RAM

INTRODUZIONE
Il rapido sviluppo dei processori ha richiesto l'impiego di memorie sempre più veloci e con consumi inferiori
rispetto a quelli delle tradizionali memorie asincrone. Il passaggio è stato abbastanza turbolento, caratterizzato
da chip di memoria spesso incompatibili fra loro, com'è capitato nei primi tempi delle memorie sincrone, sia
prima della formalizzazione degli standard PC100 e PC133 promossi dal JEDEC che, purtroppo, anche dopo.
Oramai la situazione si è molto facilitata per l'utente, dal momento che la quasi totalità delle memorie SDR
(Single Data Rate) e DDR (Double Data Rate) vendute sono perfettamente compatibili sia tra di loro che con le
varie marche di schede madri. Ciò - principalmente - è dovuto ai miglioramenti dei processi produttivi, che
hanno reso le memorie più tolleranti nei confronti di chip o schede madri non perfettamente progettate.
MEMORIE IN COPPIA: QUANDO, DOVE E PERCHE'
In passato è capitato spesso di dover montare le memorie a 2 o a 4 per volta, per saturare la banda messa a
disposizione dal chipset della scheda madre e poter usare il PC. Il problema parve risolto con il passaggio alle
memorie SDR, quando bastava una sola barretta di memoria e gli upgrade vennero notevolmente facilitati.
L'avvento della modalità Dual Channel ha tuttavia riproposto il problema, con alcuni vantaggi, notevoli, ed
alcuni svantaggi, inizialmente problematici. Il vantaggio delle connessioni a doppio canale è la possibilità di
raddoppiare la banda della memoria in modo economico, sfruttando due memorie come se ce ne fosse solo una
veloce il doppio. Tuttavia i due chip di memoria che lavorano in tale modalità devono essere il più simili
possibile: non solo stessa velocità, stesse latenze e stesso produttore, ma spesso si è reso necessario utilizzare
chip di memoria usciti consecutivamente dalla stessa linea produttiva; il che era davvero critico.
Valutato il problema, i principali produttori di memorie hanno cominciato a vendere confezioni contenenti 2
barrette di memoria, opportunamente certificate per funzionare in modalità doppio canale. Ciò ha praticamente
eliminato ogni incompatibilità residua, salvo a chi desideri aggiornare il proprio sistema con supporto alla
modalità doppio canale, ma con una sola barretta di memoria installata. In quel caso è bene accordarsi col
proprio rivenditore di fiducia, affinché ritiri il chip usato per acquistarne 2 certificati per il lavoro in coppia.
PERCHE' E' IMPORTANTE RIFERIRSI AL MANUALE DELLA SCHEDA MADRE
La grande quantità di chipset e schede madri disponibili sul mercato rende impossibile trattare singolarmente
tutti i casi di montaggio delle memorie. Ciascun chipset ha caratteristiche particolari, come il supporto o meno
al doppio canale, l'impossibilità di montare più di un certo numero di memorie di uno specifico tipo, la necessità
di montarle in un ordine particolare o addirittura il supporto alternativo a memorie di due standard differenti.
Solo il manuale di ciascuna scheda (reperibile su Internet, nel caso frequente in cui non si abbia a disposizione
quello cartaceo) è in grado di chiarire tutte le possibili configurazioni supportate. Infine è bene ricordare che
l'uso di frequenze di funzionamento o latenze diverse da quelle specificate dal produttore, o l'uso di memorie
incompatibili fra loro o con la propria scheda madre, possono far decadere la garanzia dei prodotti interessati.
Prestare la massima cura è fondamentale, dunque, per il successo dell'operazione.
E' NECESSARIO AGGIORNARE IL BIOS PER FAR RICONOSCERE LE MEMORIE?
No, non è strettamente necessario, ma può essere utile in caso di problemi. Ciascun chip di memoria è
caratterizzato da 4 principali valori di latenza, spesso non espressi nelle brochures pubblicitarie (salvo per le
memorie destinate all'overclock, decisamente più costose e destinate ad utenza esperta e esigente), ma che
vengono memorizzati, insieme alle frequenze supportate, in un particolare chip installato sulla barretta di
memoria, chiamato SPD (Serial Presence Detect) e utilizzato dal BIOS della scheda madre per configurare
correttamente i chip di memoria.
