Montagem e Configuração de PC – Memória II

* Memória II

Como foi visto em tutoriais anteriores o conhecimento básico sobre algumas partes fundamentais de computadores, começaremos a partir deste tutorial a detalhar informações mais especializadas sobre os diversos assuntos de montagem e manutenção de PC.

Dando continuidade ao tema estudado sobre memória, veremos mais sobre memórias e suas características gerais.

É possível dividir as memórias em dois grandes grupos distintos : ROM e RAM. Em todos os computadores encontram-se ambos os tipos.

Foram apresentados inicialmente alguns encapsulamentos usados pelos módulos de memórias. Agora veremos algumas características do ponto de vista eletrônico, abordando os principais tipos de memórias RAM. É importante salientar para não confundir “tipos” de memórias com “formatos” de memórias. Memórias com formatos (encapsulamento) iguais podem ser de tipos eletrônicos diferentes, por tanto é necessário tomar bastante cuidado para não utilizar memórias inválidas, iludidos por formatos aparentemente corretos.

* RAMs estáticas e dinâmicas

As memórias RAMs podem ser divididas em duas grandes categorias : RAMs estáticas (SRAM) e RAMs dinâmicas (DRAM).

A memória do tipo DRAM é a memória usada em larga escala nos PCs. Quando dizemos que um computador PC tem, por exemplo, 128 MB, tratam-se de 128 MB de DRAM. Este tipo de memória, geralmente são baratas e compactas, o que atrai em grande parte o público consumidor.

Em contrapartida aos preços, esse tipo de memória são relativamente lentas, se tornando uma grande desvantagem. Por essa razão, os computadores usam em conjunto com a DRAM, uma memória especial, mais veloz, chamada de cache, que serve para acelerar o desempenho da DRAM. Até pouco tempo a memória chamada de cache L2 era formada por chips de SRAM, localizadas na placa de CPU. Atualmente a cache L2 faz parte do núcleo dos processadores modernos.

A DRAM por sua vez pode ser subdividida em outras categorias, sendo as principais:

» DRAM

» FPM DRAM

» EDO DRAM

» SDRAM

» DDR SDRAM

» RDRAM

Em termos cronológicos, a DRAM foi usada do final dos anos 70 até o final dos anos 80. Em meados dos anos 80 surgiu a FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM), bastante utilizada até meados dos anos 90. Passaram então a ser comuns as memórias EDO DRAM (Extended Data Out DRAM), que por sua vez foram substituídas pela SDRAM a partir do ano de 1997. Do ano 2000 em diante, a SDRAM começou a dar lugar a DDR SDRAM e a RDRAM.

As memórias SRAM existem desde os anos 60, e memórias DRAM desde os anos 70. Ao contrário do que o nome sugere, a DRAM não é caracterizada pela rapidez, e sim pelo custo baixo, aliado à alta capacidade, em comparação com a SRAM. A alta capacidade é devida ao fato de suas células de memória serem mais simples.

Com células mais simples, é possível criar chips com maior número de células de memória. Em compensação, o mecanismo de acesso às células de memória é mais complicado. Na RAM estática, basta fornecer o endereço e o comando (leitura, por exemplo), e depois de um certo tempo (tempo de acesso), os dados estarão presentes nas respectivas saídas.

Da mesma forma, nas operações de escrita, basta fornecer ao chip o valor a ser armazenado e o endereço onde deve ser feito este armazenamento, acompanhado do comando de gravação. Passado o tempo apropriado (tempo de acesso), os dados estarão gravados.

* Memórias SRAM assíncrona x SRAM síncrona

Assim como ocorre com a DRAM, a SRAM pode ser dividida em inúmeras categorias:

» Assyncrhonous SRAM

» Syncrhonous SRAM

» Dual Port SRAM

» SyncBurst SRAM

» ZBL SRAM

» NoBL SRAM

» Pipelined Burst SRAM e vários outros nomes.

É verdade que existe excesso de nomes, pois um mesmo tipo de SRAM pode receber nomes diferentes de fabricantes diferentes.

Vejamos algumas tecnologias, começando pelas memórias SRAM Assíncronas e Síncronas (Assynchronous SRAM e Syncrhonous SRAM).

Ao contrário do que ocorre com a SRAM síncrona, que é sempre comandada a partir de um clock, a SRAM assíncrona não utiliza clock. Seus controles são assíncronos, e consistem em sinais como Chip Enable (CE), Output Enable (OE) e Write Enable (WE).

Essas memórias apresentavam tempos de acesso como 35, 25, 20 e 15 ns, e eram muito utilizadas para formar a cache de processadores 386, 486 e 586, bem como em aplicações que não exigiam clocks muito elevados.

A maioria desses processadores operavam com clocks externos de até 33 MHz, e alguns deles chegando a 40 MHz (Ex: Am486DX2-80). Quanto mais elevado é o clock, menor deveria ser o tempo de acesso das SRAM assíncronas. Um 486DX2-80 opera com clock externo de 40 MHz, o que corresponde a um ciclo de 25 ns. O tempo de acesso da SRAM deveria então ser bem reduzido, entre 10 e 15 ns. Quando a SRAM não era suficientemente veloz, era preciso utilizar wait states, programados pelo CMOS Setup.

Isto tornava o acesso à SRAM mais lento. Com a introdução do Pentium e do barramento externo de 66 MHz, um novo tipo de memória ainda mais veloz tornou-se necessário. Note que já existiam memórias SRAM mais velozes, porém de baixa capacidade e extremamente caras.

Apenas para ilustrar, saiba que desde o início dos anos 90 existiam memórias SRAM com tempos de acesso inferiores a 0,1 ns. Essas memórias eram caríssimas e destinam-se ao uso em supercomputadores e aplicações de alta velocidade. A indústria de memórias não é movida apenas pelo mercado de PCs, mas o peso deste mercado é bastante significativo. As memórias SRAM para PCs, apesar de não terem dificuldades tecnológicas na sua produção, precisam ter alta capacidade e baixo custo.

O que tem ocorrido em termos de tecnologia de memórias para PCs é o desenvolvimento de novos tipos de memória com baixo custo, alta capacidade e alta velocidade, na medida certa para o uso em PCs.

Observe a figura:

Na figura acima, vemos 04 conexões necessárias. Na indicação “entrada” é onde os dados são colocados para processamento. Este dado sofrerá o impulso de gravação “W”. Depois, então, na saída sofrerá o impulso de leitura “R”.

Memória SRAM

* Memória Modo Pipelined

As memórias SRAM síncronas já apresentavam um melhoramento de desempenho em comparação com as assíncronas, para freqüências de 50, 60 e 66 MHz. Entretanto logo surgiu a necessidade de operar com freqüências ainda mais elevadas, não permitidas pela tecnologia tradicional com a qual eram construídas as primeiras SRAM síncronas. Para permitir freqüências de operação mais elevadas, os fabricantes de memória introduziram o modo pipelined.

A idéia é bastante simples e resulta em clocks maiores, mesmo utilizando células de memória idênticas. Estamos falando da época em que foi ultrapassada a barreira dos 66 MHz, mas levando em conta memórias mais atuais, a mesma tecnologia que permite construir memórias atuais “não pipelined” de 133 MHz permite também produzir memórias pipelined de 166 MHz.

Um chip de memória SRAM síncrona comum (chamado de non-pipelined ou flowthroug) tem em seus buffers de saída o valor idêntico ao apresentado pelos sense amplifiers, que por sua vez reproduzem o valor lido da matriz de células de memória. Os valores presentes no barramento de dados do chip precisam permanecer estáveis durante um tempo mínimo, para que o processador e o chipset possam fazer a sua leitura. A necessidade deste tempo mínimo impede que a matriz de células dê início ao próximo ciclo de leitura, ou seja, ela precisa “esperar um pouco”.

Nas memórias pipelined, os dados recebidos da matriz de células passam pelos amplificadores e são armazenados em registradores de saída (output registers). Ao contrário do buffer, que se limita a passar adiante os valores lidos nas suas entradas, o registrador é capaz de memorizar suas entradas e manter esses valores memorizados nas suas saídas, mesmo que as entradas posteriormente mudem de valor.

Graças aos registradores, a saída do barramento de dados da memória fica estabilizada, e a matriz de células pode ser novamente usada para o próximo acesso. Como graças ao registrador a matriz de células não precisa mais “esperar” a leitura do dado pelo processador, temos um maior aproveitamento, resultando em maior velocidade.

Apesar de possibilitar operar com clocks mais elevados, uma SRAM pipelined tem a desvantagem de exigir um ciclo a mais para o carregamento do registrador. Enquanto os modelos não pipelined operam no modo 2-1-1-1 (5 períodos), os modelos pipelined operam com 3-1-1-1 (6 períodos), porém com freqüêncais mais elevadas. Por exemplo, em 66 MHz (ciclo de 15 ns), uma transferência de uma SRAM não pipelined demoraria 75 ns (5 x 16 ns), mas a 100 MHz (ciclos de 10 ns) uma transferência de uma pipelined SRAM demoraria 60 ns (6 x 10 ns).

A mesma SRAM não conseguiria operar no modo 2-1-1-1 a 100 MHz, e exigiria usar o modo 3-2-2-2, bem mais lento. Portanto para clocks acima de 66 MHz, a SRAM do tipo pipelined começa a levar vantagem sobre memórias SRAM não pipelined de tecnologia semelhante (com células obtidas pelo mesmo processo de fabricação, e em conseqüência, de mesmo preço). Ao adotarem a operação em modo pipeline, as memórias SRAM síncronas passaram a ser chamadas de Pipelined Burst SRAM.

As memórias SRAM síncronas, porém sem o recurso pipeline passaram a ser chamadas apenas de Burst SRAM, Syncrhonous Burst SRAM, SyncBurst SRAM ou Flow-Through SyncBurst SRAM.

Note que apesar desses nomes, as memórias SRAM Pipelined também são síncronas e também operam em modo burst, podendo ser ainda chamadas de Pipelined Syncrhonous Burst SRAM.

Os dois tipos de Syncronous Burst SRAM foram criados especificamente para operar como caches secundárias em placas de CPU equipadas com processadores Pentium e superiores.

Até hoje encontramos essas memórias formando a cache L2 nas placas com Socket 7 (Ex: AMD K6-II).

Nos próximas lições veremos mais sobre montagem e configuração de PC. Até a próxima.