Memórias Semicondutoras

UFPA / ITEC / FEE Memórias Semicondutoras Prof. Daniel Cardoso

Introdução Um sistema de computador necessita de uma unidade capaz de armazenar informações (instruções e dados) que permitirão que o devido processamento das informações seja realizado pelo sistema. Essa unidade é a memória semicondutora, que em um computador é chamada de memória principal ou memória real, para distingui-la da memória de discos, fitas e CD s (memória secundária). 18/03/2010 2

Memória Principal É a memória de trabalho do computador, onde devem estar armazenados os programas a serem executados e dados a serem manipulados pelo processador. Possibilita o acesso imediato da UCP às instruções, uma após a outra, para que a UCP vá buscando" instrução por instrução. Representada por três tipos distintos de memórias : ROM, RAM e cache. 18/03/2010 3

Memória Principal As memórias principais comunicam-se diretamente com o processador e armazenam quantidades de informação temporariamente (RAM e cache) ou permanentemente (ROM). Resumindo: para que um programa possa ser manipulado pela máquina, ele primeiro precisa estar armazenado na memória principal. 18/03/2010 4

Introdução Uma memória pode ser entendida como uma tabela, onde cada linha corresponde a uma palavra armazenada. Cada linha (palavra) possui um endereço, que é como um índice da tabela. O número de colunas é o número de bits que formam uma palavra. 18/03/2010 5

Introdução O endereço de uma palavra representa sua locação na memória, permitindo acesso a ela. De modo a se obter uma grande capacidade de armazenamento de informações em uma memória, cada palavra de memória deve consistir de vários bits. Por exemplo, uma memória de 64K palavras (2 16 =65536) terá os endereços variando sequencialmente de 0000H a FFFFH, cada um deles permitindo acesso a uma única palavra. 18/03/2010 6

Capacidade de memória É a quantidade total de informação que pode ser armazenada em uma memória. Pode ser expressa em bits, bytes ou seus múltiplos: KByte: unidade equivalente a 1024 bytes; MByte: unidade equivalente a 1024 KBytes; GByte: unidade equivalente a 1024 MBytes; TByte: unidade equivalente a 1024 GBytes. O termo byte geralmente corresponde a um caracter. 18/03/2010 7

Tamanho da palavra de memória O tamanho da palavra é o número de bits da memória que são acessados por um mesmo endereço. O tamanho da palavra de memória está associado à capacidade de manipulação de dados do processador. Por exemplo, se um mesmo endereço permite acessar 16 bits em paralelo, então o tamanho da palavra de memória é de 16 bits ou 2 bytes. Processadores de 8 bits (isto é, que manipulam palavras de 8 bits) necessitam ser conectados a memórias ou a arranjos de memórias que armazenem informações codificadas em 8 bits. 18/03/2010 8

Organização de memória A organização de uma memória diz respeito à relação entre a quantidade de palavras e o tamanho dessas palavras. Memórias de mesma capacidade podem ser organizadas de várias maneiras diferentes. Por exemplo, memórias de 64 Kbits podem ser organizadas como 16 K x 4 bits, 8 KBytes ou 4 K x 16 bits. 18/03/2010 9

Volatilidade de Memória Uma memória pode ser classificada de acordo com sua capacidade de retenção da informação armazenada, na ausência de potência elétrica (alimentação): Memória volátil é um dispositivo que, na ausência da tensão de alimentação, perde a informação anteriormente armazenada. Memória não-volátil é a memória que não perde a informação armazenada quando na falta da tensão de alimentação. 18/03/2010 10

Hierarquia de Memória 18/03/2010 11

Hierarquia de Memória 18/03/2010 12

Memória ROM (Read-Only Memory ) Neste caso, não é possível modificar a informação armazenada na memória. O estado de qualquer bit armazenado pode ser lido, mas nunca modificado. A gravação da ROM é feita no momento de sua fabricação: ela já é fabricada com as palavras que vai conter. 18/03/2010 13