Se il BIOS della propria scheda madre non è in grado di leggere correttamente i valori registrati nel SPD di uno
dei chip di memoria, magari perché specifica velocità più elevate di quelle previste al momento della
progettazione della scheda, si possono verificare malfunzionamenti. In questo caso, raro ma non troppo,
bisogna procedere all'aggiornamento del BIOS, nella speranza che le nuove versioni migliorino il supporto;
oppure configurarlo manualmente, selezionando i valori corretti.
TABELLA RIEPILOGATIVA
Random access memory
Memorie RAM. Dall'alto: DIP, SIPP, SIMM (30 pin), SIMM (72 pin),
DIMM (168 pin), DDR DIMM (184 pin)
La RAM, acronimo di Random Access Memory, è il supporto di memoria su
cui è possibile leggere e scrivere informazioni con un accesso "casuale",
ovvero senza dover rispettare un determinato ordine, come ad esempio
avviene per un nastro magnetico.
Una caratteristica distintiva della RAM consiste nella possibilità di leggere
da e in memoria, in modo semplice e rapido.
Termine correntemente attribuito a supporti di memoria a stato solido
facenti parte dell'hardware installato su un computer.
L'uso della memoria RAM è comune a tutte le archittetture hardware, sia
monoprocessore che multiprocessore e costituisce la memoria primaria
dell'elaboratore.
A seconda dall'architettura usata, la CPU può accedere direttamente alla
memoria oppure accedervi tramite appositi controller. Nel caso di sistemi
multiprocessore, la memoria primaria può essere condivisa da più
processori oppure può essere partizionata, nel qual caso ogni processore
dispone di una sua memoria privata. Esistono anche architetture miste
dove è presente sia una memoria primaria condivisa da tutti i processori
che una memoria privata dedicata ad ognuno di essi.
Il processore carica dalla RAM, quando non presenti nella sua cache interna, le istruzioni da eseguire e i dati da
elaborare per poi riscriverli nuovamente in RAM. Poiché generalmente è più lenta del processore, la sua velocità
è un fattore determinante per le prestazioni dell'intero calcolatore.
Caratteristica comune a tutti i tipi di RAM utilizzati per la memoria principale
è quella di perdere il proprio contenuto nel momento in cui viene a mancare
la corrente elettrica che le alimenta. Sono allo studio altri tipi di memoria,
basati su altri principi, che in futuro potrebbero consentire di superare
questa limitazione.
Memoria DIMM PC133
Tipi di RAM
SRAM [modifica]
Nelle SRAM, acronimo di Static Random Access Memory, ovvero RAM statica ogni cella è costituita da un flipflop realizzato da due porte logiche.
Consentono di mantenere le informazioni per un tempo infinito, sono
molto veloci, consumano poco e quindi
dissipano poco calore. La necessità di usare molti componenti, però, le
rende molto costose e difficili da impacchettare.
Sono solitamente usate per le memorie cache, dove elevate velocità e
ridotti consumi sono caratteristiche fondamentali.
DRAM
Memoria DIMM DDR
La DRAM, acronimo di Dynamic Random Access Memory, ovvero RAM
dinamica, è costituita, a livello concettuale, da un transistor che separa un
condensatore, il quale mantiene l'informazione, dai fili di dati. A livello
pratico non viene usato un vero condensatore ma si sfruttano le proprietà
elettriche dei semiconduttori usati. È così possibile usare un solo componente
per ogni cella di memoria, con costi molto ridotti e la possibilità di aumentare notevolmente la densità di
memoria.
A causa del non perfetto isolamento il condensatore si scarica, quindi dopo un breve lasso di tempo il suo
contenuto diventa inaffidabile. Si rende necessario perciò ricaricarlo provvedendo ad eseguire un'operazione di
lettura e riscrittura entro il tempo massimo in cui il contenuto può essere considerato ancora valido. Queste
operazioni sono eseguite da un circuito interno alle memorie stesse. Oltre a comportare un certo dispendio di
energia rendono più lenta la memoria in quanto, mentre si sta eseguendo il rinfresco, non è possibile accedere
alla memoria.
Le DRAM sono asincrone, ovvero l'accesso in scrittura ed in lettura è comandato direttamente dai segnali in
ingresso al contrario delle memorie sincrone in cui il passaggio da uno stato
all'altro è sincronizzato ad un segnale di clock.
