Какова цель селектора адреса как части модуля памяти

Обновлено: 01.07.2024

Это связано с объемом адресного пространства, отображаемого одной записью каталога страниц на платформе x86, и проектным решением, принятым в 1987 году.

Единственным техническим требованием к базовому адресу EXE является то, что он должен быть кратен 64 КБ. Но некоторые варианты базового адреса лучше других.

Цель выбора базового адреса — свести к минимуму вероятность перемещения модулей. Это означает отсутствие столкновений с вещами, уже находящимися в адресном пространстве (что заставит вас переместиться), а также отсутствие столкновений с вещами, которые могут появиться в адресном пространстве позже (вынуждение их к перемещению). Для исполняемого файла часть не конфликтовать с вещами, которые могут появиться позже означает избегать области адресного пространства, которая имеет тенденцию заполняться библиотеками DLL. Поскольку сама операционная система размещает библиотеки DLL по старшим адресам, а базовый адрес по умолчанию для нерабочих системных DLL — 0x10000000, это означает, что базовый адрес для исполняемого файла должен быть где-то ниже 0x10000000, и чем ниже вы идете, тем больше у вас места. прежде чем вы начнете сталкиваться с DLL. Но как низко вы можете пасть?

Первая часть означает, что вы также хотите избежать того, что уже есть. В Windows NT было не так уж много вещей с низкими адресами. Единственное, что уже было, это страница PAGE_NOACCESS, сопоставленная с нулем, чтобы перехватывать доступ к нулевому указателю. Таким образом, в Windows NT вы могли установить свой исполняемый файл на адрес 0x00010000, и многие приложения именно так и поступили.

Но в Windows 95 уже было много всего. Диспетчер виртуальных машин Windows 95 постоянно сопоставляет первые 64 КБ физической памяти с первыми 64 КБ виртуальной памяти, чтобы избежать ошибок ЦП. (В Windows 95 пришлось обходить множество ошибок ЦП и ошибок микропрограммы.) Кроме того, весь первый мегабайт виртуального адресного пространства сопоставляется с логическим адресным пространством активной виртуальной машины. (Придирки: на самом деле чуть больше мегабайта.) Такое поведение сопоставления требуется для режима виртуального-8086 процессора x86.

Windows 95, как и ее предшественница Windows 3.1, запускает Windows на специальной виртуальной машине (известной как System VM). правильно. Таким образом, даже когда ЦП работает с приложением Windows (в отличие от приложения на основе MS-DOS), он по-прежнему поддерживает активное сопоставление виртуальной машины, поэтому ему не нужно выполнять переназначение страниц (и дорогостоящую очистку TLB, которая с ним) каждый раз, когда ему нужно перейти на уровень совместимости MS-DOS.

Хорошо, так что первый мегабайт адресного пространства уже не актуален. А остальные три мегабайта?

Теперь мы возвращаемся к небольшой подсказке в начале статьи.

Чтобы ускорить переключение контекста, диспетчер виртуальных машин Windows 3.1 "округляет" контекст каждой виртуальной машины до 4 МБ. Это делается для того, чтобы переключение контекста памяти можно было выполнить, просто обновив одно 32-битное значение в каталоге страниц. (Придирчивые: вы также должны пометить страницы данных экземпляра, но это просто переворачивание дюжины или около того битов.) Это округление приводит к потере трех мегабайт адресного пространства, но, учитывая, что было четыре гигабайта адресного пространства, потеря меньше более одной десятой процента считалось справедливым компромиссом для значительного улучшения производительности. (Тем более, что ни одно приложение в то время не было даже близко к тому, чтобы начать царапать поверхность этого ограничения. Во-первых, весь ваш компьютер имел только 2 МБ ОЗУ!)

Эта карта памяти была перенесена в Windows 95 с некоторыми изменениями для обработки отдельных адресных пространств для 32-разрядных приложений Windows. Таким образом, самый низкий адрес, который исполняемый файл мог быть загружен в Windows 95, составлял 4 МБ, то есть 0x00400000.

Путеводитель: чтобы предотвратить доступ приложений Win32 к области совместимости MS-DOS, плоский селектор данных на самом деле был раскрывающимся селектором, который останавливался на границе 4 МБ. (Точно так же нулевой указатель в 16-разрядном приложении Windows приведет к нарушению прав доступа, поскольку нулевой селектор недействителен. Он не будет обращаться к таблице векторов прерываний.)

Компоновщик выбирает базовый адрес по умолчанию для исполняемых файлов 0x0400000, чтобы результирующий двоичный файл мог загружаться без перемещения как в Windows NT, так и в Windows 95. Никто больше не заботится о ориентации на Windows 95, поэтому, в принципе, компоновщики могли бы выберите другой базовый адрес по умолчанию сейчас. Но для этого нет никакого реального стимула, кроме как сделать диаграммы более красивыми, тем более что ASLR в любом случае делает весь вопрос спорным. И кроме того, если бы они изменили его, люди бы спрашивали: «Почему некоторые исполняемые файлы имеют базовый адрес 0x04000000, а некоторые исполняемые файлы имеют базовый адрес 0x00010000?»

Оперативная память (ОЗУ) – наиболее известная форма компьютерной памяти. Это то, что позволяет вашему компьютеру выходить в Интернет, а затем быстро переключаться на загрузку приложения или редактирование документа. ОЗУ считается "произвольным доступом", потому что вы можете получить доступ к любой ячейке памяти напрямую, если знаете строку и столбец, которые пересекаются в этой ячейке.

Напротив, память с последовательным доступом (SAM) хранит данные в виде набора ячеек памяти, доступ к которым возможен только последовательно (как на кассете). Если данных нет в текущем местоположении, проверяется каждая ячейка памяти до тех пор, пока не будут найдены нужные данные. SAM очень хорошо работает с буферами памяти, где данные обычно хранятся в том порядке, в котором они будут использоваться (например, память буфера текстур на видеокарте). С другой стороны, к данным RAM можно обращаться в любом порядке.

ОЗУ — это, по сути, кратковременная память вашего компьютера. Подобно микропроцессору, микросхема памяти представляет собой интегральную схему (ИС), состоящую из миллионов транзисторов и конденсаторов. В самой распространенной форме компьютерной памяти, динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), транзистор и конденсатор объединены в пару для создания ячейки памяти, которая представляет один бит данных. Конденсатор содержит бит информации — 0 или 1 (информацию о битах см. в разделе «Как работают биты и байты»). Транзистор действует как переключатель, который позволяет схеме управления на микросхеме памяти считывать показания конденсатора или изменять его состояние.

