosowano tu jednak synchroniczne 
przesyłanie danych równocześnie z taktem zegara. Funkcjonalnie SDRAM przypomina typową 
DRAM, zawartość pamięci musi być odświeŜana. Jednak znaczne udoskonalenia, takie jak 
wewnętrzny pipelining czy przeplot (interleaving) sprawiają, Ŝe ten rodzaj pamięci oferuje bardzo 
wysoką wydajność. Warto takŜe wspomnieć o istnieniu programowalnego trybu burst, gdzie 
moŜliwa jest kontrola prędkości transferu danych oraz eliminacja cykli oczekiwania (wait states). 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 16 -  

 

SIMM kontra DIMM 

 
 

Opisywane wyŜej róŜne rodzaje pamięci są produkowane jako układy scalone. Jednak 

konieczność rozbudowy współczesnych komputerów sprawia, Ŝe nie jest opłacalne wlutowywanie 
na stałe układów scalonych. Dlatego teŜ juŜ od dawna, pamięci są montowane w tak zwanych 
modułach. Najpopularniejsze jak dotąd moduły SIMM (Single In Line Memory Module) oznaczają 
sposób zorganizowania kości pamięci, a nie ich rodzaj. Standard DIMM, nowy w świecie PC, lecz 
bardzo dobrze przez uŜytkowników Macintoshy, oznacza Dual In Line Memory Module. Szerokość 
danych modułów SIMM wynosi 32-bity, a DIMM 64-bity, dlatego teŜ w przypadku 64-bitowej 
magistrali konieczne jest łączenie SIMM-ów w pary dla odsadzenia pojedynczego banku. Fakt iŜ 
pamięci SDRAM spotykane są w modułach DIMM nie oznacza, Ŝe te dwa standardy są ze sobą 
toŜsame. Równie dobrze w 64-bitowym gnieździe DIMM moŜna umieścić pamięć EDO lub FPM
 

Pamięć cache 

 

Wydajność systemu wyposaŜonego nawet w szybszą pamięć SDRAM, wzrośnie jeśli tylko na 

płycie głównej zostanie umieszczona pamięć podręczna. Cache drugiego poziomu jest tak zwaną 
pamięcią statyczną SRAM. Ten rodzaj RAM jest szybszy od pamięci dynamicznych, jednak bardziej 
kosztowny. JuŜ w komputerach 386 na płytach głównych montowano 64 KB tej pamięci. 
Początkowo stosowany był asynchroniczny SRAM, którego główną zaletą była duŜa szybkość 
(zazwyczaj 15 ns). Dosyć często występowała konieczność wstawienia cyklu oczekiwania z 
powodu braku synchronizacji pomiędzy buforem a procesorem. Dlatego teŜ pojawił się 
synchroniczny SRAM, którego parametry pracy poprawiły się właśnie dzięki eliminacji wait states. 
O ile pierwsze pamięci asynchroniczne mogły w najlepszym razie osiągnąć cykl 3-2-2-2 przy 
magistrali 66 MHz, to w przypadku synchronicznego bufora moŜliwe było stosowanie cyklu pracy 
2-1-1-1. Obecnie jedynym rodzajem cache'u stosowanego na płytach głównych jest tzw. Piplined 
Burst SRAM. PB-cache pracuje synchronicznie oraz dodatkowo zawiera specjalne rejestry 
wejścia/wyjścia umoŜliwiające pipelining. PoniewaŜ przeładowanie rejestru zajmuje trochę czasu, 
konieczna jest praca w cyklu 3-1-1-1. Dlaczego więc stosuje się cache PB zamiast 
synchronicznego? OtóŜ synchroniczny SRAM doskonale pracuje do częstotliwości 66 MHz, jednak 
powyŜej tej granicy występuje wyraźny spadek wydajności (3-2-2-2). Natomiast Piplined Burst 
cache, mimo Ŝe wymaga jednego cyklu oczekiwania więcej, moŜe bezproblemowo pracować z 
magistralą nawet 100 MHz w sekwencji 3-1-1-1. 
 

Słowniczek 

 
ROM (Read Only Memory)  

Pamięć tylko do odczytu, w normalnych warunkach nie zapisywalna. Nie traci zawartości 
po odłączeniu zasilania. 
 

RAM (Random Access Memory)  

Pamięć o dostępie swobodnym, moŜna ją zapisywać i odczytywać. Traci zawartość po 
odłączeniu zasilania. 
 