Memória ROM (conceito) 18/03/2010 14

Memória ROM com decodificador 18/03/2010 15

ROM com saída em três estados 18/03/2010 16

PROM (Programmable Read-Only Memory) É uma memória somente de leitura, que é programável pelo usuário apenas uma única vez. A informação pode ser gravada em campo por meio de um equipamento gravador ou programador, e depois não pode mais ser alterada ou apagada. Permite maior flexibilidade que a ROM. A programação é feita fundindo-se fusíveis internos à memória. Todas as posições de bits contêm diodos, ou seja, a memória vem com todos os bits = 1. Cada diodo está em série com um fusível, que pode ser queimado pelo programador. Ou seja, o que o programador faz é gravar 0 s na memória, pois os 1 s já estão lá. 18/03/2010 17

EPROM (Erasable Programmable ROM) É um tipo de memória somente de leitura, não-volátil, programável e apagável em campo. Possui maior flexibilidade que a PROM, pois permite a programação, o apagamento e a reprogramação das informações armazenadas, e portanto permite a reutilização do mesmo dispositivo físico. A programação da EPROM é feita por um aparelho gravador de EPROM, capaz de gerar os níveis de tensão e corrente de programação estabelecidos pelo fabricante, que são diferentes das tensões e correntes de operação normal. 18/03/2010 18

EPROM (Erasable Programmable ROM) A programação da EPROM é feita por meio da indução de cargas elétricas aos circuitos internos. O apagamento do conteúdo (programa ou dados armazenados) da EPROM é realizado através da exposição da memória à radiação ultravioleta, por um tempo especificado pelo fabricante. Para isso, o CI da EPROM possui uma janela transparente, que expõe o material semicondutor. Pode ser gravada e apagada um determinado número de vezes, estipulado pelo fabricante. 18/03/2010 19

EPROM (Erasable Programmable ROM) 18/03/2010 20

EPROM s comerciais EPROM Tamanho bits Tamanho bytes Comprimento (hex) Último endr. (hex) 1702, 1702A 2 Kbit 256 100 000FF 2704 4 Kbit 512 200 001FF 2708 8 Kbit 1 KB 400 003FF 2716, 27C16 16 Kbit 2 KB 800 007FF 2732, 27C32 32 Kbit 4 KB 1000 00FFF 2764, 27C64 64 Kbit 8 KB 2000 01FFF 27128, 27C128 128 Kbit 16 KB 4000 03FFF 27256, 27C256 256 Kbit 32 KB 8000 07FFF 27512, 27C512 512 Kbit 64 KB 10000 0FFFF 27C010, 27C100 1 Mbit 128 KB 20000 1FFFF 27C020 2 Mbit 256 KB 40000 3FFFF 27C040 4 Mbit 512 KB 80000 7FFFF 27C080 8 Mbit 1 MB 100000 FFFFF 18/03/2010 21

EEPROM (Electrically Erasable PROM) Também chamadas de EAROM (Electrically Alterable ROM). Podem ser programadas, apagadas e reprogramadas eletronicamente, usando um equipamento programador, mas sem necessidade de ultravioleta. Flexibilidade maior que as memórias anteriores. Muitas vezes as EEPROM s podem ser alteradas sem serem retiradas de sua placa de aplicação. EPROM s e EEPROM s são "somente de leitura" dentro de seus sistemas computacionais. Não podem ser "escritas" pela UCP. 18/03/2010 22

Memória flash Trata-se de um tipo mais recente de EEPROM, com maior compactação para uma mesma capacidade. É apagável por blocos, enquanto as EEPROM s são apagáveis por byte. São muito mais velozes do que as EEPROM s tradicionais. 18/03/2010 23

ROM no computador As memórias ROM têm como função o armazenamento de rotinas básicas sobre o hardware do computador, tais como: Rotinas de inicialização; Rotinas de teste de dispositivos de hardware; Instruções necessárias para que o processador reconheça e interaja corretamente com os dispositivos de E/S. 18/03/2010 24