Конденсатор похож на маленькое ведро, в котором могут храниться электроны. Чтобы сохранить 1 в ячейке памяти, ведро заполняется электронами. Чтобы сохранить 0, он очищается. Проблема с ведром конденсатора в том, что он протекает. За несколько миллисекунд полное ведро становится пустым. Поэтому, чтобы динамическая память работала, либо ЦП, либо контроллер памяти должны прийти и перезарядить все конденсаторы, удерживающие 1, прежде чем они разрядятся. Для этого контроллер памяти считывает память, а затем записывает ее обратно. Эта операция обновления выполняется автоматически тысячи раз в секунду.

Конденсатор в ячейке памяти динамического ОЗУ похож на дырявое ведро. Его необходимо периодически обновлять, иначе он разрядится до 0. Именно благодаря этой операции обновления динамическая оперативная память получила свое название. Динамическая оперативная память должна постоянно обновляться динамически, иначе она забудет, что в ней хранится. Недостатком всего этого обновления является то, что оно требует времени и замедляет работу памяти.

В этой статье вы узнаете все о том, что такое оперативная память, какой тип вам следует купить и как ее установить.

Ячейки памяти и DRAM

Память состоит из битов, расположенных в двумерной сетке.

На этом рисунке красные ячейки представляют собой единицы, а белые ячейки — нули. В анимации выбирается столбец, а затем записываются строки для записи данных в определенный столбец.

Ячейки памяти выгравированы на кремниевой пластине в виде массива столбцов (битовых строк) и строк (словных строк). Пересечение строки битов и строки слов составляет адрес ячейки памяти.

DRAM работает, отправляя заряд через соответствующий столбец (CAS), чтобы активировать транзистор в каждом бите в столбце. При записи строки строки содержат состояние, в котором должен находиться конденсатор. При чтении датчик-усилитель определяет уровень заряда в конденсаторе. Если оно превышает 50 процентов, оно читается как 1; в противном случае он считывает его как 0. Счетчик отслеживает последовательность обновления на основе того, к каким строкам и в каком порядке осуществлялся доступ. Время, необходимое для всего этого, настолько мало, что выражается в наносекундах (миллиардных долях секунды). Скорость чипа памяти 70 нс означает, что полное считывание и перезарядка каждой ячейки занимает 70 наносекунд.

Сами по себе ячейки памяти были бы бесполезны, если бы не было какого-то способа получать и извлекать информацию из них. Итак, ячейки памяти имеют целую инфраструктуру поддержки других специализированных схем. Эти схемы выполняют такие функции, как:

Идентификация каждой строки и столбца (выбор адреса строки и выбор адреса столбца)
Отслеживание последовательности обновления (счетчик)
Чтение и восстановление сигнала с ячейки (усилитель считывания)
Сообщение ячейке о том, должна ли она заряжаться или нет (разрешение записи)

Другие функции контроллера памяти включают ряд задач, в том числе определение типа, скорости и объема памяти, а также проверку на наличие ошибок.

Статическая оперативная память работает иначе, чем DRAM. Мы рассмотрим, как это сделать, в следующем разделе.

Статическая оперативная память использует совершенно другую технологию. В статической ОЗУ форма триггера содержит каждый бит памяти (подробности о триггерах см. в разделе «Как работает логическая логика»). Триггер для ячейки памяти состоит из четырех или шести транзисторов вместе с некоторой проводкой, но его никогда не нужно обновлять. Это делает статическое ОЗУ значительно быстрее, чем динамическое ОЗУ. Однако из-за большего количества частей статическая ячейка памяти занимает на кристалле гораздо больше места, чем ячейка динамической памяти.Следовательно, вы получаете меньше памяти на чип, а это увеличивает его цену.

Статическая оперативная память — это быстро и дорого, а динамическая — дешевле и медленнее. Таким образом, статическая оперативная память используется для создания чувствительного к скорости кэша процессора, а динамическая оперативная память формирует больший объем системной оперативной памяти.

Микросхемы памяти в настольных компьютерах изначально использовали конфигурацию контактов, называемую двухрядным корпусом (DIP). Эта конфигурация контактов может быть впаяна в отверстия на материнской плате компьютера или вставлена в гнездо, припаянное к материнской плате. Этот метод хорошо работал, когда компьютеры обычно работали с оперативной памятью в несколько мегабайт или меньше, но по мере роста потребности в памяти увеличивалось и количество микросхем, которым требовалось место на материнской плате.

Решением было размещение микросхем памяти вместе со всеми вспомогательными компонентами на отдельной печатной плате (PCB), которую затем можно было подключить к специальному разъему (блоку памяти) на материнской плате. В большинстве этих микросхем используется конфигурация выводов J-выводов (SOJ) с малым контуром, но довольно много производителей также используют конфигурацию тонкого корпуса с малым контуром (TSOP). Ключевое различие между этими новыми типами выводов и исходной конфигурацией DIP заключается в том, что микросхемы SOJ и TSOP монтируются на печатной плате. Другими словами, контакты припаяны непосредственно к поверхности платы, а не вставляются в отверстия или гнезда.

Чипы памяти обычно доступны только в составе платы, которая называется модулем. При покупке памяти на многих модулях можно увидеть отдельные микросхемы памяти.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые другие распространенные типы оперативной памяти.

Ниже приведены некоторые распространенные типы оперативной памяти:

Виды плат и разъемов, используемых для оперативной памяти в настольных компьютерах, изменились за последние несколько лет. Первые типы были проприетарными, а это означает, что разные производители компьютеров разрабатывали платы памяти, которые будут работать только с их конкретными системами.

Затем появилась SIMM, что означает одиночный встроенный модуль памяти. Эта плата памяти использовала 30-контактный разъем и имела размер около 3,5 x 0,75 дюйма (около 9 x 2 см). В большинстве компьютеров SIMM приходилось устанавливать парами с одинаковой емкостью и скоростью. Это связано с тем, что ширина шины превышает размер одной SIMM.

По мере роста скорости и пропускной способности процессоров отрасль приняла новый стандарт модулей памяти с двухрядным расположением выводов (DIMM). Модули DIMM различаются по емкости и могут устанавливаться по отдельности, а не парами.