DRAM (Dynamic RAM)  

Pamięć dynamiczna, wymagająca cyklicznego odświeŜania zawartości komórek. 
 
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 17 -  

SRAM (Static RAM)  

Informacja zawarta w tej pamięci jest podtrzymywana przez nie przerwanie płynący prąd 
spoczynkowy. Dzięki temu wyeliminowano konieczność odświeŜania, co znacznie skróciło 
czas dostępu. 
 

FPM DRAM (Fast Page Mode)  

Wychodzący obecnie z uŜycia DRAM, charakteryzujący się stosunkowo długim czasem 
dostępu- najczęściej 70 ns. Komórki pamięci zorganizowane są w grupy (strony), w myśl 
zasady iŜ najczęściej odczytywana jest następna komórka, a dostęp do komórek 
znajdujących się na tej samej stronie jest znacznie szybszy niŜ w innym przypadku. MoŜe 
optymalizować odczyt danych, które występują na tej samej stronie (row). 
 

EDO DRAM (Extended Data Out)  

Obecnie najbardziej popularny, czas dostępu wynosi do 50 ns. Funkcjonuje podobnie do 
FPM, moŜe jednak wyznaczać kolejny adres zaraz po rozpoczęciu odczytu poprzedniej 
komórki. Taki rezultat osiągnięto dzięki zmodyfikowaniu sygnału CAS i nie blokowaniu 
wyjść (data-out) w czasie transmisji (przy wysokim zboczu CAS). 
 

SDRAM (Synchronous DRAM)  

Sukcesor EDO, synchronizuje się z taktem zegara systemowego. Dane przesyłane są w 
seriach (burst).  
 

BEDO RAM (Burst EDO RAM)  

Połączenie techniki "Burst" i EDO RAM, zawierające dwustopniowy potok (pipeline). 
Zamiast jednego adresu odczytywane są jednocześnie cztery. Na magistrali adresowej adres 
pojawia się tylko na początku odczytu, co wydatnie skraca średni czas dostępu. Burst - tryb 
dostępu do pamięci, w którym jednocześnie odczytywane są cztery sąsiednie komórki.  
 

CAS (Column Address Strobe)  

Skrót od Column Address Strobe („bramkowanie adresu kolumny”) lub Column Address 
Select („wybór adresu kolumny”). Adresy te odnoszą się do kolumny fizycznych komórek 
pamięci w tablicy kondensatorów uŜywanych w dynamicznej pamięci RAM (DRAM). 

CAS latency (CL),  „czas oczekiwania CAS”  

Oznacza czas (liczbę cykli zegara) jaki upływa między wysłaniem przez kontroler pamięci 
Ŝą

dania dostępu do określonej kolumny pamięci a odczytaniem danych z tej kolumny na 

wyprowadzeniach modułu pamięci. 

Im niŜsza jest wartość CAS latency (przy takiej samej częstotliwości zegara), tym mniej 
czasu potrzeba na pobranie danych z pamięci. Najprościej mówiąc, „im krótsze CAS 
latency, tym lepiej”. Czas oczekiwania CAS wpływa bowiem na szybkość wykonywania w 
pamięci operacji, takich jak pobranie kolejnej instrukcji do wykonania przez procesor, 
operacje odczytu/zapisu/porównania/przesunięcia bitowego itp. Im dłuŜszy czas 
oczekiwania, tym dłuŜej procesor musi czekać na reakcję ze strony pamięci. Istnieją 
róŜnorodne sposoby na przyśpieszenie działania pamięci, takie jak stosowanie przeplotu 
(ang. interleaving; pozwala na rozdzielenie operacji zapisu na kilka banków pamięci), czy 
teŜ korzystanie z pamięci podręcznej (ang. cache; umoŜliwia tymczasowe przechowywanie 
przetwarzanych danych, a czasem takŜe inteligentną synchronizację z modułami pamięci). 

 
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 18 -  

DIMM (Dual-Inline Memory Module)  

Moduły pamięci na karcie ze 168 stykami. Pracują z szyną adresową o szerokości 64 bitów. 
 

SIMM (Single-Inline Memory Module)  

Standard konstrukcyjny o 32 stykach; szyna danych ma szerokość zaledwie 8 bitów. Pojęcie 
to czasem uŜywane jest równieŜ w odniesieniu do modułów PS/2. 
 