ROM no computador A memória ROM contém três tipos de programas: BIOS (Basic Input/Output System) Conjunto de programas básicos que permite ao processador trabalhar com os principais periféricos, como o disco rígido. POST (Power-On Self Test) Auto-teste de inicialização, realizado sempre que o computador é inicializado. Identifica a configuração instalada, inicializa os periféricos ligados à placa-mãe (vídeo, teclado), carrega o S.O. para a memória e entrega a este o controle do microprocessador. SETUP (configuração do sistema) Programa de configuração do hardware do computador. Essa configuração pode ser feita manualmente pelo usuário, pela escolha de várias opções numa interface própria. 18/03/2010 25

Memória RAM (Random Access Memory) Memória de acesso randômico. Na verdade, a especificação RAM não é adequada, visto que a memória ROM também permite acesso aleatório. Seria mais correto denominá-la de memória de escrita/leitura (RWM Read/Write Memory). Neste tipo de memória, a informação armazenada pode ser modificada a qualquer instante. Geralmente é volátil. 18/03/2010 26

Tecnologias de memórias RAM Classificação quanto ao tipo de célula de memória: RAM estática (SRAM) e RAM dinâmica (DRAM). 18/03/2010 27

RAM Dinâmica (DRAM) São fabricadas usando a tecnologia MOS. O termo dinâmica refere-se à estrutura desse tipo de RAM, que consiste de uma matriz de microcapacitores MOS. Para cada bit armazenado, as DRAM s utilizam um transistor e um capacitor como as células de memória. Os bits são armazenados como cargas desses capacitores. Apresentam maior capacidade de armazenamento por área que as SRAM s, baixo consumo de energia, velocidade de operação moderada, baixo custo. Desvantagem: Os capacitores MOS precisam ser recarregados periodicamente (reforçamento ou refresh), a cada 2~10 ms. 18/03/2010 28

A SRAM t l d RAM Estática (SRAM) As células de memória das RAM s estáticas são formadas por flip-flops que armazenam os bits por tempo indeterminado, sem necessidade de refrescamento (refresh). As SRAM s mantém a informação armazenada enquanto a alimentação estiver aplicada ao CI. 18/03/2010 29

RAM Estática (SRAM) Estão disponíveis nas tecnologias bipolar e MOS: bipolar: maior velocidade, maior consumo de potência, maior área de integração para uma dada capacidade de armazenamento. MOS: menor velocidade, menor consumo de potência, menor área de integração para uma dada capacidade de armazenamento. 18/03/2010 30

SRAM versus DRAM 18/03/2010 31

Memória RAM exemplo de interface 18/03/2010 32

RAM s de 256 Kbits 18/03/2010 33

Associação (Expansões) de Memórias Associação de memórias em paralelo: aumenta o tamanho das palavras que podem ser acessadas pelo microprocessador. Associação de memórias em série: aumenta a quantidade de palavras que pode ser armazenada. Exige a decodificação de um ou mais bits de endereço para selecionar a pastilha onde se encontra a palavra desejada. 18/03/2010 34

Exemplo de memória Organização 4096x8 A[11..0] oe ce 2 12 = 4096 Memória Capacidade = 32768 bits D[7..0] 000h 001h 002h 003h 004h 005h...... FFBh FFCh FFDh FFEh FFFh (4096 * 8 = 32768) 18/03/2010 35 8 bits

Associando memórias Aumentando o tamanho da palavra A[11..0] oe ce Memória 4096x8 + D[7..0] = A[11..0] oe ce Memória 4096x16 D[15..0] A[11..0] oe ce Memória 4096x8 D[7..0] 18/03/2010 36

Associação de Memória Aumentando o tamanho da palavra 000h 001h 002h 003h 004h 005h...... FFBh FFCh FFDh FFEh FFFh + 000h 001h 002h 003h 004h 005h...... FFBh = FFCh FFDh FFEh FFFh 000h 001h 002h 003h 004h 005h......... FFBh FFCh FFDh FFEh FFFh 8 bits 8 bits 16 bits 18/03/2010 37

Associando memórias Aumentando o tamanho da palavra A[11..0] D[15..0] oe Memória ce A[11..0] A[11..0] D[7..0] D[7..0] oe ce oe ce Memória A[11..0] D[7..0] D[15..8] oe ce Memória 18/03/2010 38

