SDRAM چیست

اگر چه حافظهSDRAM از سالها قبل در دسترس بوده است،اما هنوز
درباره سرعت و امتیازات عملكرد آن اطلاعات درستی در بازار ارائه نمی شود.
حتی بسیاری از تولیدكنندگانی كه این محصول را به فروش می رسانند و وب
سایتهایی كه ادعا دارند ابهام موجود درباره این اصطلاح را برطرف خواهند
كرد، به درستی این فناوری را درك نكرده و به پیچیده تر شدن این مشكل كمك
می كنند. در نتیجه، كاربران نمیدانند كه كدام ماجول با PC۱۰۰ سازگار است
یا بین CAS۲ و CAS۳ كدامیك را انتخاب كنند و یا اینكه PC۱۰۰ SDRAM روی یك
مادر برد قدیمیكار خواهد كرد یا خیر .


اصول مقدماتی حافظهDRAM

برای درك تفاوتهای موجود بین حافظه هایSDRAM ، ارائه تاریخچه و توصیف
مختصری درباره فناوری DRAM حافظه RAM پویا، ضروری است. حافظه هایی از
نوعFast Page Mode DRAM (FPM)، Extended Data Out DRAM (EDO) وSynchronous
DRAM (SDRAM) ، همگی دارای هسته اصلی DRAM هستند .اصطلاح DRAM به معنی
حافظه پویا با دستیابی تصادفی است و وجه تسمیه آن به این دلیل است كه
سلولهای حاوی دادهها باید هر چند مدت یكبار نوسازی شوند، در حالی كه حافظه
RAM ایستا (SRAM) تا زمانی كه برق در كامپیوتر جریان دارد، دادهها را حفظ
می كند. تراشه های DRAM از شبكه ای از خازنها و یك ردیف ترانزیستور در
بالای این شبكه تشكیل شدهاند .

خازنها سلولهای حافظه هستند كه دادهها را ذخیره می كنند و ترانزیستورها
تقویت كننده های حسی هستند كه داده ها را خوانده، تقویت كرده و برای
انتقال بهCPU ، به گذرگاه حافظه ارسال می كنند. خازنها به دلیل اینكه از
ترانزیستورها ارزانتر هستند مورد استفاده قرار می گیرند، از طرفی كندتر از
ترانزیستورها هستند و به علاوه باید هرازگاهی شارژ شوند .

تمام تراشه های DRAM از یك عملیات دسترسی پایهای یكسان خواندن یا نوشتن
استفاده می كنند كه در ادامه شرح داده خواهد شد .تمام تراشه های حافظه
محتوای خود را در یك مربع منطقی از سلولها نگاه می دارند كه از طریق ارائه
آدرس یك سطر و ستون در دسترس قرار می گیرند .برای خواندن دادهها، ردیف اول
با استفاده از فرمان یا "Row Address Strobe" كه به صورت اختصار "RAS" با
یك خط روی آن یا "/RAS" نشان داده میشود در دسترس قرار میگیرد .

در نتیجه، تمام دادههای موجود در یك ردیف به تقویت كننده های حسی منتقل می
شوند .در مرحله بعدی، یك سیگنال به خط یا كه به اختصار به صورت نشان داده
می شود ارسال شده و سلول خاصی در شبكه كه حاوی اطلاعات مورد نظر است،
انتخاب می شود. سپس محتوای این سلول از تقویت كننده حسی به گذرگاه ارسال
می شود. این فرآیند هر بار كه دسترسی به حافظه مورد نیاز باشد، تكرار می
شود .

تعداد بیتهای خروجی از هر تراشه حافظه در عملیات خواندن، به پیكربندی خاص
تراشه بستگی دارد .این به نوبه خود تعداد تراشه هایی را كه در یك ماجول
خاص موجود هستند، معین میكند .اگر به مشخصه های یك تراشه نگاه كنید، ممكن
است پیكربندی آن ۴*۴ یا ۸*۸ باشد .این مشخصات نشاندهنده آن هستند كه ۴
میلیون سلول وجود دارد كه هر یك ۴ بیت فضا دارند تراشه ۱۶ مگابیتی با
پهنای ۴ بیت یا ۸ میلیون سلول وجود دارد كه هر یك دارای ۸ بیت فضا هستند
تراشه ۶۴ مگابیتی با پهنای ۸ بیت .

