Komputeryzacja przemysłu, a także sam przemysł informatyczny, stały się znakiem „naszych czasów”. Tak intensywna eksploatacja elektroniki wymaga przystosowania jej nie tylko do stałego użytkowania, ale również skrajnych, często nieoptymalnych warunków pracy.
Moduły pamięci operacyjnej o przemysłowej charakterystyce to zupełnie nowa gałąź w katalogu TME. W pierwszej kolejności trafiły do niej układy pochodzące z oferty marki GOODRAM, polskiej firmy o ponad 30-letnim doświadczeniu. Jest to obecnie jedyny europejski producent modułów RAM, cieszący się renomą i zaufaniem klientów w wielu krajach UE, a także poza jej granicami.
Korzystając z okazji, pragniemy przybliżyć naszym klientom nie tylko ofertę produktową dostawcy – ale również podstawowe zagadnienia z zakresu pamięci operacyjnych wykorzystywanych w komputerach, serwerach, sterownikach automatyki przemysłowej czy zintegrowanych, kompaktowych systemach jak IoT czy embedded.
W tym artykule poruszamy następujące tematy:
- Dlaczego komputer potrzebuje pamięci operacyjnej?
- SDRAM, SODIMM i inne skróty ze świata komputerów
- W jaki sposób pamięć RAM zostaje przystosowana dla przemysłu?
- Jakie są różnice między pamięciami DDR3, DDR4 i DDR5?
Kilka słów o pamięci operacyjnej
Pamięć operacyjna to jeden z najważniejszych komponentów klasycznego komputera, niezbędny do jego uruchomienia. Procesor (CPU) używa jej do przechowywania danych – jest zatem obsługiwana i adresowana bezpośrednio z jednostki centralnej. W nowocześniejszych systemach może tez pełnić dodatkowe funkcje, np. być współdzielona z procesorem graficznym (GPU). Innymi słowy, prędkość i jakość pamięci operacyjnej bezpośrednio rzutuje na pracę całego komputera. Co więcej, rozwój tych komponentów jest powiązany z rozwojem architektury procesorów i dobierając moduł pamięci zawsze należy mieć na względzie, czy jego prędkość, pojemność i wersja są wspierane przez dany model CPU. Informacje na ten temat zawsze umieszczane są w specyfikacji procesora jako jedna z najważniejszych informacji.
Wyjaśnienie podstawowych skrótów
Zanim przyjrzymy się, w jaki sposób pamięci operacyjne GOODRAM Industrial wyróżniają się na tle produktów konkurencyjnych i konsumenckich, rzućmy okiem na kilka skrótów, których używa się do opisania ich konstrukcji.
RAM
Skrót ten wywodzi się od sformułowania Random Access Memory , czyli pamięci o dostępie swobodnym. Innymi słowy chodzi o taki układ elektroniczny, w którym jednostka sterująca może uzyskać dostęp do dowolnej komórki pamięci (bitu, bajtu) poprzez podanie jego adresu. Takie układy wykorzystuje się jako pamięć operacyjną procesorów, ponieważ w ten sposób mogą one zarządzać porządkiem danych, nadpisywać zbędne informacje itd. Taka pamięć pozwala też na daleko idącą optymalizację programów komputerowych, przede wszystkim przy korzystaniu z języków niskiego poziomu (jak np. C).
DRAM
Skrót DRAM odnosi się do typu pamięci RAM, a konkretnie obwodu użytego do jej realizacji. Komórki pamięci DRAM wykonuje się za pomocą tranzystorów MOS, których bramki są utrzymywane w stanie wysokim lub niskim poprzez naładowanie lub rozładowanie podłączonego do nich kondensatora. Ze względu na bardzo niewielką pojemność kondensatorów i ich prąd upływu taki rodzaj pamięci wymaga cyklicznego odświeżania – dlatego też przed skrótem RAM znalazła się litera D, odnosząca się do ang. słowa Dynamic . Pamięci statyczne (SRAM) nie wymagają takiego procesu, ponieważ ich konstrukcja opiera się na przerzutnikach logicznych, a tak wykonane komórki pamięci są droższe w produkcji.
SDRAM
Inaczej: Synchronous Dynamic Random Access Memory . Dodatkowy człon, Synchronou s, wskazuje na pracę zsynchronizowaną z magistralą systemową. Tego rodzaju pamięci przyjmują polecenia w postaci komend wysyłanych z procesora za pomocą szyny danych i sygnału taktującego. Umożliwia to kolejkować zadania, a także transmitować informacje w formie pakietów. Taka budowa modułów RAM, wyposażonych we własny sterownik, pozwoliła na znaczące przyspieszenie pracy pamięci.
DDR
Sformułowanie DDR kojarzone jest przede wszystkim z kolejnymi generacjami pamięci operacyjnych (np. DDR3), które omówiono poniżej. Jednak skrót ten odnosi się do aspektu technologicznego, z którym można się spotkać w przypadku wielu magistrali elektronicznych. DDR pochodzi od Double Data Rate i oznacza, że transmisja danych między komunikującymi się układami zachodzi zarówno w momencie, gdy na linii zegarowej występuje zbocze narastające, jak i opadające. Innymi słowy, mowa tu o podwojeniu częstotliwości pracy magistrali.
DIMM
DIMM, Dual In-line Memory Module , wskazuje na format modułu pamięci RAM. Jest to budowa ustandaryzowana przez JEDEC – niezależną, amerykańską radę inżynierii elektronicznej. Obecnie większość komputerów korzysta z pamięci wykonanej w tym formacie, ze stykami umieszczonymi po obydwu stronach PCB, co pośrednio skutkuje m.in. ich kompatybilnością z szyną 64-bitową (moduły jednostronne obsługiwały wyłącznie magistralę 32-bitową).
SODIMM
SODIMM lub SO-DIMM to, dosłownie, pamięć DIMM o mniejszych wymiarach – po angielsku litery SO desygnują słowa Small Outline. Takie moduły wykorzystuje się w urządzeniach kompaktowych (laptopy, routery, komputery przemysłowe itp.), podczas gdy wersje DIMM (umieszczone na większej płytce PCB) są stosowane w komputerach stacjonarnych, serwerach i pokrewnych sprzętach, gdzie niewielka różnica w rozmiarze podzespołu nie odgrywa kluczowej roli.
Czym wyróżniają się produkty GOODRAM?
Warunki przemysłowe wymuszają na producentach sprzętu elektronicznego położenie nacisku na odporność i trwałość komponentów. Moduły pamięci należące do linii GOODRAM Industrial są przygotowywane z myślą o takich właśnie aplikacjach. Dobrym przykładem takiego przystosowania jest szeroka tolerancja termiczna tych pamięci RAM (mogą pracować w temperaturach od 0°C do 85°C), a także zastosowanie w nich układów scalonych wysokiej jakości. Wybrane produkty dodatkowo wspierają technologię ECC (Error Correction Code), czyli metodę wykrywania oraz korekcji błędów w transmisji danych – co pozwala uzyskać nieprzerwaną pracę komputera nawet przy ciągłej eksploatacji i intensywnym wykorzystaniu pamięci. Należy też podkreślić, że producent poddaje swoje moduły ekstensywnym testom żywotności i wytrzymałości termicznej, a produkcja tych podzespołów odbywa się w fabryce położonej na terenie Unii Europejskiej.
Pamięci GOODRAM Industrial zaprojektowano i wykonano do aplikacji z zakresu motoryzacji, automatyki domowej i przemysłowej, a także budowie samoobsługowych kas i maszyn użytku publicznego (paczkomaty, biletomaty), urządzeń IoT (Internet of Things), a nawet oprzyrządowania medycznego.
Generacje pamięci DDR
Jak już wspomniano wyżej, skrót DDR często kojarzony jest z kolejnymi generacjami komputerowych pamięci operacyjnych. W przypadku prezentowanej oferty GOODRAM Industrial są to trzy rodzaje RAM-u: DDR3, DDR4, DDR5. Ponieważ są to wersje wzajemnie niezamienne, a technologia, w jakiej zostały wykonane, jest bezpośrednio związana z ich parametrami i możliwościami, poniżej prezentujemy krótki opis pamięci, które można nabyć z katalogu TME.
DDR3
Pamięci nadal spotykane w niektórych urządzeniach, przede wszystkim opartych na sprawdzonych płytach głównych. Modele pochodzące od GOODRAM mogą też być wykorzystane w celu rozbudowania starszych systemów lub też ich serwisowaniu. Generacja DDR3 odznaczała się niższym od poprzedników zużyciem energii, dzięki czemu szybko zyskała popularność w urządzeniach mobilnych i komputerach kompaktowych. Prezentowane moduły przemysłowe tego typu są kompatybilne z szynami pracującymi z częstotliwościami do 1600MHz i występują w pojemnościach 2GB, 4GB i 8GB.
DDR4
Obecnie najpopularniejszy rodzaj pamięci operacyjnej. Jej wprowadzenie na rynek wiązało się z szeregiem innowacji: niższym napięciem zasilania (1,2V DC), wprowadzeniem bitu parzystości na liniach adresowych, a także funkcjonalności DBI (Data Bus Inversion), czyli technologii pozwalającej dokonać binarnego odwrócenia transmitowanych informacji, czego celem była dalsza redukcja konsumowanej przez RAM energii. Moduły DDR4 marki GOODRAM Industrial można nabyć w pojemnościach od 4GB do 32GB, z częstotliwością taktowania do 3200MHz, co przekłada się na transfer z prędkością nawet 25600MB/s.
DDR5
Najnowsza generacja pamięci DRAM. Zmiany technologiczne, do których zalicza się dedykowany układ zarządzania zasilaniem, pozwoliły uzyskać jeszcze niższe zużycie energii (o 15% względem poprzednich rozwiązań). Taka budowa przełożyła się nie tylko na poprawę parametrów i stabilniejszą komunikację, ale również uprościła konstrukcję płyt głównych. Co więcej, DDR5 używa dwóch zestawów kanałów 32-bitowych, przez co moduły tej generacji podwajają dotychczasową przepustowość pamięci operacyjnych. Z katalogu TME produkty GOODRAM Industrial tego typu można nabyć w formatach DIMM i SODIMM taktowanych sygnałem 4800MHz. Są wyposażone w układy łącznej pojemności 8GB, 16GB lub 32GB.
