De ontwikkeling van geheugenmodules

De status van de geheugenchip bleef in gebruik tot de vroege dagen van de 286, die een praktisch obstakel vormde voor de ontwikkeling van computers vanwege het onvermogen om te worden gedemonteerd en vervangen. Gezien dit zijn geheugenmodules naar voren gekomen. Soldeer de geheugenchip op een vooraf ontworpen printplaat en gebruik ook geheugenslots op het moederbord van de computer. Dit lost het probleem van moeilijke installatie en vervanging van geheugen volledig op.
Vóór de release van het 80286 -moederbord werd het geheugen niet gewaardeerd door de wereld. Op dat moment werd het geheugen rechtstreeks op het moederbord bevestigd en had hij alleen een capaciteit van 64-256 kb. Voor de werkprogramma's die op dat moment op pc's worden uitgevoerd, waren de prestaties en capaciteit van dit type geheugen voldoende om te voldoen aan de verwerkingsbehoeften van softwareprogramma's op dat moment. Met de opkomst van softwareprogramma's en het nieuwe Hardwareplatform voor generatie 80286 zijn echter hogere vereisten voor geheugenprestaties voorgesteld door programma's en hardware. Om de snelheid te verbeteren en de capaciteit uit te breiden, moet het geheugen in een onafhankelijke verpakkingsvorm verschijnen, waardoor het concept van "geheugenmodule" wordt geboorte.
Toen het 80286 -moederbord voor het eerst werd geïntroduceerd, gebruikte de geheugenmodule de single in Line Memory Modules (SIMM) interface met een capaciteit van 30 pin en 256 KB. Het moet bestaan ​​uit 8 databits en 1 checksum om een ​​bank te vormen. Daarom wordt de 30pin SIMM die we zien meestal met vier modules samen gebruikt. Sinds de pc in 1982 op de civiele markt kwam, was het 30pin SIMM -geheugen gecombineerd met de 80286 -processor de pionier op het gebied van geheugen.
Vervolgens bereikte PC -technologie van 1988 tot 1990 een nieuwe piek van ontwikkeling, namelijk het ERA van 386 en 486. Op dit moment had CPU's zich al ontwikkeld tegen 16 bit, dus het SIMM -geheugen van 30 pin kon niet langer aan de vraag voldoen. De lagere geheugenbandbreedte was een dringend knelpunt geworden om op te lossen. Daarom verscheen op dit moment 72 pin SIMM -geheugen, die 32- bit Fast Page Mode -geheugen ondersteunde en een sterk verhoogde geheugenbandbreedte. De enkele capaciteit van 72 -pins SIMM -geheugen is over het algemeen 512 kB tot 2 MB en er zijn slechts twee nodig om tegelijkertijd te worden gebruikt. Vanwege de incompatibiliteit met 30 pin SIMM -geheugen elimineerde de PC -industrie op dit moment beslissend 30 -pin SIMM -geheugen.
Edo DRAM -geheugen (verlengde date ram) geheugen, een populaire geheugenmodule tussen 1991 en 1995, is extreem vergelijkbaar met FP DRAM. Het elimineert het tijdsinterval tussen de twee opslagcycli van uitgebreid gegevensuitvoergeheugen en overdrachtsgeheugen en heeft toegang tot de volgende pagina terwijl u gegevens naar de CPU verzendt. Daarom is de snelheid 15-30% sneller dan gewone dram. De werkspanning is over het algemeen 5V, de bandbreedte is 32- bit en de snelheid is hoger dan 40ns. Het werd op dat moment voornamelijk gebruikt op 486 en vroege Pentium -computers.
