Montagem e Configuração de PC – Memória VI

* Memória VI

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.

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.

* DDR SDRAM

Apesar de envolver um grande esforço de engenharia na sua implementação, a idéia da DDR (Double Data Rate) SDRAM é bastante simples de ser entendida. Ao invés de uma única SDRAM, coloque duas iguais, lado a lado.

Quando uma for acessada, a outra memória também será. Cada pente de SDRAM poderá entregar um dado a cada pulso de clock. Como temos duas memórias “em sistema paralelo”, o conjunto poderá entregar dois dados a cada pulso de clock.

O resultado desta operação é uma taxa de transferência duas vezes maior. Assim, ao invés de utilizar dois chips SDRAM iguais, lado a lado, constrói-se um único chip com os circuitos equivalentes aos das duas SDRAMs, e adiciona-se a ele, os circuitos necessários para fazer a transmissão dupla a cada pulso de clock. O chip resultante desta engenharia é uma DDR SDRAM.

As memórias DDR SDRAM recebem nomes de acordo com o clock que trabalham, e também com a taxa de transferência.

Por exemplo, uma DDR SDRAM que opera com 100 MHz realiza 200 milhões de transferências por segundo, portanto é chamada de DDR200. Como se tratam de transferências de 64 bits (8 bytes), os 200 milhões de transferências resultam em 1,6 bilhões de bytes por segundo.

Aqui se comete mais uma vez, uma imprecisão típica de fabricantes de memórias e de discos rígidos: confundir bilhão com giga.

Como sabemos, 1 giga vale 1024 x 1024 x 1024, ou seja, 1.073,741.824. Entretanto, para não criar confusão, consideraremos nesta discussão sobre taxas de transferência de memórias, um “mega” como sendo igual a um milhão, e 1 “giga” como sendo 1 bilhão.

Assim é possível dizer que a taxa de transferência de uma DDR200 é 1,6 GB/s. Devido a esta taxa, essas memórias também são chamadas de PC1600.

A tabela que abaixo mostra os diversos tipos de DDR, com seus clocks e suas taxas de transferência.

OBS: É importante não confundir os termos PC66, PC100 e PC133, usados pela SDRAM, com os termos PC1600 e superiores, usados pela DDR SDRAM.

Na DDR SDRAM, o número representa a taxa de transferência máxima, medida em MB/s, enquanto na SDRAM, o número indica a freqüência de operação. Uma SDRAM PC100, por exemplo, fornece 800 MB/s (já que trabalha com 64 bits = 8 bytes em cada acesso), portanto tem a metade do desempenho de uma DDR SDRAM padrão PC1600.

* Algumas diferenças entre DDR SDRAM e SDRAM

Observe algumas diferenças físicas de uma DDR SDRAM e SDRAM:

DDR SDRAM 1 GB PC 3200

As figuras acima demonstram aspectos externos de um chip de DDR SDRAM e um chip SDRAM. Em grande parte são bastante parecidos, sendo a principal diferença encontrada na forma interna de trabalho da DDR SDRAM, onde os acessos às matrizes de células são feitos com um número de bits simultâneos duas vezes maior que na SDRAM.

A outra grande diferença está nos estágios de entrada e saída. Circuitos multiplexadores selecionam ora o primeiro grupo de 4 bits, ora o segundo grupo de 4 bits. Data forma é feita a interface com um barramento de dados de 4 bits.

Em todos os chips de DDR SDRAM, o número de bits que chegam das matrizes de células é duas vezes maior que o número de bits do seu barramento de dados.

Chips de DDR SDRAM operam com dois sinais de clock. São clocks complementares, ou seja, quando um deles está em nível 1, o outro está em nível 0, e vice-versa.

Os comandos da DDR SDRAM são semelhantes aos da SDRAM, e são sempre fornecidos na subida do clock "CK". Os comandos são enviados aos chips com taxa normal, ou seja, a taxa dos comandos não é dobrada.

* Latência de CAS

Memórias DDR SDRAM podem utilizar latências de CAS (CL) iguais a 2 ou 2,5. Significa que os dados estarão disponíveis 2 ciclos, ou então dois ciclos e meio após o envio do comando de leitura.

Terminado o período de latência do CAS, os dados começam a ser enviados, o que resulta em taxa de dados dupla.

Durante uma transferência em burst, a memória pode receber um novo comando de leitura, com a especificação de uma nova coluna. Um sinal DQS (data strobe) é usado para sincronizar os dados. Nas operações de leitura, o sinal DQS irá variar, e suas subidas e descidas indicarão os instantes em que os bits lidos estão disponíveis. Este sinal é usado pelo chipset para que possa receber os dados no momento correto.

* Memórias RDRAM

A RDRAM utiliza um processo similar ao da SDRAM para aumentar a taxa de transferência.

Como foi visto, cada chip SDRAM possui no seu interior, quatro bancos que são acessados simultaneamente, e depois transferidos rapidamente para o chipset e para o processador.

Nas memórias RDRAM, é usado um número ainda maior de bancos para obter uma taxa de transferência ainda mais elevada. São 16 ou 32 bancos, dependendo dos chips.

As células de memória usadas nesses bancos, assim como ocorre nos demais tipos de DRAM apresentados aqui, não são muito diferentes das células usadas nas DRAMs convencionais, exceto pela sua voltagem e por uma pequena redução no tempo de acesso.

Cada uma dessas células são tão lentas quanto às encontradas nas memórias FPM DRAM de 60 ns, por exemplo, usadas em meados dos anos 90.

A grande diferença é que essas memórias modernas utilizam muitas células trabalhando em paralelo, visando obter mais bits de uma só vez, e assim transferi-los mais rapidamente para o processador.

Um típico chip de memória RDRAM opera com dados de 16 bits. Também são comuns os chips de 18 bits. Os dois bits adicionais são usados como paridade, e servem para implementar mecanismos de detecção e correção de erros, como mostraremos mais adiante neste capítulo. Para simplificar a discussão, consideremos apenas os chips de 16 bits.

A maioria das DRAMs atuais operam com 300 ou 400 MHz. Alguns fabricantes oferecem freqüências intermediárias, como 333 ou 350 MHz. Também para simplificar nossa explicação, consideremos os chips de 400 MHz.

Assim como a DDR SDRAM, a RDRAM também realiza duas transferências por cada ciclo de clock, portanto tudo se passa como se a operação fosse em 800 MHz. Esses 800 milhões de transferências por segundo, sendo cada uma de 16 bits (2 bytes), resultam na taxa de transferência de 1,6 GB/s – aqui estamos fazendo como os fabricantes, considerando por simplicidade, 1 GB como sendo igual a 1 bilhão de bytes.

Observe que esta taxa é bem maior que a exigida pela maioria dos processadores:

Um único canal de memória RDRAM oferece uma taxa de transferência suficiente para atender à maioria dos processadores, exceto os mais avançados.

O Pentium 4, por exemplo, com seu barramento de 400 MHz e 64 bits, exige 3,2 GB/s, o dobro da taxa de transferência da RDRAM.

Portanto nas placas de CPU para Pentium 4, são utilizados dois canais de RDRAM com 1,6 GB/s cada um, totalizando os 3,2 GB/s necessários.

Um Athlon com barramento externo de 200 MHz poderia ser plenamente atendido por um canal RDRAM de 1,6 GB/s, mas o mesmo não ocorre com as novas versões, que usam o clock externo de 266 MHz. Seriam necessários dois canais de RDRAM, ou então o uso de uma RDRAM mais veloz, ou então utilizar RDRAMs de 532 MHz, ao invés dos modelos de 400 MHz.

Na verdade não é o que ocorre. A AMD é uma das responsáveis pelo desenvolvimento da DDR SDRAM, e essas são as memórias usadas nas placas de CPU para os modelos mais avançados do Athlon.

Os processadores modernos operam com 64 bits simultâneos, enquanto a RDRAM fornece apenas 16. Cabe ao chipset, que faz a ligação entre o processador e a memória, obter 4 grupos consecutivos de 16 bits vindos da RDRAM, formando os 64 bits exigidos pelo processador.

Nas placas de CPU para Pentium 4, são dois canais de 16 bits, ambos a 800 MHz (lembre-se que são na verdade 400 MHz, mas com duas transferências por cada clock).

Juntos formam 32 bits por 800 MHz. O chipset faz a composição para 64 bits e 400 MHz, exatamente como exige o Pentium 4.

A velocidade de 800 MHz não existe entre as células de memória da RDRAM. Esta velocidade existe apenas nos circuitos de entrada e saída.

Para fornecer nas suas saídas, 16 bits a 800 MHz, os circuitos internos da RDRAM buscam 128 bits simultâneos (8 vezes mais), na taxa de 100 MHz.

Esses 128 bits que chegam aos circuitos de saída a cada 10 ns (100 MHz) são transferidos em grupos de 16, tomando 1.25 ns para cada grupo (800 MHz).

Portanto a RDRAM é rápida apenas do ponto de vista externo. Internamente é uma memória mais lenta, de apenas 100 MHz, mas que fornece um número de bits simultâneos muito grande. A própria operação interna em 100 MHz (ciclos de 10 ns) também é uma dificuldade para as células de memória, que necessitam de no mínimo 60 ns para encontrar os dados.

Este aumento é por sua vez feito pelo acesso simultâneo a um grande número de bits. Os bancos de células existentes no interior da DRAM operam na verdade com clock de 12,5 MHz (ciclo de 80 ns), mas fornecem 1024 bits (128 bytes) simultâneos.

Observe que 128 bytes x 12,5 MHz são exatamente 1,6 GB/s. Essas células de memória operam, portanto, em uma freqüência baixa, mas com um elevado número de bits simultâneos, que uma vez acessados, são transmitidos em altíssima velocidade.

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

Até a próxima.