La RAM : Fonctionnement détaillé et revue de detail technique
By The Mad
Sommaire:

 

 

LA SDRAM

 

I ) Introduction

Voici surement le type de mémoire le plus connu et utilisé actuellement. La SDRAM est venue remplacer l'EDO dés qu'une vitesse de bus de 66 Mhz et plus a été requise pour le fonctionnement du microprocesseur central. En effet, a ces frequences de fonctionnement, l'EDO, pour pouvoir suivre, devait creer d'enormes temps de latence.
Pour la premiere fois, on avait droit a une mémoire synchrone, qui fonctionne donc a la meme vitesse que le bus du processeur. La SDRAM presentait aussi d'autre avantages par rapport a la mémoire EDO : c'est une mémoire 64 bits, on n'a donc plus besoin de l'installer par paire. Lancée au tout debut en barettes de 16 Mo a la norme PC66, elle atteinds aujourd'hui 1 Go a une norme qui peut aller jusque PC 180. Les barettes équipées de SDRAM sont des barettes DIMM (Dual In Line Mémory Module) donc les contacts des deux cotés de la barettes sont différents. Les temps d'acces de cette mémoire varie de 6 ns a 12 ns. La SDRAM est presente dans la quasi totalité des equipements informatiques, que se soit dans les portables sous forme de barettes SO-DIMM, dans les PC de bureaux, dans les stations de travails ou bien dans les serveurs ou elle prends la forme de couteuse barettes de SDRAM ECC tres souvent registered ;)
Passons donc a l'explication de ces termes techniques ainsi qu'a l'etude des caracteristiques techniques de ces modules...

II ) Caractériques et Specificités Techniques

Voici un tableau recapitulatif des principales caracteristiques de la SDRAM :

Caractéristiques - SDRAM

Type : SDRAM
Conditionnement : Barettes DIMM de 168 pins ou SO-DIMM pour les portables
Alimentation : Generalement 3.3 Volts, parfois 5 Volts
Type de Bus : 64 bits ( 72 bits ou 80 bits pour de l'ECC )
CAS : 2ns - 2.5 ns - 3ns
Temps d'acces : 5.5 ns à 12 ns ( PC180 à PC66 )
Bande Passante : 512 Mo/s pour de la PC66 - 1 Go/s pour de la PC133
Type d'acces : 3-1-1-1
Capacité : de 16 Mo à 1 Go
Type de controle : ECC Principalement

Caractéristiques (2) - Bande Passante et spécifications PCxxx

Designation PCxxx
Temps d'acces théorique
Bande Passante
PC66
15 ns
533 Mo/s
PC83
12 ns
666 Mo/s
PC100
10 ns
800 Mo/s
PC112
9 ns
900 Mo/s
PC124
8 ns
995 Mo/s
PC133
7.5 ns
1.066 Go/s
PC150
6.5 ns
1.2 Go/s
PC166
6 ns
1.33 Go/s
PC180
5.5 ns
1.44 Go/s

Attention : Pour avoir le temps d'acces reel de la RAM pour fonctionner a ces frequences, il faut retirer a peut pres 12 % au temps d'acces theorique.

Normalement, nous devrions aborder ici le cas des mémoires avec registres ( Registered ) ou avec tampon (Buffered), du a la modification physique que ces parametres comportent sur le design des barettes, nous verrons ca dans la section ci dessous.

III ) Packaging et Pinout

Avant tout choses, jettons un coup d'oeil a l'aspect d'un barettes DIMM 168 pins :

Comme on le vois ici, la barette comporte deux encoches, une centrale et une autre sur la gauche qui permet de specifier si la barettes est registered, buffered, unbuffered ou un registered.

il est a signaler que 98% des barettes vendues sont de type "unbuffered". les deux encoches d'une barettes DIMM permette d'indiquer le voltage de la barettes ainsi que son type : pour mieux comprendre, voici un petit schema :

Consernant le Voltage, je ne pense pas qu'il y ait besoin de plus d'explication :) Par contre, les termes "Buffered", "Unbuffered" et "Registered" restent flous pour la plupart d'entre vous.
La barettes "Unbuffered" est la barettes que tout le monde a dans son PC. les instructions qui proviennent du chipset sont traités directement par les chips de DRAM. par contre, sur une barette de type "Buffered", les instructions d'acces aux DRAM sont transmises d'abord dans un buffer qui agit comme une sorte de mémoire cache pour l'acces aux instructions de la RAM. Ce buffer permet aux chipsets de faire plus de demande avant qu'un temps de latence soit necessaire. Ce type de gestion est donc plus rapide que la classique "Unregistered" .Le mode "Registered" par contre, ajoute automatiquement un temps de latence se qui conduit a une mémoire pas plus rapide que la "Unbuffered", mais d'une stabilité a tout epreuve ( idéale pour les serveurs ). Ainsi, les barettes "Registered" et "Buffered" sont exactement les memes, mais elles sont exploitées differements.
A Notez aussi que ces modes de fonctionnement permettent aussi d'utiliser plus de 16 chips de DRAM par barettes et d'utiliser plus de 4 barettes par carte méres.
Passons maintenant aux pinouts des barettes DIMM 168 broches :

168 PINOUT BARETTE 168 pins avec ou sans ECC

Face Avant ( pins de 1 à 84 ) Face Arriére ( pins de 85 à 168 )
Pin # Type Pin # Type Pin # Type Pin # Type
1 VSS 43 VSS 85 VSS 127 VSS
2 DQ0 44 DU 86 DQ32 128 CKE0
3 DQ1 45 S2 87 DQ33 129 S3
4 DQ2 46 DQMB2 88 DQ34 130 DQMB6
5 DQ3 47 DQMB3 89 DQ35 131 DQMB7
6 VDD 48 DU 90 VDD 132 A13
7 DQ4 49 VDD 91 DQ36 133 VDD
8 DQ5 50 NC 92 DQ37 134 NC
9 DQ6 51 NC 93 DQ38 135 NC
10 DQ7 52 NC 94 DQ39 136 NC
11 DQ8 53 NC 95 DQ40 137 NC
12 VSS 54 VSS 96 VSS 138 VSS
13 DQ9 55 DQ16 97 DQ41 139 DQ48
14 DQ10 56 DQ17 98 DQ42 140 DQ49
15 DQ11 57 DQ18 99 DQ43 141 DQ50
16 DQ12 58 DQ19 100 DQ44 142 DQ51
17 DQ13 59 VDD 101 DQ45 143 VDD
18 VDD 60 DQ20 102 VDD 144 DQ52
19 DQ14 61 NC 103 DQ46 145 NC
20 DQ15 62 VREF, NC 104 DQ47 146 VREF, NC
21 NC 63 CKE1 105 NC 147 NC
22 NC 64 VSS 106 NC 148 VSS
23 VSS 65 DQ21 107 VSS 149 DQ53
24 NC 66 DQ22 108 NC 150 DQ54
25 NC 67 DQ23 109 NC 151 DQ55
26 VDD 68 VSS 110 VDD 152 VSS
27 WE 69 DQ24 111 CAS 153 DQ56
28 DQMB0 70 DQ25 112 DQMB4 154 DQ57
29 DQMB1 71 DQ26 113 DQMB5 155 DQ58
30 S0 72 DQ27 114 S1 156 DQ59
31 DU 73 VDD 115 RAS 157 VDD
32 VSS 74 DQ28 116 VSS 158 DQ60
33 A0 75 DQ29 117 A1 159 DQ61
34 A2 76 DQ30 118 A3 160 DQ62
35 A4 77 DQ31 119 A5 161 DQ63
36 A6 78 VSS 120 A7 162 VSS
37 A8 79 CK2 121 A9 163 CK3
38 A10 /AP 80 NC 122 BA0 164 NC
39 BA1 81 NC 123 A11 165 SA0
40 VDD 82 SDA 124 VDD 166 SA1
41 VDD 83 SCL 125 CK1 167 SA2
42 CK0 84 VDD 126 A12 168 VDD
En rouge les pins d'alimentation
En bleu les pins de masse
En vert les pins de données
En Violet les pins d'adresse 
En marron, les pins non connectées

 

IV ) Annexes - Datasheets

J'ai regroupé ici plusieurs DataSheets pour ceux qui veulent de plus amples informations au niveau des chips de barettes de SDRAM ainsi que les specificités genreales :

Quelques liens pour les plus téméraires :