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Arquitectura de Computadores
Clase 17
Tecnologías de Memorias
IIC 2342Semestre 2008-2
Rubén Mitnik
Pontificia Universidad Católica de ChileEscuela de IngenieríaDepartamento de Ciencia de la Computación
ObjetivosCapítulo 5 : Sistemas de Memoria
Conocer los tipos de empaquetamiento de las memorias RAM
Entender la organización interna de los bancos de memoria
Entender el funcionamiento, ventajas y desventajas de las
memorias SRAM y DRAM
Objetivos
R.Mitnik 2 Arquitectura de Computadores
R.Mitnik Arquitectura de Computadores3
Índice
5.1 Sistemas de almacenamiento5.1 Sistemas de almacenamiento5.2 Jerarquías de memoria5.2 Jerarquías de memoria5.3 Tecnologías de memorias5.3 Tecnologías de memorias5.4 Representación y formato de datos.5.5 Memorias caché.5.6 Memoria virtual.
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria
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Tecnologías de Memorias
Corresponde al diseño e interfaz física de una memoria, incluyendo tipo de conectores y tamaño de los componentes.
EmpaquetamientoEmpaquetamiento
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Empaquetamiento
Tipos de empaquetamiento: DIP (Dual Inline Package),
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Empaquetamiento
Tipos de empaquetamiento: SIPP (Single Inline Pin Package)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Empaquetamiento
Tipos de empaquetamiento: SIMM (Single Inline Memory Module)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Empaquetamiento
Tipos de empaquetamiento: DIMM (Dual Inline Memory Module)
Ocupado en la actualidad en PCs de escritorio
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Empaquetamiento
Tipos de empaquetamiento: SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module,
SODIMM.jpg) Ocupados en notebooks.
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Empaquetamiento
Las principales razones para los distintos tipos de empaquetados son:
Tamaño de los transistores cada vez más pequeños configuraciones óptimas de las celdas
cambian
Tamaño del bus de datos ha aumentado Se necesitan más conectores
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tecnologías de Memorias
Chip de memoria: Estructurado internamente como grilla de
celdas Cada celda almacena un bit (no un byte) Celdas accesibles mediante la fila y
columna en que está Permite reducir el tamaño de las
unidades de memoria Módulos más compactos
OrganizaciónOrganización
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Organización
Módulo de memoria: Para almacenar bytes completos se agrupan 8 chips, conectados a un
mismo bus de dirección y datos Para almacenar palabras se agrupan N chips según corresponda
Una byte de memoria está compuesta por las 8 posiciones (i,j) de las grillas asociadas a cada chips
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Organización
Acceso a Datos: En la mayoría de los casos, cuando se
accede a un dato, se adquieren también los datos vecinos localidad de referencia, Ej. en vez de acceder a una palabra de 8
bits, se acceden a 32 bits que incluyen esa palabra y tres más.
Para realizar esto, los módulos de memoria están agrupados en bancos de memoria
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias VolátilesCapítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
Memorias volátiles:Memorias volátiles:
SRAM y DRAMSRAM y DRAM
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Tipos de Memorias Volátiles
Memoria volátil basada en semiconductores. Cada celda utiliza 6 o más transistores para almacenar
un bit de información. Mientras los transistores estén alimentados mantienen
la información indefinidamente.
SRAM (Static Random Access Memory)SRAM (Static Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
Es muy rápida, pero debido a ocupar varios transistores por celda, es menos densa y más cara que DRAM.
Se ocupa habitualmente como caché.
Lectura en SRAM: Colocar dirección del dato a leer en el bus de direcciones. Activar CS (chip select) para indicar que vamos a ocupar
este chip. Desactivar OE (output enable negado) para indicarle a la
SRAM que se va a leer el dato (OE no se muestra en el diagrama anterior).
La memoria coloca el dato en el pin Data Out.
SRAM (Static Random Access Memory)SRAM (Static Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
Escritura en SRAM: Colocar dirección donde se escribirá en el bus de direcciones Colocar bit a escribir en Data In Activar CS Activar WE (write enable) para indicarle a la SRAM que se escribirá
SRAM (Static Random Access Memory)SRAM (Static Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
Memoria volátil basada en semiconductores y condensadores
Celda compuesta por un transistor y un condensador Condensador almacena la información como carga Es necesario un circuito que refresque la carga actual
Las hace más lentas que las SRAM.
Un solo transistor celdas de mucho menor tamaño que SRAM Mayor densidad y menor costo.
Usualmente usada como memoria principal
DRAM: (Dynamic Random Access Memory)DRAM: (Dynamic Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
DRAM: (Dynamic Random Access Memory)DRAM: (Dynamic Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
Para la misma capacidad, requiere de la mitad de entradas de dirección que una SRAM
Para leer se envía primero una mitad de la dirección (la fila) en el siguiente ciclo la segunda (la columna)
Razón: Aprovechar densidad de celdas sin tener que
aumentar significativamente el número de entradas de dirección mantener la cantidades de pines por chip baja
Se ocupan señales de control especiales que indican si se está accediendo a la fila o la columna (CAS y RAS)
DRAM: (Dynamic Random Access Memory)DRAM: (Dynamic Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
Lectura en DRAM La dirección de la fila se coloca en los pines de
dirección a través del bus de dirección.
Se activa la señal de control RAS (Row Address Selector) haciendo que la dirección recibida se almacene en el latch de dirección de fila
El decodificador de fila, selecciona la fila correspondiente a la dirección recibida
Se desactiva el WE para indicar que no se va a escribir (o sea, que si se va a leer)
DRAM: (Dynamic Random Access Memory)DRAM: (Dynamic Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
Lectura en DRAM (cont.) La dirección de la columna se coloca en los pines de
dirección a través del bus de dirección.
Se activa la señal de control CAS (Column Address Selector) haciendo que la dirección recibida se almacene el latch de dirección de columna
Cuando se estabiliza la señal de CAS, se ocupa esta misma como Output Enable colocando el dato en el pin Data Out
DRAM: (Dynamic Random Access Memory)DRAM: (Dynamic Random Access Memory)
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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DRAM
Síncrona (SDRAM) Espera la señal del clock antes de responder a señales de control.
Asincrona (ADRAM) Responde ante señales de control lo más rápido posible.
Tipos de DRAMTipos de DRAM
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Dentro de las SDRAM se encuentran los siguientes tipos: SDR (Single Data Rate) SDRAM:
Puede recibir un comando y transferir una palabra por clock. Frecuencias de clock típicas: 66 MHz, 100 Mhz, 133 Mhz
DDR (Double Data Rate) SDRAM: Puede recibir un comando y transferir dos palabras por clock Frecuencias de clock típicas: 133 MHz, 166 MHz, 200 MHz
DDR2, DDR3, DDR4: Sucesores de DDR, mantienen las mismas características pero
aumentando la velocidad de acceso Frecuencias de clock hasta 800 MHz
DRAM
Tipos de DRAMTipos de DRAM
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Tipos de Memorias Volátiles
ZRAM (Zero Capacitor RAM) y TTRAM (Twin Transistor RAM): Tecnología en desarrollo Ocupa un transistor (ZRAM) o dos (TTRAM),
a diferencia de la DRAM no necesita de un condensador para almacenar los datos usa la capacitancia de las capas semiconductoras del propio transistor para
almacenar el bit .
Prometen lograr mayor densidad que DRAM y velocidades comparables a SRAM
Otros tipos de RAMOtros tipos de RAM
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
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Sistemas de almacenamiento
Memoria Flash Tipo de EEPROM que es borrada y programada en bloques grandes Basada en semiconductores NOR flash:
Basada en compuertas NOR Permite acceso aleatorio (RAM) Tiempos elevados de escritura y borrado
NAND flash: Basada en compuertas NAND No permite acceso aleatorio, sólo por bloques Menores tiempos de escritura y borrado Menor tamaño de celdas, menor costo/bit que NOR
Tipos de Memorias NO VolátilesTipos de Memorias NO Volátiles
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias
Resumen
Tipos de empaquetamiento
Organización de: Chip de memoria Módulo de memoria Banco de memoria
Memorias SRAM, DRAM, y SDRAM Ventajas Funcionamiento
Memorias no volátilesR.Mitnik 30 Arquitectura de Computadores
Resumen
Capítulo 5 : Sistemas de Memoria – Tecnologías de Memorias