Aula 16

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Prof. Eng. Derig Almeida Vidal

Mestre em Computação Aplicada, Engenheiro de Produção e Tecnólogo em Automática

Tecnologias de Memórias RAM

Arquitetura de Computadores

Mestre em Computação Aplicada, Engenheiro de Produção e Tecnólogo em Automática

Prof. Derig Almeida Vidal, MsC

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Prof. Derig Almeida Vidal, MSc

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Aula 16

• Encapsulamentos

• Acesso a um Endereço de Memória • Tecnologias de Memória RAM

– Memórias Regulares – FPM (Fast-Page Mode) – EDO (Extended Data Output)

– EDO (Extended Data Output)

– SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) – DDR (Double Data Rate)

– DDR2 – DDR3 – Comparativo • Fixação • Visite

Encapsulamentos

• SIMM: Possui conectores em apenas um dos lados da

placa.

Prof. Derig Almeida Vidal, MSc • DIMM: Possui conectores dos dois lados da placa.

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Acesso a um Endereço de Memória

• A memória é formada por uma grande quantidade de células idênticas, organizadas na forma de linhas e colunas (como uma tabela).

• Cada célula tem um número associado a ela. Este

número é o endereço de memória.

• O responsável pelo acesso as informações

armazenadas na memória é o controlador de

memória. Ele está localizado no chipset da placa

mãe, ou até mesmo dentro do próprio processador.

Acesso a um Endereço de Memória

• Para acessar um determinado endereço de memória:

– O controlador primeiro gera o valor RAS (Row

Address Strobe) que é o número da linha da qual o endereço faz parte. Quando o RAS é enviado, toda a linha é ativada simultaneamente;

toda a linha é ativada simultaneamente;

– Em seguida é gerado o valor CAS (Column

Address Strobe), que corresponde ao número da coluna. Assim o circuito é fechado e faz com que os dados do endereço selecionado sejam lidos ou gravados.

Acesso a um Endereço de Memória

O RAS O CAS ativa uma coluna O RAS ativa uma linha

Dessa forma a célula (endereço) é acessado, podendo ser lido ou escrito

Tecnologias de Memória RAM

• Memórias Regulares • FPM • EDO • SDRAM • DDR • DDR • DDR2 • DDR3

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Memórias Regulares

• São o tipo mais primitivo de memória RAM.

• O acesso é feito da forma tradicional, enviando o

endereço RAS (Row Address Strobe), depois o

CAS (Column Address Strobe) e aguardando a

leitura dos dados para cada ciclo de leitura.

Memórias Regulares

O RAS

O CAS ativa uma

coluna

ativa uma linha

FPM (Fast-Page Mode)

• Fast-Page Mode = "modo de paginação rápida“ • Ao ler um bloco de instruções ou arquivo gravado

na memória, os dados estão quase sempre gravados seqüencialmente.

• Não seria preciso então enviar o endereço RAS e CAS para cada bit a ser lido, mas simplesmente enviar o endereço RAS (linha) uma vez e em seguida enviar uma seqüência de até 4 endereços CAS (coluna), realizando uma série rápida de 4 leituras (Burst).

FPM (Fast-Page Mode)

O RAS O CAS ativa uma coluna

O RAS ativa uma

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FPM (Fast-Page Mode)

• O primeiro ciclo de leitura continua tomando o mesmo tempo, mas as 3 leituras seguintes passam a ser bem mais rápidas.

• São até 30% mais rápidas que as memórias regulares, sem grandes alterações nos chips de

regulares, sem grandes alterações nos chips de memória.

• O burst de 4 leituras pode ser prolongado para 8, ou até mesmo 16 leituras consecutivas, desde que lendo dados gravados em endereços adjacentes, da mesma linha.

FPM (Fast-Page Mode)

• Os intervalos de espera de memórias FPM podem ser de até 5-3-3-3, o que significa que o

processador terá de esperar cinco ciclos da placa mãe para a memória efetuar a primeira leitura de dados e somente mais 3 ciclos para cada leitura subseqüente.

• Uma leitura não pode ser iniciada antes que a anterior termine, mesmo dentro do burst de 4 leituras dentro da mesma linha.

• O controlador precisa esperar que os dados referentes à leitura anterior cheguem, antes de poder ativar endereço CAS seguinte.

EDO (Extended Data Output)

• O controlador faz a leitura enviando o endereço RAS, como de costume, e depois enviando os 4

endereços CAS numa freqüência pré-definida, sem

precisar esperar que o acesso anterior termine.

• Os sinais chegam às células de memória na

seqüência em que foram enviados e, depois de um pequeno espaço de tempo, o controlador recebe de seqüência em que foram enviados e, depois de um pequeno espaço de tempo, o controlador recebe de volta as 4 leituras.

• São capazes de trabalhar com tempos de acesso de apenas 6-2-2-2, ou mesmo 5-2-2-2.

• O ganho é maior em leituras de vários endereços consecutivos, por isso alguns aplicativos se

beneficiam mais do que outros.

EDO (Extended Data Output)

O RAS

Os CAS

Em seguida, sem esperas

O RAS ativa uma

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SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

• São capazes de trabalhar sincronizadas com os ciclos da placa mãe, sem tempos de espera. A temporização das memórias SDRAM é sempre de uma leitura por ciclo.

• Independentemente da freqüência de barramento utilizada, os tempos de acesso serão sempre de

6-Prof. Derig Almeida Vidal, MSc

utilizada, os tempos de acesso serão sempre de 6-1-1-1, ou mesmo 5-1-1-1.

• O primeiro acesso continua tomando vários ciclos, pois nele é necessário realizar o acesso padrão, ativando a linha (RAS) e depois a coluna (CAS).

• Apenas a partir do segundo acesso é que as otimizações entram em ação e a memória consegue realizar uma leitura por ciclo, até o final da leitura.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

• Outra característica que ajuda na maior rapidez é a divisão dos módulos de memória em vários bancos (2, 4 ou até 8), cada um englobando parte dos endereços disponíveis.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

• Apenas um dos bancos pode ser acessado de cada vez, mas o controlador de memória pode aproveitar o tempo de ociosidade realizando algumas operações nos demais, como, por

exemplo, executar os ciclos de refresh e também a pré-carga dos bancos que serão acessados em seguida.

seguida.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

• Modelos de SDRAM:

– PC66 - 66Mhz; – PC100 - 100Mhz; – PC133 - 133Mhz.

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DDR (Double Data Rate)

• Permite gerar comandos de acesso e receber os dados referentes às leituras duas vezes por ciclo de clock,

executando uma operação no início do ciclo e outra no final.

DDR (Double Data Rate)

• Faz com que cada um dos dois comandos de leitura (ou gravação) sejam enviados para um endereço diferente, na mesma linha.

• Estas duas leituras são enviadas através do barramento de dados na forma de duas transferências separadas, uma realizada no início e a outra no final do ciclo de clock.

Prof. Derig Almeida Vidal, MSc realizada no início e a outra no final do ciclo de clock.

• O ciclo inicial continua demorando o mesmo tempo que nas memórias SDRAM, de forma que o ganho aparece apenas em leituras de vários setores consecutivos e a taxa de transferência nunca chega realmente a dobrar, variando bastante de acordo com o tipo de aplicativo usado. • A temporização para um burst de 8 leituras, usando

memórias DDR, seria 5-½-½-½-½-½-½-½ (8.5 ciclos).

DDR (Double Data Rate)

• Modelos de DDR: – PC1600 ou DDR200 - 200 MHz; – PC2100 ou DDR266 - 266 MHz; – PC2700 ou DDR333 - 333 MHz; – PC3200 ou DDR400 - 400 MHz.

DDR2

• Duplica a taxa de transferência, realizando agora 4 operações por ciclo.

• Ao realizar uma leitura, o controlador de memória gera quatro sinais distintos, que ativam a leitura de quatro endereços adjacentes (4-bit prefetch).

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DDR2

• Duplica a taxa de transferência, realizando agora 4 operações por ciclo.

• As células de memória continuam trabalhando na mesma freqüência anterior e o acesso inicial continua demorando aproximadamente o mesmo tempo.

Prof. Derig Almeida Vidal, MSc • Entretanto, as demais operações dentro do burst passam a

serem realizadas em apenas um quarto de ciclo de clock. Por exemplo: 5-¼-¼-¼-¼-¼-¼-¼.

• A diferença é maior em aplicativos que precisam manipular grandes blocos de dados e menor em aplicativos que lêem pequenos blocos de dados espalhados.

DDR2

• Modelos de DDR2: – DDR2-400 - 100 MHz; – DDR2-533 - 133 MHz; – DDR2-667 - 166 MHz; – DDR2-800 - 200 MHz.

DDR3

• DDR3 realizam 8 acessos por ciclo • Os acessos são realizados a endereços

subjacentes, de forma que não existe necessidade de aumentar a frequência "real" das células de memória.

memória.

• Os módulos DDR3 foram lançados em versão:

– DDR3-1066 ou PC3-8500 (133 MHz x 8) – DDR3-1333 ou PC3-10667 (166 MHz x 8) – DDR3-1600 ou PC3-12800 (200 MHz x 8)

DDR3

• A freqüência de 1600 MHz é obtida através do

aumento do número de transferências realizadas por ciclo e não através do aumento do clock "real" das células de memória ou dos buffers de dados.

• Possui um sistema integrado de calibragem do sinal,

que melhora a estabilidade dos sinais, possibilitando o

Prof. Derig Almeida Vidal, MSc que melhora a estabilidade dos sinais, possibilitando o uso de tempos de latência mais baixos.

• Utiliza 8 bancos em vez de 4, ajudando a reduzir o tempo de latência em módulos de grande capacidade. • Reduziu-se a tensão utilizada, reduzindo o consumo

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DDR3

Comparativo

Tecnologia Total de Ciclos Tempos FPM 27 6-3-3-3-3-3-3-3 EDO 20 6-2-2-2-2-2-2-2 SDRAM 12 5-1-1-1-1-1-1-1

SDRAM 12 5-1-1-1-1-1-1-1

DDR 8,5 5-½-½-½-½-½-½-½

DDR2 6,75 5-¼-¼-¼-¼-¼-¼-¼

DDR3 5,875 5-⅛-⅛-⅛-⅛-⅛-⅛-⅛

Exercício de Fixação

1. Compare as memórias FPM e EDO.

2. Qual a principal característica da memória SDRAM?

3. Quais as diferenças entre a DDR e a SDRAM?

Exercício de Aprofundamento

1. Pesquisa na internet e responda:

a) Existe as memórias DDR4 e DDR5? Se sim, cite as principais características desta memória. b) Quanto custa uma memória DDR3 de 1GB?