Memorie RAM

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Tags : memorie ram, componenti, hardware, computer, high tech

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Memoria non volatile

La memoria non volatile è una tipologia di memoria informatica in grado di mantenere le informazioni anche quando non viene alimentata. Esempio di memorie non volatili sono le read only memory, le flash memory, la maggior parte di memorie magnetiche e i primi metodi di memorizzazione informatica come le schede perforate e i nastri perforati.

Le memorie non volatili sono utilizzate comunemente come memorie secondarie per memorizzare dati intermedi o per memorizzare dati da archiviare. La più comune memoria utilizzata come memorie primaria è la memoria RAM che tendenzialmente è più veloce delle memorie secondarie ma ha lo svantaggio di perdere i dati quando l'alimentazione viene tolta.

Diverse società stanno cercando di sviluppare memorie non volatili ma con caratteristiche di velocità, consumo e costo comparabili con quelle delle memorie RAM. L'utilizzo di memorie non volatili come memoria primaria potrebbe permettere di evitare le lente fasi di avvio dei computer, riducendo i tempi morti e riducendo i consumi energetici.

Le memorie di archiviazione dati possono essere divise in memorie elettriche e memorie meccaniche, le memorie elettroniche sono relativamente veloci ma sono costose mentre le memorie meccaniche sono tendenzialmente più lente ma sono mediamente più economiche.

Questo genere di ROM sono formate da una serie di collegamenti a massa o all'alimentazione. Queste memorie sono progettate tramite delle maschere che definiscono i collegamenti e vengono prodotte in grandi volumi direttamente in fabbrica. Vengono usualmente utilizzate per memorizzare il codice del programma di avvio dei dispositivi elettronici, per memorizzare porzioni di codice che non vanno modificati nel tempo e che saranno inserite in prodotti creati in serie.

Un diverso approccio prevede la creazione di un integrato programmabile, la ROM contiene all'interno di ogni cella di memoria un microfusibile che può essere distrutto elettricamente al fine di portare lo stato della cella a zero o a uno (dipende da come è costruita la memoria). Una volta "bruciato" il fusibile questo non può più essere ricostruito.

Nei nuovi progetti, si tende a utilizzare delle memorie programmabili al posto dei microfusibili.

Vi sono due grandi categorie di memorie non volatili basati su tecnologia EPROM.

Le prime memorie EPROM erano facilmente distinguibili dagli altri componenti per la presenza di un vetro al quarzo al centro dell'integrato. Queste memorie hanno un trasistor posizionato in ogni cella, il transistor ha un gate flottante, cioè il gate non risulta essere collegato elettricamente con nessun componente. Tramite l'utilizzo del breakdown a valanga si può spingere un certo numero di elettroni a entrare nel gate flottante, quando il gate flottante risulta aver immagazzinato un certo numero di elettroni la cella risulta essere programmata a zero. La rimozione della carica viene ottenuta tramite l'esposizione delle memoria alla radiazione ultravioletta, che favorisce lo svuotamento del gate flottante permettendo alle celle di memorie di tornare allo stato logico uno.

Le ROM OTP sono fisicamente delle EPROM nelle quali non è stato montato la finestra di quarzo. Come le PROM possono essere programmate una sola volta, hanno sostituito quasi totalmente le PROM nelle produzioni elettroniche dato che possono essere programmate con le attrezzature delle EPROM e vengono utilizzate dove la possibilità di cancellare la memoria non è necessaria.

Le Electrically erasable PROM sono delle memorie programmabili tramiti segnali elettrici che hanno il vantaggio di poter essere cancellate sempre tramite segnali elettrici, questo evita di dover rimuovere l'integrato del circuito per cancellarlo. Il processo di lettura e scrittura di una locazione appare quasi istantaneo all'utente sebbene la scrittura sia più lenta della lettura, la lettura viene invece eseguita a piena velocità dal sistema.

Le locazioni possono essere scritte un numero limitato di volte, tra le 10 000 e le 100 000, a seconda della tecnologia. Le memorie EEPROM tendono ad avere capacità inferiori a quelle delle altre memorie non volatili ma risultano utili per memorizzare impostazioni e configurazioni di dispositivi come modem, ricevitori satellitari, etc.

