Speicher in der Hauptplatine

Der von Ihrem Computer belegte Speicher kann einen großen Anteil an der Funktionsweise und Leistungsfähigkeit des Computers haben. Wenn Sie jedoch einen Computer bauen, kann es schwierig sein, herauszufinden, was und warum Sie diesen auswählen müssen. Deshalb haben wir diesen Leitfaden zusammengestellt.

Es gibt verschiedene Technologien, wenn es um Speicher geht. Hier finden Sie eine Übersicht über diese Technologien und deren Bedeutung für Ihren Computer.

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel, der ursprünglich im Jahr 2007 veröffentlicht wurde, wurde im November 2016 mit aktuelleren Informationen zu den neuesten Speichertechnologien aktualisiert.

Rom

ROM ist im Grunde ein Nur-Lese-Speicher oder ein Speicher, in den gelesen, aber nicht geschrieben werden kann. Der ROM wird in Situationen verwendet, in denen die gespeicherten Daten dauerhaft aufbewahrt werden müssen. Das liegt daran, dass es sich um einen nichtflüchtigen Speicher handelt - mit anderen Worten, die Daten sind fest im Chip verdrahtet. Sie können diesen Chip für immer aufbewahren und die Daten sind immer dort, wodurch diese Daten sehr sicher sind. Das BIOS ist im ROM gespeichert, da der Benutzer die Informationen nicht stören kann.

Es gibt auch verschiedene Arten von ROMs:

EEPROM

Programmierbarer ROM (PROM): Dies ist im Grunde ein leerer ROM-Chip, auf den nur einmal geschrieben werden kann. Es ähnelt einem CD-R-Laufwerk, das die Daten auf die CD brennt. Einige Unternehmen verwenden spezielle Maschinen, um PROMs für spezielle Zwecke zu schreiben. Der PROM wurde bereits 1956 erfunden.

Erasable Programmable ROM (EPROM): Dies ist genau wie bei PROM, mit der Ausnahme, dass Sie das ROM löschen können, indem Sie für eine bestimmte Zeit ein spezielles UV-Licht auf einen Sensor auf dem ROM-Chip richten. Dadurch werden die Daten gelöscht und können neu geschrieben werden. EPROM wurde erstmals 1971 erfunden.

Elektrisch löschbares programmierbares ROM (EEPROM): Wird auch als Flash-BIOS bezeichnet. Dieses ROM kann unter Verwendung eines speziellen Softwareprogramms umgeschrieben werden. Das Flash-BIOS funktioniert auf diese Weise, sodass Benutzer ihr BIOS aktualisieren können. EEPROM wurde erstmals 1977 erfunden.

Der ROM ist langsamer als der RAM, weshalb manche versuchen, ihn zu beschatten, um die Geschwindigkeit zu erhöhen.

RAM

Random Access Memory (RAM) ist das, woran die meisten von uns denken, wenn wir das Wort „Speicher“ hören, das mit Computern assoziiert ist. Es ist ein flüchtiger Speicher, dh alle Daten gehen beim Ausschalten verloren. RAM wird für die temporäre Speicherung von Programmdaten verwendet, um die Leistung zu optimieren.

Wie im ROM gibt es verschiedene Arten von RAM. Hier sind die häufigsten verschiedenen Typen.

Statischer RAM (SRAM)

Dieser RAM behält seine Daten bei, solange die Speicherchips mit Strom versorgt werden. Es muss nicht regelmäßig neu geschrieben werden. Tatsächlich werden die Daten im Speicher nur dann aktualisiert oder geändert, wenn ein tatsächlicher Schreibbefehl ausgeführt wird. SRAM ist sehr schnell, aber viel teurer als DRAM. SRAM wird aufgrund seiner Geschwindigkeit häufig als Cache-Speicher verwendet.

Es gibt einige Arten von SRAM:

Statischer RAM-Chip

Async SRAM: Ein älterer SRAM-Typ, der in vielen PCs für den L2-Cache verwendet wird. Es ist asynchron, dh es arbeitet unabhängig von der Systemuhr. Dies bedeutet, dass die CPU auf Informationen aus dem L2-Cache gewartet hat. Async SRAM wurde in den 1990er Jahren häufig eingesetzt.

SRAM synchronisieren: Dieser SRAM-Typ ist synchron, dh er ist mit der Systemuhr synchronisiert. Dies beschleunigt zwar, macht es aber gleichzeitig ziemlich teuer. Sync SRAM wurde in den späten 1990er Jahren immer beliebter.