Exemplo de Memória A memória EPROM 2732 Organização 4096x8 18/03/2010 39

Exemplo de associação Aumentando o tamanho da palavra 18/03/2010 40

Associando memórias Aumentando o número de palavras A[11..0] oe ce Memória 4096x8 + D[7..0] = A[12..0] oe ce Memória 8192x8 D[7..0] A[11..0] oe ce Memória 4096x8 D[7..0] 18/03/2010 41

Associação de Memória Aumentando o número de palavras 0000h 0001h 0002h 0003h 000h 000h 0004h 001h 001h 0005h... 002h 002h 0FFBh... 003h 003h 0FFCh 004h 004h 0FFDh + = 4096 0FFEh 005h 005h posições............ 0FFFh 8192 1000h posições FFBh FFCh FFBh FFCh 1001h 1002h 1003h FFDh FFDh 1004h FFEh FFEh 1005h FFFh FFFh...... 1FFBh 1FFCh 1FFDh 18/03/2010 1FFFh 42 1FFEh

Associando memórias Aumentando o número de palavras A[12..0] oe ce Memória D[7..0] A[11..0] A[11..0] D[7..0] D[7..0] ce oe Memória A[12] ce0 ce Decod ce1 A[11..0] D[7..0] oe ce oe Memória 18/03/2010 43

Associando memórias Aumentando o número de palavras Projeto do decodificador A[12] ce Decod ce0 ce1 18/03/2010 44

Encapsulamentos de memória RAM Do ponto de vista de sua apresentação física, as memórias RAM podem ser classificadas nos seguintes tipos: Circuito integrado DIP (Dual In-line Package). Módulo SIPP (Single In-line Pin Package) de 30 contatos. Módulo SIMM (Single In-line Memory Module) de 30 ou 72 contatos. Módulo DIMM (Double In-line Memory Module) de 168 ou 184 contatos. Módulo SODIMM (Small Outline DIMM) de 72, 144 e 200 contatos. 18/03/2010 45

CI s DIP As primeiras placas-mãe de PC s (XT s baseados no 8088) usavam CI s DIP soquetados. Atualmente, os computadores pessoais podem utilizar quantidades muito maiores de memória. Por isso, os CI s de memória são fornecidos em pentes de memória, que são placas de circuito impresso contendo várias memórias já montadas e configuradas de acordo com a arquitetura da máquina. A razão para o uso dos pentes de memória é economizar espaço na placa-mãe e facilitar a expansão de memória. 18/03/2010 46

SIPP (Single In-line Pin Package) Consistia de uma pequena placa de circuito impresso na qual eram soldados os CI s de memória. Trinta pinos em um dos lados para conexão com a placa-mãe. Foi usada em sistemas 80286 e 386SX, e posteriormente substituída por SIMM s, que eram mais fáceis de instalar. 18/03/2010 47

SIPP (Single In-line Pin Package) 18/03/2010 48

SIMM (Single In-line Memory Module) É um tipo de módulo de memória RAM usado em computadores do início da década de 1980 até fins da década de 1990. Os contatos em um SIMM são redundantes em ambas as faces do módulo, isto é, o mesmo terminal elétrico existe em ambos os lados. Tamanhos-padrão: 256 KB, 1 MB, 4 MB, 16 MB, até 128 MB. A primeira variante de SIMM s tinha 30 pinos e 8 bits de dados (9 bits em versões com paridade). Era usada em sistemas 286, 386 e 486. A segunda variante de SIMM s tinha 72 pinos e 32 bits de dados (36 bits em versões com paridade). Computadores não-ibm podem utilizar SIMM s proprietários fora de padrão. 18/03/2010 49

SIMM (Single In-line Memory Module) SIMM s de 30 contatos (4 MB), 68 contatos (512 KB) e 72 contatos (128 MB). 18/03/2010 50

DIMM (Dual In-line Memory Module) É o tipo de módulo de memória DRAM predominante nos dias de hoje. Ao contrário dos módulos de memória SIMM, os módulos DIMM possuem contatos elétricos independentes em ambos os lados do pente, daí seu nome. DIMM s começaram a substituir SIMM s à medida em que os processadores Pentium conquistavam mais mercado. A quantidade de contatos dos DIMM s varia de 72 a 240 pinos. 18/03/2010 51

