| FPM-DRAM |
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| Montag, den 06. Oktober 2008 um 15:53 Uhr | ||||||||||||||||||||||||||
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FPM steht für Fast Page Mode und war lange Zeit ein Synonym für DRAM, weil es die Form von DRAM schlechthin war. FPM kam 1987 auf den Markt und gibt es noch heute auf SIMMs und 168-Pin-DIMMs. Das "Fast" in seinem Namen darf im Vergleich mit heute selbst durchschnittlichen Geschwindigkeiten von SDRAMs belächelt werden. Die Zugriffszeiten lagen anfänglich bei 100ns, mittlerweile nur noch bei 50ns. Eine CAS-Latency gibt es bei FPM-DRAM nicht, weil die CAS-Latency eine Messzahl für prozessorensynchrone Chiptechnologien wie SDRAM und RIMM darstellt. Aus diesem Grund wird die Häufigkeit der Zugriffe des Prozessors auf den Speicher anders ermittelt. Wie dies geschieht, beschreiben wir weiter unten. Zunächst einmal möchten wir jedoch auf die Funktionsweise von FPM eingehen. FPM macht sich den Vorteil zu Nutze, dass die Zeilen der angesteuerten Speicherzellen bei aufeinander foglenden Anfragen häufig identisch sind. Die erste Anfrage findet dabei ganz normal entsprechend der DRAM-Norm statt. Nachdem diese Abfrage beendet ist, wird für die folgende Anfrage geprüft, ob sie an die gleiche Page, also die selbe Zeile, gerichtet ist. Ist dies der Fall, bleibt das CAS-Signal aktiviert und der nächste Spalten-Index für die Zielzelle wird übermittelt. Der Pageindex der vorherigen Anfrage ist noch im Zeilen-Latch aktiviert und der Zeilendecoder verweist nach wie vor auf die entsprechende Zeile. Der DRAM spart an dieser Stelle 50% Adressierungszeit ein, weil er lediglich die Spalte der aktivierten Page ansprechen muss. Nach der Abfrage wird die Deaktivierung des I/O-Blocks und Spaltendecoders durchgeführt. Weil der Zeilendecoder bis zur Änderung der Page auf dem gesetzten Wert verharrt, entfallen RAS-Precharge-Time und RAS-CAS-Delay bei den Folgezyklen. Diese Zeitersparnis zeigt sich deutlich in den Burst-Lesezeiten. Wie Sie sehen, verbessert sich die Zugriffszeit durch diese Page Hits signifikant. Erst wenn der Prozessor eine andere Zeile verlangt (Page Miss), wird vom Chip wieder das RAS-Signal gesetzt und eine neue Zeile in den Zeilen-Latch geladen. Das Einleiten eines Lesevorgangs für eine Page nimmt 75 ns in Anspruch. Dabei werden Zeilen- und Spaltenadresse im DRAM angelegt. Selbst bei einem nur 4MB großen Modul mit quadratischer Zellmatrix beträgt die Page Size rund 5800. Können dabei etwa 5000 Zellen der Page auf die Einleitung des Lesevorgangs verzichten, weil die Page bereits anliegt, verschnellert FPM die Lesezeit um rund 375.000ns. In dieser Zeit kann mehr als eine komplette neue Zeile eingelesen werden, bei größeren Modulen ist der Effekt noch größer. Je größer die im Speicher festgehaltenen zusammenhängende Datenblöcke sind, desto besser ist die Ausnutzung der FPM-Technologie. Messungen belegen, dass FPM-DRAM ein Kollektiv an Informationen zwischen 200% und 300% schneller Verfügbar macht, als einfacher DRAM. Beim Schreiben von Daten kann die Technik zwar nicht angewendet werden, die Leseleistungen bestechen dafür umso mehr. FPM-DRAM kann in einem 64Bit-System rein rechnerisch bei optimaler Nutzung bis zu 190 MB pro Sekunde auslesen. Dies ergibt sich aus folgender Rechnung:
Aus der Rechnung können Sie entnehmen, dass die Zugriffszeit bei der Nutzung von FPM bei 40 ns liegt. Wir haben diesen Wert verwendet, weil er bei Modulen mit 60 ns Zugriffszeit zutrifft und daher einen guten Mittelwert darstellt. Wie Sie sehen, haben wir auf eine Einberechnung der Vorladezeit verzichtet, die bei einem Zeilenwechsel entsteht. Diese geringfügige Unsauberkeit ist jedoch nicht relevant, weil sich die Werte auf die Chips aufteilen und die einzelnen Chips ohnehin niemals derartige Kapazitäten bereitstellen. Das bedeutet, dass die meisten Module ohne Probleme innerhalb von einer Sekunde komplett ausgelesen werden können. Bei den Modulen, die den Burst-Mode unterstützen, ergeben sich damit bei den unterschiedlichen Bustakten folgende Zeiten:
An dieser Stelle weisen wir noch einmal darauf hin, dass es sich hierbei nur um Richtwerte handelt. Die Burstwerte stellen Sie vollständig manuell im Bios ein, weshalb es ratsam ist, sich genau zu informieren, welche Burstzeiten eingestellt werden sollen. Falsche Werte können hier zu einem Systemausfall oder - was noch schlimmer ist - zu Fehlfunktionen führen. Die Werte über 66 MHz sind ohnehin lediglich theoretische Werte. Anhaltsübliche Module verkraften nämlich keinen Bustakt, der 66 MHz übersteigt. Sie sollen trotzdem aufgeführt werden, weil es theoretisch möglich ist, die Module mit dieser Geschwindigkeit zu takten. |