Pipeline-Burst-SRAM: Wird häufig verwendet. SRAM-Anforderungen werden per Pipeline übertragen, was bedeutet, dass größere Datenpakete sofort an den Speicher gesendet und sehr schnell verarbeitet werden. Diese Art von SRAM kann mit Busgeschwindigkeiten von mehr als 66 MHz betrieben werden und wird daher häufig verwendet. Pipeline Burst SRAM wurde erstmals 1996 von Intel implementiert.

Dynamischer RAM (DRAM)

DRAM muss im Gegensatz zu SRAM ständig neu geschrieben werden, damit es seine Daten beibehält. Dies geschieht, indem der Speicher auf eine Auffrischungsschaltung gesetzt wird, die die Daten mehrere hundert Mal pro Sekunde neu schreibt. DRAM wird für die meisten Systemspeicher verwendet, da es billig und klein ist.

Es gibt verschiedene Arten von DRAMs, die die Speicherszene noch komplizierter machen:

Fast Page Mode DRAM (FPM-DRAM): FPM-DRAM ist nur geringfügig schneller als normaler DRAM. Bevor es EDO-RAM gab, war FPM-RAM der in PCs verwendete Haupttyp. Es ist ziemlich langsam, mit einer Zugriffszeit von 120 ns. Es wurde schließlich auf 60 ns optimiert, aber FPM war immer noch zu langsam, um auf dem 66-MHz-Systembus zu arbeiten. Aus diesem Grund wurde FPM RAM durch EDO RAM ersetzt. FPM-RAM wird heutzutage aufgrund seiner geringen Geschwindigkeit nicht viel genutzt, wird aber fast überall unterstützt.

Extended Data Out DRAM (EDO-DRAM): Der EDO-Speicher enthält eine weitere Optimierung der Zugriffsmethode. Damit kann ein Zugriff beginnen, während ein anderer abgeschlossen wird. Dies mag zwar genial klingen, die Leistungssteigerung gegenüber FPM-DRAM beträgt jedoch nur etwa 30%. EDO-DRAM muss ordnungsgemäß vom Chipsatz unterstützt werden. EDO RAM wird auf einem SIMM geliefert. EDO RAM kann nicht mit einer Busgeschwindigkeit von mehr als 66 MHz betrieben werden. Mit der zunehmenden Verwendung höherer Busgeschwindigkeiten hat EDO RAM den Weg des FPM RAM eingeschlagen.

Burst-EDO-DRAM (BEDO-DRAM): Der ursprüngliche EDO-RAM war zu langsam für die neueren Systeme, die zu diesem Zeitpunkt herauskamen. Daher musste eine neue Methode für den Speicherzugriff entwickelt werden, um den Speicher zu beschleunigen. Das Platzen war die Methode, die erdacht wurde. Dies bedeutet, dass jeweils größere Datenblöcke an den Speicher gesendet wurden und jeder „Datenblock“ nicht nur die Speicheradresse der unmittelbaren Seite enthielt, sondern auch Informationen auf den nächsten Seiten. Daher würden die nächsten Zugriffe keine Verzögerungen aufgrund der vorhergehenden Speicheranforderungen erfahren. Diese Technologie erhöht die EDO-RAM-Geschwindigkeit auf etwa 10 ns, ermöglichte jedoch keinen stabilen Betrieb bei Busgeschwindigkeiten über 66 MHz. BEDO RAM war ein Versuch, EDO RAM mit SDRAM konkurrieren zu lassen.

Synchroner DRAM (SDRAM):

Von Royan - Diese Datei wurde abgeleitet von: SDR SDRAM.jpg, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12309701

SDRAM wurde der neue Standard, nachdem EDO den Staub aufgerissen hatte. Seine Geschwindigkeit ist synchron, dh es ist direkt abhängig von der Taktgeschwindigkeit des gesamten Systems. Standard-SDRAM kann höhere Busgeschwindigkeiten verarbeiten. Theoretisch könnte es mit bis zu 100 MHz arbeiten, obwohl sich herausstellte, dass viele andere variable Faktoren dahingehend eine Rolle spielten, ob dies stabil möglich war oder nicht. Die tatsächliche Geschwindigkeitskapazität des Moduls hing von den tatsächlichen Speicherchips sowie von den Designfaktoren auf der Speicherplatine selbst ab.

Um die Variabilität zu umgehen, hat Intel den PC100-Standard entwickelt. Der PC100-Standard gewährleistet die Kompatibilität von SDRAM-Subsystemen mit den 100-MHz-FSB-Prozessoren von Intel. Die neuen Design-, Produktions- und Testanforderungen stellten Halbleiterhersteller und Speichermodullieferanten vor Herausforderungen. Für jedes PC100-SDRAM-Modul waren wichtige Attribute erforderlich, um die vollständige Konformität zu gewährleisten, z. B. die Verwendung von 8-ns-DRAM-Komponenten (Chips), die mit 125 MHz arbeiten können. Dies bot einen Sicherheitsspielraum, um sicherzustellen, dass das Speichermodul mit PC100-Geschwindigkeit betrieben werden konnte. Zusätzlich müssen SDRAM-Chips in Verbindung mit einem korrekt programmierten EEPROM auf einer korrekt gestalteten Leiterplatte verwendet werden. Je kürzer die Strecke ist, die das Signal zurücklegen muss, desto schneller ist es. Aus diesem Grund gab es auf PC100-Modulen zusätzliche Schichten interner Schaltkreise.

Mit zunehmender PC-Geschwindigkeit trat das gleiche Problem beim 133-MHz-Bus auf, sodass der PC133-Standard entwickelt wurde. SDRAM erschien zum ersten Mal in den frühen 1970er Jahren und wurde bis Mitte der 1990er Jahre verwendet.

RAMBus DRAM (RDRAM): Entwickelt von Rambus, Inc. und empfohlen von Intel als ausgewähltem Nachfolger von SDRAM. RDRAM verkleinert den Speicherbus auf 16 Bit und läuft mit bis zu 800 MHz. Da dieser schmale Bus weniger Platz auf der Platine beansprucht, können Systeme mehr Geschwindigkeit erzielen, indem mehrere Kanäle parallel betrieben werden. Trotz der Geschwindigkeit hatte es RDRAM aufgrund von Kompatibilitäts- und Zeitproblemen schwer, auf dem Markt Fuß zu fassen. Wärme ist ebenfalls ein Problem, aber RDRAM verfügt über Kühlkörper, um dies abzuleiten. Die Kosten spielen bei RDRAM eine wichtige Rolle, da die Hersteller erhebliche Änderungen an der Einrichtung vornehmen müssen und die Produktkosten für die Verbraucher zu hoch sind, als dass Menschen sie verschlucken könnten. Die ersten Motherboards mit RDRAM-Unterstützung wurden 1999 herausgebracht.

DDR-SDRAM (DDR): Dieser Speichertyp ist die natürliche Weiterentwicklung von SDRAM und wird von den meisten Herstellern gegenüber Rambus bevorzugt, da nicht viel geändert werden muss, um ihn zu erstellen. Speicherhersteller können es auch frei herstellen, da es sich um einen offenen Standard handelt, wohingegen sie Lizenzgebühren an Rambus, Inc. zahlen müssten, um RDRAM herzustellen. DDR steht für Double Data Rate. DDR mischt Daten über den Bus sowohl während des Anstiegs als auch des Abfalls des Taktzyklus, wodurch die Geschwindigkeit gegenüber dem Standard-SDRAM effektiv verdoppelt wird.

Aufgrund seiner Vorteile gegenüber RDRAM wurde die DDR-SDRAM-Unterstützung von fast allen großen Chipsatzherstellern implementiert und wurde schnell zum neuen Speicherstandard für die meisten PCs. Die Geschwindigkeiten reichten von 100 MHz DDR (mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 200 MHz) oder pc1600 DDR-SDRAM bis hin zu aktuellen Geschwindigkeiten von 200 MHz DDR (mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 400 MHz) oder pc3200 DDR-SDRAM. Einige Speicherhersteller stellen noch schnellere DDR-SDRAM-Speichermodule her, die die Overclocker-Masse sofort ansprechen. DDR wurde zwischen 1996 und 2000 entwickelt.

DDR-SDRAM 2 (DDR2):

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DDR2 bietet mehrere Vorteile gegenüber konventionellem DDR-SDRAM (DDR), wobei der Hauptvorteil darin besteht, dass DDR2 in jedem Speicherzyklus nun 4 Informationsbits vom logischen (internen) Speicher an die E / A-Puffer überträgt. Standard-DDR-SDRAM überträgt nur 2 Informationsbits pro Speicherzyklus. Aus diesem Grund müssen bei normalem DDR-SDRAM der interne Speicher und die E / A-Puffer bei 200 MHz arbeiten, um eine externe Gesamtbetriebsgeschwindigkeit von 400 MHz zu erreichen.

Aufgrund der Fähigkeit von DDR2, doppelt so viele Bits pro Zyklus vom logischen (internen) Speicher zu den E / A-Puffern zu übertragen (diese Technologie wird formal als 4-Bit-Prefetch bezeichnet), kann die interne Speichergeschwindigkeit tatsächlich bei 100 MHz anstatt bei 200 MHz ausgeführt werden Die gesamte externe Betriebsgeschwindigkeit beträgt weiterhin 400 MHz. Hauptsächlich kommt es darauf an, dass DDR-SDRAM 2 dank seiner 4-Bit-Prefetch-Technologie (z. B. eine interne Speichergeschwindigkeit von 200 MHz würde eine externe Gesamtbetriebsgeschwindigkeit von 800 MHz ergeben!) Mit höheren Gesamtbetriebsfrequenzen arbeiten kann als DDR -SDRAM.

DDR2 wurde erstmals 2003 implementiert.

DDR-SDRAM 3 (DDR3): Einer der Hauptvorteile von DDR3 gegenüber DDR2 und DDR ist der Fokus auf einen geringen Stromverbrauch. Mit anderen Worten, die gleiche Menge an RAM verbraucht viel weniger Strom, sodass Sie die Menge an RAM erhöhen können, die Sie für die gleiche Menge an Strom verwenden. Wie viel reduziert es den Stromverbrauch? Um beachtliche 40 Prozent bei 1,5 V im Vergleich zu 1,8 V bei DDR2. Darüber hinaus ist die Übertragungsrate des Arbeitsspeichers mit 800 bis 1600 MHz deutlich höher.

Die Pufferrate ist ebenfalls erheblich höher - die bevorzugte Pufferrate von DDR3 beträgt 8 Bit, während die von DDR2 4 Bit beträgt. Dies bedeutet im Grunde, dass der RAM zweimal so viele Bits pro Zyklus wie DDR2 übertragen kann und 8 Datenbits vom Speicher an die E / A-Puffer überträgt. DDR3 ist nicht die neueste Form von RAM, wird jedoch auf vielen Computern verwendet. DDR3 wurde 2007 eingeführt.

DDR-SDRAM 4 (DDR4):

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Als nächstes kommt DDR4, das die Energieeinsparung auf die nächste Stufe hebt - die Betriebsspannung des DDR4-RAM beträgt 1,2 V. Darüber hinaus bietet DDR4-RAM eine höhere Übertragungsrate mit bis zu 3200 MHz. Darüber hinaus fügt DDR4 vier Bank Groups hinzu, von denen jede einzeln einen Vorgang ausführen kann, sodass der RAM vier Datensätze pro Zyklus verarbeiten kann. Das macht es weitaus effizienter als DDR3.

DDR4 geht noch einen Schritt weiter und bringt DBI oder Data Bus Inversion. Was bedeutet das? Wenn DBI aktiviert ist, zählt es im Grunde die Anzahl der "0" -Bits in einer einzelnen Spur. Wenn es 4 oder mehr gibt, wird das Byte, wenn Daten invertiert werden, und ein neuntes Bit zum Ende hinzugefügt, um sicherzustellen, dass fünf oder mehr Bits "1" sind möglich verwendet wird. DDR5-RAM ist derzeit der Standard auf den meisten Computern, DDR5 soll jedoch bis Ende 2016 als Standard finalisiert werden. DDR4 wurde 2014 auf den Markt gebracht.

Nichtflüchtiger RAM (NVRAM): Nichtflüchtiger RAM ist ein Speichertyp, der im Gegensatz zu anderen Speichertypen keine Daten verliert, wenn er Strom verliert. Die bekannteste Form von NVRAM ist der Flash-Speicher, der in Solid-State-Laufwerken und USB-Laufwerken verwendet wird. Es ist jedoch nicht ohne Nachteile - zum Beispiel hat es eine begrenzte Anzahl von Schreibzyklen, und nach dieser Anzahl beginnt sich der Speicher zu verschlechtern. Darüber hinaus gibt es einige Leistungseinschränkungen, die verhindern, dass auf Daten so schnell zugegriffen werden kann wie auf andere RAM-Typen.

Schließen

Es genügt zu sagen, dass es viele verschiedene Speichertypen gibt. Wir hoffen, mit diesem Handbuch klargestellt zu haben, welche Arten von RAM vorhanden sind, was sie bewirken und wie sie sich auf Ihren Computer auswirken.

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