A Memória
A memóriaelemek rendeltetés szerint két fő csoportra - RAM (Random
Access Memory, azaz tetszőleges hozzáférésű, a processzor által
írható-olvasható) és ROM (Read-Only Memory, azaz csak olvasható
memória) - oszthatók. A két csoporton belül további - gyártás és
felhasználás szerinti - típusok különböztethetők meg. Itt most csak a RAM(DRAM)-al fogok foglalkozni mivel a központi memóriánál ezt a fajtát használjuk.
A számítógép memóriája a processzor mellett alapvető fontosságú
alkatrész. A RAM főbb feldata az ideiglenes adatok tárolása: például a programok utasításai, adatok, a CPU
munkájának eredményeinek a tárolása. Mivel a valóságban a RAM jóval
lassabb mint a processzor, ezért a processzorban is saját, gyors
memória van, a cache. Ezen még a merevlemez egy részét is használjuk memóriának, ez a virtuális memória. Erre akkor van szükség, ha a rendelkezésre álló fizikai memória betelik, ebben az esetben a számítógép úgy hidalja át ezt a nehézséget, hogy a merevlemez egy elkülönített részét használja adattárnak. Előnye hogy így jelentősen megnövelhetjük a memória méretét, de ezért jelentős sebességbeli árat kell fizetnünk mivel a merevlemez jóval lassabb mint a memória.
A RAM-on belül is két fő memóriatípust különböztetünk meg, ezek a DRAM és az SRAM. A DRAM-ot dinamikus az SRAM-ot statikus memóriának hívjuk.
DRAM felépítése egyszerű, azonban ez okozza legnagyobb hátrányát is. A töltéseket apró kondenzátorok
tárolják, melyek egy idő után elvesztik töltésüket, és az így tárolt
információt is. Azért, hogy ez ne következzen be a memóriákat a gyártó
által megadott időközönként (a másodperc ezredrészei alatt) frissíteni kell. Ez természetesen időt vesz
igénybe, ami alatt a memóriát nem lehet sem írni, sem olvasni. Egyes
DRAM típusok a frissítést elrejtik egy olvasási ciklusba. Így ugyan a
ciklus hosszabb lesz egy kissé, azonban ez rövidebb, mint ha megvárnánk
a frissítést. Rendszermemóriának ezt a típust használjuk.
SRAM minden memóriacellát egy kétállapotú tároló alkot, amelyet több tranzisztor alkot, ezért bonyolultabb, és drágább kivitelű, ezen kívül ugyan akkora helyen kb. ötöd akkora tárhely érhető el vele mint a DRAM-al. Előnye viszont hogy nagyobb a sebessége, ezért főleg gyorsítótárakban (Cache) alkalmazzák.
A DRAM-ok többféle kialakításban léteznek, sokféle ezek közül már nem kapható. A legrégebbi (1990) DRAM típus az FPM(Fast Page Mode) SIMM kialakítással. A SIMM(Single In-Line Memory Module) kialakítás lényege, hogy az áramköri lapka alján lévő csatlakozók csak az egyik oldalon kerülnek kialakításra. 1994-ben megjelenő EDO (Enhanced Data Output), vagyis kiterjesztett adatkimenetű memóriák
esetében némi sebességnövekedésről beszélhetünk, ugyanis az egyszerű
pipeline megoldás révén folyamatos írás, vagy olvasás közben nőtt a
memóriasávszélesség. Az egyszerű pipeline kialakítás az EDO RAM
esetében egyébként azt jelenti, hogy még mielőtt az egyik adat elindul
a CPU felé, addig a következő adat máris elérhető, ami értelemszerűen
bizonyos sebességnövekedéssel jár. Az FPM és az EDO RAM memóriák
annyiban megegyeznek, hogy aszinkron működési elvvel rendelkeznek,
vagyis a cím és az adatvonal nem ugyanazzal az órajellel működik. Az FPM és EDO memóriákat a régebbi Pentiumos, 486-os és még ősibb számítógépekben használtak.