PS/2 moduł  

72 stykowy standard konstrukcyjne uŜywany w pamięciach EDO RAM i FPM RAM. 
Dostęp odbywa się poprzez szynę adresową o szerokości 32 bitów. 
 

Cache  

Szybka pamięć buforowa, zwana teŜ pamięcią podręczną, w której tymczasowo i "na zapas" 
przechowywane są dane z innego wolniejszego nośnika danych.  
 

Cache Hit  

Sytuacja występująca, gdy Ŝądane przez CPU dane i adresy są juŜ w Cache'u. PoniewaŜ nie 
jest potrzebny wtedy dostęp do (właściwej) pamięci wydajność komputera wzrasta. 
 

Cache Miss  

Okoliczności występujące gdy Ŝądanych przez procesor danych lub adresów nie ma w 
buforze. Niezbędny jest dostęp do (właściwej) pamięci co spowalnia pracę CPU. 
 

Direct Mapped  

jedna z technologii wykonania pamięci buforowej. W tym przypadku dane przyjmowane są 
tylko z określonego zakresu pamięci operacyjnej. Powoduje to niekiedy pogorszenie 
wydajności systemu. 
 

Write-Back  

Jeden z trybów zapisu danych z pamięci buforowej do pamięci operacyjnej. W trybie tym 
dane przepisywane są z bufora z opóźnieniem: trafiają tam dopiero wtedy, gdy "muszą", 
czyli gdy bufor jest przepełniony lub gdy procesor lub inne urządzenie próbuje 
bezpośrednio odwołać się do pamięci operacyjnej. 
 

 
Write-Through
  
KaŜda zmiana zawartości bloku cache'u zostaje natychmiast zapisana w pamięci operacyjnej. 
Metoda ta jest bezpieczniejsza (nie ma ryzyka wystąpienia rozbieŜności pomiędzy zawartością 
pamięci buforowej i operacyjnej), ale i nieco wolniejsza, więc większość systemów stosuje Write-
Back. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 19 -  

 

Dodatek C. Pamięci DDR 

 
DDR SDRAM (ang. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) – rodzaj 
pamięci typu RAM stosowana w komputerach jako pamięć operacyjna oraz jako pamięć kart 
graficznych. 
 

 

 
 
DDR2 SDRAM (ang. Double Data Rate 2 Synchronous Dynamic Random Access Memory) – 
kolejny po DDR standard pamięci RAM typu SDRAM, stosowany w komputerach jako pamięć 
operacyjna. 
 

 

 

RóŜnice DDR2 w stosunku do DDR  

1.

 

Moduły zasilane są napięciem 1,8 V, zamiast 2,5 V.  

2.

 

Układy terminujące zostały przeniesione z płyty głównej do wnętrza pamięci (ang. ODT, 
On Die Termination). Zapobiega to powstaniu błędów wskutek transmisji odbitych 
sygnałów.  

3.

 

DDR2 przesyła 4 bity w ciągu jednego taktu zegara (DDR tylko 2).  

4.

 

Podwojona prędkość układu wejścia/wyjścia (I/O) pozwala na obniŜenie prędkości całego 
modułu bez zmniejszania jego przepustowości.  

5.

 

Liczba styków została zwiększona ze 184 do 240.  

6.

 

Wycięcia w płytce pamięci umieszczone są w róŜnych miejscach, w celu zapobiegnięcia 
podłączenia niewłaściwych kości. 

Pamięci DDR2 nie są kompatybilne z ich poprzednikami. Wynika to z ilości styków, gęstości ich 
rozstawienia, napięcia pracy oraz pewnych zmian konstrukcyjnych. 

 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 20 -  

Oznaczenia chipów i modułów 

 

Nazwa 

chipa 

Zegar 

Cykl 

zegara 

Taktowanie 

szyny 

Transfer 

danych 

Nazwa 

modułu 

Transfer 

szczytowy 

DDR2-400 

100 
MHz 

10 ns 

200 MHz 

400 mln/s 

PC2-3200 

3200 MB/s 

DDR2-533 

133 
MHz 

7.5 ns 

266 MHz 

533 mln/s 

PC2-4200 
PC2-4300

1

 

4266 MB/s 

DDR2-667 

166 
MHz 

6 ns 

333 MHz 

667 mln/s 

PC2-5300 
PC2-5400

1

 

5333 MB/s 

DDR2-800 

200 
MHz 

5 ns 

400 MHz 

800 mln/s 

PC2-6400 

6400 MB/s 

DDR2-
1066 

266 
MHz 

3.75 ns 

533 MHz 

1066 mln/s 

PC2-8500 

8533 MB/s 

 
 

Pamięci DDR3 

 

DDR3 SDRAM (ang. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (ver. 3)) – 
nowy standard pamięci RAM typu SDRAM, będący rozwinięciem pamięci DDR i DDR2, 
stosowanych w komputerach jako pamięć operacyjna.  