Sono generalmente usate per la memoria principale del sistema perché
consentono di ottenere un grande capienza e sono economiche.
SDRAM
Memoria SODIMM DDR, utilizzata per i personal computer portatili.
La SDRAM, acronimo di Synchronous Dynamic Random Access Memory, ovvero DRAM sincrone, si differenzia
dalla DRAM normale per il fatto che l'accesso è sincrono, ovvero governato dal clock.
È un tipo di RAM utilizzata nelle DIMM per la memoria principale dei personal di tipo Pentium e successivi. Un
segnale di clock temporizza e sincronizza le operazioni di scambio di dati con il processore, raggiungendo una
velocità almeno tre volte maggiore delle SIMM con EDO RAM.
DDR SDRAM
La DDR SDRAM, acronimo di Synchronous Dynamic Random Access Memory Double Data Rate, ovvero SDRAM
con data rate doppio, si differenzia dalla SDRAM per il fatto che consente il trasferimento dei dati sia sul fronte
di salita del clock sia su quello di discesa, consentendo così di raddoppiare la banda teorica (in pratica,
l'overhead dell'accesso iniziale alla memoria rende minore l'incremento di prestazioni). Sono ottenute
organizzando la memoria in due banchi separati, uno contiene le posizioni pari, a cui si accede sul fronte
positivo del clock, e l'altro le posizioni dispari, alle quali si accede sul fronte negativo del clock.
FeRAM
La FeRAM, acronimo di Ferroelectric Dynamic Random Access Memory, ha la peculiarità di mantenere i dati
senza l'ausilio del refresh di sistema. Utilizzano un materiale denominato ferroelettrico che ha la capacità di
mantenere la propria polarizzazione anche dopo esser scollegato dalla fonte energetica.
PRAM
La PRAM, acronimo di Phase-change Random Access Memory, ovvero memoria ad accesso casuale a
cambiamento di fase, se paragonata alla flash ha molti vantaggi. La principale è la velocità di scrittura che può
arrivare ad essere più rapida di 30 volte, come ciclo di vita 10 volte maggiore e nota non trascurabile un costo
minore dato dalla lavorazione più veloce.
Si prevede che entro il 2010 questa tecnologia sostituirà l'attuale tecnologia NOR.
DDR SDRAM.
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Banco di memoria DDR SDRAM 1 GiB PC2700
La DDR SDRAM, acronimo di Double Data Rate
Synchronous Dynamic Random Access Memory (in
italiano "memoria dinamica ad accesso casuale sincrona
a doppia velocità"), è un tipo di memoria RAM su
circuiti integrati usati nei computer.
Ha una larghezza di banda maggiore rispetto alla
SDRAM poiché trasmette i dati sia sul fronte di salita che sul fronte di discesa del ciclo di clock. Questa tecnica
consente di raddoppiare la velocità di trasferimento senza aumentare la frequenza del bus di memoria. Quindi
un sistema DDR ha un clock effettivo doppio rispetto a quello di uno SDRAM.
Poiché i dati sono trasferiti 8 byte per volta (il bus è sempre a 64 bit) una RAM DDR dà una velocità di
trasferimento VT di:
VT = BM · 2 · 8
dove BM è la velocità di clock del bus di memoria, 2 è il numero di invii per ciclo di clock, 8 è il numero di byte
trasferiti ad ogni invio. Quindi con una frequenza di clock di 100MHz, una DDR SDRAM dà una velocità massima
di trasferimento di quasi 1526 MB/s.
Nella realtà la situazione è più complessa, poichè la velocità di trasferimento è notevolmente influenzata dai
fenomeni di latenza, che si verificano durante le operazioni di lettura/scrittura e che dipendono strettamente dal
tipo e dalla qualità del chip, nonchè dalla frequenza di funzionamento. Per quantificare tali fenomeni, ad ogni
banco di memoria vengono associati dei tempi caratteristici detti timings, misurati in unità di cicli di clock: a
valori più bassi corrispondono prestazioni migliori, a parità di frequenza.
I timings più importanti sono:
CAS Latency Time (tCl) : durante un operazione di lettura, rappresenta l'intervallo di tempo tra l'istante
in cui il comando di lettura giunge ad una certa cella di memoria e quello in cui inizia il trasferimento dei
dati;la denominazione è dovuta al fatto che, per individuare la cella di memoria, la selezione dell'indirizzo di
colonna (CAS) avviene sempre per ultima, successivamente a quella dell'indirizzo di riga.Per le memorie
DDR-400 (si veda la classificazione successiva), attualmente le più diffuse, tCl è generalmente compreso
tra 2 e 3 cicli di clock, che corrispondono a 50-75 nsec.
RAS to CAS Delay Time (tRCD): costituisce l'intervallo di tempo che passa tra l'attivazione della riga e
della colonna che identificano la cella di memoria in cui si vuole leggere o scrivere il dato, cioè il ritardo del
segnale CAS rispetto al segnale RAS; è di norma compreso tra 3 e 4 cicli di clock.
RAS Precharge Time (tRAS): rappresenta il periodo di tempo in cui una certa riga è attiva, prima che
giunga il segnale precharge a disattivarla; anch'esso varia tra i 3 e i 4 cicli di clock.
Row Cycle Time (tRC): è l'intervallo di tempo che passa tra l'attivazione consecutiva di 2 righe di
memoria dello stesso banco; in genere è compreso tra 6 e 9 cicli di clock.
A questi parametri, che sono impostati dal costruttore e memorizzati nel SPD, se ne aggiungono altri, che
riguardano le latenze dipendenti dalle operazioni di interfaccia tra le memorie ed il resto del sistema; tra questi
ultimi citiamo:
Command Rate : è l'intervallo di tempo che intercorre tra 2 comandi consecutivi impartiti al chip di
memoria; tipicamente esso può valere 1 o 2 cicli di clock.
Dram Idle Timer : costituisce il tempo che la memoria deve attendere prima di iniziare ad eseguire il
comando impartito.
DDR2
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Con DDR-II si indica un particolare tipo di memoria SDRAM. La differenza principale tra gli standard DDR-II e
DDR-I sta nella maggiore velocitá che le memorie DDR2 possono raggiungere nel trasferire dati da -e versol'unitá centrale di calcolo, rispetto alle DDR1.
Un modulo di memoria RAM DDR2 da
1GB con relativo dissipatore
Storia
Implementazioni
Il primo prodotto ad usare la tecnologia DDR-II fu la scheda video GeForce FX 5800 di nVidia. La versione
5900 ritornò a DDR, come anche la 5950, per poi tornare con la 5700 Ultra ad usare la DDR-II con un clock di
900 MHz (rispetto agli 800MHz della 5800 e 1 GHz della 5800 Ultra).
Anche la ATI Radeon 9800 Pro con 256MB di memoria (non la versione a 128MB) usa DDR-II, ma questo
perché richiede meno piedini rispetto alla DDR. La Radeon 9800 Pro 256MB ha una frequenza di clock di 20MHz
maggiore rispetto alla versione a 128 MB, e un maggior numero di chip.
Si suppone che la DDR-II usata sulla 9800 Pro da 256MB sia in effetti la memoria che avrebbe dovuto essere
usata sulla serie GeForce FX 5900, ma finì per essere inutilizzata dopo che nVidia decise di bloccare la
produzione della linea 5800.
Successivamente un successivo chip ATI, il 9800XT è ritornato a DDR, ATI ha poi iniziato ad usare memorie
GDDR3 sulla loro linea Radeon X800.
Specifiche
Specifiche per chip
DDR2-400: DDR-SDRAM chip di memoria con frequenza di 100 MHz, buffer di I/O con frequenza di
200 MHz.
DDR2-533: DDR-SDRAM chip di memoria con frequenza di 133 MHz, buffer di I/O con frequenza di
266 MHz.
DDR2-667: DDR-SDRAM chip di memoria con frequenza di 166 MHz, buffer di I/O con frequenza di
333 MHz.
DDR2-800: DDR-SDRAM chip di memoria con frequenza di 200 MHz, buffer di I/O con frequenza di
400 MHz.
DDR2-1066: DDR-SDRAM chip di memoria con frequenza di 266 MHz, buffer di I/O con frequenza di
533 MHz.
Specifiche per banchi di memoria [modifica]
PC2-3200: DDR2-SDRAM memoria con
DDR2-400, e 3,200 GB/s per canale.