Egy EDO memória modul
Most azok a memóriák következnek soron,
melyek működési elve szinkron, melyből következik az elnevezés: SDRAM,
vagyis Synchronous DRAM. Az SDRAM memóriák világát napjainkban éljük,
hiszen a ma kapható és használatban levő számítógépek legnagyobb
hányada ilyen memóriát használ.
Az SDR DRAM (SDRAM) 1996-ban jelent meg és ez már a DIMM(Dual In-Line Memory Modul) kialakítást használta, ami abban különbözött a SIMM-től, hogy a lapka mindkét oldalán voltak csatlakozók. Forradalmi újításnak számított, hogy a memória a processzor órajelével, majd az FSB órajelével szinkronizálta magát. Ennek az az előnye, hogy többé nem kellet a processzornak a memóriátol kapott adatokra várnia, szinkronizáltan kapta azokat, így a processzor mindig tudta, hogy a várt adatnak mikor kell megérkeznie, így optimalizáltabb működést nyújtott.Az SDRAM memóriák esetében a sebességet a gyártók a PC66, PC100, PC133-as
jelzések alkalmazásával adják meg, mely jelzésekben a szám a
memóriamodul által elviselt maximális működési frekvenciát adják meg,
MHz-ben A 133Mhz-es modul 1066MB/s-os sávszélességet biztosított.

Egy SDRAM memória modul
Direct Rambus DRAM vagy DRDRAM (általában csak Rambus DRAM vagy RDRAM-ként hivatkoznak rá) is szinkron DRAM, és a Rambus Corporation tervezte. Az első RDRAM támogatású alaplap 1999-ben jelent meg. Először a PC800-as jelzésű memóriák jelentek meg amik valós órajele 400 Mhz, de képesek 1 órajel alatt a ciklus elején és végén is adatot szolgáltatni, így az effektív órajelük 800Mhz, és sávszélességük 1600MB/s. Az RDRAM 16 bites adatutat biztosít (az SDRAM 64 bites), ezért többnyire párosával használják, hogy a 32 bites processzorok kiszolgálásakor ne alakuljon ki szűk keresztmetszet.
Az RDRAM néhány jelentős hátránnyal rendelkezik, ezek a megnövekedett válaszidő, melegedés, bonyolult gyártás, és magas előállítási ár. A memóriákat hűtőbordával lehetett csak üzemeltetni, minden memóramodulra külön memóriavezérlő kellett (az SDRAM-nál elég volt az alaplap északi hidjába beépíteni egyet), az előállítási költsége is 2-3-szorosa volt PC133 SDRAM-énak, és a licencelés sem volt kedvező.
Ráadásul egy évvel később kiadott DDR SDRAM 266Mhz effektív órajelen is 2100MB/s-os sávszélességet biztosított 64 biten és még olcsóbb is volt. Még az első Pentium 4-es processzorok és a hozzájuk levő alaplapok Rambus memóriára támaszkodtak, ráadásul bevezették a kétcsatornás üzemmódot ami PC800-as memóriáknál 3200MB/s-ot, a PC1066-os memóriáknál pedig 4200MB/s-os sávszélességet biztosított 32 biten. Aztán a 2003-ban az Intel is átállt a DDR memóriákra, amik 6400MB/s-ot biztosítottak kétcsatornás DDR400 esetén.

Rambus DRAM "Vigyázz! Forró Felület" felirattal a hűtőbordán
DDR SDRAM (Double Data Rate) Double Data Rate, ami annyit jelent, hogy dupla adatmennyiség,
legalábbis az SDR-DRAM-hoz képest. A DDR memóriák ezt úgy érik el, hogy
az órajel mindkét (fel-le) ága hordoz információt, így az SDR-hez
képest azonnal duplaakkora a sávszélesség. Ezért is duplázódik az
effektív órajel, azaz 200 MHz-es DDR memória esetén DDR400-as
modulokról beszélünk. A memóriák (nagyon leegyszerűsítve) két főbb
komponensből állnak, a memóriacellákból, és az IO-pufferekből. A
memóriacella órajele az első DDR esetében 100 és 200 MHz között
váltakozott (DDR200 esetén 100, DDR400 esetén 200 MHz), tehát ahhoz,
hogy a memóriamodul órajelenként (400 MHz) 1 bit átmozgatására legyen
képes, a belső adatbuszon 2 bitnek kellett átutazni a memóriacellákból
(200 MHz) az IO-pufferbe ezt elnevezték 2n-prefetch-nek.