 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 21 -  

Pamięć DDR3 wykonana jest w technologii 90 nm, która umoŜliwia zastosowanie niŜszego 
napięcia (1,5 V w porównaniu z 1,8 V dla DDR2 i 2,5 V dla DDR). Dzięki temu pamięć DDR3 
charakteryzuje się zmniejszonym poborem mocy o około 40% w stosunku do pamięci DDR2 oraz 
większą przepustowością w porównaniu do DDR2 i DDR. 

Pamięci DDR3 nie będą kompatybilne 

wstecz, tzn. nie będą współpracowały z chipsetami obsługującymi DDR i DDR2

. Posiadają 

takŜe 

przesunięte wcięcie w prawą stronę

 w stosunku do DDR2 (w DDR2 wcięcie znajduje się 

prawie na środku kości).  

Obsługa pamięci DDR3 przez procesory została wprowadzona w 2007 roku w chipsetach płyt 
głównych przeznaczonych dla procesorów Intel oraz zostanie wprowadzona w 2008 roku w 
procesorach firmy AMD. 

Moduły DDR3 

1.

 

PC3-6400 o przepustowości 6,4 GB/s, pracujące z częstotliwością 800 MHz.  

2.

 

PC3-8500 o przepustowości 8,5 GB/s, pracujące z częstotliwością 1066 MHz.  

3.

 

PC3-10600 o przepustowości 10,6 GB/s, pracujące z częstotliwością 1333 MHz  

4.

 

PC3-12700 o przepustowności 12,7 GB/s, pracujące z częstotliwością 1600 MHz  

5.

 

PC3-15000 o przepustowności 15 GB/s, pracujące z częstotliwością 1866 MHz  

Ŝ

nice w stosunku do DDR2 (zalety)  

 

większa przepustowość przy niŜszym napięciu  

 

mniejszy pobór prądu o 40%  

Ŝ

nice w stosunku do DDR2 (wady)  

 

Na ogół znacznie wyŜsze opóźnienia, lecz skompensowane przez wyŜszą przepustowość  

 

Na chwilę obecną koszt pamięci DDR3 jest o wiele wyŜszy od pamięci DDR2.  

 

 

 

DDR3 Kingston DDR3 PC3-10666 Gold Edition Dual (2 x 1GB) 

 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 22 -  

 
 
Informacje ogólne 
Nazwa  

 

 

OCZ DDR3 PC3-10666 Gold Edition Dual (2 x 1GB) 

Marka   

 

 

OCZ Technology 

Seria   

 

 

Gold Edition 

Kod producenta 

 

OCZ3G13332GK 

 
Specyfikacja techniczna 
Pojemność 

 

 

2GB 

Złącze  

 

 

240 pin 

Timingi  

 

 

(CAS-TRCD-TRP-TRAS)  CL9-9-9-26 

Napięcie [V]   

 

1,6 ~ 1,7 

Przepustowość 

 

10666MB/s 

Częstotliwość  

 

1333MHz 

Radiator 

 

 

Z3 XTC 

PCB   

 

 

6 - warstwowe, ekranowane, złocone styki 

Technologia Produkcji 

FBGA 

Rodzaj opakowania   

Pudełko zabezpieczające 

 
 

Testy wydajności pamięci DRR 

 
Testy zostały przeprowadzone na dwóch płytach Gigabyte'a wyposaŜonych w chipset P35 - na 
płycie P35-DQ6 w przypadku pamięci DDR2 oraz na P35T-DQ6 dla pamięci DDR3. Obie płyty 
róŜnią się tylko i wyłącznie obsługą róŜnych typów pamięci przez co uzyskane wyniki moŜna 
ś

miało ze sobą skonfrontować. 

 

 

background image

_____________________________ 
UTK. Pamięci półprzewodnikowe 

 

- 23 -