Следовательно, возникает необходимость в новых технологиях памяти, которые смогут преодолеть возникший разрыв. Кроме SDRAM, это DDR, SLDRAM, RDRAM, Concurrent RDRAM, è Direct RDRAM.
Шесть технологий памяти будущего. Определения
SDRAM Synchronous (синхронная) DRAM синхронизирована с системным таймером, управляющим центральным процессором. Часы, управляющие микропроцессором, также управляют работой SDRAM, уменьшая временные задержки в процессе циклов ожидания и ускоряя поиск данных. Эта синхронизация позволяет также контроллеру памяти точно знать время готовности данных. Таким образом, скорость доступа увеличивается благодаря тому, что данные доступны во время каждого такта таймера, в то время как у EDO RAM данные бывают доступны один раз за два такта, а у FPM — один раз за три такта. Технология SDRAM позволяет использовать множественные банки памяти, функционирующие одновременно, дополнительно к адресации целыми блоками. SDRAM уже нашла широкое применение в действующих системах.
SDRAM II (DDR) Synchronous DRAM II, или DDR (Double Data Rate — удвоенная скорость передачи данных) — следующее поколение существующей SDRAM. DDR основана на тех же самых принципах, что и SDRAM, однако включает некоторые усовершенствования, позволяющие еще увеличить быстродействие. Основные отличия от стандартного SDRAM: во-первых используется более «продвинутая» синхронизация, отсутствующая в SDRAM; а во-вторых DDR использует DLL (delay–locked loop — цикл с фиксированной задержкой) для выдачи сигнала DataStrobe, означающего доступность данных на выходных контактах. Используя один сигнал DataStrobe на каждые 16 выводов, контроллер может осуществлять доступ к данным более точно и синхронизировать входящие данные, поступающие из разных модулей, находящихся в одном банке. DDR фактически увеличивает скорость доступа вдвое, по сравнению с SDRAM, используя при этом ту же частоту. В результате, DDR позволяет читать данные по восходящему и падающему уровню таймера, выполняя два доступа за время одного обращения стандартной SDRAM. Дополнительно, DDR может работать на большей частоте благодаря замене сигналов TTL/LVTTL на SSTL3. DDR начнет производиться в 1998 году.
SLDRAM (SyncLink) продукт DRAM–консорциума, является ближайшим конкурентом Rambus. Этот консорциум объединяет двенадцать производителей DRAM. SLDRAM продолжает дальнейшее развитие технологии SDRAM, расширяя четырёхбанковую архитектуру модуля до шестнадцати банков. Кроме того, добавляется новый интерфейс и управляющая логика, позволяя использовать пакетный протокол для адресации ячеек памяти. SLDRAM передает данные так же как и RDRAM, по каждому такту системного таймера. SLDRAM в настоящее время находится в стадии разработки, а промышленное производство ожидается в 1999 году.
RDRAM многофункциональный протокол обмена данными между микросхемами, позволяющий передачу данных по упрощенной шине, работающей на высокой частоте. RDRAM представляет собой интегрированную на системном уровне технологию. Ключевыми элементами RDRAM являются: модули DRAM, базирующиеся на Rambus; ячейки Rambus ASIC (RACs); схема соединения чипов, называемая Rambus Channel.
Rambus
Rambus, впервые использованный в графических рабочих станциях в 1995 году, использует уникальную технологию RSL (Rambus Signal Logic — сигнальная логика Rambus), позволяющую использование частот передачи данных до 600MHz на обычных системах и материнских платах. Существует два вида Rambus — RDRAM и Concurrent RDRAM. Микросхемы RDRAM уже производятся, а Concurrent RDRAM будет запущена в производство в конце 1997 года. Третий вид RDRAM — Direct RDRAM, находится в стадии разработки, а начало его производства планируется в 1999 году.
Rambus использует низковольтовые сигналы и обеспечивает передачу данных по обоим уровням сигнала системного таймера. RDRAM использует 8–битовый интерфейс, в то время как EDO RAM и SDRAM используют 4–, 8– и 16–битовый интерфейс. RAMBUS запатентована 11 крупнейшими производителями DRAM, обеспечивающими 85% всего рынка памяти. Samsung в настоящее время проектирует 16/18–Mбитную и 64–Mбитную RDRAM. Toshiba же уже производит 16/18–Mбитную RDRAM и разрабатывает 64–Mбитную RDRAM.
В 1996 году консорциум RDRAM получил поддержку со стороны корпорации Intel, и новые чипсеты фирмы Intel будут поддерживать технологию RDRAM с 1999 года. В настоящее время игровые видеоприставки Nintendo 64 используют технологию Rambus для 3D–графики и звука высокого качества. Стандартные PC производства Gateway и Micron поддерживают карты фирмы Creative Labs с Rambus на борту.
Concurrent Rambus использует улучшенный протокол, показывающий хорошее быстродействие даже на маленьких, случайно расположенных блоках данных. Concurrent Rambus применяется для 16/18/64/72–Mбитных модулей RDRAM. Это второе поколение RDRAM, отличается высокой эффективностью, необходимой для графических и мультимедийных приложений. По сравнению с RDRAM, применен новый синхронный параллельный протокол для чередующихся или перекрывающихся данных. Эта технология позволяет передавать данные со скоростью 600Мб/сек на канал и с частотой до 600MHz с синхронным параллельным протоколом, который еще повышает эффективность на 80%. Кроме того эта технология позволяет сохранить совместимость с RDRAM прошлого поколения. Планируется, что в 1998 году, благодаря дополнительным улучшениям, скорость передачи может достигнуть 800MHz.
Технология Direct Rambus — еще одно расширение RDRAM. Direct RDRAM имеют те же уровни сигналов (RSL: Rambus Signaling Level — уровень сигналов Rambus), но более широкую шину (16 бит), более высокие частоты (выше 800MHz) и улучшенный протокол (эффективность выше на 90%). Однобанковый модуль RDRAM будет обеспечивать скорость передачи 1.6Гбайт/сек, двухбанковый — 3.2Гбайт/сек. Direct Rambus использует два 8–битных канала для передачи 1.6Гбайт и 3 канала для получения 2.4Гбайт.
Сравнение:
| SDRAM | DDR SDRAM | SLDRAM | RDRAM | Concurrent RDRAM | Direct RDRAM | |
| Скорость передачи данных | 125 MB/sec | 200 MB/sec | 400 MB/sec | 600 MB/sec | 600 MB/sec | 1.6 GB/sec |
| MHz | 125 MHz | 200 MHz | 400 MHz | 600 MHz | 600 MHz | 800 MHz |
| Стандарт | JEDEC | JEDEC | SLDRAM Consortium | RAMBUS | RAMBUS | RAMBUS |
| Время появления | 1997 | 1998 | 1999 | 1995 | 1997 | 1999 |
| Питание | 3.3V | 3.3V | 2.5V | 3.3V | 3.3V | 2.5V |
Интерфейсы IDE, SCSI, архитектура RAID
Интерфейсы, используемые для жёстких дисков IBM PC. Краткий обзор.
Первые винчестеры в PC XT имели интерфейс ST412/ST506; так как он ориентирован на метод записи MFM, его часто называют MFM–интерфейсом. Винчестер ST412/ST506 фактически представляет собой увеличенную копию обычного флоппи-дисковода: он содержит двигатель с автономной стабилизацией скорости вращения (обычно на индуктивном датчике или датчике Холла), усилитель записи–воспроизведения, коммутатор головок и шаговый привод позиционеpа с внешним управлением. Функции кодирования и декодирования данных, перемещения позиционеpа, форматирования поверхности и коррекции ошибок выполняет отдельный контроллер, к которому винчестер подключается двумя кабелями: 34–проводным кабелем управления и 20–проводным кабелем данных. Интерфейс поддерживает до восьми устройств; при этом кабель управления является общим, а кабели данных — отдельными для каждого винчестера. По кабелю управления передаются сигналы выбора накопителя, перемещения позиционеpа, выбора головки, включения режима записи, установки на нулевую дорожку и т.п. — так же, как и во флоппи–дисководах; по кабелям данных передаются считываемые и записываемые данные в дифференциальной форме (в точности в том виде, в каком они присутствуют на поверхности дисков), а также сигнал готовности накопителя.
Интерфейс ST412/ST506 используется также для работы с винчестерами при методе записи RLL/ARLL; в ряде случаев удается успешно подключить RLL–винчестеp к MFM–контpоллеpу и наоборот, однако покрытие поверхностей и параметры усилителей выбираются в расчете на конкретный метод записи, и максимальной надежности можно достичь только на нем.
Контроллер винчестеров с интерфейсами MFM/RLL/ESDI обычно содержит собственный BIOS, отображаемый в адрес C800 (MFM/RLL) или D000 (ESDI). По смещению 5 в сегменте MFM/RLL BIOS часто находится вход в программу обслуживания или форматирования накопителя, которую можно запустить командой "G=C800:5" отладчика DEBUG.
Интерфейс ESDI (Extended Small Device Interface — расширенный интерфейс малых устройств) также использует общий 34–пpоводной кабель управления и 20–пpоводные индивидуальные кабели данных, однако устроен принципиально иначе: часть контроллера, ответственная за управление записью/считыванием и кодирование/декодирование данных, размещена в самом накопителе, а по интерфейсным кабелям передаются только цифровые сигналы данных и управления в логике ТТЛ. переход на обмен чистыми данными позволил увеличить пропускную способность интерфейса примерно до 1.5 Мб/с и более эффективно использовать особенности накопителя (тип покрытия, плотность записи, резервные дорожки и т.п.). Из–за этих различий интерфейс ESDI несовместим с устройствами MFM/RLL.
Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых компьютерных систем, произносится как «скази») является универсальным интерфейсом для любых классов устройств. В отличие от ST412/ST506 и ESDI, в SCSI отсутствует ориентация на какие-либо конкретные типы устройств – он лишь определяет протокол обмена командами и данными между равноправными устройствами; фактически SCSI является упрощенным вариантом системной шины компьютера, поддерживающим до восьми устройств. Такая организация требует от устройств наличия определенного интеллекта — например, в винчестерах SCSI все функции кодирования/декодирования, поиска сектора, коррекции ошибок и т.п. возлагаются на встроенную электронику, а внешний SCSI–контроллер выполняет функции обмена данными между устройством и компьютером — часто в автономном режиме, без участия центрального процессора (режимы DMA — прямого доступа к памяти, или Bus Mastering — задатчика шины). Шина базового SCSI представляет собой 50–пpоводной кабель в полном скоростном варианте, или 25–пpоводной — в упрощенном низкоскоростном.