FPM-DRAM

Fast Page Mode = FPM

Das Bild zeigt die Timing-Diagramm eines FPM-DRAMs im Burst-Mode. Die Ur-PCs mit Intel 8086 Prozessor waren mit Standard-DRAM als Arbeitsspeicher ausgestattet. Das Auslesen jeder einzelnen Speicherzelle kostete viel Zeit. Liegt bei einem Lesevorgang das Datum gültig im Ausgangspuffer des DRAMs, erfolgt eine sofortige Deaktivierung des I/O-Blocks und Leseverstärkerschaltkreises sowie der Zeilen- und Spaltendecoder. Vor einem neuen Lesezyklus muss wieder die RAS-Precharge-Time verstreichen, die zum Vorladen der Bitleitungen dient. Erst jetzt kann eine neue Zeilenadresse am DRAM anliegen.

neu
Oft liegen aber die aufeinander folgenden Speicherzugriffe in der gleichen Zeile des DRAMs. Das nutzen die so genannten FPM-DRAMs aus. Das Initialisieren des ersten Lesezugriffs läuft wie bei normalem DRAM ab. Nach Beendigung des ersten Lesezyklus lässt die Speichersteuerung nun das RAS-Signal einfach auf aktiv Low. Damit bleibt die Zeile, auch Page genannt, im DRAM aktiv. Es erfolgt nur noch die Deaktivierung des I/O-Blocks und Spaltendecoders, während die Daten der kompletten Zeile weiterhin am I/O-Block anliegen. Bei den folgenden Lesezugriffen muss die Speichersteuerung nur noch jeweils eine neue Spaltenadresse an das DRAM übergeben. Die RAS-Precharge-Time und der RAS-CAS-Delay fallen bei den Folgezyklen des Fast Page Mode genannten Modus weg. Das Timing-Diagramm (Bild) zeigt den zeitlichen Ablauf von vier aufeinander folgenden Lesezugriffen.

Perfomance
Die Zugriffszeit auf den Speicher reduziert sich bei diesen Page Hits erheblich. Erst bei einem Page Miss, wenn der Speicherzugriff des Prozessors auf eine andere Zeile erfolgt, muss der Chipsatz wieder einen normalen Lesevorgang initialisieren. FPM-DRAMs besitzen typische Zugriffszeiten (RAS-Zugriffszeit) von 60 oder 70 ns. Die CAS-Zykluszeit beträgt bei einem 60 ns Baustein im FPM-Mode zirka 40 ns. Die Daten können also im Abstand von 40 ns gelesen werden. Bei einem PC mit 66 MHz Bustakt dauert jede Taktperiode 15 ns. Der Prozessor kann so im FPM-Mode nur bei jedem dritten Takt auf eine Page im Speicher zugreifen. Die Initialisierung eines Lesevorgangs mit dem Anlegen von Zeilen- und Spaltenadresse dauert dagegen mit ganzen fünf Takten 75 ns. Somit ergibt sich als schnellstmöglicher Lese-Burst von FPM-DRAMs ein Timing von 5-3-3-3. Der Burst-Mode ist ein gebündelter Zugriff auf vier aufeinander folgende Speicheradressen und wird meist zum Auffüllen einer Cache Line verwendet. Angaben zum Burst-Zugriff finden Sie oft im BIOS Ihres PCs. Je nach Güte des Speichers (60 oder 70 ns) lässt sich hier auch ein Burst-Zyklus von 5-4-4-4 einstellen, um einen stabilen Betrieb bei langsamen Modulen zu garantieren. Die maximale Datentransferrate von FPM-DRAM liegt bei theoretischen 200 MByte/s. Die Berechnung dieses Grenzwertes ist einfach: Prozessoren ab dem Intel Pentium führen durch ihren 64-Bit-breiten Datenbus Speicherzugriffe mit einer Breite von 8 Byte durch. Bei einer CAS-Zykluszeit von 40 ns im Burst-Mode lassen sich somit maximal 64 Bit in diesem Zeitraum übertragen. Als maximale Bandbreite für FPM-DRAM ergibt das umgerechnet zirka 200 MByte/s.


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