Некоторые бренды ноутбуков используют ОЗУ на основе конфигурации модуля памяти SODIMM с двумя рядами контактов. Карты SODIMM маленькие, примерно 2 x 1 дюйм (5 x 2,5 см) и имеют 144 или 200 контактов. Емкость варьируется от 2 до 32 ГБ на модуль. В некоторых субноутбуках используются модули DIMM еще меньшего размера, известные как MicroDIMM. Промышленность переходит на маломощные модули DDR4 в более тонких и легких ноутбуках, поскольку они потребляют меньше энергии и более компактны. К сожалению, их приходится припаивать, а это означает, что обычный пользователь не может заменить оригинальную оперативную память.

Большая часть доступной сегодня памяти отличается высокой надежностью. В большинстве систем контроллер памяти просто проверяет наличие ошибок при запуске и полагается на это. Микросхемы памяти со встроенной проверкой ошибок обычно используют метод проверки на наличие ошибок, известный как контроль четности. Чипы четности имеют дополнительный бит на каждые 8 бит данных. Принцип работы паритета прост. Давайте сначала посмотрим на четность.

Когда 8 битов в байте принимают данные, чип суммирует общее количество единиц. Если общее количество единиц нечетное, бит четности устанавливается в 1. Если общее количество четно, бит четности устанавливается в 0. Когда данные считываются обратно из битов, общее количество снова суммируется и сравнивается к биту четности. Если сумма нечетная, а бит четности равен 1, то данные считаются достоверными и отправляются в ЦП. Но если сумма нечетная, а бит четности равен 0, чип знает, что где-то в 8 битах есть ошибка, и сбрасывает данные. Нечетная четность работает так же, но бит четности устанавливается в 1, когда общее количество единиц в байте четное.

Проблема с контролем четности заключается в том, что он обнаруживает ошибки, но ничего не делает для их исправления. Если байт данных не соответствует своему биту четности, данные отбрасываются, и система повторяет попытку. Компьютеры в критических позициях нуждаются в более высоком уровне отказоустойчивости. Высокопроизводительные серверы часто имеют форму проверки ошибок, известную как код исправления ошибок (ECC). Как и контроль четности, ECC использует дополнительные биты для контроля данных в каждом байте. Разница в том, что ECC использует для проверки ошибок несколько битов — сколько зависит от разрядности шины — вместо одного. Память ECC использует специальный алгоритм не только для обнаружения однобитовых ошибок, но и для их исправления. Память ECC также обнаружит случаи сбоя более чем одного бита данных в байте. Такие сбои очень редки, и их нельзя исправить даже с помощью ECC.

В большинстве продаваемых компьютеров используются микросхемы памяти без контроля четности.Эти микросхемы не обеспечивают какой-либо встроенной проверки ошибок, а вместо этого полагаются на контроллер памяти для обнаружения ошибок.

Сколько оперативной памяти вам нужно?

Говорят, что у вас никогда не будет достаточно денег, и то же самое относится и к оперативной памяти, особенно если вы много работаете с графикой или играете. Наряду с самим ЦП, оперативная память является наиболее важным фактором производительности компьютера. Если у вас ее недостаточно, добавление оперативной памяти может иметь большее значение, чем установка нового процессора!

Если ваша система медленно реагирует или постоянно обращается к жесткому диску, вам необходимо добавить больше оперативной памяти. Если вы используете Windows 10, Microsoft рекомендует 1 ГБ в качестве минимального требования к ОЗУ для 32-разрядной версии и 2 ГБ для 64-разрядной версии. Если вы переходите на Windows 11, вам потребуется не менее 4 ГБ. Если вы используете Mac с MacOS 11 (Big Sur), вам также потребуется 4 ГБ.

Linux хорошо работает на системах с низкими системными требованиями, включая оперативную память. Xubuntu, одному из популярных дистрибутивов Linux с низкими требованиями, требует всего 512 МБ ОЗУ. Xubuntu использует облегченную среду рабочего стола Xfce, которая также работает с другими дистрибутивами Linux. Конечно, есть дистрибутивы Linux с более высокими системными требованиями.

Независимо от того, какую операционную систему вы используете, помните, что минимальные требования рассчитаны для нормального использования — доступ в Интернет, обработка текстов, стандартные домашние/офисные приложения и легкие развлечения. Если вы занимаетесь автоматизированным проектированием (САПР), трехмерным моделированием/анимацией или тяжелой обработкой данных, или если вы серьезный геймер, вам потребуется больше оперативной памяти. Вам также может понадобиться больше оперативной памяти, если ваш компьютер действует как сервер (веб-страницы, база данных, приложение, FTP или сеть).

Другой вопрос заключается в том, сколько видеопамяти вы хотите на своей видеокарте. Почти все карты, которые вы можете купить сегодня, имеют не менее 12-16 МБ оперативной памяти. Обычно этого достаточно для работы в обычной офисной среде. Вам, вероятно, следует инвестировать в видеокарту более высокого класса, если вы хотите сделать что-либо из следующего:

Играть в реалистичные игры
Снимать и редактировать видео
Создание трехмерной графики
Работайте в полноцветной среде с высоким разрешением.
Создание полноцветных иллюстраций

При покупке видеокарт помните, что ваш монитор и компьютер должны поддерживать выбранную вами карту.

Как установить оперативную память

В большинстве случаев установка оперативной памяти – это очень простая и понятная процедура. Главное — провести исследование. Вот что вам нужно знать:

Сколько у вас оперативной памяти
Сколько оперативной памяти вы хотите добавить
Форм-фактор
Тип оперативной памяти
Необходимые инструменты
Гарантия
Куда это идет?

Оперативная память обычно продается плотностью, кратной 2 гигабайтам: 2, 4, 8, 16, 32. Другими словами, модуль одного типоразмера, но на одной плате может быть разное количество памяти. Например, если ваш компьютер имеет 8 ГБ, а вам нужно 16 ГБ общей оперативной памяти, вам следует купить модуль с плотностью 8 ГБ.