برای پر كردن گذرگاه (bus) باید تعداد تراشهها در هر ماجول كافی باشد این
فرآیند، ساخت یك بانك حافظه نام دارد .كامپیوترهای شخصی مدرن از گذرگاه
داده ۶۴ (data bus) بیتی استفاده میكنند، بنابراین در هر زمان، ۶۴ بیت
داده خوانده میشود .این بدان معناست كه اگر از تراشه هایی با پهنای ۴ بیت
استفاده می كنید به حداقل ۱۶ تراشه نیاز دارید و اگر پهنای تراشه ۸ بیت
باشد، به حداقل ۸ تراشه نیازمند خواهید بود. البته در عمل تراشه های DRAM
مدرن یا به صورت ۳۲ SIMM بیتی یا تراشه ۶۴ DIMM بیتی عرضه می شوند .اگر از
تراشههای SIMM استفاده می كنید، باید یك جفت از آنها را تهیه كنید تا
همیشه حافظه ۶۴ بیتی را در اختیار داشته باشید .

تفاوت بین DRAM SDRAM سنكرون و DRAM آسنكرون غیرهمزمان  چیست؟

هر یك از عملیات لازم برای خواندن یا نوشتن در حافظه، برای تكمیل به مدت
زمان خاصی نیاز دارد .تا زمانی كه عملیات قبلی تكمیل نشده است، عملیات
بعدی نمیتواند آغاز شود .به عبارت دیگر یك تاخیر توكار وجود دارد كه باید
قبل از در دسترس قرار گرفتن اولین قطعه داده در گذرگاه، سپری شود .این
تاخیر در تمام تراشه های DRAM كنونی، از جملهSDRAM ، بین ۴۰ تا ۶۰ نانو
ثانیه است .تفاوت بین SDRAM و DRAM آسنكرون مانند FPM یاEDO ، در نحوه
مدیریت عملیات خواندن پی در پی پس از اولین بار است .

برای هر دور دسترسی باFPM ، فقط فرآیند خط> /CAS تكمیل میشود <تا به
داده مورد نظر بعدی اشاره كند ممكن است این داده درست در مجاورت سلول قبلی
باشد یا نباشد . با این حال، دادهها فقط در صورتی منتقل میشوند كه خط /CAS
فعال شود EDO .نیز عملیاتی مشابه با FPM دارد، با این تفاوت كه وقتی
فرآیند خط /CAS تكمیل میشود، دادههای موجود در خط خروجی هنوز تا تكمیل
دسترسی به ستون بعدی، قابل انتقال هستند .این امر، انتقال داده و سیكلهای
CAS را تقریبا همزمان میكند .درنتیجه هر یك از سیكلها تا حدودی>كوتاه
میشوند<، ولی هنوز از همان مقدار زمان برای انتقال داده استفاده می
كنند .از این رو EDO قدری سریعتر از FPM است، اما در اصل فناوریهای به كار
رفته در آنها یكسان هستند .

SDRAMاز چند نظر با FPM و EDO متفاوت است .نخست اینكه به جای یك بانك
حافظه، دو بانك حافظه داخلی دارد .هنگامی كه بانك اول انتقال داده را آغاز
می كند، بانك دوم به پیششارژفعال كردن RAS و CAS مشغول است و برعكس .این
قابلیت دراصل دوره تاخیر را برای تمام موارد دسترسی پس از مورد اول، از
بین می برد. به علاوه، SDRAM قابلیت حالت انتقال با سرعت بالا (burst
mode)نیز دارد .این قابلیت، بدون تكمیل فرآیند خط /CAS امكان انتقال
سلولهای چندگانه را فراهم می كند. این عملیات باعث میشود حتی با وجود
اینكه عملیات داخلی واقعی در اصل یكسان هستند، SDRAM از FPM یا EDO سریعتر
شود.

آشنایی  با مشخصه های زمانبندیSDRAM

حال كه تا حدودی با عملیات درونی تراشهها آشنا شدهاید میتوانید این عملیات
را با زمانبندی خارجی كه بسیاری از فروشندگان و بازاریابان به آن اشاره می
كنند، ربط دهید .همان طور كه ذكر شد، برای تكمیل هر یك از عملیات به مقدار
محدودی زمان نیاز است .همچنین هر یك از این عملیات نماد زمانبندی مخصوص به
خود دارند .

در اینجا بر نمادهای مرتبط با SDRAM تمركز میكنیم، زیرا چند عملیات اضافی
مانند رفتن از یك بانك به بانك دیگر وجود دارند كه EDO و FPM فاقد آنها
هستند .این نمادها همیشه به صورت "tCAC" نوشته میشود كه به معنی Collumn
Access time است و حداقل نانو ثانیه لازم برای تكمیل عملیات را مشخص می
كند .

اولین نماد معروف زمانبندی، نماد tCLK معرف سرعت ساعت سیستم است .اگر CPU
شما با سرعت ۲۳۳ مگاهرتز ۳/۵*۶۶ مگاهرتز كار میكند، ساعت سیستم شما با
سرعت ۶۶ میلیون دور در ثانیه كار میكند .این سرعت حدود ۱۵ نانو ثانیه برای
tCLK است طول سیكل ساعت در نانو ثانیه را میتوان با در نظر گرفتن نقطه
متقابل سرعت ساعت محاسبه كرد۱ :تقسیم بر ۶۶/۶ میلیون سیكل در ثانیه ۱۵x۱۰-
۹= ثانیه در هر سیكل یا ۱۵ نانو ثانیه در هر سیكل ساعت . به عبارت دیگر،
هر سیكل ساعت ۱۵ نانو ثانیه طول می كشد.

اصطلاح همزمان یا سنكرون در حافظه SDRAM به این معنی است كه هر عملیات
درتراشه به طور همزمان با ساعت سیستم به وقوع می پیوندد. بنابراین، هر
عملیاتی كه در ۱۵ نانوثانیه یا كمتر تكمیل شود، میتواند در هر سیكل ساعت
به وقوع بپیوندد با سرعت ۶۶ مگاهرتز، اما هر عملیاتی كه بین ۱۶ تا ۳۰ نانو
ثانیه طول بكشد، به دو سیكل ساعت نیاز دارد .توجه داشته باشید كه اگر سرعت
ساعت سیستم ۱۰۰ مگاهرتز باشد، مانند سیستمهای جدید كه با سرعت ۳۵۰+
مگاهرتز كار میكنند، معادل با یك سیكل ساعت ۱۰ نانوثانیهای است .البته این
بدان معنی است كه اگر SDRAM بخواهد فعالیتهایش را در یك سیكل ساعت كامل
كند، در سرعت ۱۰۰ مگاهرتز همه چیز باید بسیار سریعتر از زمانی كه سرعت۶۶
مگاهرتز است، به وقوع بپیوندد .در زیر به زمانبندی خود حافظه توجه كنید .

برایSDRAM ، پنج زمانبندی مهم وجود دارد:

- زمان لازم برای سویچ  كردن بین بانكهای داخلی(tRP)
- زمان لازم برای دسترسی بین /RAS و(tRCD)/CAS  
- زمان لازم برای آماده شدن برای خروجی بعدی در حالت انتقال با سرعت بالا(tAC)  
- زمان دسترسی ستونی(tCAC)
- زمان لازم برای آماده كردن دادهها قبل از  رسیدن سیكل ساعت بعدی در حالت انتقال با سرعت بالا زمان سیكل خواندن.

هر یك از عوامل موثر در زمانبندی، در مشخص كردن عملكرد كلی سیستمها نقش
دارند .از پنج عامل فوق، معمولا به دو عامل در فرهنگ بازاریابی و فروش،
اشاره میشود:زمان سیكل خواندن و tCAC اگر چه هرگز به این نام خوانده
نمیشوند زمانبندی مهم دیگر، زمان دسترسی یا tAC است.

باید خاطر نشان شود كه وقتی تراشه SDRAM با ۱۰ نانو ثانیه یا ۸ نانوثانیه
مشخص میشود ، آنچه در واقع مورد سنجش قرار گرفته، زمان سیكل خواندن است