PC2-4200: DDR2-SDRAM memoria con
DDR2-533, e 4,267 GB/s per canale.
PC2-5300: DDR2-SDRAM memoria con
DDR2-667, e 5,333 GB/s per canale.
PC2-6400: DDR2-SDRAM memoria con
DDR2-800, e 6,400 GB/s per canale.
PC2-8500: DDR2-SDRAM memoria con
chip DDR2-1066, e 7,533 GB/s per canale.
frequenza di clock di 200 MHz, transfer rate di 400 MT/s, chip
frequenza di clock di 266 MHz, transfer rate di 533 MT/s, chip
frequenza di clock di 333 MHz, transfer rate di 667 MT/s, chip
frequenza di clock di 400 MHz, transfer rate di 800 MT/s, chip
frequenza di clock di 533 MHz, transfer rate di 1066 MT/s,
I moduli di memoria DDR2 per personal computer desktop (SIMM) hanno 240 Pin, e non sono quindi compatibili
con quelli DDR che hanno 184 pin.
Prestazioni
Clock
DDR-II raddoppia la velocità di clock rispetto a DDR, che a sua volta raddoppiò la velocità della SDRAM. Con
una frequenza di clock di 100MHz, SDR trasferisce i dati ad ogni fronte di salita del clock, raggiungendo così
una velocità di trasferimento di 100MHz effettivi.
Come DDR, DDR-II trasferisce i dati ad ogni fronte di salita e di discesa, ottenendo così una velocità di
trasferimento di 200 MHz. Altri miglioramenti sono ottenuti attraverso un aumento dei buffer, un
miglioramento del prefetch, richieste elettriche ridotte e packaging migliorato. In controparte, però, la latenza
aumenta in DDR-II rispetto a DDR-I.
Consumi
Il risparmio di energia è ottenuto principalmente dalle migliori tecnologie utilizzate per produrre i chip, ma
anche da una più bassa frequenza di clock. Un prodotto con DDR-II può usare una frequenza di clock di 1/4
rispetto a SDR, mantenendo la stessa larghezza di banda. Una frequenza di clock più bassa è anche più facile
da pilotare su un circuito, riducendo così la potenza dissipata, soprattutto quando il bus dei dati è inattivo.
Problemi
È importante sottolineare che le memorie DDR-II usate sulle schede video (a cui a volte ci si riferisce come
GDDR2) sono in effetti una fusione delle tecnologie DDR e DDR-II, e hanno avuto problemi di
sovrariscaldamento dovuto al fatto che erano ancora utilizzati i voltaggi per DDR.
ATI da allora ha creato la memoria GDDR3, che segue più da vicino le specifiche DDR-II (anche se ha alcune
caratteristiche in più che le consentono di essere più adatta alle schede video), e ha largamente sostituito DDRII sulle schede video.
Mercato
Alternative
Si suppone che DDR-II avrà pochi competitori nel settore delle memorie principali. Il primo è il DRAM Rambus
eXtreme Data Rate (XDR). Dovrebbe avere velocità di clock molto elevate, ma Rambus è stato virtualmente
disconosciuto dai produttori di chipset, e si suppone che più probabilmente XDR sarà utilizzato in applicazioni di
punta.
L'altra alternativa è la memoria Kentron Quad Band (QBM), che usa moduli DDR con due canali per modulo.
QBM fu brevemente supportato da VIA, ma ha successivamente abbandonato questa tecnologia, e ci sono
dubbi riguardo la crescita commerciale di Kentron.
L'ultima alternativa è la RAM Quad Data Rate (QDR), che è considerata la successione naturale della tecnologia
DDR (DDR-II usa alcuni metodi del trasferimento di QDR, anche se è ancora basato su tecnologia DDR).
Comunque si ritiene che QDR attualmente non abbia la più remota possibilità di commercializzazione dovuto
agli alti costi di produzione e dalle basse velocità ottenibili con questi moduli (a malapena 66MHz, 266MHz
effettivi), e potrebbero non essere disponibili fino al prossimo decennio.
Evoluzione
L'evoluzione naturale dello standard DDR-II è il DDR-III.
Estratto da "http://it.wikipedia.org/wiki/DDR2"