После того, как вы узнаете, сколько оперативной памяти вам нужно, проверьте, какой форм-фактор (тип карты) вам нужно купить. Вы можете найти это в руководстве, прилагаемом к вашему компьютеру, или вы можете связаться с производителем. Важно понимать, что ваши возможности зависят от конструкции вашего компьютера. Большинство компьютеров, продаваемых для обычного домашнего/офисного использования, имеют слоты DIMM. Высокопроизводительные системы переходят на технологию RIMM, которая со временем перейдет и на стандартные настольные компьютеры. Поскольку слоты DIMM и RIMM очень похожи, будьте очень осторожны, чтобы убедиться, что вы знаете, какой тип используется в вашем компьютере. Установка карты неправильного типа в слот может привести к повреждению системы и выходу карты из строя.

Вам также необходимо знать, какой тип оперативной памяти требуется. Некоторым компьютерам для работы требуются очень специфические типы оперативной памяти. Например, ваш компьютер может работать только с 60-70 нс четностью EDO RAM. Большинство компьютеров не настолько ограничены, но у них есть ограничения. Для оптимальной производительности ОЗУ, которое вы добавляете на свой компьютер, также должно соответствовать существующему ОЗУ по скорости, четности и типу.

Кроме того, некоторые компьютеры поддерживают двухканальную конфигурацию ОЗУ либо в качестве опции, либо в качестве требования. Двухканальные модули ОЗУ устанавливаются согласованными парами, поэтому, если установлена карта ОЗУ на 512 МБ, рядом с ней устанавливается еще одна карта на 512 МБ. Если двухканальная конфигурация не является обязательной, установка ОЗУ согласованными парами повышает производительность некоторых приложений.

Ваш компьютер настроен только на определенный объем памяти. Существует ограниченное количество слотов памяти, и в зависимости от вашей машины вы можете быть ограничены модулем плотности 8 ГБ, даже если производитель выпускает модуль 16 или 32 ГБ. Или, в некоторых случаях, ваш компьютер может позволить вам обновить оперативную память, которая была установлена на заводе.Если у вас есть машина с 4 ГБ сменной оперативной памяти, но эта машина может принять 16 ГБ, вы можете купить два модуля по 8 ГБ и заменить модуль на 4 ГБ.

Некоторые производители — как компьютеров, так и памяти — предлагают на своих веб-сайтах мастер, где вы можете ввести модель своего компьютера, чтобы помочь вам определить, какой тип памяти вам нужно установить. Проверьте системные настройки на вашем компьютере, чтобы узнать, сколько памяти установлено. Как только вы узнаете, сколько слотов есть и сколько памяти он может принять, вы можете решить, сколько памяти купить. Некоторые производители припаивают базовую память на место, но в противном случае вы можете удалить карту памяти меньшего размера и заменить ее на карту большего размера.

Заранее зная конфигурацию своего компьютера, вы сможете избежать разочарований при покупке модулей памяти. Обнаружение того, что вы не можете использовать то, что вы купили, после того, как вы открыли свой компьютер, может быть очень, очень раздражающим.

Прежде чем открыть компьютер, ознакомьтесь с лицензионным соглашением с конечным пользователем, чтобы убедиться, что при этом вы не аннулируете гарантию. Некоторые производители запечатывают корпус и просят, чтобы клиент установил ОЗУ уполномоченным специалистом. Если вы готовы открыть корпус, выключите и отсоедините компьютер от сети. Заземлите себя, используя антистатическую прокладку или браслет для снятия статического электричества. В зависимости от вашего компьютера вам может понадобиться отвертка или гаечный ключ, чтобы открыть корпус. Некоторые настольные системы поставляются в корпусах без инструментов, в которых используются винты с накатанной головкой или простая защелка. С ноутбуками часто сложнее.

Фактическая установка модуля памяти обычно не требует никаких инструментов. Оперативная память устанавливается в ряд слотов на материнской плате, известных как банк памяти. Модуль памяти имеет вырез на одном конце, поэтому вы не сможете вставить его в неправильном направлении.

Для SIMM и некоторых модулей DIMM вы устанавливаете модуль, помещая его в слот примерно под углом 45 градусов, а затем проталкивая его вперед, пока он не станет перпендикулярным материнской плате, а небольшие металлические зажимы на каждом конце не защелкнутся. Если зажимы не фиксируются должным образом, убедитесь, что выемка находится на правильном конце, а карта надежно закреплена. Многие модули DIMM не имеют металлических зажимов; они полагаются на трение, чтобы удерживать их на месте. Опять же, просто убедитесь, что модуль надежно закреплен в слоте. Прочтите инструкции к вашей материнской плате.

После установки модуля закройте корпус, снова подключите компьютер и включите его. Когда компьютер запускает POST («самопроверка при включении»), он должен автоматически распознать память, но для этого может потребоваться несколько перезагрузок. Вот и все!

Память компьютера обычно подразделяется на внутреннюю или внешнюю память.

Внутренняя память, также называемая "основной или первичной памятью", относится к памяти, в которой хранятся небольшие объемы данных, к которым можно быстро получить доступ во время работы компьютера.

Внешняя память, также называемая «вторичной памятью», относится к устройству хранения, которое может сохранять или сохранять данные на постоянной основе. Это могут быть встроенные или съемные запоминающие устройства. Примеры включают жесткие диски или твердотельные накопители, флэш-накопители USB и компакт-диски.

Какие существуют типы внутренней памяти?

В основном существует два вида внутренней памяти: ПЗУ и ОЗУ.

ROM означает постоянную память. Он энергонезависимый, что означает, что он может сохранять данные даже без питания. Он используется в основном для запуска или загрузки компьютера.

После загрузки операционной системы компьютер использует ОЗУ , что означает оперативную память, в которой временно хранятся данные, пока центральный процессор (ЦП) выполняет другие задачи. Чем больше оперативной памяти на компьютере, тем меньше процессору приходится считывать данные из внешней или вторичной памяти (устройства хранения), что позволяет компьютеру работать быстрее. Оперативная память быстрая, но энергозависимая, что означает, что она не сохранит данные, если нет питания. Поэтому важно сохранять данные на запоминающее устройство до выключения системы.

Какие существуют типы оперативной памяти?

Существует два основных типа ОЗУ: динамическое ОЗУ (DRAM) и статическое ОЗУ (SRAM).

