Перспективы развития оперативной памяти презентация
Обновлено: 04.07.2024
Оперативная память — один из важнейших компонентов системы, она необходима для работы операционной системы и приложений, для обработки и временного хранения данных.
Оперативная память не позволяет хранить информацию после выключения питания, но она работает намного быстрее жестких дисков и других устройств. Любая программа сначала загружается с жесткого диска в оперативную память и лишь затем начинает работу. Объем оперативной памяти существенно влияет на общую производительность системы, и его увеличение — наиболее простой и популярный метод модернизации компьютера.
Форм фактор оперативной памяти
Для оперативной памяти может использоваться обозначение ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory — память с произвольным доступом).
Устройство ячейки динамической памяти
Оперативная память выполняется в виде отдельных модулей, которые состоят из нескольких чипов оперативной памяти и устанавливаются в соответствующие разъемы на системной плате. Каждый чип оперативной памяти — это особая матрица из миллионов миниатюрных конденсаторов, которые являются элементарными ячейками памяти и могут находиться в заряженном (1) или разряженном (0) состоянии. Кроме конденсаторов, чип содержит схемы управления чтением, записью и регенерацией данных. Последняя служит для восстановления заряда конденсаторов, поскольку со временем они самопроизвольно разряжаются. Оперативная память, работающая по описанному принципу, называется динамической, или DRAM (Dynamic RAM); подобное обозначение можно встретить в названиях некоторых параметров BIOS.
планка ("плашка") - модуль памяти, печатная плата с микросхемами памяти на борту, устанавливаемая в слот памяти; односторонняя планка - планка памяти, у которой микросхемы памяти расположены с 1 стороны модуля. двухсторонняя планка - планка памяти, у которой микросхемы памяти расположены с обоих сторон модуля.
ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Оперативная память представляет собой множество ячеек. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес. Нумерация ячеек начинается с нуля. Каждая ячейка памяти имеет объем 1 байт. Максимальный объем адресуемой памяти равен произведению количества ячеек N на 1 байт. Для процессоров Pentium 4 (разрядность шины адреса = 36 бит) максимальный объем адресуемой памяти равен: N × 1 байт = 2I × 1 байт = 236 × 1 байт = 68 719 476 736 байт = = 67 108 864 Кбайт = 65 536 Мбайт = 64 Гбайт Объем памяти Ячейки Десятичный адрес ячейки Шестнадцатеричный адрес ячейки 64 Гбайт 10101010 68 719 476 735 FFFFFFFFF … … … … 4 Гбайт 10101010 4 294 967 295 FFFFFFFF … … … … 10101010 0 0
МОДУЛИ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти DDR, DDR2 устанавливаются в специальные разъемы на системной плате. В персональных компьютерах величина адресного пространства процессора (объем адресуемой памяти) и величина фактически установленной памяти (модулей оперативной памяти) практически всегда различаются.
ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является пропускная способность. Разрядность шины данных = 64 бита. Максимально возможная в 2006 год частота шины данных совпадает с частотой системной шины и равна 1064 МГц. Пропускная способность модулей памяти = = 64 бита × 1064 МГц = 68 096 Мбит/с = = 8 512 Мбайт/с ≈ 8 Гбайт/с. Пропускная способность равна произведению разрядности шины данных и частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти: Пропускная способность = = Разрядность шины данных × Частота Модули памяти маркируются своей пропускной способностью, выраженной в Мбайт/с: РС3200, РС4200, РС8500 и др.
ФИЗИЧЕСКАЯ И ВИРТУАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ Модуль памяти Kingmax DDR2-667 Модуль памяти Kingston DDR PC3200 Объем используемой программами памяти можно увеличить путем добавления к физической памяти (модулям оперативной памяти) виртуальной памяти. Виртуальная память выделяется в форме области жесткого диска. В ОС Windows это файл подкачки. Размер файла подкачки и его размещение в иерархической файловой системе можно изменить. Замедление быстродействия виртуальной памяти может происходить в результате фрагментации данных в файле. Для того чтобы этого не происходило, рекомендуется произвести дефрагментацию диска и установить для файла подкачки постоянный размер. Быстродействие жесткого диска и, соответственно, виртуальной памяти существенно меньше быстродействия оперативной памяти.