Van 1991 tot 1995 waren we getuige van een ongemakkelijke situatie waarin de ontwikkeling van geheugentechnologie relatief langzaam en bijna stagneert. Daarom zagen we op dit moment de coëxistentie van 72 pin en 168 pin edo ram. EDO Memory behoort zelfs ook tot de categorie van 72 PIN SIMM -geheugen, maar het hanteert een volledig nieuwe adresseringsmethode. Edo heeft doorbraken gemaakt in kosten en capaciteit, en met de snelle ontwikkeling van productieprocessen heeft de capaciteit van een enkel EDO -geheugen nu 4-16 MB bereikt. Vanwege het feit dat de gegevensbusbreedte van Pentium en CPU's op een hoger niveau 64 bits of zelfs hoger is, moeten zowel EDO RAM als FPM RAM in paren worden gebruikt.
SDRAM ERA
Na de release van de Intel Celeron -serie, AMD K6 -processors en gerelateerde moederbordchipsets, kunnen Edo DRAM -geheugenprestaties niet langer aan de behoeften voldoen. Geheugentechnologie moet grondig worden geïnnoveerd om te voldoen aan de vereisten van de CPU -architectuur van de nieuwe generatie. Op dit moment begon het geheugen het klassieke SDRAM -tijdperk te betreden.
De eerste generatie SDRAM -geheugen was gebaseerd op de PC66 -specificatie, maar al snel vanwege het frequentiegeschil tussen Intel en AMD werd de externe frequentie van CPU verhoogd tot 100 MHz, dus PC66 -geheugen werd snel vervangen door PC100 -geheugen. Met de komst van PIII en K7 ERA bij externe frequentie van 133 MH Vanwege de 64 -bits bandbreedte van SDRAM, die overeenkomt met de 64 -bits gegevensbusbreedte van de CPU, vereist het slechts één geheugen om te werken, waardoor het gemak verder wordt verbeterd. In termen van prestaties, vanwege de invoer- en uitvoersignalen die worden gesynchroniseerd met de externe frequentie van het systeem, overschrijdt de snelheid de snelheid van EDO -geheugen aanzienlijk.
Het kan niet worden ontkend dat het SDRAM -geheugen is geëvolueerd van de vroege 66 MHz naar 100 MHz en 133MHz. Hoewel het het bottleneckprobleem van geheugenbandbreedte niet volledig heeft opgelost, is CPU -overklokken een eeuwig onderwerp geworden voor DIY -gebruikers. Daarom overklokken veel gebruikers het PC100 -geheugen van het merk tot 133 MHz om het succes van CPU te bereiken. Het is vermeldenswaard dat, om de behoeften van sommige overklokken te vergemakkelijken, sommige PC150 en PC166 standaardgeheugen op de markt zijn ontstaan.
Hoewel de bandbreedte van het SDRAM PC133 -geheugen kan worden verhoogd tot 1064 MB/s, in combinatie met Intel's nieuwste Pentium 4 -plan, kan SDRAM PC133 geheugen niet voldoen aan de toekomstige ontwikkelingsbehoeften. Op dit moment bundelde Intel, om de marktdominantie te bereiken, de krachten met Rambus om Rambus DRAM -geheugen (bekend als RDRAM -geheugen) in de PC -markt te promoten. In tegenstelling tot SDRAM hanteert het een nieuwe generatie high-speed eenvoudige geheugenarchitectuur op basis van een type RISC (verminderde instructieset computing) theorie, die de gegevenscomplexiteit kan verminderen en de algehele systeemprestaties kan verbeteren.
In de concurrentie tussen AMD en Intel is dit het tijdperk van frequentiebedrijf, dus de CPU -kloksnelheid neemt voortdurend toe. Intel heeft hoogfrequente Pentium III en Pentium 4-processors gelanceerd om AMD te overtreffen. Daarom wordt Rambus DRAM -geheugen door Intel gezien als zijn toekomstige competitieve moordenaar. Rambus DRAM -geheugen vereenvoudigt het gegevensvolume van elke klokcyclus met hoge klokfrequentie, dus de geheugenbandbreedte is vrij uitstekend. Bijvoorbeeld, de PC 1066 1066 MHz 32- bitbandbreedte kan 4.2G byte/sec bereiken, en Rambus DRAM werd ooit beschouwd als een perfecte match voor Pentium 4.
Desondanks werd het Rambus Rdram -geheugen echter niet op het juiste moment geboren en moest nog steeds worden "geplunderd" door DDR met een hogere snelheid. Op dat moment werd het Rambus RDRAM -geheugen van PC600 en PC700 overschaduwd door de Intel 820 -chipset "foutevenement", en de PC800 Rambus Rdram was te duur om de ondersteuning van het Pentium 4 -platform te krijgen. Verschillende problemen zorgden ervoor dat het Rambus Rdram doodgeboren was. Rambus had gehoopt dat PC166 standaard RDRAM met een hogere frequentie het tij keerde, maar uiteindelijk bezweek aan het DDR -geheugen.
DDR -tijdperk
DDR SDRAM (Dual Datarate SDRAM), ook bekend als dubbele snelheid SDRAM, is een verbeterde versie van SDRAM. DDR geeft eenmaal gegevens over op de stijgende en dalende randen van het kloksignaal, waardoor de gegevensoverdrachtssnelheid twee keer die van traditioneel SDRAM is. Vanwege het overmatige gebruik van dalende randsignalen leidt dit niet tot een toename van het energieverbruik. Wat betreft het aanpakken en bedienen van signalen, ze zijn hetzelfde als traditioneel SDRAM, alleen overgedragen aan de stijgende rand van de klok.
DDR -geheugen is een compromisoplossing tussen prestaties en kosten, gericht op het snel opzetten van een solide marktruimte, geleidelijk vooruitgaan in frequentie en uiteindelijk het gebrek aan geheugenbandbreedte compenseren. De eerste generatie DDR200 -specificatie werd niet op grote schaal gebruikt, en de tweede generatie PC266 DDR SRAM (133MHz klok x 2x Data Transfer =266 MHz bandbreedte) werd afgeleid van PC133 SDRAM -geheugen, die DDR -geheugen naar de eerste piek bracht. Bovendien gebruiken veel Celeron- en AMD K7 -processors DDR266 -specificatiegeheugen en is het latere DDR333 -geheugen ook een overgang. DDR400 -geheugen is de mainstream platformoptie geworden en het DDR400 -geheugen met dubbele kanaal is de basisstandaard geworden voor 800FSB -processors. De daaropvolgende DDR533 -specificatie is de keuze geworden van het overklokken van gebruikers.
DDR2 ERA
DDR2 (Double Data Rate 2) SDRAM is een nieuwe generatie geheugentechnologie -standaard ontwikkeld door Jedec (Joint Electron Device Engineering Council). Het grootste verschil tussen DDR2 en de normale DDR -geheugentechnologiestandaard is dat, hoewel beide de basismethode van gegevensoverdracht tegelijkertijd gebruiken met klokstijgings-/valvertraging, DDR2 -geheugen tweemaal de pre -leescapaciteit heeft van het vorige generatie DDR -geheugen (dwz 4- bitgegevens gelezen pre Fetch). Met andere woorden, het DDR2 -geheugen kan gegevens lezen/schrijven met 4 keer de snelheid van de externe bus per klok en kan met 4 keer de snelheid van de interne controlebus werken.
Vanwege de DDR2-standaard zijn bovendien alle DDR2-herinneringen verpakt in FBGA, die verschilt van de veelgebruikte TSOP/TSOP-II-verpakking. FBGA -verpakkingen kunnen betere elektrische prestaties en warmtedissipatie bieden, waardoor een solide basis is voor de stabiele werking en toekomstige frequentieontwikkeling van het DDR2 -geheugen. Terugkijkend op de ontwikkelingsgeschiedenis van DDR, van de eerste generatie toepassing van DDR200 tot personal computers, via DDR266, DDR333 tot DDR400 -technologie met dubbele kanaal, heeft de ontwikkeling van de eerste generatie DDR ook de limiet van technologie bereikt, en het is moeilijk om de werksnelheid van het geheugen te verbeteren door middel van conventionele methoden; Met de ontwikkeling van de nieuwste processortechnologie van Intel neemt de vraag naar geheugenbandbreedte in de front-end bus toe en zal het DDR2-geheugen met een hogere en stabielere bedrijfsfrequentie de trend zijn.
Naarmate de CPU -prestaties blijven verbeteren, zijn onze vereisten voor geheugenprestaties ook geleidelijk aan het upgraden. Het kan niet worden ontkend dat DDR, die uitsluitend afhankelijk is van hoogfrequente bandbreedteverbetering, uiteindelijk tekortschiet. Daarom is de JEDEC -organisatie al lang de DDR2 -standaard gebrouwen en met de ondersteuning van nieuwe platforms zoals LGA775 Interface 915/925 en de nieuwste 945 voor DDR2 -geheugen, begint het DDR2 -geheugen het geheugenveld te verkennen.
DDR2 kan een minimale bandbreedte van 4 0 0MB/s per pin bieden op basis van een transmissiefrequentie van 100 MHz, en de interface zal werken met een spanning van 1,8 V, waardoor de warmteverwekking verder wordt verminderd en de frequentie verder wordt verminderd. Bovendien zal DDR2 nieuwe prestatie -indicatoren zoals CAS-, OCD-, ODT- en interrupt -instructies bevatten om het gebruik van geheugenbandbreedte te verbeteren. Volgens de DDR2 -standaard die wordt beschreven door Jedec -organisatoren, zal het DDR2 -geheugen voor markten zoals PCS verschillende klokfrequenties hebben zoals 400, 533 en 667 MHz. High -end DDR2 -geheugen heeft twee frequenties van 800 en 1000 MHz. DDR-II-geheugen wordt verpakt in FBGA met 200-, 220- en 240 pin-configuraties. Het initiële DDR2 -geheugen wordt geproduceerd met behulp van een 0. {13- micron productieproces, waarbij geheugendeeltjes een spanning van 1,8 V en een capaciteitsdichtheid van 512 MB hebben.
Het lijdt geen twijfel dat geheugentechnologie in 2005 populair zal zijn en dat een statisch geheugen dat door SDRAM wordt weergegeven niet binnen vijf jaar zal worden populair. QBM- en RDRAM -geheugen zijn ook niet in staat om hun achteruitgang om te keren, dus de coëxistentie van DDR en DDR2 zal een onvermijdelijk feit zijn.
Naast PC -133 is VCM (Virxual Channel Memory) ook een belangrijk lid van de opvolger van PC -100. VCM, ook bekend als virtueel kanaalgeheugen, is een geheugenstandaard ondersteund door de meeste nieuwere chipsets. VCM-geheugen wordt voornamelijk vervaardigd op basis van een "cached dram" -technologie ontwikkeld door NEC, die "kanaalcache" integreert en wordt geconfigureerd en bestuurd door high-speed-registers. Hoewel het bereiken van high-speed gegevensoverdracht, handhaaft VCM ook een hoge compatibiliteit met traditioneel SDRAM, dus wordt VCM-geheugen gewoonlijk VCM SDRAM genoemd. Het verschil tussen VCM en SDRAM is dat, ongeacht of de gegevens door de CPU zijn verwerkt of niet, het eerst kan worden overhandigd aan VCM voor verwerking, terwijl gewoon SDRAM alleen gegevens kan verwerken die door de CPU worden verwerkt. Daarom verwerkt VCM gegevens meer dan 20% sneller dan SDRAM. Er zijn veel chipsets die VCM SDRAM kunnen ondersteunen, waaronder Intel's 815E, Via's 694X, enzovoort.
RDRAM
Nadat Intel de PC -100 had gelanceerd, was de 800MB/S bandbreedte van PC -100 niet langer voldoende om aan de vraag te voldoen, terwijl de bandbreedteverbetering van PC -133 niet meer significant (1064mb/s), die ook niet kon voldoen aan toekomstige ontwikkelingsbehoeften. Om het doel te bereiken om de markt te monopoliseren, werkt Intel samen met Rambus om Rambus DRAM (Directrambus DRAM) op de PC -markt te promoten, zoals weergegeven in figuur 4-3.
Rambus DRAM is een geheugenspecificatie die eerst wordt voorgesteld door Rambus, die een nieuwe generatie high-speed en eenvoudige geheugenarchitectuur aanneemt om gegevenscomplexiteit te verminderen en de algehele systeemprestaties te verbeteren. Rambus gebruikt een 400 MHz 16 -bitbus, die gegevens tegelijkertijd binnen één klokcyclus op de stijgende en dalende randen kan verzenden. De werkelijke snelheid is 400MHz × 2=800 MH Bovendien kan Rambus ook 9 bytes opslaan, met het extra bit een gereserveerd bit dat kan worden gebruikt als een ECC (erroi · controle en correctie) controlesom in de toekomst. De klok van Rambus kan tot 400 MHz bereiken en slechts 30 koperen draden worden gebruikt om de geheugencontroller en RIMM te verbinden (Rambus Inline Memory Modules). Het verminderen van de lengte en hoeveelheid koperen draden kan de elektromagnetische interferentie bij gegevensoverdracht verminderen, waardoor de werkfrequentie van het geheugen snel wordt verhoogd. Bij hoge frequenties zal de warmte die het uitzendt echter zeker toenemen, dus het eerste Rambus-geheugen moet zelfs worden geleverd met een ingebouwde koelventilator.
DDR3 ERA
In vergelijking met DDR2 heeft DDR3 een lagere bedrijfsspanning, die daalt van 1,8 V tot 1,5 V, wat resulteert in betere prestaties en grotere stroombesparingen; Upgrade de 4- bit gelezen voor DDR2 naar 8- Bit Lees vooruit. DDR3 kan een maximale snelheid van 2400 MHz bereiken, en naarmate de snelste DDR2 -geheugensnelheid is verhoogd tot 800 MHz/1066MHz, springt de eerste batch van DDR3 -geheugenmodules van 800 MHz. Tijdens de Computex -tentoonstelling zagen we meerdere geheugenfabrikanten met 1333MHz DDR3 -modules.
DDR3 hanteert een nieuw ontwerp op basis van DDR2:
1.8bit prefetching ontwerp, terwijl DDR2 4- bit prefetching gebruikt, dus de frequentie van de DRAM -kern is slechts 1/8 van de interfacefrequentie en de kernwerkfrequentie van DDR 3-800 is slechts 100 MHz.
2. Neem een ​​point-to-point topologiearchitectuur over om de last op adres/commando- en controlebussen te verlichten.
3. Als u een productieproces onder de 100 nm aanneemt, wordt de werkspanning verlaagd van 1,8 V tot 1,5 V en worden asynchrone reset- en ZQ -kalibratiefuncties toegevoegd.
DDR4 ERA
DDR4 -geheugen heeft twee specificaties. De overdrachtssnelheid van het DDR4 -geheugen met behulp van een enkel eindsignaleringssignaal is bevestigd als 1. 6-3. 2Gbps, terwijl DDR4 -geheugen op basis van differentiële signaleringstechnologie een overdrachtssnelheid van 6,4 Gbps kan bereiken. Vanwege de onmogelijkheid om twee interfaces te implementeren via een enkel DRAM, zal het DDR4 -geheugen twee specificaties hebben op basis van traditionele SE -signalen en differentiële signalen tegelijkertijd.
Volgens verschillende professionals in de semiconductor -industrie zal het DDR4 -geheugen een combinatie zijn van single -end -signalering (traditioneel SE -signaal) en differentiële signalering (differentiële signaaltechnologie). Verwacht wordt dat deze twee normen verschillende chipproducten zullen introduceren, dus in het DDR4 -geheugentijdperk zullen we twee onverenigbare geheugenproducten zien.