DRAM (произносится как DEE-RAM) широко используется в качестве основной памяти компьютера. Каждая ячейка памяти DRAM состоит из транзистора и конденсатора в интегральной схеме, а бит данных хранится в конденсаторе. Поскольку транзисторы всегда имеют небольшую утечку, конденсаторы будут медленно разряжаться, что приведет к утечке хранящейся в них информации; следовательно, DRAM необходимо обновлять (с новым электронным зарядом) каждые несколько миллисекунд, чтобы сохранить данные.
SRAM (произносится как ES-RAM) состоит из четырех-шести транзисторов. Он хранит данные в памяти до тех пор, пока в систему подается питание, в отличие от DRAM, которую необходимо периодически обновлять. Таким образом, SRAM быстрее, но и дороже, что делает DRAM более распространенной памятью в компьютерных системах.

Какие распространенные типы DRAM?

Synchronous DRAM (SDRAM) «синхронизирует» скорость памяти с тактовой частотой процессора, чтобы контроллер памяти знал точный такт, когда запрошенные данные будут готовы. Это позволяет ЦП выполнять больше инструкций в данный момент времени. Типичная SDRAM передает данные со скоростью до 133 МГц.

Rambus DRAM (RDRAM) получил свое название от компании Rambus, которая его создала. Он был популярен в начале 2000-х годов и в основном использовался для игровых устройств и видеокарт со скоростью передачи данных до 1 ГГц.

SDRAM с двойной скоростью передачи данных (DDR SDRAM) – это тип синхронной памяти, пропускная способность которого почти вдвое превышает пропускную способность SDRAM с одинарной скоростью передачи данных (SDR), работающей на той же тактовой частоте, за счет использования метода, называемого "двойной накачкой", который позволяет передавать данных о переднем и заднем фронтах тактового сигнала без увеличения тактовой частоты.

На смену DDR1 SDRAM пришли DDR2 , DDR3 и, совсем недавно, DDR4 SDRAM. Хотя модули работают по одним и тем же принципам, они не имеют обратной совместимости. Каждое поколение обеспечивает более высокую скорость передачи и более высокую производительность. Например, новейшие модули DDR4 обеспечивают высокую скорость передачи данных 2133/2400/2666 и даже 3200 МТ/с.

Рисунок 1. Типы компьютерной памяти.

Какие существуют типы пакетов DRAM?

Однорядный модуль памяти (SIMM)
Модули SIMM широко использовались с конца 1980-х по 1990-е годы и в настоящее время устарели. Обычно они имели 32-разрядную шину данных и были доступны в двух физических типах — 30- и 72-контактном.

Какие распространенные типы модулей DIMM?

Существует несколько архитектур DIMM. Разные платформы могут поддерживать разные типы памяти, поэтому лучше проверить, какие модули поддерживаются материнской платой. Вот наиболее распространенные стандартные модули DIMM со стандартной длиной 133,35 мм и высотой 30 мм.

Тип модуля DIMM

Описание

Небуферизованные модули DIMM
(UDIMM)

Используется в основном на настольных и портативных компьютерах. Они работают быстрее и стоят меньше, но не так стабильны, как регистровая память. Команды поступают непосредственно от контроллера памяти, находящегося в ЦП, к модулю памяти.

Полностью буферизованные модули DIMM
(FB-DIMM)

Обычно используемые в качестве основной памяти в системах, требующих большой емкости, таких как серверы и рабочие станции, FB-DIMM используют чипы расширенного буфера памяти (AMB) для повышения надежности, поддержания целостности сигнала и улучшения методов обнаружения ошибок для уменьшения программных ошибок. Шина AMB разделена на 14-битную шину чтения и 10-битную шину записи. Благодаря выделенной шине чтения/записи операции чтения и записи могут выполняться одновременно, что повышает производительность. Меньшее количество контактов (69 контактов на последовательный канал по сравнению с 240 контактами на параллельных каналах) приводит к меньшей сложности разводки и позволяет создавать платы меньшего размера для компактных систем с малым форм-фактором.

Зарегистрированные модули DIMM
(RDIMM)

Также известная как "буферизованная" память, часто используется в серверах и других приложениях, требующих стабильности и надежности. RDIMM имеют встроенные регистры памяти (отсюда и название «зарегистрированные»), расположенные между памятью и контроллером памяти. Контроллер памяти буферизует команды, адресацию и тактовый цикл, направляя инструкции в выделенные регистры памяти вместо прямого доступа к DRAM. В результате инструкции могут выполняться примерно на один такт ЦП дольше, но буферизация снижает нагрузку на контроллер памяти ЦП.

Загрузка модулей DIMM с уменьшенным объемом
(LR-DIMM)

Используйте технологию Isolation Memory Buffer (iMB), которая снижает нагрузку на контроллер памяти за счет буферизации каналов данных и адресов. В отличие от регистра модулей RDIMM, которые буферизуют только команды, адресацию и тактовый цикл, микросхема iMB также буферизует сигналы данных. Чип iMB изолирует всю электрическую нагрузку, включая сигналы данных чипов DRAM на модулях DIMM, от контроллера памяти, поэтому контроллер памяти видит только iMB, а не чипы DRAM. Затем буфер памяти обрабатывает все операции чтения и записи в чипы DRAM, повышая как емкость, так и скорость. (Источник: изолирующий буфер памяти)

Таблица 1. Распространенные типы модулей DIMM.

Помимо модулей DIMM стандартного размера, существуют ли модули DIMM малого форм-фактора для систем с ограниченным пространством?

Малогабаритные модули DIMM (SO-DIMM) представляют собой альтернативу модулям DIMM меньшего размера. В то время как стандартные модули DIMM DDR4 имеют длину около 133,35 мм, модули SO-DIMM почти вдвое меньше обычных модулей DIMM и имеют длину 69,6 мм, что делает их идеальными для ультрапортативных устройств. Оба обычно имеют высоту 30 мм, но могут быть доступны в формате очень низкого профиля (VLP) с высотой 20,3 мм или сверхнизкого профиля (ULP) с высотой от 17,8 до 18,2 мм. Другим типом модулей DIMM малого форм-фактора является Mini-RDIMM, длина которого составляет всего 82 мм по сравнению со 133 мм обычных модулей RDIMM.

Продукты ATP DRAM

ATP предлагает промышленные модули памяти различной архитектуры, емкости и форм-фактора. Модули ATP DRAM обычно используются в промышленных ПК и встроенных системах. Устойчивые к вибрации, ударам, пыли и другим сложным условиям, модули ATP DRAM хорошо работают даже при самых ресурсоемких рабочих нагрузках и приложениях, а также в различных операционных средах.