Типы динамической оперативной памяти FPM и EDO. Устаревшие типы динамической памяти, широко применявшиеся в компьютерах класса 486 и Pentium. 2. SDRAM (Synchronous DRAM). Этот тип памяти использовался в уже устаревших системах класса Pentium I/II/III, в первых выпусках Pentium 4, а также в аналогичных моделях с процессорами AMD. Память SDRAM выпускалась в нескольких вариантах, различавшихся рабочей частотой: РС66 (66 МГц), РС100 (100 МГц), РС133 (133 МГц). Более быстрые модули РС100/РС133 не работают в платах, поддерживающих только РС66.
3. DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), или просто DDR. В отличие от обычной SDRAM, в DDR за один такт передается два пакета данных, поэтому эта память работает в два раза быстрее. Опа применялась в системах на базе процессоров Pentium IV (Celeron) AMD Athlon (Sempron), но с 2008 года системные платы с оперативной памятью DDR уже не выпускаются. В зависимости от тактовой частоты модули оперативной памяти DDR могут иметь обозначения DDR266 (РС2100), DDR333 (РС2700) и DDR400 (РС3200).
4. DDR2. Эта память являет собой дальнейшее развитие технологии DDR: в ней за счет усовершенствования внутренней архитектуры модуля достигается уже четырехкратное увеличение объема передаваемых данных за один такт в сравнении с SDRAM. Модули памяти DDR2 широко используются в современных компьютерах и выпускаются в нескольких вариантах, различающихся тактовой частотой. Модули DDR2 могут иметь обозначения DDR2-400 (PC2-3200), DDR2-533 (PC2- 4200), DDR2-677 (РС2-5300), DDR2-800 (РС2-6400) и DDR2-1066 (РС2-8500).
5. RAMBUS (RIMM) RAMBUS (RIMM) - это вид памяти, который появился на рынке в 1999 году. Он основан на традиционной DRAM но с кардинально измененной архитектурой. Дизайн RAMBUS делает обращение к памяти более "разумным", позволяя получать предварительный доступ к данным, немного разгружая центральный процессор. Основная идея, использованная в этих модулях памяти, заключается в получении данных небольшими пакетами но на очень высокой тактовой частоте. Например, SDRAM может передавать 64 бит информации при частоте 100 МГц, а RAMBUS - 16 бит при частоте 800 МГц. Эти модули не стали успешными, так как у Интел было много проблем с их внедрением. Модули RDRAM появились в игровых консолях Sony Playstation 2 и Nintendo 64.
6. DDR3. Память этого стандарта позволяет передавать уже 8 пакетов данных за такт. На момент написания книги она поддерживалась только самыми новыми чипсетами, например Intel Р35, Х38 и Х48. Как уже отмечалось, память выполняется в виде модулей. Их существует несколько типов: SIMM. Модуль памяти с односторонним расположением выводов. Это небольшая плата с несколькими чипами оперативной памяти, которая устанавливается в соответствующий разъем на системной плате. Такая конструкция использовалась для устаревших типов памяти FPM и EDO. DIMM. Модуль, аналогичный SIMM, но имеющий двухстороннее расположение выводов. Он применяется во всех современных типах оперативной памяти SDRAM, DDR и DDR2. SODIMM. Компактный вариант модуля DIMM, который используется в ноутбуках.
Модули оперативной памяти DDR, DDR2 и DDR3 несовместимы между собой, а их конструкция различается местом расположения ключевого выреза.
Выдающейся чертой дизайна ASUS P5KC является наличие шести слотов для модулей памяти. Четыре из них те, что изготовлены из желтого и черного пластика, обеспечивают поддержку четырех планок DDR2, два других предназначены для установки DDR3 и обозначены оранжевым цветом. Как уже было сказано выше, перепутать, куда какие модули ставить, не получится при всем желании – специальный ключ слота не позволит вставить "неподходящую" память.
