Dram er eens door

Samen met de processor wordt ook het geheugen aldoor sneller. Een proces dat niet helemaal unisono verloopt.

Tot voor een goed jaar was het hoofdgeheugen van een pc vooral een zaak van hoeveelheid, zoals Hollandse gouda. Zestien of 32 megabytes het type speelde geen rol, want er was er maar één : Fast Page Mode geheugen met als enige opties een toegangssnelheid van 60 of 70 nanoseconden (miljardsten van een seconde).

Maar sindsdien is er EDO DRAM gekomen en nu SDRAM en in ’99 volgt Rambus DRAM of een andere exotische variëteit. Allemaal zoemwoorden die geweldig staan in folders, maar tot nog toe minder opbrengen dan ze beloven. Hoe zit dat ?

Evolutie

Het heeft allemaal te maken met het onevenwicht dat is gegroeid tussen de vooruitgang in processoren en de relatieve inertie in de rest van het pc-systeem. Geheugens zijn de jongste 5 jaar effectief sneller geworden, maar dat komt niet altijd tot uiting in de prestaties van het gehele pc-systeem. Doorlopen we even de geschiedenis.

De “gewone” Dynamic Random Access Memory (DRAM) chips, zoals gebruikt in de eerste drie-vier generaties pc’s, hadden toegangstijden van 100-120 of meer nanoseconden (miljardsten van een seconde) en adresseerden hun gegevensmatrix door braafjes eerst het rij-adres en daarna het kolom-adres te sturen.

Fast Page Mode (FPM) DRAM-geheugen, dat tot begin dit jaar nog courant was, deed iets beter dan zijn voorganger door voor dicht bijeen gelegen geheugenplaatsen maar één keer het rij-adres te sturen.

Extended Data Out (EDO) DRAM-geheugen, dat nu snel terrein verliest, maakt het mogelijk om al een volgende serie data op te zoeken, terwijl de vorige nog uitgelezen wordt. Dat levert op systeemniveau een verbetering met 3 tot 5 % tegenover FPM op. EDO-geheugen heeft toegangstijden van 50, 60 of 70 nanoseconden.

Synchronous DRAM-geheugen (SDRAM) de groeier van het moment is een fundamentele verbetering. Dit geheugen wordt synchroon genoemd omdat het, in tegenstelling tot zijn voorgangers, bedoeld is om even snel te lopen als de systeembus (nvdr – dat is de elektronica die de verschillende componenten van de pc met elkaar verbindt). Dat is 66 Mhz in de courante systemen, al zijn er nu al moederborden waarvan de systeembus op 75 Mhz, 83 Mhz en binnenkort 100 Mhz kan worden ingesteld. Hoe sneller de systeembus, hoe sneller (in principe) gegevens met de processor kunnen worden uitgewisseld en hoe sneller het systeem. Dat betekent ook dat SDRAM niet langer alleen een toegangssnelheid heeft (10 of 12 nanoseconden, heel wat sneller dus dan EDO), maar ook een kloksnelheidspecificatie. Het geheugen moet immers bij die hogere snelheden ook blijven werken en dat blijken niet alle fabrikanten te garanderen.

De belangrijkste producenten zijn volgens Dataquest-analist Richard Gordon in Londen momenteel NEC en Samsung, maar “alle fabrikanten hebben SDRAM in hun plannen voor de nabije toekomst,” zegt hij.

Niet zoveel sneller

Als SDRAM dan zoveel sneller is dan zijn voorgangers, waarom heeft het dan de standaard is al in 1993 vastgelegd EDO RAM niet al lang verdrongen ?

Een eerste antwoord is prijs – SDRAM is duurder om te maken en kost vandaag nog zo’n 25 tot 35 % meer dan zijn concurrent. Een tweede antwoord is echter dat SDRAM in de praktijk een pc-systeem niet zoveel sneller maakt als zijn vier- of vijfmaal hogere toegangssnelheid zou laten vermoeden. Afgezien van hun hoofdgeheugen (waarover we het tot nu toe hebben gehad), hebben pc’s immers nog meerdere “cache”-geheugens om de processor aan de gang te houden. Er is de supersnelle primaire cache, die in de processor zelf zit en die de meest gebruikte data en instructies bijhoudt. En er is de grotere, secundaire “L2”-cache, die in de huidige pc’s varieert tussen 256K en 2048 K en die op het moederbord zit. Die caches werken met veel sneller en duurder SRAM-geheugen ( Static RAM) en vangen al 90 tot 95 % van de gegevensaanvragen van de processor op. Alleen de resterende 5 tot 10 % van de datatoegangen moet dus uit het tragere hoofdgeheugen komen. Als de nieuwe geheugentechnologie dan 100 % sneller is dan de oude, is het effect op het totaal toch maar 5 tot 10 %.

Een tweede factor die het nut van sneller geheugen relativeert is dat vooral het initialiseren van het geheugen tijd vergt, minder de daaropvolgende datatransfer. Pentium-computers lezen typisch 4 geheugenblokken van 64 bits in één keer, waarvan de toegang tot de eerste in het beste geval 5 klokcycli neemt. SDRAM zal, afhankelijk van de chipset op het moederbord en van de instelling van de geheugencontroller, elk van de drie volgende in telkens één klokcyclus lezen, waar het tragere EDO-geheugen er twee nodig heeft. De supersnelle toegangstijden die bij SDRAM worden opgegeven, slaan enkel op de toegang in deze tweede fase, merkt Charles Kozierok in zijn onvolprezen PC Guide (1) op. Doordat de initialisatiefase echter minder of niet verkort tegenover EDO RAM, is het uiteindelijke verschil kleiner dan u zou verwachten.

SDRAM in soorten

Daarbij komt dat SDRAM geen standaardproduct is vandaag en dat bepaalde moederborden enkel met bepaalde SDRAM-modules werken en niet met andere. Ook zijn SDRAM-chips gewoonlijk verpakt in 168-pins “DIMM” modules, die enkel in daarvoor ontworpen moederborden passen (de standaard EDO-module is een 72-pins “SIMM”-module). En zelfs in die DIMM-modules bestaan verschillende types. Wie nu een pc met SDRAM koopt, moet maar hopen dat hij bij een latere geheugenuitbreiding het juiste type SDRAM nog vindt.

Een situatie die in de komende maanden moet opklaren, naarmate het duidelijk wordt welke types SDRAM leidinggevend zijn. Tegen die tijd zal ook het prijsverschil met EDO-geheugen heel wat kleiner zijn, al was het maar omdat de fabrikanten hun capaciteit naar SDRAM omschakelen.

Intel werkt alvast om de snelheid van SDRAM-hoofdgeheugens te benutten met zijn fameuze Accelerated Graphics Port (AGP), die enkel op de nieuwste moederborden te vinden is. Via de AGP-interface, die tegen systeemsnelheid werkt, wil Intel ook het hoofdgeheugen van de pc gebruiken om de beeldvorming op het scherm te sturen. Nu wordt daar het speciaal snelle geheugen van de grafische kaart voor gebruikt. Een volgende stap van Intel kan dan zijn om de grafische routines helemaal in de processor te integreren en de grafische kaart uit te schakelen.

De SDRAM-technologie is echter geen eindpunt. In 1999 zullen immers moederborden alweer twee of drie keer sneller gaan en het geheugen zal moeten volgen. Intel heeft een participatie genomen in Rambus, een firma waarmee het tegen dan de transfersnelheid tussen processor en geheugen wil verdrie-, resp. verviervoudigen tot 1,6 gigabytes en 2,4 gb/seconde. Tegen dit zogenaamde RDRAM brengen IBM, NEC en andere SyncLink in het geweer. De levensduur van geheugentechnologie zal er niet op verbeteren…

BRUNO LEIJNSE

(1) PC Guide (www. pcguide. com) gaat dieper in op de mogelijke incompatibiliteiten met SDRAM.

SDRAM GEHEUGEN Schroeiend snel, maar verbrand uw vingers niet.