Стремясь обеспечить долговечность продуктов, ATP также продолжает предлагать устаревшие модули DRAM в определенных форм-факторах в соответствии с лицензионным соглашением с Micron Technology, Inc. Для получения информации об устаревших продуктах SDRAM ATP посетите сайт Legacy SDRAM .

Чтобы обеспечить высокую надежность, ATP проводит тщательное тестирование и проверку от уровня ИС до уровня модуля и продукта, используя автоматическое испытательное оборудование (ATE) для различных электрических параметров, таких как предельное напряжение, частота сигнала, тактовая частота, синхронизация команд и синхронизация данных. непрерывные термические циклы. Испытание во время прожига (TDBI) использует специальную мини-термокамеру, в которой модули подвергаются низким и повышенным температурным испытаниям, чтобы отсеять дефектные компоненты и свести к минимуму младенческую смертность IC, тем самым обеспечивая более высокое качество производства и уменьшая фактические отказы в полевых условиях.

В таблице ниже представлены продукты DDR4 DRAM компании ATP.

Тип модуля DIMM

Размер (Д x В мм) / Изображение

DDR4
RDIMM ECC

Стандартный: 133,35 x 31,25

Очень низкий профиль (VLP): 133,35 x 18,75

DDR4
UDIMM ECC

133,35 x 31,25

DDR4
SO-DIMM ECC

69,6 x 30

DDR4
Mini-DIMM
Небуферизованный ECC

Очень низкий профиль (VLP): 80 x 18,75

Таблица 2. Продукты ATP DDR4 DRAM. (Также доступны версии без ECC.)

В таблице ниже показано сравнение размеров различных типов модулей DRAM.

Тип модуля DIMM

Размер (Д x В мм)

DDR4

VLP (очень низкий профиль)

DDR3

133,35 x 18,28–18,79

ULP (сверхнизкий профиль)

133,35 x 17,78–18,28

DDR2

133,35 x 18,28–18,79

ГДР

133,35 x 18,28–18,79

SDRAM

133,35 x 25,4–43,18

Таблица 3. Сравнение размеров DDR4/DDR3/DDR2/DDR.

Для получения подробного списка, спецификаций и описаний продуктов DRAM компании ATP посетите веб-сайт ATP или обратитесь к дистрибьютору/представителю ATP в вашем регионе.

Вы когда-нибудь задумывались, из чего состоит оперативная память и как производится память? Вот закулисный взгляд на строгий процесс, который мы предпринимаем для производства памяти и обеспечения того, чтобы вы получили высококачественный продукт.

Часть I: от кремния до готовой пластины

Чипы памяти — это интегральные схемы с различными транзисторами, резисторами и конденсаторами, которые должны быть сформированы на каждом чипе. Эти интегральные схемы начинаются с кремния, который обычно извлекается из песка. Превращение кремния в микросхемы памяти — это кропотливая и кропотливая процедура, в которой участвуют инженеры, металлурги, химики и физики. Память производится на большом объекте, называемом фабрикой, в котором есть множество чистых комнат. Полупроводниковые микросхемы памяти изготавливаются в чистых помещениях, потому что схема настолько мала, что даже мельчайшие частицы пыли могут повредить ее. Основное предприятие Micron в Бойсе, штат Айдахо, занимает площадь более 1,8 миллиона квадратных футов и имеет чистые помещения класса 1 и класса 10. В чистом помещении класса 1 в кубическом футе воздуха содержится не более 1 частицы пыли. Для сравнения, в чистой современной больнице содержится около 10 000 частиц пыли на кубический фут воздуха. Воздух в чистом помещении постоянно фильтруется и циркулирует. Члены производственной группы носят специальные шапочки, халаты и маски, которые защищают воздух от частиц.

Шаг 1. Слитки кремния

Первым шагом от кремния к интегральной схеме является создание чистого монокристаллического цилиндра или слитка из кремния диаметром 330 миллиметров. После формирования слитки кремния нарезаются на тонкие, тщательно отполированные пластины толщиной менее шести миллиметров. Элементы схемы чипа (транзисторы, резисторы и конденсаторы) затем строятся слоями на кремниевой пластине.Схемы разрабатываются, тестируются с помощью моделирования и совершенствуются в компьютерных системах до того, как они будут построены. Когда проектирование завершено, изготавливаются стеклянные фотошаблоны — по одной маске на каждый слой схемы. Фотомаски – это непрозрачные пластины с отверстиями или прозрачные пленки, через которые свет проходит в определенном порядке. Эти маски необходимы для следующего этапа производственного процесса: фотолитографии.

Шаг 2. Фотолитография

В стерильной чистой комнате пластины подвергаются многоэтапному процессу фотолитографии, который повторяется один раз для каждой маски, необходимой для контура. Маски используются (а) для определения различных частей транзистора, конденсатора, резистора или соединителя, которые будут составлять интегральную схему, и (б) для определения схемы схемы для каждого слоя, на котором изготовлено устройство. В начале производственного процесса голые кремниевые пластины покрывают тонким слоем стекла, а затем слоем нитрида. Стеклянный слой формируется путем воздействия кислорода на кремниевую пластину при температуре 900 градусов по Цельсию в течение часа или более, в зависимости от того, насколько толстым должен быть слой. Стекло (диоксид кремния) образуется, когда кремниевый материал в пластине подвергается воздействию кислорода. При высоких температурах эта химическая реакция (называемая окислением) происходит очень быстро.

Шаг 3. Фоторезист

Затем пластина равномерно покрывается густой светочувствительной жидкостью, называемой фоторезистом. Части пластины выбираются для экспонирования путем тщательного выравнивания маски между источником ультрафиолетового света и пластиной. В прозрачных участках маски свет проходит и обнажает фоторезист. Под воздействием ультрафиолетового света фоторезист претерпевает химические изменения, что позволяет раствору проявителя удалить экспонированный фоторезист и оставить неэкспонированную часть на пластине. Для каждой маски, требуемой схемой, процесс фотолитографии/фоторезиста повторяется.

Шаг 4. Травление

На этапе травления на пластину наносится влажная кислота или сухой плазменный газ, чтобы удалить часть нитридного слоя, незащищенного затвердевшим фоторезистом. Это оставляет нитридный рисунок на пластине точно по дизайну маски. Когда затвердевший фоторезист удаляется (очищается) другим химическим веществом, на пластине теперь можно выгравировать сотни чипов памяти.