Форм-фактор DIMM SODIMM SIMM (Single in Line Memory Module) - имеет 30 или 72 контакта, каждый контакт имеет выход на обе стороны платы. DIMM (Dual in Line Memory Module) - имеет 168, 184, 200 или 240 независимых контактов, расположеных по обе стороны платы памяти. Модули памяти стандарта FB-DIMM предназначены для серверов. Схожи с модулями памяти DIMM 240-pin, но несовместимы с обычными небуферизованными модулями памяти DDR2 DIMM и Registered DDR2 DIMM. SODIMM (Small Outline Dual In-Line Memory Module) - более компактный вариант DIMM, использующийся чаще всего в ноутбуках и Tablet PC. Встречаются: 144, 200, 72 и 168 контактов. MicroDIMM (Micro Dual In-Line Memory Module) - разновидность DIMM. По размерам меньше, чем SODIMM, имеет 60 контактов. Встречаются: 144 контакта SDRAM, 172 контакта DDR, 214 контакта DDR2. RIMM - форм-фактор памяти RIMM (RDRAM). Встречаются: 184, 168 или 242 контакта. основные
Характеристика оперативной памяти 1. Объём. Сейчас распространены модули памяти объёмом 1, 2 и 4 гигабайт, а также различные вариации наборов по 2, 3, 4 модуля в комплекте. Перед покупкой следует определиться, какой объём необходим вам. Если вы планируете использовать компьютер в офисных или «мультимедийных» целях (Интернет, работа с офисными приложениями, прослушивание музыки и др.) - вам хватит 1024 Мб (1 Гб) памяти. Также для «лёгких» компьютерных игр, работы с графикой достаточно 1024 Мб (1 Гб). Для требовательных компьютерных игр, работы с видео, звукозаписи и сведения музыкальных композиций в домашних условиях – минимум 2 Гб (2048 Мб) ОЗУ. Крайне желательно - 3 гигабайта и более. Следует отметить, что 32-битные версии (x86) Windows не поддерживают объём оперативной памяти свыше 3 гигабайт. Также отметим, что операционные системы Windows Vista и Windows 7 для комфортной работы с ними требуют 1 Гб оперативной памяти, а при включении всех графических эффектов - до 1.5 гигабайт.
2. Тип памяти. DDR т.д. Память DIMM DDR3 2048MBx3 PC16000 2000MHz Модули DDR3 Название Частота шины Чип Пропускная способность PC3-8500 533 МГц DDR3-1066 8533 МБ/с PC3-10600 667 МГц DDR3-1333 10667 МБ/с PC3-12800 800 МГц DDR3-1600 12800 МБ/с PC3-14400 900 МГц DDR3-1800 14400 МБ/с PC3-15000 1000 МГц DDR3-1866 15000 МБ/с PC3-16000 1066 МГц DDR3-2000 16000 МБ/с PC3-17000 1066 МГц DDR3-2133 17066 МБ/с PC3-17600 1100 МГц DDR3-2200 17600 МБ/с PC3-19200 1200 МГц DDR3-2400 19200 МБ/с
3. Тактовая частота модулей памяти. При покупке памяти важно принять во внимание частоту, на которой она работает. Рекомендуется, чтобы эта частота совпадала с частотой, поддерживаемой материнской платой/процессором. Например, если вы поставите память DDR3-1600 в слот, поддерживающий только DDR3-1333, то эта память будет работать как DDR3-1333 (т.е понизятся её частота и пропускная способность). Иногда это может приводить даже к ошибкам при загрузке операционной системы или в ходе её работы. Так как рассматриваемая нами память - типа DDR (Double Data Rate), то за 1 такт производится 2 операции с данными. Поэтому для вычисления тактовой частоты памяти нужно частоту её шины умножить на 2. Также тактовая частота указана в типе чипа. Например DDR3-1066. Это значит, что память работает на частоте 1066 МГц. Соответственно, чем выше частота, тем выше производительность ОЗУ. Сейчас самыми распространёнными и рекомендуемыми к покупке являются модули типа DDR3 с тактовой частотой 1333 , 2000МГц и т.д.