DIMM (Dual In-line Memory Module) As memórias DIMM estão divididas em dois tipos principais: SDR SDRAM (168 contatos) e DDR SDRAM (184 contatos). Os módulos DIMM padrão têm uma via de dados de 64 bits, não necessitando mais utilizar o esquema de ligação em pares das SIMM's para completar a largura do barramento do Pentium. São comuns módulos de 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB, 2GB e além. 18/03/2010 52

DIMM (Dual In-line Memory Module) Dois tipos de DIMM s: um módulo SDR SDRAM de 168 contatos (em cima) e um módulo DDR SDRAM de 184 contatos (em baixo). 18/03/2010 53

SO-DIMM (Small-Outline DIMM) As memórias SO-DIMM são uma alternativa menor às memórias DIMM, tendo aproximadamente metade de seu tamanho. São usadas principalmente em laptops, PC s com gabinetes pequenos, impressoras e equipamentos de rede. Sua configuração varia entre 72, 100, 144 ou 200 pinos. O módulo com 100 pinos suporta transferência de dados de 32 bits, enquanto os módulos de 144 e 200 pinos suportam transferência de 64 bits. Por outro lado, as memórias DIMM mais tradicionais possuem 168, 184 ou 240 pinos, todas suportando transferências de dados de 64 bits. 18/03/2010 54

SO-DIMM (Small-Outline DIMM) 18/03/2010 55

Sincronismo das memórias DRAM As DRAM s podem ser síncronas ou assíncronas. As DRAM s assíncronas eram usadas nos antigos IBM PC s. Elas não são sincronizadas com o relógio do sistema. Um acesso à memória é iniciado, e um certo tempo depois o valor é lido da memória ou escrito na memória. Trabalham com freqüências de barramento inferiores a 66MHz, e tempo de acesso de dezenas de ns (~60 ns). Exemplos: Memórias FPM (Fast Page Mode) DRAM; EDO (Extended Data Out) DRAM; BEDO (Burst Extended Data Out) DRAM. 18/03/2010 56

Memórias DRAM assíncronas Exemplos de Memórias Assíncronas: MEMÓRIA DE 72 VIAS (EDO e BEDO DRAM) MEMÓRIA DE 30 VIAS (FPM DRAM) 18/03/2010 57

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) Lançada pela Samsung em 1993. É uma RAM dinâmica (DRAM) que tem uma interface síncrona, isto é, obedece a um relógio. Ela é sincronizada com o relógio do barramento do sistema. A latência intrínseca da SDRAM não é menor do que a latência da DRAM assíncrona. A largura de banda efetiva da SDRAM é que é maior que a da DRAM assíncrona. Resultado: a SDRAM é mais rápida que a DRAM assíncrona. 18/03/2010 58

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) O relógio é usado para fazer um pipeline dos comandos que chegam do µp, acelerando a temporização. Pipelining significa que a memória pode aceitar um novo comando antes de terminar de processar o comando anterior. Em uma escrita com pipeline, o comando de escrita pode ser imediatamente seguido de outro comando, sem esperar que os dados sejam realmente escritos nas células de memória. Em uma leitura com pipeline, os dados solicitados aparecem somente um certo número de ciclos de relógio depois do comando de leitura, ciclos durante os quais outros comandos podem ser enviados. Este atraso é chamado de latência. 18/03/2010 59

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) As SDRAM s trabalham bem com barramentos de memória de frequências superiores a 66 MHz (até 800 MHz), e operam com tempos de acesso inferiores a 10 ns. Vieram para substituir as memórias EDO-DRAM que não eram sincronizadas e sempre tinham que esperar um tempo (latência) para entregar o dado pedido pelo processador. A SDR SDRAM é 25% mais rápida que a EDO. 18/03/2010 60

SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM) SDRAM não é um tipo de memória e sim um padrão. Existem 4 tipos de memórias com esse padrão: SDR SDRAM: Um dado por ciclo de relógio. DDR, DDR2 e DDR3 SDRAM: Dois dados por ciclo de relógio. SDR SDRAM, ou simplesmente SDRAM, é uma memória que pode aceitar um comando e transferir uma palavra de dado por ciclo de relógio do barramento. Existem 3 tipos de SDR SDRAM, todos montados em DIMM s de 168 vias: PC66: Trabalha na freqüência de 66MHz (15 ns/ciclo); PC100: Trabalha na freqüência de 100MHz (10 ns/ciclo); PC133: Trabalha na freqüência de 133MHz (7,5 ns/ciclo). 18/03/2010 61

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) A memória DDR SDRAM foi criada para substituir as SDR SDRAM s, pela dificuldade destas de atingir frequências de relógio mais altas. A técnica DDR consiste na transferência (leitura ou escrita) de duas palavras de dado por ciclo de relógio, fornecendo assim, teoricamente, o dobro de desempenho em relação às memórias existentes (que passaram a ser chamadas SDR SDRAM), na mesma freqüência de relógio. 18/03/2010 62

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) A memória DDR SDRAM alcança uma largura de banda maior que a da SDR SDRAM por usar tanto a borda de subida quanto a de descida do relógio para transferir dados. Isto dobra a taxa de transferência de dados, sem aumentar o clock da memória (a freqüência do barramento externo). Portanto, a DDR SDRAM pode atingir o dobro de desempenho (largura de banda) da SDR. 18/03/2010 63

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) A demora no ciclo inicial continua com o mesmo tempo das memórias SDR SDRAM. Com isso, apenas nas leituras de vários setores consecutivos é que se percebe o ganho de desempenho, e a taxa de transmissão varia de acordo com o aplicativo usado. 18/03/2010 64

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) Um sistema com SDRAM tipo DDR a 100 MHz tem uma taxa de relógio efetiva de 200 MHz. A taxa de transferência máxima, em bytes/seg, é de: [freqüência do barramento da memória] 2 (taxa dupla) [número de bytes transferidos] Assim, com uma freqüência de barramento de 100 MHz, e com os dados sendo transferidos 8 bytes (64 bits) de cada vez, a DDR SDRAM fornece uma taxa de transferência máxima de 1600 MB/s. 18/03/2010 65

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) A tensão de alimentação foi reduzida de 3,3 V (SDR SDRAM) para 2,5 V (DDR SDRAM). Os módulos DDR SDRAM para desktops são DIMM s de 184 pinos e, para portáteis, são SO-DIMM s de 200 pinos. Módulos DDR SDRAM não são intercambiáveis com módulos SDR SDRAM. As memórias DDR se popularizaram devido ao bom ganho em desempenho sem um aumento considerável no custo. 18/03/2010 66

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) Os módulos de DDR, listados a seguir, são especificados de acordo com a freqüência de operação. Por exemplo, uma DDR-400 opera numa freqüência real de 200 MHz, multiplicada por 2 pela característica da dupla taxa de transferência. Essas especificações indicam a freqüência máxima para a qual o funcionamento do módulo foi comprovado, mas pode-se usá-lo em placas de freqüências mais baixas. Uma DDR-400 poderia ser usada em uma placa-mãe configurada para trabalhar a 133 MHz, porém nesse caso não haveria ganho de desempenho com relação a um módulo DDR-266. 18/03/2010 67

Alguns modelos de DDR SDRAM Nome padrão Clock anunciado Tempo de ciclo Clock real dos chips (máximo) Dados por segundo Nome do módulo Taxa de transferência máxima DDR-200 200 MHz 10 ns 100 MHz 200 Milhões PC-1600 1600 MB/s DDR-266 266 MHz 7.5 ns 133 MHz 266 Milhões PC-2100 2100 MB/s DDR-300 300 MHz 6.67 ns 150 MHz 300 Milhões PC-2400 2400 MB/s DDR-333 333 MHz 6 ns 166 MHz 333 Milhões PC-2700 2700 MB/s DDR-400 400 MHz 5 ns 200 MHz 400 Milhões PC-3200 3200 MB/s 18/03/2010 68

Exemplos de Memórias Síncronas MEMÓRIA SDRAM PC 66, PC 100 e PC 133 (168 VIAS) MEMÓRIAS DDR e DDR II (184 e 240 VIAS) MEMÓRIA RAMBUS 18/03/2010 69

DDR2 SDRAM É uma evolução do padrão DDR SDRAM com a promessa de aumentar o desempenho, diminuir o consumo elétrico e o aquecimento, aumentar a densidade e minimizar a interferência eletromagnética (ruído). O novo padrão DDR2 não é compatível com o DDR, nem em pinagem, nem na posição dos chanfros e na alimentação elétrica. Com o aparecimento do padrão DDR2, o padrão DDR original passou a ser chamado de DDR1. 18/03/2010 70

DDR2 SDRAM Assim como no padrão DDR, as células DDR2 transferem dados tanto na borda de subida quanto na borda de descida do sinal de relógio (dupla transferência). Além da dupla taxa de transferência no barramento de dados, pois trata-se de uma DDR SDRAM, DDR2 utiliza um buffer de E/S entre os CI s de memória e o barramento de dados, de modo que este barramento pode rodar no dobro da velocidade do relógio dos CI s de memória. 18/03/2010 71

DDR2 SDRAM Os dois recursos se combinam para fornecer um total máximo de quatro transferências de dados por ciclo do relógio da memória. A diferença-chave entre DDR e DDR2 é que no DDR2 o barramento é acionado no dobro da frequência das células de memória, logo quatro bits de dados podem ser transferidos por ciclo do relógio das células de memória. Então, sem mudar as células de memória propriamente ditas, DDR2 pode operar efetivamente no dobro da taxa de dados do DDR. 18/03/2010 72

DDR2 SDRAM O relógio real dos chips de memória só precisa ter a metade da frequência do relógio real do barramento de dados, para manter o mesmo desempenho. Exemplo: um módulo de memória DDR2-400 trabalha com um relógio real de 200 MHz (barramento), e seus chips possuem relógio real de 100 MHz. Porém, o relógio efetivo (máximo) desse módulo de memória é de 400 MHz. 18/03/2010 73

DDR2 SDRAM Desta maneira, com uma freqüência dos CI s de memória de 100 MHz, e com os dados sendo transferidos 64 bits (8 bytes) de cada vez, a DDR2 alcança uma taxa de transferência máxima de 3200 MB/s. A fórmula da taxa de transferência máxima da DDR2 SDRAM é: [freqüência de relógio dos CI s de memória] 2 (multiplicador de relógio do barramento) 2 (taxa dupla) [número de bytes transferidos] 18/03/2010 74

DDR2 SDRAM - Formato e alimentação dos módulos Nome padrão Clock dos chips Ciclo de tempo Clock do barramento (máximo) Dados por segundo Nome do módulo Taxa de transferência DDR2-400 100 MHz 10 ns 200 MHz 400 Milhões PC2-3200 3200 MB/s DDR2-533 133 MHz 7.5 ns 266 MHz 533 Milhões PC2-4200 PC2-4300 4266 MB/s DDR2-667 166 MHz 6 ns 333 MHz 667 Milhões PC2-5300 PC2-5400 5333 MB/s DDR2-800 200 MHz 5 ns 400 MHz 800 Milhões PC2-6400 6400 MB/s DDR2-1066 266 MHz 3.75 ns 533 MHz 1066 Milhões PC2-8500 PC2-8600 8533 MB/s DDR2-1300 325 MHz 3.1 ns 650 MHz 1300 Milhões PC2-10400 10400 MB/s 18/03/2010 75

DDR3 SDRAM O padrão DDR3 SDRAM é uma melhoria sobre a tecnologia DDR2 SDRAM, e as duas não são compatíveis. DDR3 é a terceira geração das memórias DDR. O primeiro benefício da DDR3 é a taxa de transferência de dados duas vezes maior que a taxa da DDR2 (E/S em oito vezes a taxa de dados das células de memória), permitindo frequências de barramento maiores, como também taxas de pico de transferência mais altas do que as interfaces de memória anteriores. 18/03/2010 76