Часть II. Наслоение пластины и завершение схемы

В части I производственного процесса все элементы схемы (транзисторы, резисторы и конденсаторы) были созданы во время начальных операций с маской. Следующие шаги соединяют эти элементы вместе, создавая набор слоев.

Шаг 5. Наслоение алюминия

Чтобы начать соединение элементов схемы, на пластину наносится изолирующий слой стекла (называемый BPSG), а контактная маска используется для определения точек контакта (или окон) каждого из элементов схемы. После травления контактных окон вся пластина покрывается тонким слоем алюминия в камере напыления. Когда на алюминиевый слой наносится металлическая маска, образуется сеть тонких металлических соединений или проводов, создающая путь для цепи.

Шаг 6. Нанесение пассивации

Затем вся пластина покрывается изолирующим слоем из стекла и нитрида кремния, чтобы защитить ее от загрязнения во время сборки. Это защитное покрытие называется пассивирующим слоем. Затем следует окончательный процесс травления маски и пассивации, при котором пассивирующий материал удаляется с клемм, которые называются контактными площадками. Теперь свободные контактные площадки используются для электрического соединения кристалла с металлическими штырями на пластиковом или керамическом корпусе, и теперь интегральная схема готова. Перед отправкой пластины на сборку каждая интегральная схема на пластине тестируется. Функциональные и нефункциональные микросхемы идентифицируются и отображаются в файле компьютерных данных. Затем алмазная пила разрезает пластину на отдельные чипы. Неработающие чипы выбрасываются, а остальные готовы к сборке. Эти отдельные микросхемы называются кристаллами. Прежде чем матрица будет помещена в капсулу, они крепятся к выводным рамкам, где тонкие золотые провода соединяют контактные площадки на микросхеме с рамками, чтобы создать электрический путь между матрицей и выводными пальцами.

Часть III. Подготовка штампа и тестирование

В части II производственного процесса была создана интегральная схема, а готовая пластина была разрезана на штампы. Следующие шаги подготовят кристалл к использованию в готовых модулях.

Шаг 7. Инкапсуляция

Во время инкапсуляции выводные рамки помещаются на плиты пресс-формы и нагреваются. Расплавленный пластиковый материал прессуется вокруг каждой матрицы, образуя ее индивидуальную упаковку. Форма открывается, а выводные рамки выдавливаются и очищаются.

Шаг 8. Гальваника

Гальваническое покрытие — это следующий процесс, при котором инкапсулированные свинцовые рамки «заряжаются» при погружении в раствор олова и свинца.Здесь ионы олова и свинца притягиваются к электрически заряженной свинцовой рамке, что создает однородный гальванический осадок, увеличивая проводимость матрицы и обеспечивая чистую поверхность, чтобы можно было установить матрицу.

Шаг 9. Обрежьте и придайте форму

При обрезке и формовании рамы с выводами загружаются в машины для обрезки и формовки, где формируются выводы, а затем отделяется стружка от рамок. Затем отдельные чипы помещаются в антистатические тубы для обработки и транспортировки в испытательную зону для окончательного тестирования.

Шаг 10. Тестирование на выжигание

При тестировании на выгорание каждый чип проверяется, чтобы увидеть, как он работает в ускоренных стрессовых условиях. Тестирование на выгорание является критически важным компонентом надежности модуля. Тестируя модули в ускоренных стрессовых условиях, мы можем отсеять несколько модулей в каждой партии, которые выйдут из строя после минимального использования. Для проведения обжиговых испытаний мы используем лучшие в отрасли печи AMBYX, которые наши инженеры разработали специально для обжиговых испытаний. После того, как микросхемы памяти проходят испытания на сжигание, они проверяются, герметизируются и готовятся к сборке.

Шаг 11. Сборка и сборка печатной платы

После изготовления микросхем памяти их необходимо подключить к материнской плате вашего компьютера. Печатные платы (PCB) решают эту проблему, предоставляя способ подключения микросхем к материнской плате. Для этого микросхемы монтируются на печатную плату (PCB), а конечным продуктом является готовый модуль памяти. Печатные платы строятся в виде массивов или листов, состоящих из нескольких одинаковых плат. После сборки массив разделяется на отдельные модули, подобно тому, как плитку шоколада можно разбить на более мелкие квадраты. Изменяя общее количество печатных плат в каждом массиве в зависимости от размера, Micron максимизирует количество модулей, изготовленных из заданного количества сырья.

Часть IV. Сборка модуля

В части III производственного процесса кристалл и печатная плата были подготовлены для окончательной сборки модуля. Заключительные шаги охватывают процесс сборки модуля.

Шаг 12. Трафаретная печать

Когда конструкция модуля доведена до совершенства и изготовлены печатные платы, начинается сборка модуля памяти! Сборка включает в себя сложную процедуру пайки, которая прикрепляет микросхемы памяти к печатной плате. Это начинается с трафаретной печати. При трафаретной печати трафарет используется для нанесения паяльной пасты на готовую печатную плату. Паяльная паста — это липкое вещество, которое удерживает чипы на печатной плате. Использование трафарета обеспечивает нанесение паяльной пасты только на те места, где будут крепиться компоненты (чипы). Точки крепления легко найти благодаря реперам, которые представляют собой метки на печатной плате, которые определяют, где необходимо разместить микросхемы. разместить микросхемы на печатной плате. Машины захвата и размещения запрограммированы так, чтобы знать, какие чипы куда помещаются, поэтому, когда машина берет чип из устройства подачи и размещает его на печатной плате, она точно знает, где находится чип. Процесс размещения чипа происходит для всех оставшихся чипов и любых других компонентов модуля. Из всех этапов изготовления памяти этот самый быстрый: микросхемы размещаются на готовой плате всего за несколько секунд!

Шаг 13. Пайка и крепление

Далее собранные микросхемы и платы проходят через печь. Тепло плавит паяльную пасту в жидкость. Когда припой остывает, он затвердевает, оставляя прочную связь между микросхемами памяти и печатной платой. Поверхностное натяжение расплавленного припоя предотвращает смещение чипов во время этого процесса. После прикрепления чипов массив разделяется на отдельные модули. Члены команды Micron визуально проверяют каждый модуль. Многие модули также проходят дополнительную проверку с использованием автоматизированного рентгеновского оборудования, чтобы убедиться в правильности пайки всех соединений. Все модули памяти Micron соответствуют критериям приемки IPC-A-610 — отраслевому стандарту, признанному во всем мире.