4. Тайминги. Тайминг - это задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти. Хоть некоторые магазины и не указывают этот важный параметр в своих прайсах на оперативную память, про него всё же стоит упомянуть. Итак, тайминги - временные задержки сигнала. Другое название - латентность (англ. CAS Latency, CL). Значение указывается в виде нескольких последовательных цифр (например, 3-3-3). Это записанные подряд следующие параметры: "CAS Latency", "RAS to CAS Delay" и "RAS Precharge Time". Они могут принимать значение от 2 до 9. Иногда к этим трём параметрам добавляется четвёртый (например, 9-9-9-27), называющийся "DRAM Cycle Time Tras/Trc". Он характеризует быстродействие всей микросхемы памяти. Если указывается только одна цифра (например, CL7), то она означает только первый параметр - CAS Latency. Мера таймингов - такт. Таким образом, каждая цифра в обозначении "7-7-7" указывает на задержку сигнала, измеряемую в тактах процессора. По возможности нужно покупать модули памяти с наименьшими таймингами (чем меньше, тем лучше). Например память с тактовой частотой 1066 МГц и таймингами 5-5-5-15 не сильно уступает по производительности памяти с 1333 МГц и таймингами 7-7-7-20. Отметим, что иногда не имеет смысла переплачивать за более низкие тайминги, а лучше взять больший объём памяти.
5. Производитель модулей оперативной памяти. Самыми популярными производителями являются: Hynix (HYUNDAI), Samsung, Corsair, Kingmax, Transcend, Kingston, OCZ Для оверклокеров (разгон)рекомендуется память марок OCZ, Kingston (серия HyperX) и Corsair. На многих модулях этих производителей нестандартное напряжение. Его необходимо выставлять вручную в BIOS*
Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) - номер детали. Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так: Kingston KVR800D2N6/1G OCZ OCZ2M8001G Corsair XMS2 CM2X1024-6400C5 На сайте многих производителей памяти можно изучить, как читается их Part Number. Модули Kingston семейства ValueRAM:
При установке большого количества оперативной памяти может оказаться, что операционная система не видит всю установленную память. Основных причин может быть две: Каждая системная плата имеет свой максимально возможный объем оперативной памяти, который составляет 2,4 или 8 Гбайт. Узнать максимальный объем памяти можно из инструкции к плате. 2. Максимальный объем оперативной памяти, поддерживаемый 32-разрядными версиями Windows ХР и Windows Vista, составляет 4 Гбайт. Однако на практике он может составлять 3-3,5 Гбайт в связи с тем, что часть адресов используется видеоадаптером и другими устройствами.
Также оперативную память желательно приобретать не отдельными модулями, а комплектами. Это даст гарантию того, что модули будут принадлежать одной партии и обладать полностью идентичными характеристиками, что повысит надёжность их совместной друг с другом работы. Кроме того, предпочтительнее купить, например, комплект из двух модулей по 2 Гб, чем один модуль на 4 Гб. Потому что производительность двух модулей (особенно в двухканальном режиме) будет несколько выше, чем одного. Двухканальный режим - режим работы памяти, при котором первый и третий модули работают параллельно со вторым и четвёртым. Т.е. теоретически происходит удвоение максимальной скорости передачи данных. Для включения двухканального режима модули памяти устанавливаются парами в 1 и 3 и/или 2 и 4 слоты. Также существует и трёхканальный режим, при котором первый, третий и пятый модули работают параллельно со вторым, четвёртым и шестым. Теоретически это должно дать тройную (300%) производительность по сравнению с одноканальным режимом. Для включения этого режима модули должны быть установлены в 1, 3 и 5/или 2, 4 и 6 слоты. На практике, кстати, такой режим не всегда оказывается производительнее двухканального, а иногда даже и проигрывает ему в скорости передачи данных.
Полупроводниковая статическая (SRAM) Полупроводниковая статическая (SRAM) ячейки представляют собой полупроводниковые триггеры используется в качестве кеш-памяти. Полупроводниковая динамическая (DRAM) каждая ячейка представляет собой конденсатор. Основной тип памяти, применяемый в ЭВМ. Ферромагнитная Использовалась на ЭВМ первых поколений, однако в последнее время интерес к ней возобновился в связи с разработками MRAM и FeRaM
Физически DRAM-память представляет собой набор запоминающих ячеек, которые состоят из конденсаторов и транзисторов, расположенных внутри полупроводниковой микросхем памяти. Физически DRAM-память представляет собой набор запоминающих ячеек, которые состоят из конденсаторов и транзисторов, расположенных внутри полупроводниковой микросхем памяти. Так как DRAM изготавливается на основе конденсаторов небольшой ёмкости, которые быстро теряют заряд, поэтому информацию приходится обновлять через определённые промежутки времени во избежание потерь данных. Этот процесс называется регенерация памяти.
Патент на первый 16 битовый чип памяти принадлежит Thomas J. Watson работавшим в IBM в 1968 Патент на первый 16 битовый чип памяти принадлежит Thomas J. Watson работавшим в IBM в 1968 Первый коммерческий чип Intel 1103 (1024kbit) был выпущен в 1970
IBM PC комплектовался 8 или 32 отдельными чипами 2KB SDRAM памяти. IBM PC комплектовался 8 или 32 отдельными чипами 2KB SDRAM памяти. С началом массового производства PC/XT стандартный объем памяти увеличился до 256 Кб, затем появились платы расширения объемом 384 Кб. Установка дополнительной памяти проходила следующим образом: в специальную плату расширения вставлялись микросхемы памяти, затем с помощью перемычек на материнской плате компьютеру сообщалось, сколько у него памяти. Таким образом, суммарная емкость оперативной памяти стала достигать «целых» 640 Кб. Это было уже в 80-х годах. Именно тогда, в 1981 году, Билл Гейтс сделал свое знаменитое заявление: «640 килобайт должно хватить всем!».
Этот тип памяти использовался в ПК 80286 начиная с 1982 года. Начиная с 1983 были заменены SIMM памятью Этот тип памяти использовался в ПК 80286 начиная с 1982 года. Начиная с 1983 были заменены SIMM памятью
Начиная с 1983 и вплоть до конца 1990 этот тип памяти стал основным для ПК(вначале 30 контактные версии, позже 72) Начиная с 1983 и вплоть до конца 1990 этот тип памяти стал основным для ПК(вначале 30 контактные версии, позже 72) Использовались чипы памяти FPM(память со страничной адресацией) и позже EDO. Объем 256KB - 16 MB для 30 контактной версии, до 128 МВ для 72 Максимальная частота шины 75 МГц(EDO)
форм-фактор модулей памяти DRAM появился в 1997 году форм-фактор модулей памяти DRAM появился в 1997 году Тактовая частота 66-133Mhz Объем до 256Мб Пропускная способность – до 1600 Мбайт/сек
RDRAM — cтандарт оперативной памяти, разработанный компанией Rambus в сотрудничестве с Intel в 1996 году. Основными преимуществами были многоканальный режим и высокая тактовая чатота. RDRAM — cтандарт оперативной памяти, разработанный компанией Rambus в сотрудничестве с Intel в 1996 году. Основными преимуществами были многоканальный режим и высокая тактовая чатота. Пропускная способность памяти до 1 Гб\с Частоты: 300-800Mhz Недостатки: Главным и основным недостатком нового типа памяти являлись очень большая стоимость производства, а так же неверная политика лицензирования Rambus и Intel. Применение: Использовались вместе с некоторыми первыми процессорами Pentium 4 и серверными Xeon. Широкого распространения так и не получила, и Intel отказался от поддержки этого типа памяти. В настоящий момент применяются в некоторых игровых приставках.
