IT История

C тех пор как появились первые персональные компьютеры, не прекращается гонка вооружений в отрасли компонентов ПК. Гордон Мур, президент компании Intel, в свое время предсказал, что тактовая частота центрального процессора будет удваиваться каждые 18 месяцев (закон Мура). Так оно происходит и по сей день: с 5 МГц в 1980 году частота процессоров Intel скакнула до 1,5 ГГц в 2001. Однако, хотя процессор и является сердцем ПК, не он один определяет быстродействие компьютера. Другим важнейшим компонентом является оперативная память. В технологии производства памяти не существует своего закона Мура, ее характеристики не меняются столь стремительно, как у ЦПУ. Тем не менее, в последние 3-4 года появилось несколько новых архитектур памяти, одна из которых - DDR SDRAM - похоже, станет (уже стала?) стандартом на оперативную память для ПК. Однако все по порядку...

Прошлое, плавно перетекающее в настоящее

Одним из самых первых типов оперативной памяти для ПК стала память FPM DRAM. Преимущество FPM - Fast Page Mode - режима быстрого страничного обмена - заключается в экономии времени за счет исключения некоторых процедур из циклов (следующих за первым циклом) обращения к ячейкам памяти. У FPM данные доступны один раз за три такта. Хотя возможность работы в режиме FPM достигается не за счет архитектуры собственно микросхемы памяти, а за счет чипсета на материнской плате, FPM относят к обозначению стандартных микросхем памяти. При работе в режиме FPM время цикла обмена внутри страницы памяти может быть сокращено с 60 до 35 нс. Преимуществами FPM позволяет воспользоваться конвейерная адресация памяти, применяемая с момента появления 286 процессоров.

Следующим типом DRAM стала EDO (Extended/Enhanced Data Out - увеличенный выход данных) DRAM. Этот тип памяти позволяет повысить производительность чтения данных при таком же быстродействии, как и у FPM. В режиме EDO данные доступны один раз за два такта процессора. Благодаря наличию специального регистра для выходных данных повышается конвейеризация работы при чтении данных. Это и обеспечивает повышение производительности считывания (до 40%). Модификация EDO получила название BEDO (Burst EDO) DRAM. Она появилась в результате развития конвейерной архитектуры памяти, но не получила такого широкого распространения, как ее предшественница.

Однако FPS, EDO, BEDO в современных системах практически не используются. В них наиболее распространена Synchronous DRAM - SDRAM. В то время как EDO, BEDO работают на частотах до 66 МГц, SDRAM работает на частоте системной шины. Это значит, что ее частота может достигать 133 МГц и более. Соответствующим частотам системной шины отвечают спецификации SDRAM: PC66, PC100, PC133.

SDRAM стала появляться в ПК с 1996 года. Ее главная особенность в том, что она синхронизирована с таймером центрального процессора. Это позволяет контроллеру памяти знать точное время, когда запрашиваемые данные будут готовы. Благодаря этому процессор не простаивает во время запросов к памяти. По сравнению с предыдущими типами памяти SDRAM работает еще быстрее. Учитывая экономию времени процессора, ПК с SDRAM на борту заметно выигрывает в производительности.

DDR SDRAM

Пропускная способность SDRAM PC133 - 1,064 Гб/сек., что совсем не удовлетворяет современным потребностям. Компьютерам, оснащенным современной аппаратной частью (процессор ~1ГГц, графическая шина AGP4X), требуется как минимум 2,1 Гб/сек, чтобы в полной мере реализовать свои возможности. Разница между тем, что предоставляет SDRAM, и потребностями техники - более чем в два раза.

На выручку приходит новая технология памяти - DDR SDRAM (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных). Эта технология является следующим поколением SDRAM, поэтому у нее есть и другое название, подчеркивающее ее происхождение, - SDRAM II.

Главным отличием DDR SDRAM от обычной SDRAM является передача данных на обеих границах сигнала тактовой частоты. Значит, за герц процессора DDR совершает 2 операции, а SDRAM - только одну. Это увеличивает пропускную способность вдвое по сравнению с SDRAM.

Например, при частоте системной шины 100 МГц мы получим DDR200, чья пропускная способность равна 1.6 Гб/сек, при частоте 133 МГц получим соответственно DDR266 с пропускной способностью 2,1 Гб/сек., т.е. то, что и требуется для современных компьютеров.

DDR SDRAM впервые нашла свое применение в графических ускорителях, т.к. именно в них требуется высокая пропускная способность. При появлении чипсетов, поддерживающих DDR (первым был чипсет от VIA - ApolloPro266), и процессоров (от AMD) DDR SDRAM стала применяться в качестве оперативной памяти в ПК. Надо сказать, что если вы собираетесь приобретать процессор от AMD, то надо однозначно ориентироваться на DDR, т.к. последние модели этих процессоров выпускаются с поддержкой этого типа памяти. Правда, есть одно неудобство: в то время как микросхемы SDRAM DIMM имеют разъем на 168 контактов, микросхемы DDR SDRAM DIMM имеют разъем на 184 контакта. Однако это препятствие обойдено выпуском материнских плат со слотами как для SDRAM, так и для DDR SDRAM.

У компаний-производителей памяти на счет DDR вполне оптимистичные прогнозы. Все они намерены увеличивать производство микросхем DDR SDRAM, а это значит, что цены на них будут снижаться. Вот прогноз Hyundai относительно DDR (рис.1).

Hyundai вообще очень оптимистично настроена насчет этого типа памяти. Компания прогнозирует, что к концу 2001 года доля DDR составит 19% (т.е. почти пятую часть рынка).

Спецификации DDR SDRAM

PC1600 DDR SDRAM

Это название 184-контактной DDR SDRAM, которая рассчитана на частоту системной шины 100 МГц (200 МГц при использовании DDR). Вместо того чтобы назвать эту спецификацию PC200, где отражена частота работы микросхемы, было решено отразить в названии скорость работы в мегабайтах в секунду. Спецификация создана в расчете на использование с процессорами, работающими при частоте системной шины 100 МГц. При их выпуске используются чипы DDR200. Микросхемы выпускаются объемом в 128 и 256 Мб.

PC2100 DDR SDRAM

Микросхемы рассчитаны на частоту системной шины 133 МГц (266 МГц DDR). Пропускная способность - 2100 Мб/сек. В производстве используются либо DDR266а, либо DDR266b чипы. Их объем 128 или 256 Мб.

PC2400 DDR SDRAM

Работают при частоте системной шины 150 МГц (300 МГц DDR). Пропускная способность - 2,4 Гб/сек. В производстве используются DDR266a чипы. Микросхемы выпускаются объемом 128 Мб или 256 Мб.

Перспективы

Кажется, все ясно. DDR SDRAM в ближайшие два года вытеснит своих конкурентов с рынка и станет основным типом памяти для ПК. К сожалению, при покупке этой памяти придется заменить и материнские платы. А производители памяти обещают новый стандарт DDR II. О нем известно, что за такт будут передаваться не 2, а 4 пакета данных, следовательно, при частоте 100 МГц пропускная способность будет равна 3,2 Гб/сек. Кто знает, может быть, закон Мура станет применим и к оперативной памяти?