A jelölés változott az SDRAM-hoz képest hiszen míg az esetében a számérték a
működési frekvenciát jelöli pl:. PC133, addig a DDR memóriák esetében a PC utáni
számérték a maximális memóriasávszélességet jelöli, még pedig MBps-ban
megadva. Ezek szerint egy 266 MHz-es (2 x 133 MHz) DDR frekvencián üzemelő DDR
memóriamodul a PC2100-as jelölést viseli magán, ugyanis 8 byte
(64 bit) x 2 x 133 MHz egészen pontosan 2133 MBps-os sávszélességet
eredményez. A DDR memóriák esetében a JEDEC
400 MHz-es effektív órajelnél húzta meg a határt, ezért a gyártóknak
különböző módon kellett növelniük a memóriák sebességét. Először a
késleltetések csökkentése jött számításba (DDR400 esetén 3-3-3-8-ról
2-2-2-5-re), majd megjelentek a magasabb órajelű DDR modulok is
(DDR500, DDR566, DDR600, stb), azonban ezek már nem feleltek meg a
JEDEC által támasztott követelményeknek, főleg azért nem, mert gyárilag
specifikált feszültségük jóval meghaladta a DDR esetében
szabványosított 2,5 V-ot (ami miatt gyári hűtőbordákra volt szükség,
illetve gyakoribbá vált a memóriák túlmelegedése, elhalálozása stb).
Ekkor a gyártók kénytelenek voltak más módon növelni tovább a memóriák
sebességét, így került képbe a DDR2.
Memória típusa
|
Memóriacellák órajele
|
Adat prefetch-ek száma
|
IO-puffer órajele
|
Külső órajel
|
Elérhető sávszélesség
|
Modul név
|
DDR200
|
100MHz
|
2
|
100MHz
|
200 MHz
|
1600 MB/s
|
PC-1600
|
DDR266
|
133MHz
|
2
|
133MHz
|
266MHz
|
2128 MB/s
|
PC-2100
|
DDR333
|
166MHz
|
2
|
166MHz
|
333MHz
|
2656 MB/s
|
PC-2700
|
DDR400
|
200MHz
|
2
|
200MHz
|
400MHz
|
3200 MB/s
|
PC-3200
|
Kétcsatornás üzemmód esetén a sávszélesség duplázódik, de ahhoz 2 db ugyanolyan modul kell

Egy DDR memóriamodul
DDR2 A DDR2-t úgy fejlesztették ki, hogy a leglogikusabb
és legegyszerűbb módon nőjön tovább a külső órajel (azaz a modul
órajele): megfelezték a memóriacellák órajelét, viszont a belső
adatbusz órajelét megduplázták, vagyis elérték, hogy órajelenként már
ne 2, hanem 4 bit vándorolhasson át a memóriacellákból az IO-pufferbe
(ezt pedig elnevezték 4n-prefetch-nek). Mivel továbbra
is DDR-ről van szó, azaz minden egyes órajel esetében oda-vissza
vándorol az információ, a sávszélesség megduplázódott (azonos órajelet
feltételezve).

Például a DDR2-800 esetében a memóriacellák órajele a
DDR400-hoz hasonlóan 200 MHz, viszont az IO-puffer órajele immár 400
MHz (a DDR esetében 200 MHz), ám mivel DDR-ről van szó, vagyis ezt
szorozni kell kettővel, a memória külső órajele már 800 MHz, azaz
DDR2-800-ról beszélünk. A módszernek természetesen vannak előnyei és
hátrányai. Egyrészt mivel a memóriacellák órajele végeredményben nem
nőtt a DDR-hez képest (elvégre megfelezték azt), csökkenhetett a
fogyasztás, hiszen pl. egy DDR400-as modulhoz 200 MHz-es chipekre van
szükség, míg egy DDR2-400-ashoz 100 MHz-es chipek kellenek, miközben a
sávszélesség változatlan marad (3200 MB/s). Ugyanakkor a belső adatbusz
sebességének megduplázásából adódóan viszont azonos belső órajelű
chipek esetében a DDR2 kétszer akkora sávszélességgel kecsegtet: a
belső adatbusz 200 MHz a DDR400 és a DDR2-800 esetében is, előbbi 3200,
utóbbi 6400 MB/s-os sávszélességet kínál. Azonban van a módszernek
hátulütője is. Mivel azonos sávszélességet feltételezve a DDR2-es
memóriacelláinak órajele feleakkora, mint elődjéé, az elérési idő
megnőtt.
Memória típusa
|
Memóriacellák órajele
|
Adat prefetch-ek száma
|
IO-puffer órajele
|
Külső órajel
|
Elérhető sávszélesség
|
Modul név
|
DDR2-400
|
100MHz
|
4
|
200MHz
|
400 MHz
|
3200 MB/s
|
PC-3200
|
DDR2-533
|
133MHz
|
4
|
266MHz
|
533MHz
|
4256 MB/s
|
PC-4300
|
DDR2-667
|
166MHz
|
4
|
333MHz
|
667MHz
|
5312 MB/s
|
PC-5300
|
DDR2-800
|
200MHz
|
4
|
400MHz
|
800MHz
|
6400 MB/s
|
PC-6400
|
Kétcsatornás üzemmód esetén a sávszélesség duplázódik, de ahhoz 2 db ugyanolyan modul kell
Idővel
azonban a DDR2-re is az a sors várt, ami anno a DDR-re: a gyártók a
sebességet ezúttal is olyan módszerekkel tornázták feljebb, melyek már
nem fértek bele a JEDEC követelményrendszerébe. Először csökkentek a
késleltetési értékek, pl. a bevezetés után a DDR2-800-as modulok
jórészt magas, 5-5-5-15-ös késleltetéssel rendelkeztek, ma pedig már
találunk 4-3-3-10-es modulokat is egyes gyártók kínálatában (ugyanez
lejátszódott az alacsonyabb órajelű DDR2-esekkel is). Az extrém
alacsony késleltetések mellett a moduloknak magasabb gyári feszültségre
volt szüksége, majd a technológia fejlődésével megjelentek a még
magasabb órajelű DDR2-memóriák is (DDR2-1200-1300), melyek még
extrémebb feszültséget igényelnek (2,3-2,4V az 1,8V helyett). Ezeknek
külső hőelvezető hűtőbordára van szüksége a stabil működéshez, így
elkerülhetetlenné és szükségessé vált a DDR memóriaszabvány harmadik
generációjának kifejlesztése.

Egy normál DDR2 memóriamodul

És egy extrém tuningos DDR2
DDR3 Miután láttuk, hogy a DDR2 hogyan volt képes a
DDR-hez képest megnövelni órajeleit, nem nehéz kitalálni, hogy mi
játszódott le a DDR3 esetében: gyakorlatilag ugyanez. Megfelezték a
memóriacellák órajelét, viszont a belső adatbusz sebességét
megduplázták, vagyis a DDR3 memóriacellái órajelenként 8 adatbitet
továbbítanak az IO-pufferbe (8n-prefetch).