Шаг 14. Проверка качества после сборки

Затем Micron тестирует и маркирует модули. Мы используем специализированное оборудование для автоматического тестирования производительности и функциональности. Это исключает любую возможность того, что оператор по ошибке поместит неисправный модуль в проходное место. Некоторые модули запрограммированы с идентифицирующим «Жетоном», который ваш компьютер распознает и прочитает.

Шаг 15. Отгрузка

Перед отправкой производителям компьютеров и потребителям статистически значимая часть готовых модулей случайным образом отбирается для окончательной проверки качества. После того, как модули одобрены для использования, они помещаются в пластиковые лотки и пакеты с защитой от электростатических разрядов и готовятся к доставке. После обширного производственного процесса ваша память готова к использованию. Он был тщательно протестирован и одобрен! Подробнее о модулях памяти читайте здесь!

© Micron Technology, Inc., 2018. Все права защищены. Информация, продукты и/или технические характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления.Ни Crucial, ни Micron Technology, Inc. не несут ответственности за упущения или ошибки в типографике или фотографии. Micron, логотип Micron, Crucial и логотип Crucial являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками Micron Technology, Inc. Все остальные товарные знаки и знаки обслуживания являются собственностью соответствующих владельцев.

Память (ОЗУ) бывает разных типов. Различия связаны с функцией памяти и технологией памяти и другого компьютерного оборудования.

Чтобы определить, какой тип памяти подходит для вашего компьютера, используйте инструмент Crucial® Advisor™ или инструмент System Scanner. Эти инструменты помогут вам определить, какие модули памяти совместимы с вашим компьютером, а также варианты, соответствующие вашим требованиям к скорости и бюджету. Продолжайте читать, чтобы узнать больше об этих параметрах.

SRAM, DRAM и ECC

Статическая оперативная память (SRAM) и динамическая память (DRAM) — это две классификации памяти. В SRAM данные хранятся в шеститранзисторной ячейке памяти. SRAM часто используется в качестве кэш-памяти для процессора (CPU) и обычно не подлежит замене пользователем.

DRAM хранит данные с помощью пары транзисторов и конденсаторов, которые составляют одну ячейку DRAM. DRAM дешевле в производстве, но немного медленнее, чем SRAM. Большинство заменяемых пользователем модулей памяти — это DRAM.

Код с исправлением ошибок (ECC) — это тип DRAM, который имеет дополнительную ячейку для обнаружения и исправления случайных ошибок. Память ECC заменяется пользователем, но она должна быть совместима с другим компьютерным оборудованием. Узнайте больше о памяти ECC здесь.

Скорости передачи данных: объяснение DDR

SDRAM (синхронная динамическая оперативная память) была разработана в ответ на увеличение скорости других компонентов компьютера. Раньше память должна была быть асинхронной, то есть работать независимо от процессора. Синхронная память синхронизирует ответы модуля памяти с системной шиной.

По мере того, как другие компоненты компьютера увеличивали свою скорость, скорость памяти также должна была увеличиваться. Была разработана двойная скорость передачи данных, или DDR, а предыдущая технология стала известна как одинарная скорость передачи данных, или SDR. DDR был быстрее и потреблял меньше энергии, чем SDR. Память DDR передает данные в процессор как по переднему, так и по заднему фронту тактового сигнала. Тактовый сигнал состоит как из сильной, так и из положительной доли. Использование обоих тактов для передачи данных делает память с удвоенной скоростью передачи данных значительно быстрее, чем память с одинарной скоростью передачи данных, которая использовала только один фронт тактового сигнала для передачи данных. Двойная скорость передачи данных отличается от двухканальной памяти. Узнайте о двухканальной памяти здесь.

Технологии памяти продолжают развиваться. Память следующего поколения, DDR2, быстрее и потребляет меньше энергии, чем оригинальная DDR. DDR3 и DDR4 продолжили эту тенденцию. Каждое последующее поколение работает быстрее и потребляет меньше энергии. Стандарты памяти контролируются JEDEC, Объединенным техническим советом по электронным устройствам, независимой торговой организацией и органом по стандартизации полупроводниковой техники.

Память должна быть совместима с другими компонентами компьютерной системы. Как правило, компоненты создаются в соответствии с высочайшими стандартами во время производства, но с расчетом на то, что технология будет продолжать меняться. Чтобы пользователи не могли вставлять несовместимую память, модули физически различаются для каждого поколения технологии памяти. Эти физические различия являются стандартными для всей индустрии памяти. Одна из причин общеотраслевой стандартизации памяти заключается в том, что производители компьютеров должны знать электрические параметры и физическую форму памяти, которую можно установить в их компьютеры. Поскольку электрические параметры различны для каждого поколения памяти, физическая форма памяти меняется, чтобы предотвратить установку в компьютер неправильной памяти. Компьютеры могут использовать память только того поколения, для которого они предназначены.

Скорость оперативной памяти

Числа, которые появляются после «DDR» и индикатора поколения, представляют собой скорость передачи данных модуля в секунду. Поскольку двойная скорость передачи данных передает данные как по переднему, так и по заднему фронту тактового цикла, DDR3-800 измеряется с использованием 400 тактовых циклов на частоте ввода/вывода 1066 МГц. Обратите внимание, что герц — это мера циклов в секунду, а не мера скорости циклов.

Есть также отраслевое название, указывающее теоретическую пропускную способность модуля, например "PC3-6400". Пропускная способность рассчитывается путем умножения количества передач в секунду на восемь (DDR3 передает данные по шине шириной 64 бита, а поскольку байт равен восьми битам, это восемь байтов данных за одну передачу).

Во всех случаях более высокие числа указывают на более высокие скорости.

Заключение

Если вы хотите обновить память вашего компьютера или собрать собственный компьютер, вы должны убедиться, что память совместима с другими компонентами вашего компьютера.Вы должны выбрать правильную технологию памяти, прежде чем вы сможете смотреть на скорость или любые другие функции. Прочитайте о том, как установить больше памяти на свой компьютер.

Читайте также: