رازهایی از رم

یک شباهت - کارایی چون شاه راه

گذر های مموری همانند شاه راهی میباشند ، پهنای باند ( بیت بر ثانیه ) (bits per second) شبیه به تعداد ماشینهایی است که میتوانند در یک زمان معیین کنترل شوند که مستقیماً وابسته است به پهنای باند یا تعداد لاینهای قابل دست رسی .
فرکانس (Hz) معادل بالاترین سرعت مجاز ممکن برای ماشین ها می باشد ، یک حداکثر سرعت کجاز بالاتر اجازه خواهد داد تا ماشینهای بیشتری در یک زمان معیین عبور کنند . هرچند که تصادفها ممکن است بیشتر و بطور مکرر اتفاق بیافتد .
تاخیر های رم ( Memory latencies ) مانند یک چراغ راهنمایی کنترل ترافیک عمل میکند که به ترتیب تاخیر میکند برای جلوگیری از تصادف ماشینها ، که کوتاه میکند مدت زمان انتظار را که بر اثر جریان ماشینها افزایش پیدا میکند . البته این به شرطی هست که آنها آماده باشند و زمان کافی برای حرکت داشته باشند .

ساختار حافظه

قابل رویت ترین قسمت یک سیستم حافظه روی کامپیوتر مدل حافظه و شکاف جا سازی آن هست .
هر نسل و نوع از حافظه ها کمی تفاوت شکل ظاهری دارند برای اینکه به اشتباه در شکاف مموری DIMMنصب نشوند .
هر مدل از مموری ها دارند مموری چیپ که به آن DRAM گفته میشود یا گاهی به طور عمومی مدارهای جامع (IC's) گفته میشوند . هسته DRAM هست آرایه ای از خازنها که به آنها گفته میشود سلول که نگه می دارند اطلعات رو ( 0 یا 1 ) به وسیله نگه داشتن روی یک بار الکتریکی . قبل از اینکه داده خوانده شود یک خازن برای شارژ آن تخلیه می شود .به عنوان نتیجه خواندن هر سیگنال همچنین هست یک حرکت مخرب که تخلیه می کند بار الکتریکی خازنها را . بنابر این فرآیند اضافی لازم هست تا سلولها دوباره شارژ ش.ند برای خوانده شدن . این طبیعت حافظه فرار هست که کلید متفاوت بودن بین تکنولوژی رم و حافظه های حالت جامد همانند NAND و NOR هست .

تفاوت بین مموری کش و RAM

کش نوعی از مموری هست که خیلی سریعتر هست نسبت به RAM . این نوع ممورها ذخیره می کنند داده ها رو برای درخواست های مکرر با سرعت دست رسی بالا که بعضی اوقات به آنها بافر گفته میشود که بستگی دارد که در کجا استفاده شوند .
در داخل CPU ها این کشها هستند قطعه ای مبنی بر تقدم و دست رسی بر سرعت :
Level 1 (L1), Level 2 (L2) and Level 3 (L3)
L1 سریعترین هست و دارای کمترین تاخیر (latencys) هست اما دارای ظرفیت کمی هست (KB) .
کش مسئولیت های متفاوتی دارد ، بعضی ها استفاده می شوند برای استفاده دیتا و در صورتیکه دیگری هست بیشتر برای کدهای فرمان برنامه های دستورالعملی . البته CPU های جدید دکستاب دارند L1 اختصاصی جدا برای هر دو کار دیتا و دستورالعمل .
سرعت Level 1 (L1) خیلی سریعتر از DDR2و DDR3 هست . اخیرا که یک Intel E6750 را با Intel X38 chipset تست کردن کارایی L1 برابر 42,500MB/s بوده است که در مورد L2 تقریبا برابر 20,500MB/s بوده است . به طور نسبی ، یک DDR3 به صورت کانال دوگانه (dual channel) در فرکانس 1,333MHz و latency میانگین عملکردی برابر 8,800MB/s داشته است .
مدلهایی که استفاده می شوند برای سیستم های دکستاب شناخته می شوند با نام Un-buffered” DIMMs ، و نوعی مدل دیگر که شناخته میشوند با نام FB-DIMM's استفاده نمیشوند برای سیستمهای دکستاب .

***********************

سلسله مراتب دسترسی به مموری در کامپیوتر

نوع های مختلف مموری بر اساس نوع انجام کار در مهندسی کامپیوتر وجود دارند. این مدلها مبنی بر نوع انجام کار ، سرعت ، پیچیدگی ، هزینه و نوع ساخت رده بندی می شوند .که به طور کلی حافظه های سریعتر قیمت بیشتری دارند و همچنین بر اساس نوع طراحی و تولید . مموری های کند تر ظرفیت های بالاتری دارند .سلسله مراتب حافظه های کامپیوتر یک ساختار هرمی دارد که بیان می کند یک اختلاف معنی دار بین حافظه ها . در شکل شماره یک این هرم را میتوانید ببینید :

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل شماره 1

خانواده مموری DDR

خانواده مموری DDR یا ( Double-Data Rate ) از پیشرفت تکاملی SD-RAM ها هستد ، SD-RAM ها یا (SDR) ها معرفی شدند ابتدا در سال 1993 و تا 1999 تکاملشان ادامه داشت .
دو راه برای شرح خصوصیات مموری های DDR وجود دارد ، یکی مشخص کردن مدل چیپ مموری و دیگری شرح دادن مدل مموری .

تفاوتهای اصلی بین نسل های DDR

تفاوتهای بنیادی بین هر یک از نسلهای DDR وجود دارد البته به جز تفاوتهای فزیکی .
پیشرفتهای تکنولوژی مموری سعی می کند تا مشکلات یا اثرات جانبی وابسته به کارایی های سریعتر را مثل اختلال سیگنال ، بی ثباتی ، بی دقتی تایمینگ ، تداخل و مانند اینها را بر طرف کند.
البته این مشکلات در نسلهای قبلی وجود نداشت ولی این حقیقت هست که آنها در دارای سرعت پایینی بوده اند .
د ر سرعت های بالا تکنیک های جدید باید سطح بالای مشکلات را کم کنند .کارایی و عملکرد سریعتر لازم دارد به مدارهای خیلی زیادتر .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل شماره 2

در این شکل ملاحظه میکنید که در یک سیکل زمان چه مقدار طول میکشد تا یک موج به قله برسد و سپس پائین رود . درواقع این شکل یک موج سینوسی را نشان میدهد. باید متذکر شد که شکل واقعی این سیگنال بیشتر مابین مربع و سینوس هست. این توانایی که می فرستد 2 سیگنال در یک سیکل زمان و انجام میشود به وسیله پیوست کردن دیتا بر روی بالا (rise) و پائین (fall) رفتن موج را تکنولوژی DDR میگویند .

کد:

http://i28.tinypic.com/i26kw3.png

شکل شماره 3

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل شماره 4

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل شماره 5

***********************

منابع اصلی

البته چهار قسمت هست

The Secrets of PC Memory: Part 1

کد:

http://www.bit-tech.net/hardware/2007/11/15/the_secrets_of_pc_memory_part_1/

The Secrets of PC Memory: Part 2

کد:

http://www.bit-tech.net/hardware/2007/12/17/the_secrets_of_pc_memory_part_2/

The Secrets of PC Memory: Part 3

کد:

http://www.bit-tech.net/hardware/2008/02/08/the_secrets_of_pc_memory_part_3/

The Secrets of PC Memory: Part 4

کد:

http://www.bit-tech.net/hardware/2008/02/10/the_secrets_of_pc_memory_part_4

***********************

شناسایی مدل DDR DIMM

تقریبا همه نسلها و نوعهای رم دارند تفاوت کمی در ابعاد ، وضعیت قرار گیری پایه ها و محل قرار گیری شکاف راهنما برای جلوگیری از اشتباه در نصب و نوع و مدل رم تا تفاوتی بین نسلهای رم باشد .
اکثر مادربرد ها دکستاپ که ساخته شده اند امروزه تنها پشتیبانی میکند از یک نوع مدل مموری البته وجود دارد استثنا که کار میکنند با هر دو نوع Unbuffered و Registered DIMM . استاندارد JEDEC تهیه کرده یک همسازی برای مادربرد ها که میتواند کار کند با هر دو نوع اما نه در آن واحد و با هم . به عنوان نتیجه Unbuffered و Registered DIMMs استفاده میکنند به طور مشترک و یکسان از یک اینترفیس و یا همان شکاف مموری .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
Ddifferent Dimension

سیر تکاملی DDR
طراحی جانمایی نقش مهمی در سالم بودن مشخصات سیگنال پیش از گذرگاه مموری بازی می کند . این هست یک چیز شناخته شده عادی در مهندسی مموری ( هرچند مختص به مموری نیست ) زمانی که کارایی مموری افزایش پیدا میکند سیگنالها به خطاها حساس تر میشوند . برای کم کردن اثرات ناسازگاری مموری سریع ، هر نسل از رمهای کامپیوتر نیاز دارد به یک طراحی جدید .بهبود خواص سیگنالهای الکترونیک با ساده و کوتاه کردن مسیر دیتا انجام میشود .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
طراحی جانمایی در DDR1 و DDR2

هر نسل از DDRها دارند درجه ای از مشکلات سیگنال ، تا زمانیکه کارایی مموری پائین تر از یک رنج حداکثر باشد مثل DDR2 800MHz که بعید است با مشکل پایداری روبرو شود .
جانمایی هست یک جنبه مهم از DDR3 :
در جانمایی fly-by تاخیر سیگناها قابل پیش بینی هست از این رو میتوان به آسانی تنظیم کرد و جبران کرد برای آن این تاخیر را .در جانمایی DDR2 Symmetric T-Branch multi-stubbed به آسانی نمی شود پیش بینی کرد بی ثباتی سیگنالها را که در نتیجه خیلی سخت میتوان آن را با ثبات کرد در سرعتهای بالا . چیزی که وجود دارد DDR3-1600 پایدارتر بوده و حتی بالاتر از آن . به هر حال قابل توجه هست که DDR3 قابل اطمینان تر هست در سرعتهای خیلی بالا . تنها بعد از شش ماه معرفی از DDR3-1800 ، DDR3-1600 نیز معرفی شد .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
طراحی جانمایی در DDR3

***********************

تعداد کمی مفهوم مهم برای بیان سرعت و کارایی رم وجود دارند .در DRAM فرکانس هسته (core frequency) ، ورودی و خروجی (IO) فرکانس بافر (Buffer Frequency ) ، فرکانس گذرگاه مموری (Memory Bus Frequency) و دیتا فرکانس (Data Frequency) برای شرح دادن تفاوت کارایی و سرعت مموری سیستم استفاده می شوند.
همه مدلهای مموری کامپیوتر با فرکانس دیتا ارزیابی میشوند . به عنوان مثال عدد 800 در DDR2-800 بیان میکند که این مدلها می توانند در فرکانس دیتا 800MHz فعالیت کنند ، به عبارتی دیگر : ورودی و خروجی (IO) فرکانس بافر و فرکانس گذرگاه مموری فعالیت می کنند در فرکانس 400MHz در صورتیکه فرکانس هسته DRAM تنها در فرکانس 200MHz فعالیت می کنند .
رابطه بین فرکانس (MHz) و پذیرش داده (Mbps) ساده است .سیگنالها تشکیل شده اند از 0و 1 که هر 0 یا 1 ، یک بیت است . که این بیت نشان داده میشود به صورت یک نقطه بر روی دیاگرام یا (Action) در شکل زیر .
فرکانس دیتا 800MHz بدین معنی است که یک بیت از دیتا در یک دوره یا یک Action از 800 ملیون دوره در یک ثانیه فرستاده میشود .بنابر این حاصل این دو هست 800 مگابیت در ثانیه (Mbps) (800 Megabits per second) .
( بیت و بایت با یکدیگر متفاوت هستند در واقع 8bits = 1byte پس 800Mbps هست 100MBps یا (MegaBytes per second) ) .
بر خلاف یک دیتا فرکانس معین حاصل کار واقعی کمتر از آن چیزی است که انتظار می رود . برای مثال DDR2 در 800MHz استفاده نمیکند از همه فرکانس برای گردش دیتا بنابر این برای یک فرکانس معیین نیاز دارد به فرماندهی و کنترل سیگنالها ، که باعث میشود مقداری از حافظه اشغال شود مثل اینکه شما هارد 160 خریداری کرده باشید و بعد از فرمت کردن نمی توانید از همه 160 گیگ استفاده کنید که این فضای اشغال شده توسط کنترل کننده های هارد پر شده است .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
Simplified DDR frequency concepts

***********************

Dual-Channel

با سلام
امروز دوستان براتون در مورد Dual-Channel مطالبی رو قرار میدم و البته از مرجعهایی که معرفی کردم نیست چون اول یه جستجو کردم و دیدم مطالب بهتری گفته شده پس من هم این مطالب رو میزارم البته مقداری از مقاله ای که معرفی کردم به اون اضافه کردم و مقداری دست کاری کردم ، امیدوارم که به کارتون بیاد و اگر مشکلی بود در خدمتم .
با تشکر

اشاره :
افزايش سرعت و بهره‌گيري از حداكثر توان پردازنده، يكي از مهمترين اهداف طراحان سيستم‌هاي كامپيوتري است . اما آيا فقط افزايش سرعت پردازنده كافيست ؟

بسياري از اجزاء كامپيوتر به عنوان گلوگاه سرعت بشمار مي‌آيند.
RAM ، PCI ، AGP و … مسيرهاي انتقال اطلاعاتي هستند كه سرعت انتقال در آنها به مراتب كمتر از سرعت پردازنده است .
سوالي كه در اينجا مطرح مي شود اينست كه آيا طراحان توانائي طراحي و توليد RAM با سرعت بالا و همتراز پردازنده را ندارند ؟
جواب مطمئناً مثبت است . Cache يا همان حافظه نهان در پردازنده‌ها ، حافظه‌هاي بسيار سريعي ( SRAM) هستند كه قادرند با سرعتي برابر با سرعت پردازنده كار كنند.حـافظه‌هاي ( SRAM ( StaticRAM از تكنولوژي ساخت متفاوتي نسبت به حافظه‌هاي( DRAM ( Dynamic RAM بهره مي‌گيرند( استفاده از ترانزيستور در SRAM به جاي خازن درDRAM ).
اما هزينه توليد اين حافظه‌ها بسيار گران است.اين هزينه بالا در توليد SRAM موجب شد كه طراحان به توليد DRAM و گسترش آن ادامه دهند و از ترفندهاي ديگري براي افزايش سرعت استفاده كنند. تكنولوژي‌هاي DDR و Dual Channel از راه‌هاي افزايش سرعت مي‌باشند.توضيح Dual Channel را با يك مثال شروع مي‌كنيم :
شكل1 ، طرحي شماتيك از يك پردازنده Pentium4 با FSB 800MHz به همراه حافظه DDR400 را مي دهد .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شكل 1

همانطور كه مي دانيد ، FSB نمايانگر سرعت انتفال اطلاعات بين پردازنده و چيپ اصلي مادربرد يعني MCH(Memory Controller HUB( مي‌باشد.
در حالت FSB 800MHz ، نرخ انتقال اطلاعات بين پردازنده و چيپ مادر برد درحدود 6.4GB/s است(حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در رم‌هاي DDR400 ، در حدود 3.2GB/s مي‌باشد(400 x 64 bit ).با مقايسه اعداد بدست مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه نيمي از پهناي باند بين پردازنده و MCH تقريباً بلا استفاده مي‌ماند و اين يعني پنجاه درصد كاهش كارائي سيستم.طراحان براي استفاده ازحداکثر کارايی،از تکنولوژی Dual Channel DDR استفاده کردند.
در اين تکنولوژی به جای استفاده از يك مسير انتقال اطلاعات، بين رم و كنترلر حافظه ، از دو مسير (Channel ) استفاده مي‌شود كه با توجه به پهناي باند هر يك از كانال‌ها ( 3.2GB/s ) مجموع نرخ انتقال اطلاعات در هر دو كانال برابر با نرخ انتقال اطلاعات بين CPU و MCH مي‌باشد .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شكل 2

اضافه میکنم که در مادربردهای دکستاب از 4 عدد اسلات DIMMs پشتیبانی میشود که میتوان از پیکر بندی quad-channel استفاده کرد ، اما در مادربرد های سرور و workstation با چیپ کنترل کننده رمها (Fully Buffered DIMM) یا FB-DIMM (برای cpuهای اینتل)از 8 عدد اسلات DIMMs پشتیبانی میشود .

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 3

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 4

طرح چند نكته:
* رم‌هاي مورد استفاده در سيستم‌هاي Dual Channel تفاوتي با رم‌هاي معمولي DDR ندارند و به بيان ساده‌تر در اين سيستم‌ها از رم های خاص و يا متفاوتي استفاده نمي‌گردد.
* در اكثر مادربردهاي Dual Channel ، 2 بانك رم و هر كدام از بانك ها داراي 2 اسلات است. در مادربردهاي Dual Channel بر خلاف مادر بردهاي معمولي ، بانك هاي 0 و 1 از هم فاصله‌دارند. اكثر سازندگان مادربرد براي تشخيص راحت‌تر كاربران ، اسلات رم‌هاي هر كانال را با يك رنگ خاص نمايش مي‌دهند . به عنوان مثال كانال A را با رنگ نارنجي و كانال B را با رنگ بنفش مشخص مي‌كنند.
* تعداد رم‌هاي نصب شده بر روي مادربرد ، حتماً بايد زوج باشد به عنوان مثال اگر شما 3 عدد در اسلاتها قرار دهید به حالت Single-Channel قرار میگیرد البته چیپهای به طور استثنا هستند که با 3 عدد رم Dual Channel را نیز برقرار میکنند .
* رم‌هائي كه در اسلاتهای Dual Channel قرار میگیرند ، از نظر سرعت و ظرفيت حتماً بايد يكسان باشند.بطور مثال اگر يكي از رم‌ها 1GB و DDR2 800 است ، ماژول ديگر نيز بايد مشابه آن باشد.
رم ها در اسلات هاي 1و3 با رم هاي اسلات 2و4 باید مشابه باشند.

************************************************** ***********************************
در پایان امیدوارم مدیران این فورم با بنده همکاری کنند و مانند قبل که در مورد سخت افزار مقاله قرار داده بودم این تاپیکها رو پاک نکنند .

با تشکر
علیرضا رضائی