Az új memóriaszabvány ott
kezdi el az órajelhajhászást, ahol a DDR2 abbahagyta, azaz DDR3-800-as
értéken, és a JEDEC DDR3-1600-ban határozta meg a maximumot, persze az
általuk jegyzett specifikációk határain belül, aminek legfontosabb
idevonatkozó része a gyári feszültség, ami a DDR3 esetében 1,5V. Az
előnyök-hátrányok is megegyeznek a DDR-DDR2 váltásnál megismertekkel:
azonos sávszélesség eléréséhez a DDR3-nak fele olyan gyors
memóriacellákra van szüksége, vagyis csökken a fogyasztás (ami
különösen notebookok esetében nyer értelmet). Ugyanakkor azonos
memóriacella-órajelekkel duplaakkora sávszélesség érhető el,
természetesen a DDR3 javára (DDR2-800 vs. DDR3-1600, mindkettő 200
MHz-es memóriacellákat használ). Immár a hátrányok is kézenfekvőek: a
DDR3 késleltetési értékei a DDR2-höz képest tovább romlottak, ami már
eleve komoly hátrányban volt a DDR-hez képest, így az elérési idő nőtt.
Összességében és lényegében a DDR2 és a DDR3 elődjénél magasabb
elérhető sávszélességet biztosít alacsonyabb működési feszültség és
rosszabb késleltetési értékek mellett (jelenleg 7-7-7-20, 8-8-8-24, 9-9-9-27 a legjellemzőbb értékek, idővel talán lesznek alacsonyabbak is ahogy a DDR és DDR2 esetében is volt).
Memória típusa
|
Memóriacellák órajele
|
Adat prefetch-ek száma
|
IO-puffer órajele
|
Külső órajel
|
Elérhető sávszélesség
|
Modul név
|
DDR3-800
|
100MHz
|
8
|
400MHz
|
800 MHz
|
6400 MB/s
|
PC3-6400
|
DDR3-1066
|
133MHz
|
8
|
533MHz
|
1066 MHz
|
8512 MB/s
|
PC3-8500
|
DDR3-1333
|
166MHz
|
8
|
666MHz
|
1333 MHz
|
10624 MB/s
|
PC3-10600
|
DDR3-1600
|
200MHz
|
8
|
800MHz
|
1600 MHz
|
12800 MB/s
|
PC3-12000
|
A legújabb Core i7-es processzorok már 3 csatornás memória kezelést is támogatják értelemszerűen 3 db ugyanolyan modul esetén és egyenlőre csak max 1066-os memóriákkal
A 20%-kal alacsonyabb működési feszültség
mellett további újításként lehet felfogni a memóriacellák sűrűségének
megnövekedését, aminek egyenes következménye a nagyobb memóriamodulok
megjelenése (akár 8 GB-os is, ha a gyártók is úgy akarják), illetve
újítás még a jeltovábbítási algoritmus megváltozását. A DDR3 modulok a
DDR2-vel ellentétben úgynevezett "fly-by" topológiát alkalmaznak; ennek
lényege, hogy a parancsokat/címzési műveleteket a memóriachipek egymás
után kapják meg, és nem egyazon időben, mint a DDR2 esetén. Ezzel a
módszerrel erősödik a jelátvitel, amire lényegében a magas órajelek
elérése miatt van szükség, ám nő a késleltetés. Érdemes még
megemlíteni, hogy a DDR3 modulokon megjelenhetnek a hőmérő szenzorok is
(opcionális), amit főleg a tuningosok fognak örömmel fogadni. Bár a DDR3 modulok is 240 érintkezővel
rendelkeznek, a DDR2-től fizikailag eltérő kialakításuk miatt nem
mennek bele a DDR2 foglalatba.

A jelátviteli különbség
Habár a JEDEC szabvány 1600MHz-en maximalizálta a DDR3 órajelét a legtöbb gyártó már most kihozott olyan memóriákat amik átlépik ezt a sebességet, persze ez esetben is plusz feszültség emeléssel és hűtőbordákkal tudták elérni ezeket az eredményeket:
Memória típusa
|
Memóriacellák órajele
|
Adat prefetch-ek száma
|
IO-puffer órajele
|
Külső órajel
|
Elérhető sávszélesség
|
Modul név
|
DDR3-1800
|
225MHz
|
8
|
900MHz
|
1800 MHz
|
14400 MB/s
|
PC3-14400
|
DDR3-1866
|
233MHz
|
8
|
933MHz
|
1866 MHz
|
14928 MB/s
|
PC3-14900
|
DDR3-2000
|
255MHz
|
8
|
1000MHz
|
2000 MHz
|
16000 MB/s
|
PC3-16000
|
DDR3-2400
|
300MHz
|
8
|
1200MHz
|
2400 MHz
|
19200 MB/s
|
PC3-19200
|
Ebben a táblázatban szereplő memóriák már nem szabványok csak a gyártók tuningolt változatai

Egy normál DDR3 memóriamodul

És egy tuningos DDR3
|
Kezdőlap
Memória gyártók oldalai
A-Data
Corsair
CSX
Geil
G.Skill
Hynix
Infineon
Kingston
OCZ
Qimonda
Rambus
Samsung
SanDisk
|