В то время, как Intel продвигал RdRam AMD продолжал усовершенствовать SDRAM В то время, как Intel продвигал RdRam AMD продолжал усовершенствовать SDRAM Совместно с Samsung выпускается стандарт SDRAM II или DDR SDRAM. Основным преимуществом которого являлся двухканальный режим. Тактовая частота 100-266Mhz Пропускная способность до 8533 Мбайт/сек
Приходит на смену DDR в 2003 году, Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины, по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти, а так же пониженное электропитание 1,8 В (для DDR1 - 2,5 В ) Приходит на смену DDR в 2003 году, Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины, по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти, а так же пониженное электропитание 1,8 В (для DDR1 - 2,5 В ) Тактовая частота 266 МГц-600 МГцMhz Пропускная способность 9600 МБ/с
DDR3 имеет еще более пониженное рабочее напряжение(1,5В) DDR3 имеет еще более пониженное рабочее напряжение(1,5В) Возможность работы в трехканальном режиме Пропускная способность до 19200 МБ/с Частота : до 1200 МГц
Современная память, в том числе продукты Kingston, прекрасно справляется с стоящими перед ней задачами, но мир меняется и не исключено, что через некоторое время мы будем вспоминать о привычной всем DRAM, как об устаревшей технологии. Одним из кандидатов на замену является магниторезистивная память MRAM.
У каждого вида устройств памяти есть свои недостатки. Например, NAND отличается низкой скоростью записи, память SRAM не позволяет близко размещать ячейки (и поэтому добиться высокой плотности), а также вместе с DRAM является энергозависимой – то есть обнуляется при исчезновении питающего напряжения. Именно поэтому ученые постоянно ведут поиск более совершенных технологий для решения самых разных задач.
В последнее время очень много внимания уделяют трехмерной vNAND, которая позволяет радикально повысить емкость накопителей, а также новой разработке Intel и Micron, получившей название 3D XPoint. Последняя вообще обещает быть лучше существующей памяти практически во всем, но производители пока скрывают истинную технологию работы этой энергонезависимой памяти. PR-машина Intel создала немало шумихи вокруг новой технологии, затмившей не менее перспективные разработки, такие как MRAM или Magnetoresistive RAM.
Магнитный момент или электрический заряд?
Технология работы MRAM
С технической точки зрения MRAM сильно отличается от других перспективных видов памяти – того же 3D XPoint или сегнетоэлектрической памяти (FRAM), так как в основе MRAM лежат магнитные элементы памяти, работающие по принципу магнитного туннельного перехода (MTJ – magnetic tunnel junction).
Чтобы понять суть этого эффекта, погрузимся немного в теорию полупроводников. Каждая ячейка MTJ состоит из управляющего транзистора, а также двух ферромагнитных слоев, разделенных тонким слоем диэлектрика (туннельный слой). Первый слой представляет собой постоянный магнит, имеющий определенный и четко фиксированный вектор магнитного поля. А вот второй ферромагнитный слой – это уже переменный магнит, который меняет свою поляризацию (направление намагниченности), например, в зависимости от приложенного магнитного поля.
Определить значение бита в ферромагнитной ячейке можно, проверив совпадают ли векторы намагниченности двух слоев или они противоположны друг другу. Благодаря эффекту туннельного магнитосопротивления, при одинаковой поляризации ферромагнитных слоев электрическое сопротивление ячейки уменьшается, и такое положение вещей считается логическим нулем. В противоположном случае сопротивление ячейки определяют проводящие свойства диэлектрика в чистом виде – и ячейка сохраняет значение логической единицы. Управляющий транзистор в данном случае выполняет роль «тестера», который пропускает ток через ячейку, чтобы определить, какое значение бита в ней записано.
Эволюция и появление STT-MRAM
Известная проблема памяти MRAM заключается в записи значения в ферромагнитную ячейку. Изначально для этого нужно было приложить формирующее магнитное поле. Однако это весьма затратно с точки зрения расхода электроэнергии (что ставило крест на MRAM для мобильных устройств), а также ограничивает развитие технологии, ведь при переходе на меньший техпроцесс будет все сложнее создать точечное магнитное поле, которое не испортит данные в соседних ячейках.
Как ответ на эти вызовы была разработана улучшенная технология STT-MRAM (spin-torque-transfer MRAM). В самом принципе хранения информации ничего не поменялось, но вот метод записи стал в корне иным. В STT-MRAM происходит перенос спина электронов, попадающих в свободный слой. В нормальных условиях электроны вращаются в разные стороны, но если специально направлять в свободный ферромагнитный слой предварительно ориентированные носители заряда, поляризация будет меняться в соответствии с тем направлением, которое имеет момент импульса поступающих электронов. Проще говоря, перезапись информации в ячейке происходит путем направления специально подготовленных электронов с одинаковым спином.
Изначально спин электронов для записи в памяти STT-MRAM формировался в той же плоскости, что и сами ферромагнитные слои. Однако перенос спина в перпендикулярную плоскость позволил уменьшить ток переключения ячейки, а также ее размер, увеличивая плотность размещения ячеек на кристалле. И теперь STT-MRAM действительно начинает походить на память будущего, которая сможет объединить в себе лучшее из двух миров.
В поисках своей ниши
Прежде чем мы сможем говорить о замене SRAM или DRAM, технология STT-MRAM должна изрядно повзрослеть, преодолеть «детские болезни», которые обязательно появятся, и доказать свою надежность. Но учитывая, что коммерческие образцы новой магнитной памяти уже существуют, для нее могут найтись специфические ниши.
Например, в SSD-накопителях и RAID-системах пока часто используются микросхемы DRAM, которые хранят кэшируемые операции. Но при отключении питания все данные с DRAM стираются. Это может стать проблемой, если важная информация еще не успела сохраниться на диске и поэтому в SSD устанавливаются конденсаторы, а в RAID-системы – дополнительные батареи. Они должны помочь записать всю информацию до полного отключения питания. Эти элементы деградируют со временем, конденсаторы и аккумуляторы увеличивают стоимость готовых продуктов и делают их более сложными. Тем временем STT-MRAM, как энергонезависимая память, может решить этот вопрос, и сейчас производители таких чипов активно продвигают подобный метод их использования.
Мы в Kingston тщательно следим за развитием всего спектра новых технологий памяти, но для коммерческих продуктов используем только зрелые решения, зарекомендовавшие себя и показавшие высокие уровни надежности. Учитывая сегодняшнюю ситуацию, не исключено, что через несколько лет STT-MRAM или еще более совершенная модификация этой памяти окажется быстрее и надежнее существующих сегодня решений, но пока эти технологии находятся в стадии первых экспериментов и не готовы работать в качестве тех самых универсальных накопителей, можно выбрать лучшие из существующих решений, к которым, несомненно, относятся и наши модули оперативной памяти.
Подписывайтесь и оставайтесь с нами — будет интересно!
Для получения дополнительной информации о продукции Kingston и HyperX обращайтесь на официальный сайт компании.
Слайды и текст этой презентации
История развития оперативной памяти ЭВМ
Основные типы памяти
Полупроводниковая статическая (SRAM)
ячейки представляют собой полупроводниковые триггеры
используется в качестве кеш-памяти.
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
каждая ячейка представляет собой конденсатор. Основной тип памяти, применяемый в ЭВМ.
Ферромагнитная
Использовалась на ЭВМ первых поколений, однако в последнее время интерес к ней возобновился в связи с разработками MRAM и FeRaM
DRAM Принципы работы
Физически DRAM-память представляет собой набор запоминающих ячеек, которые состоят из конденсаторов и транзисторов, расположенных внутри полупроводниковой микросхем памяти.