DDR3 SDRAM Com uma freqüência dos CI s de memória de 100 MHz, e com os dados sendo transferidos 64 bits (8 bytes) de cada vez por módulo de memória, a DDR3 alcança uma taxa de transferência máxima de 6400 MB/s. A fórmula da taxa de transferência máxima da DDR3 SDRAM é: [freqüência de relógio dos CI s de memória] 4 (multiplicador de relógio do barramento) 2 (taxa dupla) [número de bytes transferidos] 18/03/2010 77

DDR3 SDRAM - Módulos Padrão JEDEC Nome padrão Clock das memórias Tempo de ciclo Clock do barramento Taxa de dados Nome do módulo Pico de taxa de transferência DDR3-800 100 MHz 10 ns 400 MHz 800 MT/s PC3-6400 6400 MB/s DDR3-1066 133 MHz 7.5 ns 533 MHz 1066 MT/s PC3-8500 8533 MB/s DDR3-1333 166 MHz 6 ns 667 MHz 1333 MT/s PC3-10600 10667 MB/s DDR3-1600 200 MHz 5 ns 800 MHz 1600 MT/s PC3-12800 12800 MB/s 18/03/2010 78

Formato e alimentação dos diferentes módulos Padrão Número de vias Tensão de alimentação Comentários DDR3 DIMM 240 1,5 V DDR2 DIMM 240 1,8V DDR2 SO-DIMM 200 1,8V padrão para portáteis. DDR SO-DIMM 200 2,5 V padrão para portáteis. DDR DIMM 184 2,5V SDR DIMM 168 3,3V 18/03/2010 79

Comparativo entre DDR, DDR2 e DDR3 18/03/2010 80

Comparativo entre DDR, DDR2 e DDR3 As memórias DDR transferem 2 bits de dados por pulso de relógio da matriz da memória para o seu buffer interno de E/S. Isto é chamado prébusca de 2 bits. Nas memórias DDR2, este caminho de dados interno foi aumentado para 4 bits, e nas memórias DDR3 ele foi aumentado para 8 bits. Exemplo: comparar chips de memória DDR-400, DDR2-400 e DDR3-400 (hipotético). 18/03/2010 81

Comparativo entre DDR, DDR2 e DDR3 Os três módulos trabalham externamente a 200 MHz transferindo dois dados por pulso de relógio, obtendo um desempenho externo como se estivessem trabalhando a 400 MHz. Internamente, no entanto, o módulo DDR transfere 2 bits entre a matriz da memória e o buffer de E/S, portanto seu caminho de dados também trabalha a 200 MHz (200 MHz x 2 = 400 MHz). 18/03/2010 82

Comparativo entre DDR, DDR2 e DDR3 Como nas memórias DDR2 este caminho de dados foi aumentado para 4 bits, elas podem trabalhar com a metade do relógio no caminho de dados para obter o mesmo desempenho (100 MHz x 4 = 400 MHz). Com as memórias DDR3, o caminho dos dados foi dobrado novamente para 8 bits, portanto elas podem trabalhar com a metade do relógio das memórias DDR2 para obter o mesmo desempenho (50 MHz x 8 = 400 MHz). 18/03/2010 83

Comparativo entre DDR, DDR2 e DDR3 Dobrando a largura do caminho de dados de cada nova geração de memórias significa que estas podem ter chips com o dobro do relógio máximo obtido na geração anterior. Isto é o que permite que memórias DDR3 trabalhem com relógios de barramento mais elevados do que as memórias DDR2, que por sua vez trabalham com relógios de barramento mais elevados do que as DDR. Por exemplo, as memórias DDR-400, DDR2-800 e DDR3-1600 trabalham internamente com a mesma taxa de transferência no caminho de dados (200 MHz). 18/03/2010 84

Para saber mais... http://www.clubedohardware.com.br/tipo/1 http://en.wikipedia.org/wiki/sdram http://www.tech-faq.com/ddr-sdram.shtml http://www.xbitlabs.com/articles/memory/display/ddr2- ddr.html http://en.wikipedia.org/wiki/dimm http://www3.ufpa.br/marcelo/ 18/03/2010 85