DEFINIZIONE 1/2 memoria ad accesso casuale RAM

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1 CORSO BASE DI TECNICO RIPARATORE HARDWARE RAM Docente: Dott. Ing. Antonio Pagano

2 DEFINIZIONE 1/2 In informatica la memoria ad accesso casuale, acronimo RAM (del corrispondente termine inglese Random-Access Memory), è una tipologia di memoria informatica caratterizzata dal permettere l'accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con lo stesso tempo di accesso. La memoria ad accesso casuale si contrappone alla memoria ad accesso sequenziale e alla memoria ad accesso diretto rispetto alle quali presenta tempi di accesso sensibilmente inferiori motivo per cui è utilizzata come memoria primaria.

3 DEFINIZIONE 2/2 La tipologia di memoria ad accesso casuale più comune attualmente è a stato solido, a lettura-scrittura e volatile, ma rientrano nella tipologia di memoria ad accesso casuale la maggior parte delle tipologie di ROM (inteso nell'eccezione più comune e non come memoria a sola lettura), la NOR Flash (una tipologia di memoria flash), oltre a varie tipologie di memorie informatiche utilizzate ai primordi dell'informatica e oggi non più utilizzate come ad esempio la memoria a nucleo magnetico.

4 CONFRONTO Memorie RAM. Dall'alto: DIP, SIPP, SIMM (30 pin), SIMM (72 pin), DIMM (168 pin), DDR DIMM (184 pin)

5 SRAM Nelle SRAM, acronimo di Static Random Access Memory, ovvero RAM statica ogni cella è costituita da un latch realizzato da due porte logiche. Le celle sono disposte a matrice e l accesso avviene specificando la riga e la colonna. 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, difficili da impacchettare e con una scarsa capienza. Proprio per la loro bassa capienza, sono solitamente usate per le memorie cache, dove sono necessarie elevate velocità in abbinamento a ridotti consumi e capienze non troppo elevate (dell'ordine di pochi Mb).

6 DRAM 1/2 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 elettrico/capacitive dei semiconduttori. 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, l'operazione è detta di "refreshing", provvedendo ad eseguire un'operazione di lettura fittizia e riscrittura entro il tempo massimo in cui il contenuto può essere considerato ancora valido.

7 DRAM 2/2 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 refreshing, non è possibile accedervi. Le memorie DRAM si possono considerare abbastanza affidabili. È importante sottolineare come l'operazione di lettura sia distruttiva, in quanto nel momento in cui un dato viene letto viene anche perso; risulta quindi necessaria la sua riscrittura immediata e questa porta a uno spreco di tempo. Le DRAM sono asincrone e per ogni cella sono presenti un numero basso di componenti che permettono di ottenere un alta capacità complessiva del dispositivo, un basso assorbimento di potenza e costi ridotti, sono dunque utilizzate generalmente per la memoria principale del sistema.

8 SDRAM 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. Tale 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. Tipicamente saldata in un modulo di tipo DIMM, è normalmente impiegata come memoria principale dei Personal Computer di tipo Pentium e successivi. Alcuni esempi sono classificati come:

9 SDRAM SDR SDRAM: indica le originarie memorie SDRAM. Con l'evoluzione tecnica, questa tipologia ha preso il suffisso SDR ossia Single Data Rate, per differenziarle dalle successive SDRAM con controller DDR. Il single data rate indicava l'accettazione di un comando e il trasferimento di 1 word di dati per ciclo di clock (tipicamente 100 e 133 Mhz). Il data bus era diversificato ma tipicamente erano impiegate su moduli DIMM da 168 pin e potevano operare su 64 bit (non-ecc) o 72 bit (ECC) alla volta (EEC: Error Correction Code).

10 DDR SDRAM 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. Specifiche per chip DDR200: chip di memoria con frequenza di 100 MHz, buffer di I/O con frequenza di 100 MHz. DDR266: chip di memoria con frequenza di 133 MHz, buffer di I/O con frequenza di 133 MHz. DDR333: chip di memoria con frequenza di 166 MHz, buffer di I/O con frequenza di 166 MHz. DDR400: chip di memoria con frequenza di 200 MHz, buffer di I/O con frequenza di 200 MHz. Specifiche per moduli di memoria PC1600: modulo di memoria con frequenza di clock di 100 MHz, transfer rate di 200 MT/s, chip DDR200, e 1,600 GB/s per canale. PC2100: modulo di memoria con frequenza di clock di 133 MHz, transfer rate di 266 MT/s, chip DDR266, e 2,133 GB/s per canale. PC2700: modulo di memoria con frequenza di clock di 166 MHz, transfer rate di 333 MT/s, chip DDR333, e 2,667 GB/s per canale. PC3200: modulo di memoria con frequenza di clock di 200 MHz, transfer rate di 400 MT/s, chip DDR400, e 3,200 GB/s per canale.

11 DDR2 1/3 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 velocità che le memorie DDR2 possono raggiungere nel trasferire dati da -e verso- l'unità centrale di calcolo, rispetto alle DDR1. 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. La differenza tra DDR-I e DDR-II consiste nel fatto che il bus delle DDR-II presenta un clock raddoppiato rispetto al clock della singola cella di memoria, permettendo così di trasferire 4 bit per ogni ciclo, questo senza modificare la velocità delle celle di memoria. Le DDR-II possono quindi raggiungere una velocità del bus doppia rispetto alle DDR-I. Il risparmio di energia è ottenuto principalmente dalle migliori tecnologie utilizzate per produrre i chip, ma anche da una più bassa frequenza di clock.

12 DDR2 2/3 Specifiche per chip DDR2-400: chip di memoria con frequenza di 100 MHz, buffer di I/O con frequenza di 200 MHz. DDR2-533: chip di memoria con frequenza di 133 MHz, buffer di I/O con frequenza di 266 MHz. DDR2-667: chip di memoria con frequenza di 166 MHz, buffer di I/O con frequenza di 333 MHz. DDR2-800: chip di memoria con frequenza di 200 MHz, buffer di I/O con frequenza di 400 MHz. DDR2-1066: chip di memoria con frequenza di 266 MHz, buffer di I/O con frequenza di 533 MHz. Specifiche per moduli di memoria PC2-3200: modulo di memoria con frequenza di clock sul bus I/O di 200 MHz, transfer rate di 400 MT/s, chip DDR2-400, e 3,200 GB/s per canale. PC2-4200: modulo di memoria con frequenza di clock sul bus I/O di 266 MHz, transfer rate di 533 MT/s, chip DDR2-533, e 4,267 GB/s per canale. PC2-5300: modulo di memoria con frequenza di clock sul bus I/O di 333 MHz, transfer rate di 667 MT/s, chip DDR2-667, e 5,333 GB/s per canale. PC2-6400: modulo di memoria con frequenza di clock sul bus I/O di 400 MHz, transfer rate di 800 MT/s, chip DDR2-800, e 6,400 GB/s per canale. PC2-8500: modulo di memoria con frequenza di clock sul bus I/O di 533 MHz, transfer rate di 1066 MT/s, chip DDR2-1066, e 8,533 GB/s per canale.

13 DDR2 3/3 I DIMM di DDR SDRAM hanno 184 piedini (contro i 168 della SDRAM), e possono essere riconosciuti dai DIMM SDRAM dal numero di tacche (le DDR SDRAM ne hanno una, gli SDRAM due oppure tre). Le memorie DDR operano con una tensione di 2,5V, contro i 3,3V per le SDRAM. Questo può ridurre notevolmente i consumi. I moduli di memoria DDR2 per personal computer desktop (DIMM) hanno 240 Pin, e sono quindi incompatibili con quelli DDR che hanno 184 pin.

14 DDR3 1/3 Le memorie DDR3 sono un'evoluzione delle precedenti DDR2. Ancora una volta i dati vengono trasferiti su entrambi i fronti del segnale (salita e discesa) ottenendo così una duplicazione della velocità di trasferimento che nelle DDR3 dovrebbe variare tra gli 800 Mbit/s e gli 1,5 Gbit/s. Anche se con le nuove memorie si è arrivati a risultati di circa 1.7 Gbit/s. È importante ricordare che una memoria di tipo DDR lavora con i cosiddetti prefetch buffer, che sono utilizzati per collezionare i dati prima di fornirli a un'interfaccia più veloce. Mentre la prima generazione di memoria a doppio fronte, la DDR appunto, utilizzava un prefetch di 2 (DDR mode, no buffering), la successiva DDR2 ne utilizzava uno di 4 e, come è possibile immaginare, la DDR3 è basata su un prefetch di 8.

15 DDR3 2/3 Ogni generazione DDR utilizza una densità di memoria superiore, e ciò significa che la capacità si espande con i processi costruttivi più avanzati. La media per i moduli DDR di prima generazione era 512 MB per modulo. Il JEDEC ha specificato che la tensione predefinita delle DDR3 deve essere pari a 1,5 V (per le DDR2 è di 1,8 V, mentre per le DDR1 era pari a 2,5 V). Per quanto riguarda l'interfaccia di connessione alla motherboard, i pin dei moduli di memoria DDR2 e DDR3 sono identici, ma la tacca è stata riposizionata, dato che le memorie non sono "pin-compatibili", e le DDR3 funzionano, come detto, a tensione inferiore.

16 DDR3 3/3 Di seguito sono evidenziati gli incrementi prestazionali che i nuovi moduli DDR3 sono in grado di fornire rispetto ai "vecchi" moduli DDR2.

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