Так как DRAM изготавливается на основе конденсаторов небольшой ёмкости, которые быстро теряют заряд, поэтому информацию приходится обновлять через определённые промежутки времени во избежание потерь данных. Этот процесс называется регенерация памяти.
Первые чипы памяти SDRAM
Патент на первый 16 битовый чип памяти принадлежит Thomas J. Watson работавшим в IBM в 1968
Первый коммерческий чип Intel 1103 (1024kbit) был выпущен в 1970
IBM PC комплектовался 8 или 32 отдельными чипами 2KB SDRAM памяти.
С началом массового производства PC/XT стандартный объем памяти увеличился до 256 Кб, затем появились платы расширения объемом 384 Кб. Установка дополнительной памяти проходила следующим образом: в специальную плату расширения вставлялись микросхемы памяти, затем с помощью перемычек на материнской плате компьютеру сообщалось, сколько у него памяти.
Таким образом, суммарная емкость оперативной памяти стала достигать «целых» 640 Кб. Это было уже в 80-х годах. Именно тогда, в 1981 году, Билл Гейтс сделал свое знаменитое заявление: «640 килобайт должно хватить всем!».
Этот тип памяти использовался в ПК 80286 начиная с 1982 года. Начиная с 1983 были заменены SIMM памятью
Начиная с 1983 и вплоть до конца 1990 этот тип памяти стал основным для ПК(вначале 30 контактные версии, позже 72)
Использовались чипы памяти FPM(память со страничной адресацией) и позже EDO.
Объем 256KB - 16 MB для 30 контактной версии, до 128 МВ для 72
Максимальная частота шины 75 МГц(EDO)
форм-фактор модулей памяти DRAM появился в 1997 году
Тактовая частота 66-133Mhz
Объем до 256Мб
Пропускная способность – до 1600 Мбайт/сек
RDRAM — cтандарт оперативной памяти, разработанный компанией Rambus в сотрудничестве с Intel в 1996 году. Основными преимуществами были многоканальный режим и высокая тактовая чатота.
Пропускная способность памяти до 1 Гб\с
Частоты: 300-800Mhz
Недостатки: Главным и основным недостатком нового типа памяти являлись очень большая стоимость производства, а так же неверная политика лицензирования Rambus и Intel.
Применение: Использовались вместе с некоторыми первыми процессорами Pentium 4 и серверными Xeon.
Широкого распространения так и не получила, и Intel отказался от поддержки этого типа памяти.
В настоящий момент применяются в некоторых игровых приставках.
В то время, как Intel продвигал RdRam AMD продолжал усовершенствовать SDRAM
Совместно с Samsung выпускается стандарт SDRAM II или DDR SDRAM. Основным преимуществом которого являлся двухканальный режим.
Тактовая частота 100-266Mhz
Пропускная способность до 8533 Мбайт/сек
Приходит на смену DDR в 2003 году, Основное отличие DDR2 от DDR — вдвое большая частота работы шины, по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти, а так же пониженное электропитание 1,8 В (для DDR1 - 2,5 В )
Тактовая частота 266 МГц-600 МГцMhz
Пропускная способность 9600 МБ/с
DDR3 имеет еще более пониженное рабочее напряжение(1,5В)
Возможность работы в трехканальном режиме
Пропускная способность до 19200 МБ/с
Частота : до 1200 МГц
Сводная диаграмма Объем памяти
Сводная диаграмма Пропускная способность памяти, МБ/с
В наиболее производительных графических картах уже используется GDDR5 c пропускной способностью до
28 ГБ/с. Как было с DDR2 и DDR3 через 2-3 года новый тип памяти видеокарт становится стандартом и для ПК. Вероятнее всего это же произойдет с DDR5( DDR4 оказался неудачным, и скорее всего он так и останется памятью для видеокарт)
Существует большое количество перспективных разработок, с новым подходом. Например разработки быстрой памяти, способной сохранять информацию без подачи электроэнергии. Некоторые из таких разработок FeRAM и MRAM(Магниторезистивная оперативная память “Универсальная память”).
Читайте также: