Memória
Um dos upgrades mais comuns é o de memória. Em geral quando é realizado, o computador se torna mais rápido, mas isso depende muito dos programas e da quantidade original de memória. Por exemplo, aumentar de 64 MB para 128 MB em um PC moderno, resultará em aumento de desempenho. Já uma expansão de 256 MB para 512 MB provavelmente não trará melhoramentos, a menos que sejam usados muitos programas de forma simultânea, que exijam muita memória. Felizmente temos como verificar previamente se uma expansão de memória se faz necessária.
Quando um PC tem muita memória, o sistema operacional pode usar uma parte desta memória como cache de disco, o que aumenta bastante o desempenho do disco rígido.
Muitos usuários têm dificuldades para conseguir memórias que já se tornaram raras. Em alguns locais se vendem memórias PC133, mas não se vendem PC100 nem PC66. Em micros um pouco mais antigos, a inexistência de módulos FPM e EDO impede o upgrade. Uma solução definitiva para o problema é comprar memórias através da Kingston (www.kingston.com.br). Suas memórias são um pouco mais caras que as genéricas mais vendidas no Brasil, mas têm garantia lifetime e são disponíveis em todos os modelos, até os mais antigos. Desta forma não é necessário recorrer ao mercado de peças de segunda mão, que é pouco confiável.
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Atenção com a eletricidade estática
As memórias, assim como todos os componentes eletrônicos usados nos computadores, são extremamente sensíveis à eletricidade estática, podendo ser danificados com facilidade. Tome as precauções usuais ao manusear as memórias:
Descarregando a eletricidade estática das mãos.
1) Antes de manusear as memórias, descarregue a eletricidade estática das suas mãos. Isto pode ser feito tocando as duas mãos na carcaça metálica da fonte de alimentação (não pintada) ou da chapa metálica interna do gabinete do computador. Se você trabalhar profissionalmente, é recomendável usar uma pulseira anti-estática.
Pulseira anti-estática.
2) Ao manusear os módulos de memória, não toque nos seus chips nem no seu conector. A figura seguinte mostra as formas correta e errada de manusear as memórias.
Não importa se o seu PC é novo ou antigo, aumentar a sua memória normalmente é um upgrade que melhora o desempenho, principalmente na execução de programas mais "pesados".
Formas correta e errada de manusear módulos de memória.
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Leitura e escrita
Dividem-se as memórias em duas grandes categorias: ROM e RAM. Em todos os computadores encontramos ambos os tipos. Cada um desses dois tipos é por sua vez, dividido em várias outras categorias.
ROM
ROM significa read only memory, ou seja, memória para apenas leitura. É um tipo de memória que, em uso normal, aceita apenas operações de leitura, não permitindo a realização de escritas. Outra característica da ROM é que seus dados não são perdidos quando ela é desligada. Ao ligarmos novamente, os dados estarão lá, exatamente como foram deixados. Dizemos então que a ROM é uma
memória não volátil. Alguns tipos de ROM aceitam operações de escrita, porém isto é feito através de
programas apropriados, usando comandos de hardware especiais. Uma típica aplicação da ROM é o armazenamento do BIOS do PC, aquele programa que entra em ação assim que o ligamos. Este programa testa a memória, inicializa o hardware e inicia a carga do sistema operacional.
Normalmente não fazemos o upgrade de ROMs, mas é comum um upgrade de software nessas memórias, que consiste na atualização do seu programa armazenado. Podemos citar o caso mais comum, que é o upgrade de BIOS.
RAM
Significa random access memory, ou seja, memória de acesso aleatório. Além de permitir leituras e escritas, a RAM tem outra característica típica: trata-se de uma memória volátil, ou seja, seus dados são apagados quando é desligada.
Resumindo, as principais características da ROM e da RAM são:
ROM RAM
Significado Read only memory Random access memory
Faz leituras SIM SIM
Faz escritas Normalmente NÃO SIM Perde dados ao ser desligada NÃO SIM
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O que é encapsulamento ?
O chip de memória é um circuito elétrico integrado em uma minúscula fatia de silício contendo impurezas. É
um pouco mais espesso que uma folha de papel e é muito delicado, não podendo suportar exposição ao ar.
Portanto, o que é denominado “chip de memória”, é o encapsulamento, ou seja, o invólucro protetor do circuito,
que é feito de material plástico ou resina epóxi. A memória está lá dentro e se liga ao mundo exterior por fios
metálicos que saem do invólucro e se conectam a contatos metálicos que se encaixarão nos soquetes ou slots
(fendas com contatos elétricos) da placa-mãe.
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Encapsulamentos de memórias ROMs
Quase sempre se encontrarão memórias ROMs fabricadas com encapsulamento DIP cerâmico ou plástico, conforme exemplo na figura abaixo.
ROM com encapsulamento DIP.
O encapsulamento DIP (dual in-line package) cerâmico é mais utilizado pelas ROMs do tipo EPROM (ou UV-EPROM). Essas ROMs possuem uma janela de vidro, através da qual os dados podem ser apagados através de raios ultra-violeta. Depois de apagadas, podem ser novamente gravadas. Em uso normal esta janela deve permanecer tampada por uma etiqueta. Portanto nunca retire a etiqueta da ROM expondo sua janela de vidro, pois ela pode ser apagada por exposição prolongada à luz natural.
Podemos ainda encontrar ROMs com outros encapsulamentos diferentes do DIP, como o PLCC (plastic leadless chip carrier), mostrado na figura seguinte. Este tipo de ROM é muito encontrado em modems e nas placas de CPU modernas.
ROM com encapsulamento PLCC.
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Encapsulamento das memórias RAMs
Os chips de memória RAM também podem ser encontrados em diversos formatos, sendo que o mais comum é o encapsulamento SOJ (small outline package J-lead), mostrado logo abaixo. Você encontrará com freqüência este encapsulamento nos chips que formam os módulos de memória e nos que forma a
memória de vídeo, encontrados em placas de vídeo.
Chips de RAM com encapsulamento SOJ.
Também é comum encontrar chips de RAM com encapsulamento QFP (quad flatpack). São usados por chips que formam a cache L2 em placas de CPU com cache externa, e nos chips que formam a memória de vídeo.
Chips de RAM com encapsulamento QFP.
Comenta-se sobre esses chips por razões meramente ilustrativas. Quem está preocupado apenas em realizar upgrades não precisará se envolver diretamente com esses chips de memória.
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Encapsulamento de módulos de memória
Até o início dos anos 90, as memórias dos PCs usavam encapsulamento DIP e eram instaladas, chip por chip. Os módulos de memória foram criados para facilitar a sua instalação. É muito mais rápido conectar um módulo de memória que instalar um grande número de chips avulsos.
Chip de memória com encapsulamento DIP e módulos de memória SIPP e SIMM.
Os primeiros módulos de memória eram chamados SIPP (single inline pin package), e foram lançados em meados dos anos 80. Este módulo era uma pequena placa com chips de memória e terminais (“perninhas”) para encaixe no soquete apropriado. Mais tarde surgiram os módulos SIMM (single inline memory module). Ao invés de utilizar terminais de contato como o SIPP, esses módulos têm um conector na sua borda. Os módulos SIPP caíram em desuso já no início dos anos 90.
Os módulos SIPP e os primeiros módulos SIMM forneciam 8 bits simultâneos e precisavam ser usados em grupos para formar o número total de bits exigidos pelo processador. Processadores 386 e 486 utilizam memórias de 32 bits, portanto os módulos SIMM eram usados em grupos de 4. Por exemplo, 4 módulos iguais, com 4 MB cada um, formavam um banco de 16 MB, com 32 bits.
Os módulos SIMM usados até então tinham 30 contatos, portanto eram chamados de SIMM/30, ou
módulos SIMM de 30 vias (ou 30 pinos). Ainda eram bastante comuns em meados dos anos 90, mas já
existiam na época, módulos SIMM de 72 vias (SIMM/72), que forneciam 32 bits simultâneos. Em placas de CPU 486, um único módulo SIMM/72 formava um banco de memória com 32 bits.
Os módulos SIMM/72, apesar de serem mais práticos que os SIMM/30, eram pouco utilizados, até o lançamento do processador Pentium. O Pentium trabalha com memórias de 64 bits, portanto dois módulos SIMM/72 iguais formam um banco de 64 bits. Já em 1996 era praticamente impossível encontrar à venda módulos SIMM/30, exceto no mercado de peças usadas.
Módulos SIMM/30 e SIMM/72.
Visando uma integração de componentes ainda maior, foram criados módulos que fornecem 64 bits simultâneos. Esses módulos são chamados DIMM/168 (dual inline memory module), e possuem 168 vias. Um único módulo DIMM/168 forma um banco de memória com 64 bits.
Módulo DIMM/168.
Muitas placas de CPU Pentium produzidas entre 1995 e 1997 usavam módulos COAST (Cache on a Stick). Este tipo de módulo era usado para formar a memória cache de algumas placas de CPU Pentium, e também de algumas placas de CPU 486 e 586 produzidas naquela época. Note que os módulos COAST para placas de CPU Pentium são um pouco diferentes dos utilizados para placas de CPU 486/586, porém com chips diferentes. A diferença é visualizada na figura seguinte.
Módulos COAST.
Dois novos tipos de memória passaram a ser comuns a partir de 2001. São as memórias RAMBUS (RDRAM) e as memórias DDR SDRAM. Memórias RAMBUS usam o o encapsulamento RIMM de 184 vias (figura A). Este tipo de módulo pode ter uma chapa metálica cobrindo seus chips. Esses módulos têm tamanho similar ao dos módulos DIMM/168, cerca de 13 centímetros. Entretanto não existe risco de conexão em um soquete errado, já que as duas fendas existentes do conector só se ajustam aos soquetes apropriados.
(Figura A) Módulo RIMM/184.
Também bastante parecidos são os módulos DIMM/184, utilizados pelas memórias DDR SDRAM. A medida é similar à dos módulos DIMM/168 e RIMM/184, mas esses módulos também possuem um chanfro característico que impede o seu encaixe em um soquete errado.
Módulo DIMM/184.
Observe que antes de fazer um upgrade de memória, temos que saber quais são os tipos de memórias suportadas pela placa de CPU. Por exemplo, muitas placas de CPU para Pentium 4 operam com RDRAM, outras com DDR SDRAM, e outras com SDRAM. Podemos encontrar placas de CPU para processadores Athlon e Duron que operam com SDRAM, outras com DDR SDRAM, outras com ambos os tipos. As placas para Pentium III e Celeron normalmente aceitam apenas SDRAM. Placas de CPU para processadores mais antigos podem operar com SDRAM, outras com memórias SIMM/72 (FPM ou EDO), outras aceitam ambos os tipos. Quando uma placa de CPU suporta mais de um tipo de memória, o ideal é que seja escolhido para uma expansão, aquele de maior desempenho. (O ideal é seguir o ditado: “cada caso é um caso”).
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RAMs estáticas e dinâmicas
RAMs podem ser divididas em duas grandes categorias: RAMs estáticas (SRAM) e RAMs dinâmicas (DRAM). A DRAM é a memória usada em larga escala nos PCs. Quando dizemos que um PC possui, por exemplo, 128 MB, tratam-se de 128 MB de DRAM. São memórias baratas e compactas, o que é um grande atrativo. Por outro lado, são relativamente lentas, o que é uma grande desvantagem. Por esta razão, os PCs utilizam em conjunto com a DRAM, uma memória especial, mais veloz, chamada cache, que serve para acelerar o desempenho da DRAM.
A SRAM (cache) tem como objetivo o aumento do desempenho através de um processo de aceleração de troca de informações entre memória principal (DRAM) e processador. Antigamente a memória cache localizava-se na mãe. Atualmente ela encontra-se embutida no processador e também na placa-mãe em alguns casos. No momento existem 03 (três) tipos de memória cache:
• L1 (level 1 – nível 1 – interna) : - Localizada dentro do processador.
- Extremamente importante para performance do processador. - Varia de 16 Kb a 512 Kb em média.
• L2 (level 2 – nível 2 – externa) : - Localizada na placa-mãe.
- Controlador desta memória se encontra embutido no chipset. - Tamanhos mais comuns: 256 Kb, 512 Kb, 1 Mb.
• L3 (level 3 – nível 3) :
- Determinados processadores acabaram embutindo a cache L2 para acelerar sua performance. Isto possibilitou que a cache localizada na placa-mãe pudesse ser utilizada como um terceiro nível de memória cache.
Segue um exemplo simples de funcionamento de uma memória cache:
Imagine que o serviço deste secretário seja atender 10.000 clientes da seguradora que ligam esporadicamente. Cada cliente possui uma ficha, sendo que todas as 10.000 fichas estão organizadas num grande arquivo do outro lado da sala. Quando um cliente liga, o secretário precisa de se levantar e procurar a ficha do cliente no arquivo, antes que possa atendê-lo, fazendo com que cliente precise esperar um tempo razoável.
Com o passar do tempo, o secretário percebe que dos 10.000 clientes, 50 ligam com mais freqüência. Ele então resolve colocar um pequeno fichário sobre a mesa, e nele guarda as fichas destes
secretário poderá localizar a sua ficha em muito menos tempo, já que elas já estarão sobre a sua mesa. Enquanto estiver atendendo o cliente, ele manterá a ficha deste à mão, para que possa atender imediatamente a qualquer solicitação.
O grande arquivo ilustra a memória RAM, onde todos os programas abertos são carregados. O pequeno fichário sobre a mesa ilustra a cache L2, que armazena os dados usados com mais freqüência pelo processador. Finalmente, a ficha mantida à mão enquanto o cliente é atendido ilustra a cache L1, que é brutalmente mais rápido do que a memória RAM e até mesmo que a cache L2, apesar do seu tamanho reduzido não permitir a armazenagem de muitos dados, assim como não é possível (pelo menos no exemplo) manter mais que uma ficha à mão ao mesmo tempo.
A DRAM por sua vez pode ser subdividida em outras categorias, sendo as principais (em ordem cronológica): • DRAM • FPM DRAM • EDO DRAM • SDRAM • DDR SDRAM • RDRAM
A DRAM não é caracterizada pela rapidez, e sim pelo baixo custo, aliado à alta capacidade, em comparação com a SRAM. A alta capacidade é devida ao fato das suas células de memória serem mais simples. Com células mais simples, é possível criar chips com maior número de células de memória.
As RAMs estáticas são muito utilizadas para formar a cache L2 externa, em placas de CPU para processadores que não possuem esta cache intergrada. Os módulos COAST, por exemplo, já citados neste capítulo, são formados por chips de RAM estática.
Comparando SRAM e DRAM
Como mostra a tabela, a DRAM leva vantagem em todos os pontos, exceto na velocidade. Esta desvantagem é compensada com o uso de memória cache. A lentidão da DRAM é resultado da sua natureza capacitiva.
SRAM DRAM
* Rápida Lenta Baixa densidade * Alta densidade
Alto custo * Baixo custo Alto consumo * Baixo consumo
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DRAMs FPM e EDO
As memórias dinâmicas usadas nos PCs produzidos nos últimos anos dividem-se em várias categorias. Nos PCs mais recentes, encontramos memórias SDRAM, DDR SDRAM e RDRAM.
Nos PCs um pouco mais antigos (1994-1997), encontramos memórias DRAM dos tipos FPM (Fast Page Mode) e EDO (Extended Data Out).
FPM DRAM
A principal característica da FPM DRAM é que os seus acessos são feitos em grupos de 4 transferências. A primeira transferência é tão demorada quanto a de uma DRAM comum, mas as três transferências seguintes são mais rápidas. Por exemplo, pode demorar 100 ns para acessar o primeiro dado, e 40 ns para acessar cada um dos três dados seguintes.
O tempo de acesso de uma FPM DRAM deve estar relacionado com o clock do processador. A duração de um ciclo de clock depende do clock utilizado pelo chipset, que em geral é o mesmo clock externo do processador:
Clock Período Clock Período 33 MHz 30 ns 95 MHz 10,5 ns 40 MHz 25 ns 100 MHz 10 ns 50 MHz 20 ns 133 MHz 7,5 ns 60 MHz 16,6 ns 166 MHz 6 ns 66 MHz 15 ns 200 MHz 5 ns 75 MHz 13,3 ns 266 MHz 3,75 ns 83 MHz 12 ns 400 MHz 2,5 ns
De um modo geral, para obter o valor do período, dado em ns, basta dividir 1000 pelo número de MHz. Considere por exemplo um Pentium-200, operando com clock externo de 66 MHz, ou seja, ciclos de 15 ns. Todas as suas operações são feitas em múltiplos de 15 ns, ou seja, 15ns é a sua unidade básica de tempo. Aquela FPM DRAM que precisa operar com a temporização 100/40/40/40, será controlada pelo chipset com a temporização 7-3-3-3. São 7x15 = 105 ns para o primeiro acesso e 3x15 = 45 ns para cada um dos acessos seguintes.
EDO DRAM
Bastante comum a partir de 1995, a EDO (Extended Data Out) DRAM é obtida a partir de um melhoramento de engenharia nas memórias FPM DRAM. A idéia é bastante simples. Após completar um ciclo de leitura e fornecer os dados lidos, pode dar início a um novo ciclo de leitura, mas mantendo em suas saídas, os dados da leitura anterior. O resultado é uma economia de tempo, o que equivale a um aumento de velocidade. É suportada por todas as placas de CPU Pentium, a partir das que apresentam o chipset i430FX. As primeiras placas de CPU Pentium II também as suportavam, porém essas memórias caíram em desuso, sendo logo substituídas pela SDRAM tão logo o Pentium II se tornou comum (1998). Módulos de memória EDO DRAM utilizaram muito o encapsulamento SIMM/72 (assim como a FPM DRAM). Também é possível encontrar módulos de memória EDO DRAM usando o encapsulamento DIMM/168, porém são mais raras nesta versão.
Reconhecendo a diferença entre FPM DRAM e EDO DRAM
Nem sempre é fácil reconhecer à primeira vista, a diferença entre memórias FPM e EDO. Se o módulo for do tipo SIMM/30 ou SIPP/30, é do tipo FPM. A confusão ocorre com módulos SIMM/72 produzidos entre 1994 e 1997, comuns em placas de CPU 386, 486 e nas primeiras placas de CPU Pentium. Placas de CPU 386 não funcionavam com memórias EDO, e placas de CPU 486 também normalmente não, mas existem alguns modelos que suportam tanto FPM quanto EDO. Já as primeiras placas de CPU Pentium com soquetes SIMM/72 suportavam tanto memórias FPM quanto EDO. O BIOS dessas placas era capaz de detectar o tipo de memória instalado em cada banco e configurar o chipset para acessos de acordo com o tipo detectado.
figura “EDO”
Alguns módulos apresentavam uma etiqueta “EDO”.
Alguns módulos de EDO DRAM apresentam uma etiqueta indicadora “EDO”, como na figura acima. Este é um indício para diferenciar memórias EDO das memórias FPM, mas não nos deixa livres de falsificações, já que qualquer revendedor inescrupuloso pode produzir etiquetas falsas. Felizmente esta falsificação não é comum, já que as memórias EDO e FPM têm preços similares.
Em alguns casos é possível diferenciar entre FPM e EDO de acordo com a numeração dos chips. Muitos fabricantes usam para os chips FPM DRAM, números terminandos com 0, enquanto os chips EDO têm seus números terminados com 5. A tabela abaixo mostra os principais fabricantes e os sufixos utilizados para cada tipo de DRAM:
Fabricante Inscrições
nos Chips Sigla Exemplos Diferença entre FPM e EDO
OKI MSM
MD MSM51V17400B MSM51V17405D FPM termina com 0 EDO termina com 5 ou 8
Samsung KM KM48V8100C
KM48V8104B FPM termina com 0 ou 3 EDO termina com 4 ou 5 Texas
Instruments TMS TMS417400A TMS416409A FPM termina com 0 EDO termina com 9
Fujitsu MB MB8118160A
MB8118165A FPM termina com 0 EDO termina com 5 Mitsubishi M5M M5M417800D
M5M4V17405C
FPM termina com 0 EDO termina com 5 LG
Electronics
GM GM71V65160C GM71V65163C
FPM termina com 0 EDO termina com 3
Hyundai HY HY51V17800B
HY51V17804B FPM termina com 0 EDO termina com 4 Siemens HYB HYB3166160AJ
HYB3164165AJ FPM termina com 0 EDO termina com 5
IBM IBM IBM01164DOT3E
IBM0116165BJ3E FPM termina com 0 EDO termina com 5
Micron MT MT4C1M16C3DJ
MT4LC1M16E5DJ Normalmente o 4
º dígito antes do “-“ é “E” nas memórias EDO.
Motorola MCM MCM218160B
NEC NEC 4265160G5
4264165G5 FPM termina com 0 EDO termina com 5
NPNX NN NN51V17800BJ
NN51V17805BJ FPM termina com 0 EDO termina com 5 Panasonic MN MN41V18160ASJ
MN41V18165ASJ FPM termina com 0 EDO termina com 5
Toshiba TC TC5118180BJ
TC5165165AJ FPM termina com 0 EDO termina com 5
Hitachi HM HM5165160A
HM5164165A FPM termina com 0 EDO termina com 5
Velocidade de memórias FPM e EDO
As memórias FPM e EDO, muito usadas entre 1994 e 1997, apresentam em geral o encapsulamento SIMM/72. O tempo de acesso dessas memórias é medido em ns (nano-segundos). Em geral os tempos de acesso são de 50, 60, 70 e 80 ns, sendo que as de 60 e 70 ns são as mais comuns. Os fabricantes utilizam ao lado do número de cada chip, um indicador de tempo de acesso. Por exemplo, 60 ns pode ser indicado como –60, 06, -06 ou similar. A figura “EDO” mostra chips de um módulo SIMM/72, com tempo de acesso de 60 ns. As marcações usadas para memórias FPM e EDO são:
Tempo de acesso Marcações 80 ns -80, -8, -08, -X8 70 ns -70, -7, -07, -X7 60 ns -60, -6, -06, -X6 50 ns -50, -5, -05, -X5
Por exemplo, os chips MT4C4007JDJ-6, mostrados na figura “EDO”, são de 60 ns. Note que as marcações que indicamos dizem respeito a memórias FPM e EDO, encontradas em módulos SIMM/72 (e também em SIMM/30). Memórias SDRAM possuem marcações parecidas, mas os significados são outros. Por exemplo, uma SDRAM com marcação -8 não é de 80 ns, e sim, de 8 ns.
Se um módulo de memória é SIMM/30, então certamente é FPM. Se é um módulo SIMM/72, então certamente é FPM ou EDO. Se o módulo é do tipo DIMM/168, então provavelmente trata-se de uma SDRAM, mas existem alguns raros casos de memórias FPM e EDO que usam o encapsulamento DIMM/168.
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DRAMs síncronas
No final dos anos 90 surgiram as DRAMs síncronas (Synchronous DRAM, ou SDRAM), ideais para barramentos de 66 a 133 MHz, e alguns modelos chegando a 166 MHz. Para barramentos mais velozes, como 200, 266 e até 400 MHz, foram criadas novas versões ainda mais velozes, como a DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) e a RDRAM (Rambus DRAM).
SDRAM
Esta é a DRAM síncrona (Synchronous DRAM), muito utilizada nas placas de CPU produzidas entre 1997 e 2001. A principal diferença em relação às DRAMs dos tipos EDO e FPM é que seu funcionamento é sincronizado com o do chipset (e normalmente também com o processador), através de um clock. Por exemplo, em um processador com clock externo de 133 MHz, o chipset também opera a 133 MHz, assim como a SDRAM. Existem exceções, como as primeiras placas para processadores Athlon, com clock externo de 200 MHz mas com memórias SDRAM operando com apenas 100 ou 133 MHz. De qualquer forma, sempre existirá uma sincronização entre o chipset e a SDRAM. A SDRAM é mais veloz que a EDO DRAM, é suportada por todas as placas de CPU produzidas a partir de meados de 1997, e seus módulos usam o encapsulamento DIMM/168.
Memórias SDRAM modernas operam com temporizações como 3-1-1-1 ou 2-1-1-1. Significa que levam 3 ou 2 ciclos para fazer o primeiro acesso (isto é o que chamamos de CL, ou latência do CAS) e 1 ciclo para cada um dos três acessos seguintes.
O valor de CL pode ser ajustado pelo CMOS Setup, de forma manual ou então de forma automática. Para usar o ajuste automático basta programar o item SDRAM timing com a opção by SPD. O SPD (Serial Presence Detect) é uma pequena ROM de configuração existente nos módulos de SDRAM, através da qual o BIOS pode identificar automaticamente as características da memória.
PC66, PC100, PC133
Inicialmente surgiram chips de SDRAM com clocks de 66, 100 e 125 MHz. Teoricamente eram destinados a operar com barramentos externos de 66, 100 e 125 MHz, respectivamente. Como existiam várias diferenças entre as temporizações das várias versões de SDRAM de vários fabricantes, algumas incompatibilidades passaram a ocorrer. Visando resolver esses problemas, a Intel criou os padrões PC66, PC100 (e mais tarde o PC133). São normas que definem todos os parâmetros de tempo que as memórias deveriam obedecer para operar seguramente a 66 e a 100 MHz, o que acabou com os problemas de compatibilidade. Os módulos de 100 MHz já existentes no mercado não atendiam plenamente às especificações do padrão PC100, por isso esses módulos passaram a ser designados como PC66. Já os módulos de 125 MHz existentes tinham temporizações compatíveis com o PC100, e passaram a ser assim designados. Portanto um módulo com marcação de 10 ns ou 100 MHz é PC66. Pode ser usado com barramentos externos de 66 MHz, e possivelmente também a 75 ou 83 MHz, mas não a 100 MHz. Os módulos com marcação de 8 ns ou 125 MHz são classificados como PC100.
Os primeiros módulos para 133 MHz já foram criados obedecendo ao padrão PC133, portanto podem ser seguramente usados em barramentos de 133 MHz. Esses módulos têm tempos de acesso de 7,5 ns ou menores.
DDR SDRAM
Apesar de envolver um grande esforço de engenharia na sua implementação, a idéia da DDR (Double Data Rate) SDRAM é bastante simples. Ao invés de uma única SDRAM, coloque duas iguais, lado a lado. Quando uma for acessada, a outra também será. Cada SDRAM poderá entregar um dado a cada pulso de clock. Como temos duas memórias “em paralelo”, o conjunto poderá entregar dois dados a cada pulso de clock. O resultado é uma taxa de transferência duas vezes maior. Agora, ao invés de utilizar dois chips SDRAM iguais, lado a lado, constrói-se um único chip com os circuitos equivalentes aos das duas SDRAMs, e adiciona-se a ele, os circuitos necessários para fazer a transmissão dupla a cada pulso de clock. O chip resultante é uma DDR SDRAM.
Operação da SDRAM e da DDR SDRAM.
A figura acima mostra a diferença, do ponto de vista externo, entre a SDRAM e a DDR SDRAM. Os períodos de clock são representados por T0, T1, T2 e T3. A SDRAM fornece um dado a cada período de clock, e o instante da subida deste clock (transição de “0” para “1”) indica que o dado está pronto para ser lido. Na DDR SDRAM, utilizando períodos iguais, cada transição de subida ou de descida indica a presença de um dado pronto. Portanto são dois dados a cada clock.
As memórias DDR são oficialmente encontradas em versões de 266 MHz, 333 MHz e 400 MHz,
DDR2 SDRAM
Memórias do tipo DDR2 já são aceitas em algumas placas-mãe topo de linha. Segue abaixo uma pequena lista das principais diferenças entre as memórias DDR2 e DDR:
• As memórias DDR2 são encontradas em versões de 400 MHz, 533 MHz, 667 MHz e 800 MHz. Assim como as memórias DDR, transferem dois dados por pulso de clock. Por conta disso, os clocks listados são os clocks nominais e não os clocks reais. Para obter o clock real divida o clock nominal por dois. Por exemplo, a memória DDR2-667 na realidade trabalha a 333 MHz.
• As memórias DDR2 têm menor consumo elétrico comparadas às memórias DDR.
• As memórias DDR são alimentadas com 2,5V enquanto as memórias DDR2 são alimentadas com 1,8V. • Nas memórias DDR a terminação resistiva necessária para a memória funcionar está localizada na
placa-mãe. Já na DDR2 este circuito está localizado dentro do chip de memória. É por este motivo que não é possível instalar memórias DDR2 em soquetes de memória DDR e vice-versa.
• Os módulos de memória DDR têm 184 terminais, enquanto os módulos de memória DDR2 têm 240 terminais.
• Nas memórias DDR o parâmetro “latência do CAS” (CL), também conhecido como “tempo de acesso” – que é o tempo que a memória demora em entregar um dado solicitado –, pode ser de 2, 2,5 ou 3 pulsos de clock. Nas memórias DDR2 o tempo de acesso pode ser de 3, 4 ou 5 pulsos de clock.
• Nas memórias DDR2, dependendo do chip, há uma latência adicional (chamada AL, “additional latency”) de 0, 1, 2, 3, 4 ou 5 pulsos de clock. Ou seja, em uma memória DDR2 com CL4 e AL1, o tempo de acesso (latência) é de 5 pulsos de clock.
• Nas memórias DDR2 a latência de escrita é igual à latência de leitura (CL + AL) menos 1.
• Internamente o controlador das memórias DDR trabalha carregando antecipadamente dois bits de dados da área de armazenamento (tarefa conhecida como “prefetch” ou “pré-busca”), já o controlador das memórias DDR2 trabalha carregando quatro bits.
Aparência Física
Os módulos de memória DDR e DDR2 possuem o mesmo tamanho físico, porém módulos DDR têm 184 terminais, enquanto módulos DDR2 têm 240 terminais. Abaixo se pode comparar os terminais de um módulo DDR2 com um módulo DDR.
Diferença entre o contato de borda dos módulos DDR para os módulos DDR2. Desta forma, não há como instalar um módulo DDR2 em um soquete DDR e vice-versa.
Todo chip DDR2 usa encapsulamento BGA (Ball Grid Array), enquanto chips DDR normalmente usam encapsulamento TSOP (Thin Small-Outline Package). Existem chips DDR com encapsulamento BGA (como é o caso dos chips da Kingmax), mas não são comuns.
Na Figura A pode ser conferida a aparência de um chip DDR com encapsulamento TSOP, usado em módulos DDR, enquanto na Figura B pode ser observada a aparência de um chip DDR2 com encapsulamento BGA, usado em módulos DDR2.
Figura A: Chips DDR normalmente usam encapsulamento TSOP.
Figura B: Chips DDR2 normalmente usam encapsulamento BGA. Terminação Resistiva
Nos módulos DDR a terminação resistiva necessária para a memória funcionar está localizada na placa-mãe. Já nos módulos DDR2 esta terminação está dentro dos chips de memória – técnica chamada ODT, On-Die Termination.
Isto foi feito para que o sinal a ser lido e escrito pela memória ficasse mais “limpo”. Observando a próxima figura se nota uma comparação do sinal que chega à memória. Do lado esquerdo estão os sinais no sistema onde a terminação está na placa-mãe (memórias DDR). Já do lado direito surgem os sinais no sistema onde a terminação está na memória (memórias DDR2). Mesmo um leigo é capaz de facilmente identificar que o sinal do lado direito está mais limpo e estável que o sinal do lado esquerdo. No quadrado amarelo é possível realizar a comparação da diferença de janela de tempo que a memória tem para ler ou gravar um dado. Com o uso da terminação resistiva, esta janela de tempo aumentou, significando que clocks maiores podem ser atingidos, já que a memória tem mais tempo para ler ou escrever um dado.
Comparação entre a terminação resistiva na placa-mãe e a terminação resistiva na memória.
Latências
As memórias DDR2 trabalham com latências maiores do que as memórias DDR. Em outras palavras, elas demoram mais pulsos de clock para entregarem um dado solicitado. Isso significa que as memórias DDR2 são mais lentas do que as memórias DDR? Não necessariamente. Elas demoram mais pulsos de clock, mas não necessariamente mais tempo.
Se for realizada uma comparação de uma memória DDR com uma memória DDR2 rodando sob um mesmo clock, a que tiver menor latência será mais rápida. Portanto, caso se apresente uma memória DDR400 com CL3 e uma memória DDR2-400 com CL4, a memória DDR400 será mais rápida.
Lembrando que as memórias DDR2 têm um parâmetro adicional chamado AL (latência adicional) que deve ser somada à sua latência nominal (CL) para obter a latência total.
No caso de comparações de memória com velocidades diferentes, deve ser levado em conta o clock.
No caso de uma memória DDR400 com CL3, este “3” significa que a memória demora 3 pulsos de clock para começar a entregar os dados solicitados. Como esta memória roda a 200 MHz, cada pulso de clock dura 5 ns (T = 1/f). Ou seja, sua latência é de 15 ns.
Já uma memória DDR2-533 com CL3 e AL0, este “3” também significa que a memória demora 3 pulsos de clock, só que como esta memória roda a 266 MHz, cada pulso de clock dura 3,75 ns, ou seja, sua latência é de 11,25 ns sendo, portanto, mais rápida para entregar dados do que uma memória DDR400 CL3. Ou seja, uma memória DDR2-533 com CL4 e AL0 tem a mesma latência de uma memória DDR400 CL3. Note que estamos assumindo a latência adicional como zero, caso contrário teríamos de incluí-la nas contas. Isto é, uma memória DDR2 com CL3 e AL1 na realidade possui latência de quatro pulsos de clock.
Alguns fabricantes divulgam a latência de seus módulos de memória através de quatro números, como “4-4-4-12” ou “5-4-4-9” ou “3-3-3-8”. A latência referida (CL) é o primeiro número da seqüência. Já a latência adicional (AL) em geral é encontrada na documentação técnica da memória, normalmente disponível em um arquivo do tipo PDF para download no site do fabricante.
Para facilitar as contas e comparações, segue uma tabela abaixo contendo a duração de cada pulso de clock dependendo do tipo de memória. Assim somente é necessário pegar o número apresentado abaixo de acordo com o tipo de memória a ser comparada e multiplicar pelo valor da sua latência para saber a duração da latência em nanossegundos, podendo, assim, comparar a latência de memórias com clocks diferentes para saber qual memória é efetivamente mais rápida.
Memória Duração de Cada Pulso de Clock
DDR333 6 ns DDR400 e DDR2-400 5 ns
DDR2-533 3,75 ns
DDR2-667 3 ns
DDR2-800 2,5 ns
Em relação a preço, a Intel acredita, baseada em estudos mercadológicos, que somente no final de 2006 chips DDR2-667 de 512 Megabits terão o mesmo preço que hoje os chips DDR-400 de mesma densidade têm. De acordo com os mesmos estudos, a paridade de preços entre DDR2-533 e DDR-400 deve ocorrer no terceiro trimestre do ano de 2006, enquanto a paridade entre DDR2-400 e DDR-400 deve ocorrer no início de 2006.
DDR3 SDRAM
As memórias DDR3 estão no momento em estágio de protótipo. O JDEC, órgão que padroniza as memórias RAM, ainda não finalizou as especificações deste padrão. Aliás, o grande problema atualmente é que os protótipos de cada fabricante estão usando parâmetros diferentes, o que dificulta os testes deste novo tipo de memória. Este problema só será resolvido quando os fabricantes e o JDEC acordarem sobre um padrão comum a ser seguido por todos.
As primeiras velocidades das memórias DDR3 serão 800 MHz e 1067 MHz, subindo para 1333 MHz e 1667 MHz no futuro.
Lembrando que as memórias DDR3, assim como as DDR2 e DDR, transferem dois dados por pulso de clock e estes valores são os clocks nominais. Para obter o clock real, divida estes valores por 2.
RDRAM
Nas memórias RDRAM, é usado um agrupamento de bancos operando em paralelo para obter uma taxa de transferência ainda mais elevada. São 16 ou 32 bancos, dependendo dos chips. Um típico chip de memória RDRAM opera com dados de 16 bits. Também são comuns os chips de 18 bits. Os dois bits adicionais são usados como paridade, e servem para implementar mecanismos de detecção e correção de erros.
A maioria das DRAMs atuais são oferecidas em versões entre 300 e 400 MHz. Para simplificar nossa explicação, consideremos os chips de 400 MHz. Assim como a DDR SDRAM, a RDRAM também realiza duas transferências por cada ciclo de clock, portanto tudo se passa como se a operação fosse em 800 MHz. Esses 800 milhões de transferências por segundo, sendo cada uma de 16 bits (2 bytes), resultam na taxa de transferência de 1,6 GB/s. Note que esta taxa é bem maior que a exigida pela maioria dos processadores:
Processador bits clock Banda
Pentium III 64 100 MHz 800 MB/s Pentium III B 64 133 MHz 1,07 GB/s Athlon 64 200 MHz 1,6 GB/s Athlon 64 266 MHz 2,13 GB/s Pentium 4 64 400 MHz 3,2 GB/s
Um único canal de memória RDRAM oferece uma taxa de transferência suficiente para atender à maioria dos processadores, exceto os mais avançados. O Pentium 4, por exemplo, com seu barramento de 400 MHz e 64 bits, exige 3,2 GB/s, o dobro da taxa de transferência da RDRAM. Portanto nas placas de CPU para Pentium 4, são utilizados dois canais de RDRAM com 1,6 GB/s cada um (dois módulos), totalizando os 3,2 GB/s necessários.
Os processadores modernos operam com 64 bits simultâneos, enquanto a RDRAM fornece apenas 16. Cabe ao chipset, que faz a ligação entre o processador e a memória, obter 4 grupos consecutivos de 16 bits vindos da RDRAM, formando os 64 bits exigidos pelo processador. Nas placas de CPU para Pentium 4, são dois canais de 16 bits, ambos a 800 MHz (lembre-se que são na verdade 400 MHz, mas com duas transferências por cada clock). Juntos formam 32 bits por 800 MHz. O chipset faz a composição para 64 bits e 400 MHz, exatamente como exige o Pentium 4.
O futuro da RDRAM
Enquanto a AMD incentivava o uso da DDR SDRAM, a Intel apostava na RDRAM. Esta memória foi usada sem sucesso em algumas placas de CPU para Pentium III, e foi usada pelas primeiras placas de CPU para Pentium 4. Sendo uma memória muito cara, tornava difícil a popularização do Pentium 4. Enquanto a Intel, obrigada por contrato, produzia apenas placas de CPU e chipsets para Pentium 4 com suporte a RDRAM, outros fabricantes de chipsets como a SiS e a VIA produziram chipsets para Pentium 4 com suporte a DDR SDRAM. Alguns meses depois do lançamento do Pentium 4, a Intel produziu um chipset para Pentium 4 com suporte a memórias SDRAM. O uso desse tipo de memória não é o ideal para o Pentium 4, já que sua taxa de transferência é 3 vezes menor que a exigida.
Terminado o prazo legal do contrato com a Rambus, empresa que detém as patentes da RDRAM, a Intel lançou um novo chipset para Pentium 4 com suporte a DDR SDRAM. Apesar da redução de preços, a DDR SDRAM é bem mais barata que a RDRAM.
Este tipo de memória já é muito difícil de ser encontrado atualmente.
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SPD – Serial Presence Detect
O SPD permite ao BIOS identificar as características dos módulos de memória, e desta forma configurar o chipset para realizar o acesso da forma mais eficiente. Encontramos o SPD nos módulos de memória SDRAM, DDR SDRAM e RDRAM. É implementado através de um minúsculo chip de memória EEPROM existente nos módulos, onde estão armazenadas todas as suas características (figura a seguir).
Figura 16
O chip SPD de um módulo de SDRAM.
Antes de existir o SPD, o BIOS precisava determinar através de contagem, a quantidade de memória instalada. Vários parâmetros relacionados com a temporização de acesso às memórias deviam ser obrigatoriamente programados no BIOS. Como existem módulos com características bem diferentes, os BIOS precisavam utilizar temporizações longas, compatíveis com maior variedade de módulos, e desta forma o desempenho não era otimizado. O usuário mais experiente tinha que ajustar manualmente as temporizações, visando obter maior desempenho.
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Escolhendo a DDR SDRAM correta
A DDR SDRAM é um produto bastante recente, começou a ser produzida em alta escala no ano 2000. Sendo um produto novo, maiores são as chances de ocorrerem incompatibilidades, já que nem sempre todos os fabricantes seguem os mesmos padrões. Vamos então esclarecer os principais pontos.
Módulos DDR Registered e Unbuffered
Existem duas categorias de módulos DDR: 1) Registered
Os fabricantes de memórias normalmente produzem ambos os tipos. O segundo é mais barato e mais indicado para PCs comuns. O tipo registered é mais caro, mas tem a vantagem de poder ser instalado em maiores quantidades, sendo ideal para servidores. Placas de CPU que suportam memórias DDR possuem em geral um jumper para a indicação do tipo de DDR.
Jumper para indicar o tipo de DDR SDRAM (Registered / Unbuffered).
É fácil identificar a diferença entre módulos DDR nas versões Registered e Unbuffered. A diferença está mostrada na figura seguinte. Ambos utilizam os chips de memória similares, mas o módulo registered possui chips adicionais localizados entre o conector e os chips de memória. Esses chips são os chamados Registers (registradores).
Módulos de DDR SDRAM DIMM/184 nas versões Unbuffered e Registered.
OBS.: A mesma regra é válida também para memórias SRAM. Os módulos SRAM registered possuem
chips adicionais (registradores), como mostra a figura 18.
Voltagem da DDR SDRAM
Assim como as memórias SDRAM usadas na maioria dos PCs operam com 3,3 volts, as memórias DDR SDRAM mais usadas operam com 2,5 volts, mas existem as versões de 1,8 volts, ainda pouco utilizadas. Existem diferenças no soquete e nos módulos, que impedem o uso de módulos de 1,8 volts em soquetes de 2,5 volts, e vice-versa. A diferença fica por conta do posicionamento do chanfro do soquete. A próxima figura mostra os chanfros para os atuais módulos de 2,5 volts (chanfro à esquerda) e para as futuras memórias de 1,8 volts (chanfro no centro). Existe ainda uma posição reservada para uso futuro (chanfro à direita), que poderá ser usada com um eventual novo padrão de voltagem.
O chanfro indica a voltagem do módulo de memória DDR.
Velocidade da DDR SDRAM
O selecionamento da DDR SDRAM começa pelo seu clock, de acordo com o apresentado na tabela abaixo. Note que as denominações DDRxxx são adotadas pelos chips de memória, enquanto nomenclaturas como PCXXXX (PC1600, PC2100, etc.) são usadas para designar módulo.
Tipo Clock Taxa de transferência
DDR266 / PC2100 133 MHz 2,1 GB/s DDR300 / PC2400 150 MHz 2,4 GB/s DDR333 / PC2700 167 MHz 2,7 GB/s DDR400 / PC3200 200 MHz 3,2 GB/s
Memórias DDR SDRAM também podem utilizar diferentes latências do CAS. As versões disponíveis no mercado devem operar com CL=2 ou CL=2,5. Daí surgem as versões DDR266A e DDR266B. Os chips classificados como DDR266A podem operar com CL=2, enquanto os do tipo DDR266B operam com CL=2,5. As placas de CPU que usam este tipo de memória podem ser configuradas de forma automática, na qual o CL é programado de acordo com as informações na EEPROM SPD (Serial Presence Detect), ou então manualmente.
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Escolhendo a RDRAM correta
Os módulos de RDRAM são classificados de acordo com a velocidade, número de bits e tempo de acesso: Velocidade PC800, PC700, PC600
Numero de bits 16 ou 18 Tempo de acesso 40 a 55 ns
Os módulos de 18 bits são usados em sistemas que operam com código de correção e detecção de erros (ECC). Os módulos de 16 bits são um pouco mais baratos e não utilizam este recurso. As velocidades estão relacionadas com a taxa de transferência:
PC600 1,2 GB/s PC700 1,4 GB/s PC800 1,6 GB/s
As memórias RDRAM são também classificadas de acordo com o seu tempo de acesso. Os fabricantes indicam em geral nos módulos de RDRAM, a taxa de transferência e o tempo de acesso. A próxima mostra um módulo padrão PC800, com tempo de acesso de 40 ns. Observe a indicação “800-40” na parte direita da etiqueta. Um tempo de acesso de, por exemplo, 40 ns, indica que o primeiro acesso demorará 40 ns, e os acessos seguintes são feitos em alta velocidade.
Módulo RIMM de 800 MHz e 40 ns.
Nas placas de CPU equipadas com RDRAM, o BIOS pode obter os parâmetros de velocidade e tempo de acesso a partir dos dados armazenados na EEPROM SPD (Serial Presence Detect) da RDRAM, e programar o chipset para operar no modo correto. Em geral também é possível programar manualmente esses parâmetros através do CMOS Setup.
Módulo RIMM de continuidade
O barramento das memórias RDRAM não pode ter soquetes vazios. É necessário um casamento de impedância devido à sua elevada freqüência de operação. Devemos completar os soquetes vazios com módulos de continuidade.
Usando módulos de continuidade RIMM.
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Detecção e correção de erros na memória
Todos os chips de memória estão sujeitos a erros. A probabilidade da ocorrência de erros é muito pequena, mas dependendo da aplicação, o erro pode ser tolerado ou não. Se um computador usado exclusivamente para jogos apresentar um erro por ano, isto não causará problema algum. Se um computador usado no monitoramento de um reator nuclear, a taxa de um erro a cada 10 anos seria catastrófica. Existem mecanismos para detectar erros, e outros que permitem ainda corrigir o erro encontrado.
Paridade
A paridade é um recurso que serve para aumentar a confiabilidade das memórias DRAM (isto se aplica a qualquer tipo de DRAM: RDRAM, DDR, SDRAM, EDO e FPM). A paridade nos PCs consiste em adicionar a cada grupo de 8 bits, um nono bit, chamado de bit de paridade. Este bit funciona como um dígito verificador, e permite detectar a maior parte dos erros na memória. Módulos SIMM/72 com paridade operam com 36 bits ao invés de 32, e módulos DIMM/168 (SDRAM) e DIMM/184 (DDR) com paridade operam com 72 bits ao invés de 64. Módulos RDRAM com paridade utilizam 18 bits, ao invés de 16. A paridade que já foi tão importante há alguns anos atrás, caiu de importância pelo fato das memórias terem se tornado mais confiáveis. Inclusive muitos chipsets para PCs de baixo custo não fazem checagem de paridade.
ECC
Uma outra técnica mais eficiente tem sido utilizada para detectar e corrigir erros na memória. Trata-se do ECC, usado em placas de CPU de alta confiabilidade, como as usadas em servidores. Para cada grupo de 64 bits, 8 bits adicionais são usados para detecção e correção de erros. Por isso os módulos DIMM/168 de 72 bits não são ditos “com paridade”, e sim, “com ECC”.
Os 8 bits adicionais de ECC armazenam um código mais complexo, calculado em função dos 64 bits de dados. Através de técnicas matemáticas avançadas, porém de simples implementação através de circuitos digitais, o ECC permite não apenas detectar um bit errado, mas também descobrir qual é este bit e corrigir automaticamente o seu valor.
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Memórias ROM
A ROM (Read Only Memory, ou memória de apenas leitura) tem duas características principais. A primeira trata-se de uma memória não volátil, ou seja, que não perde seus dados quando é desligada. Por isso é a memória ideal para armazenar o BIOS, que precisa entrar em execução assim que o computador é ligado. A segunda característica, seu próprio nome já diz. É usada apenas para operações de leitura, não permitindo gravações. A maioria das ROMs usadas em PCs utiliza o encapsulamento DIP (Dual In-line Package). As ROMs mais comuns são as que armazenam o BIOS da placa de CPU e o BIOS da placa VGA.
ROM, PROM, EPROM
As ROMs são encontradas em diversas modalidades. As principais diferenças dizem respeito a como os dados originais são armazenados. Em uso normal, a ROM aceita apenas operações de leitura, e não de escrita, mas antes disso, é preciso que alguém (normalmente o fabricante) armazene os seus dados. A ROM é o tipo mais simples. Seus dados são gravados durante o processo de fabricação do chip. Um fabricante de placas de CPU, por exemplo, entrega ao fabricante de memórias, o conteúdo a ser gravado nas ROMs. A partir deste conteúdo, o fabricante de memórias produz uma matriz, com a qual serão construídos milhares de chips.
A PROM (Programable ROM) é um tipo de memória ROM, com uma diferença: pode ser programada em laboratório, através de um gravador especial. Este tipo de gravação é feito através da “queima” de microscópicos elementos, que são como pequenos fusíveis, feitos de material semicondutor. Uma PROM nova vem em estado “virgem”, ou seja, com todos os seus fusíveis intactos. O processo de gravação faz a queima seletiva desses fusíveis, a fim de representar os bits desejados. Este processo é irreversível. Uma vez “queimada”, ou seja, programada, uma PROM não pode mais ser modificada.
A EPROM ou UV-EPROM (Eraseable PROM, ou Ultra Violet Eraseable PROM) é uma ROM programável, que pode ser apagada e regravada. Seus dados podem ser apagados através de um feixe de luz ultra violeta de alta intensidade. As EPROMs possuem uma janela de vidro, através da qual podem incidir os raios ultra violeta usados no processo de apagamento. Esses raios são obtidos em um aparelho especial chamado “apagador de EPROMs”, que consiste em uma caixa plástica com uma lâmpada ultra violeta.
Flash ROM
Desde os anos 80 existe no mercado um tipo especial de ROM, que pode ser programada e apagada eletricamente: a EEPROM ou E2PROM (Eletrically Eraseable Programable ROM). Essas memórias são antecessoras das atuais Flash ROMs, que têm a mesma característica. São ROMs que podem ser regravadas através da aplicação de voltagens de programação especiais. Em uso normal, esta voltagem de programação não chega ao chip, e seus dados permanecem inalteráveis. Este tipo especial de ROM tem sido utilizado nas placas de CPU a partir de meados dos anos 90 para armazenar o seu BIOS. Pelo fato de serem alteráveis, permitem realizar atualizações do BIOS, através de programas especiais que ativam os seus circuitos de gravação.
Shadow RAM
A técnica da shadow RAM é utilizada para acelerar o BIOS da placa de CPU, o BIOS da placa de vídeo e outros BIOS eventualmente existentes em placas de expansão. A habilitação da shadow RAM é feita através do CMOS Setup. Consiste em copiar o conteúdo das ROMs (que são lentas) para a memória RAM (que é muito mais rápida). A seguir as ROMs são desativadas, e as áreas de RAM com suas cópias assumem o seu lugar.
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Expansão da memória
Aumentar a quantidade de RAM de um PC não é uma tarefa difícil. Esses PCs possuem vários soquetes para a instalação de módulos de memória, e normalmente alguns deles estão livres para a instalação de novos módulos. Apenas é preciso saber o módulo correto a ser usado na expansão. Devem ser considerados os seguintes fatores:
A maioria das placas de CPU produzidas nos últimos anos usa módulos SDRAM, com encapsulamento DIMM/168. Modelos mais antigos (1994-1997) podem utilizar módulos SIMM/72, do tipo EDO ou FPM. A partir de 2001 surgiram placas de CPU com suporte para memórias DDR e RDRAM. Antes de comprar novas memórias para uma expansão, é preciso saber o tipo de módulo utilizado pela placa de CPU.
2) Capacidade
Podemos encontrar módulos de memória com diversas capacidades. As mais comuns são as de 16 MB, 32 MB, 64 MB e 128 MB, mas encontramos também capacidades maiores (256 MB e 512 MB), assim como menores (8 MB, 4 MB, 2 MB, 1 MB). Antes de fazer uma expansão temos que consultar o manual da placa de CPU para verificar a sua capacidade máxima de memória, bem como as capacidades dos módulos suportados. Quando não temos o manual em mãos, podemos usar uma regra que normalmente funciona: utilize nos bancos vazios, módulos de memória iguais ao que já está instalado.
3) Velocidade
Todos os tipos de memória são classificados de acordo com a velocidade. É preciso saber identificar as velocidades de memórias EDO, FPM, SDRAM, DDR e RDRAM. Compre as novas memórias com velocidade igual ou superior às das memórias que já estão instaladas.
OBS.: Esta regra possui uma exceção. Entre as primeiras placas de CPU com suporte a memórias SDRAM,
com barramento de 66 MHz, existem algumas que operam com memórias PC66 mas não suportam PC100 ou PC133. Este problema deve-se ao fato dos seus chipsets terem sido projetados antes do estabelecimento do padrão PC66. Podemos citar entre elas, as equipadas com o chipset conhecido como VXPro.
As placas de CPU modernas são extremamente flexíveis no que diz respeito à capacidade dos módulos de memória. A maioria dos processadores modernos requer memórias de 64 bits, e os módulos SDRAM e DDR também são de 64 bits. Nesses casos, um único módulo é suficiente para formar um banco de memória.
No passado, isto nem sempre foi simples assim. Nos tempos das velhas memórias SIMM/72 e das ainda mais antigas memórias SIMM/30, era preciso utilizar módulos de 2 em 2 ou de 4 em 4 para formar os bancos de memória.
Cada processador precisa “enxergar” bancos de memória com o mesmo número de bits do seu barramento externo. Processadores 486, por exemplo, exigiam memórias de 32 bits. Ao usar memórias com encapsulamento SIMM/30 (8 bits), era preciso utilizar 4 módulos iguais para completar 32 bits. Em placas de CPU 486/586 com soquetes SIMM/72, um único módulo SIMM/72 fornece os 32 bits necessários para formar um banco.
Já as placas de CPU Pentium (64 bits) equipadas com soquetes SIMM/72 necessitam do uso de módulos aos pares. Dois módulos iguais de 32 bits completam os 64 bits exigidos pelo processador. Os dois módulos SIMM/72 que formavam um banco deveriam ser preferencialmente iguais. Se isto não fosse possível, eles precisavam ser pelo menos compatíveis com o padrão exigido pela placa de CPU. Deveriam ser obrigatoriamente de mesma capacidade e se possível, de mesma velocidade, mesmo que sendo de fabricantes diferentes.
Exemplo 1: Placas com soquetes SIMM/72 e DIMM/168
Até aproximadamente o início de 1997, as placas de CPU para processadores Pentium e compatíveis possuíam apenas soquetes para instalação de módulos SIMM/72. Depois disso surgiram placas equipadas com o chipset i430VX, com suporte para SDRAM. Passaram a ser produzidas placas que permitiam a instalação de memórias FPM ou EDO (SIMM/72), e ainda SDRAM (DIMM/168). A próxima figura mostra um caso bastante típico. Observe que existem 4 soquetes para instalação de módulos SIMM/72. Cada par desses soquetes forma um banco de memória, já que cada módulo SIMM/72 fornece 32 bits, e o Pentium necessita de 64 bits de memória. Existem também dois soquetes para instalação de módulos DIMM/168. Cada um desses soquetes forma um banco, já que cada um desses módulos fornece 64 bits.
Layout de uma placa de CPU com soquetes SIMM/72 e DIMM/168.
Note que módulos SIMM/72 poderão ser EDO DRAM (mais comuns) ou FPM DRAM, enquanto módulos DIMM/168 poderão ser SDRAM (mais comuns) ou EDO/FPM DRAM. Normalmente as placas de CPU que operam com vários tipos de memórias, não permitem misturar memórias EDO/FPM DRAM e SDRAM.
Exemplo 2: A-Trend ATC 5050 (Pentium e similares)
Agora é demonstrado um exemplo de expansão de memória em uma placa equipada com soquetes SIMM/72 e DIMM/168. A placa do nosso exemplo é a ATC-5050, produzida pela A-Trend. Os módulos SIMM/72 são agrupados em dois bancos (SIMM1-SIMM2, e SIMM3-SIMM4). Esses módulos fornecem 32 bits, e dois deles devem ser agrupados para formar um banco de 64 bits. Os dois módulos SIMM/72 que formam um banco devem ser iguais, com a mesma capacidade, mesmo tempo de acesso, mesmo tipo (ambos FPM ou ambos EDO), e devem ser preferencialmente do mesmo fabricante.
O fabricante da placa avisa que podem ser usados módulos de 70 ns ou mais rápidos (60 ns é a opção mais comum). Evite instalar módulos de 70 ns, pois em geral apresentam desempenho baixo. Dê preferência aos módulos de 60 ns.
A placa possui ainda dois soquetes DIMM/168, nos quais podem ser instalados módulos SDRAM ou EDO DRAM. Também é recomendado pelo fabricante que não sejam misturados módulos SDRAM e EDO/FPM DRAM. A tabela anexa mostra as quantidades de memória que podem ser formadas pelo preenchimento dos bancos de módulos SIMM/72. Por exemplo, uma das maneiras de formar 16 MB é instalando módulos de 8 MB no primeiro banco. Para aumentar esta memória para, digamos, 48 MB, basta instalar dois módulos de 16 MB no segundo banco.
Exemplo de tabela de configurações
de memória.
Exemplo 3: Asus TX97-XV (Pentium e similares)
Este é uma placa de CPU para Socket 7, com barramento de 66 MHz. É equipada com o chipset Intel i430TX e possui 2 soquetes DIMM/168 e 4 soquetes SIMM/72. Segundo o manual, a placa permite instalar módulos SDRAM DIMM/168 com capacidades entre 8 MB e 128 MB, ou módulos EDO DIMM/168 com até 256 MB (note que os módulos EDO DIMM/168 são bastante raros). Também possui bancos para a instalação de módulos SIMM/72 com capacidades entre 4 MB e 64 MB.
O manual também deixar claro que módulos DIMM e SIMM não podem ser usados simultaneamente. Este é um erro muito comum cometido por usuários que fazem upgrades de memória sem ter experiência, sem estudar a técnica e sem consultar o manual da placa de CPU.
Placa de CPU com Socket 7 e suporte a memórias SIMM/72 e
DIMM/168.
Analisando esta figura se nota ainda um detalhe interessante. Esta placa de CPU tem vídeo onboard, mas é de uma época em que os chipsets não tinham circuitos de vídeo. Essas placas usavam um chip gráfico e uma memória de vídeo independente. Nesse caso existe um chip gráfico ATI, 1 MB de memória de vídeo dedicada, e 2 soquetes para expansão da memória de vídeo para até 2 MB.
Vídeo onboard com chip gráfico e memória dedicados. Este tipo de arquitetura não provoca a queda de desempenho do processador, verificada nas placas com vídeo
onboard que usam memória compartilhada.
Exemplo 4: Asus TX97 (Pentium e similares)
A placa seguinte possui 3 soquetes DIMM/168 para a instalação de módulos SDRAM. Podem ser usados módulos com capacidades entre 8 MB e 128 MB, desde que a capacidade total não ultrapasse 256 MB, limite imposto pelo chipset. Por exemplo, podemos instalar 64 MB + 64 MB + 128 MB ou 128 MB + 128 MB, mas não podemos instalar 128 MB + 128 MB + 128 MB.
Placa Asus TX97, com 3 soquetes DIMM/168.
Em caso de dúvida podemos sempre consultar as informações existentes no manual da placa de CPU. O manual desta placa traz as informações indicadas na figura 27. É explicado como cada soquete DIMM pode ser preenchido. É explicado que se os soquetes DIMM 1 ou 2 tiverem instalados módulos de 64 MB ou 128 MB, o soquete 3 deverá permanecer vazio. Portanto para fazer uma expansão de memória não basta conectar módulos. É preciso saber o tipo de módulo a ser usado (no caso desta placa os módulos devem ser PC66) e as regras para preenchimento de bancos. Nem sempre os bancos de memória de uma placa podem ser preenchidos livremente, é preciso consultar o manual da placa de CPU.
Instruções para a instalação e expansão de memória na placa Asus TX97.
Exemplo 5: Tyan 1692 (Pentium II e Celeron - Slot 1)
Neste exemplo foi utilizada a placa Tyan modelo 1692. Esta é uma placa de CPU para Pentium II, equipada com o chipset i440LX. Possui 4 soquetes para memórias DIMM/168, que poderão ser do tipo SDRAM ou EDO DRAM. O manual traz instruções para instalação e expansão, bem como uma tabela de configurações de memória.
Exemplo de tabela de configurações de memória.
Esta placa permite instalar até 1 GB de memória EDO DRAM, ou então até 512 MB de SDRAM. As memórias SDRAM devem ser do tipo não buferizado (unbuffered). O fabricante diz ainda que a memória instalada é automaticamente detectada, sem a necessidade de alterar jumpers.
O manual diz ainda que para que o POST funcione (Power on self test), é preciso que exista pelo menos um módulo de memória instalado. Avisa ainda que podem ser instalados módulos de várias capacidades, sendo que a máxima capacidade permitida para um módulo SDRAM é 128 MB, e a máxima capacidade permitida para um módulo EDO DRAM é 256 MB. São características de placas antigas (1997-1998), já que as atuais aceitam módulos com capacidades bem maiores.
Finalmente, existe uma tabela de configurações de memória que deve ser seguida, tanto na instalação inicial, como também em expansões. Observe que são mostradas apenas algumas configurações
possíveis, pois uma tabela completa seria muito extensa. Não está mostrado, por exemplo, que podemos formar 64 MB instalando 4 módulos de 16 MB.
Observa-se, por exemplo que, para formar 32 MB, podemos instalar módulos de 16 MB nos bancos 0 e 1, ou então instalar um módulo de 32 MB no banco 0. Se existem, por exemplo, dois módulos de 16 MB nos bancos 0 e 1 (32 MB), podemos fazer uma expansão para, digamos, 64 MB, instalando um módulo de 32 MB no banco 2, ou então módulos de 16 MB nos bancos 2 e 3. Poderíamos instalar módulos de quaisquer outras capacidades, desde que suportados pela placa.
Em geral não existe ordem obrigatória no preenchimento dos bancos de memória. Poderíamos por exemplo, deixar os bancos 0 e 1 vazios, e instalar módulos nos bancos 2 e 3. Algumas placas entretanto exigem que os bancos sejam preenchidos na ordem, portanto dê sempre prioridade à instalação desta forma. Evite por exemplo preencher DIMM1 e DIMM2 e deixar DIMM0 vazio.
Exemplo 6: Placa Asus K7V (Athlon – Slot A)
Esta placa suporta processadores Athlon com encapsulamento em forma de cartucho (Slot A) e memórias SDRAM PC100 ou PC133. Possui 3 soquetes DIMM/168 para módulos de 16 MB a 512 MB. Todos os três soquetes podem ser preenchidos livremente, e a capacidade máxima de memória da placa é 1,5 GB, obtida quando instalamos 3 módulos de 512 MB.
Placa Asus K7V, para processadores Athlon com Slot A.
Pode-se observar que as placas para processadores Athlon normalmente usam chipsets que permitem que a memória opere de forma assíncrona ao processador. Na placa deste exemplo, o processador opera com 200 MHz (100 MHz com DDR) enquanto as memórias podem operar com 100 ou 133 MHz (PC100 ou PC133). Através do CMOS Setup podemos definir o tipo de memória através do item “DRAM to CPU Frequency Ratio”. As opções são 3:3 (memórias PC100) e 4:3 (memórias PC133).
Exemplo 7: Placa Soyo SY-7ISA+ (Pentium III e Celeron PGA)
Esta é uma placa de CPU para processadores Pentium III e Celeron com encapsulamento PGA e FC-PGA (Socket 370) e suporte a memórias SDRAM PC100 e PC133. Possui 3 soquetes DIMM/168, mas é preciso tomar cuidado com os tipos de módulos que podem ser usados.
Placa Soyo SY-7ISA+.
Esta placa apresenta restrições em relação ao uso de módulos de face dupla (double sided). Esses módulos possuem chips em ambas as faces, e operam como dois módulos em um só encapsulamento. Como consomem uma corrente de entrada maior, nem sempre o chipset tem condições de enviar seus sinais digitais para um número excessivo de módulos de face dupla.
Normas para preenchimento de bancos.
A figura imediatamente acima demonstra a tabela de configurações de memória encontrada no manual desta placa. Podem ser usados módulos de 32 MB até 512 MB, totalizando uma memória máxima de 1,5 GB. A tabela mostra as restrições para a instalação de módulos. Se todos os módulos forem single sided, todos os 3 bancos podem ser preenchidos livremente com módulos PC100 ou PC133. Módulos double sided também podem ser preenchidos livremente nos 3 bancos, desde que todos sejam PC100. A restrição diz respeito apenas aos módulos PC133 double sides. Nesse caso podem ser usados apenas dois módulos, ou ocupando os bancos DIMM1 e DIMM2, ou ocupando os bancos DIMM2 e DIMM3. Tome cuidado, pois muitas placas de CPU apresentam restrições como esta.
Exemplo 8: Placa Asus A7V266 (Athlon PGA e Duron)
Esta é uma placa de CPU com suporte a processadores Athlon XP, Athlon e Duron. Possui 3 soquetes DIMM/184 para memórias DDR, padrões PC1600 (200 MHz) e PC2100 (266 MHz).
Placa de CPU para Athlon XP.
O preenchimento dos bancos de memória nesta placa é bastante flexível, descrito na tabela abaixo. Cada soquete pode ter instalado um módulo de face simples ou dupla, com capacidades de 64 MB a 1 GB, permitindo chegar a uma memória máxima de 3 GB.
Preenchimento dos bancos de memória.
Exemplo 9: Placa Asus P4T (Pentium 4, RDRAM)
Esta foi uma das primeiras placas de CPU para o processador Pentium 4, ainda no seu encapsulamento original (Socket 423). Possui dois canais, totalizando 4 soquetes RIMM, para memórias RDRAM. Podem ser usadas memórias PC600 ou PC800, com capacidades de 64 MB a 512 MB, permitindo chegar ao máximo de 2 GB de memória.
Placa de CPU para Pentium 4.
A instalação e a expansão de memória RDRAM é um pouco mais complexa que as que usam memórias SDRAM e DDR. Módulos RDAM devem ser usados aos pares. A placa do nosso exemplo possui 2 canais, cada um formado por um par de soquetes.
O primeiro canal é o RIMMA, cujos soquetes são chamados de RIMMA1 e RIMMA2. O segundo canal é o RIMMB, cujos soquetes são chamados de RIMMB1 e RIMMB2.
Observar que, apesar dos soquetes serem agrupados em canais, os bancos são formados em soquetes alternados. O primeiro banco é formado pelos soquetes RIMMA1 e RIMMB1, o segundo banco é formado pelos soquetes RIMMA2 e RIMMB2.
Os dois módulos que formam um banco devem ser exatamente iguais. Quando apenas um banco é preenchido, o outro banco deve ter instalado módulos de continuidade C-RIMM. A figura seguinte mostra as instruções apresentadas no manual desta placa.
Regras para preenchimento dos bancos de memória em uma placa para Pentium 4 com RDRAM.
Como dito anteriormente, o primeiro banco é formado por RIMMA1 e RIMMB1, e o segundo banco é formado por RIMMA2 e RIMMB2. A próxima figura mostra exemplos de como preencher esses bancos. Em uma expansão de memória, devemos retirar os dois módulos C-RIMM e instalar no seu lugar, dois novos módulos RIMM, que devem ser iguais.
Modos de preenchimento dos canais de RDRAM.
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Expansão de memória em placas antigas
Por placas antigas, consideram-se as equipadas com processadores Pentium e superiores, com soquetes SIMM/72 para memórias dos tipos EDO ou FPM. Pode valer a pena expandir a memória nesses PCs, caso estejam executando softwares para o qual o processador tem desempenho satisfatório. Quando a memória é insuficiente, o PC faz muitos acessos ao disco rígido, usando a memória virtual. A expansão de memória resolve o problema.
A principal característica dessas placas é que não possuem soquete DIMM/168. São placas produzidas entre 1995 e 1997, aproximadamente. Em geral apresentam dois bancos de memória, formados por módulos SIMM/72. Algumas dessas placas chegam a possuir 3 bancos, formados por 6 soquetes.
Dois bancos de memória SIMM de 72 vias em uma placa de CPU Pentium antiga.
Vejamos o exemplo de uma placa de CPU Pentium com organização de memória indicada na tabela abaixo:
Bank 0 Bank 1 Total Memory 4 MB - 8 MB 4 MB 4 MB 16 MB 4 MB 8 MB 24 MB 4 MB 16 MB 40 MB 4 MB 32 MB 72 MB 8 MB - 16 MB 8 MB 4 MB 24 MB 8 MB 8 MB 32 MB 8 MB 16 MB 48 MB 8 MB 32 MB 80 MB 16 MB - 32 MB 16 MB 4 MB 40 MB
16 MB 16 MB 64 MB 16 MB 32 MB 96 MB 32 MB - 64 MB 32 MB 4 MB 72 MB 32 MB 8 MB 80 MB 32 MB 16 MB 96 MB 32 MB 32 MB 128 MB
Neste exemplo temos a tabela com todas as configurações de memória permitidas. A placa aceita memórias FPM e EDO, desde que em cada banco não exista mistura. O fabricante informa ainda que a placa não utiliza paridade (ou seja, não faz checagem de erros de paridade na memória), apesar de aceitar o uso de módulos com paridade (36 bits).
Finalmente, é indicado o tempo de acesso necessário às memórias: 70 ns para FPM e 60 ns para EDO. Observe pela tabela que nesta placa não é permitido manter o “Banco 0” vazio e usar o “Banco 1”. São suportados módulos SIMM de 4 MB até 32 MB, totalizando o máximo de 128 MB de RAM. Levando em conta a tabela acima, suponha um PC equipado com 32 MB de RAM, formados por dois módulos de 16 MB instalados no “Banco 0”, como mostra a figura abaixo.
Bancos de memória de uma placa de CPU Pentium equipada com 32 MB de RAM.
De acordo com a tabela, poderíamos fazer, por exemplo uma expansão para 64 MB, instalando dois módulos de 16 MB no “Banco 1”. Entretanto, faremos uma expansão um pouco melhor. Instalaremos dois módulos de 32 MB no “Banco 1”, totalizando 96 MB, como se observa a seguir.
A memória foi expandida para 96 MB.
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Erros na expansão de memória
Alguns motivos podem levar ao insucesso na expansão da memória. Se isto ocorrer com você, esfrie a cabeça e cheque os pontos discutidos a seguir:
Uso de módulos errados
Existem erros grosseiros que, ao ocorrerem, inviabilizam totalmente o funcionamento das memórias. São eles:
• Uso de módulos com a capacidade errada
• Uso de módulos do tipo errado (FPM / EDO / SDRAM) • Uso de módulos com a velocidade errada
Quando esses erros ocorrem, a memória não funciona. Apenas no caso da velocidade errada (memórias mais lentas que o recomendado), é possível realizar ajustes no CMOS Setup, fazendo com que os ciclos