Le memorie flash sono sotto molti punti di vista simili alle memorie EEPROM, la differenza principale è che lavorano a pagine e quindi possono cancellare i dati solo a blocchi di pagine. La capacità è nettamente maggiore e vengono utilizzate come supporto di memorizzazione per fotocamere, macchine fotografiche digitali e BIOS per computer.

Queste memorie sono delle comuni memorie RAM alle quali è stato aggiunto una batteria al fine di permettere di preservare i dati quando viene a mancare l'alimentazione. Usualmente queste memorie vengono prodotte con tecnologia CMOS al fine di minimizzare il consumo energetico. Le batterie utilizzate sono normalmente al litio al fine di fornire alimentazione per alcuni anni a piccole memorie. Memorie SDRAM da alcuni gigabyte, se collegate a batterie al litio, possono mantenere le informazioni per anni. Le impostazioni dei computer spesso sono memorizzate con memorie di questo tipo, queste memorie mantengono anche lo stato dell'orologio quando il computer non è alimentato.

Questa tipologia di memoria viene utilizzata anche per memorizzare i salvataggi nelle console Nintendo 64 e Game Boy.

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Bloomfield

Bloomfield è il successore del processore Intel Core 2 Extreme basato sul core Yorkfield e dedicato alla fascia alta del mercato desktop. È arrivato sul mercato il 17 novembre 2008 ed è basato sulla nuova architettura Nehalem, successiva all'Intel Core Microarchitecture, originariamente introdotta nel settore desktop dal core Conroe nel corso del 2006 (e commercializzato come Core 2 Duo).

Il cambio di architettura ha portato con sé anche un nuovo nome commerciale per i prodotti basati su di essa, in modo da evidenziare in maniera più efficace il rinnovamento della gamma. Bloomfield viene commercializzato con i nomi di Core i7 e Core i7 Extreme, a seconda delle versioni.

Si tratta ancora di una CPU a 4 core costruita mediante processo produttivo a 45 nm ma realizzata secondo un approccio costruttivo a Die Monolitico, e non unendo 2 die dual core in un unico package, come avviene in Yorkfield.

A differenza di quanto avvenuto in passato in tutte le ultime generazioni di architetture Intel, in cui la cache era divisa in 2 livelli, in Bloomfield ne sono presenti 3. Ogni core ha una propria cache L1 da 64 KB (divisa a sua volta in 2 blocchi da 32 KB, per le istruzioni e per i dati, al pari di quanto avviene per la precedente architettura Core), e una propria cache L2 da 256 KB (a differenza della cache L2 da 4 o 6 MB condivisa tra tutti i core dell'architettura precedente); a queste si aggiunge una ulteriore cache L3 da 8 MB che viene condivisa tra tutti i core e che è, tra l'altro, di tipo inclusivo.

Come previsto dall'architettura Nehalem, il BUS non è più quello Quad Pumped, introdotto da Intel con il primo Pentium 4 Willamette e mantenuto fino agli ultimi esponenti dell'architettura "Core", ma il nuovo Intel QuickPath Interconnect, analogo all'HyperTransport di AMD. A differenza di quanto avviene nel core Gainestown (in tutto e per tutto simile a Bloomfield) per gli Xeon DP per sistemi biprocessore però, in Bloomfield è presente un solo collegamento QPI che funziona a frequenze diverse a seconda del modello; la versione più potente funziona ha una banda passante di 6,4 GT/s (GigaTransfer/s), pari a 12,8 GB/s, mentre altre versioni ridotte hanno una banda di 4,8 GT/s, pari a 9 GB/s. Va ricordato comunque che il tradizonale BUS non è stato abbandonato proprio del tutto: esso sopravvive all'interno della CPU per il trasferimento interno dei dati e per poter impostare la frequenza operativa insieme al moltiplicatore; in Bloomfield tale BUS funziona a 133 MHz.

L'ispirazione da parte di Intel nei confronti di quanto fatto da AMD nel corso degli ultimi anni, non si è limitata al nuovo BUS seriale. È stato infatti integrato anche il controller della memoria RAM, che in Bloomfield è Triple Channel (a 3 canali) e supporta memorie DDR3 negli standard 800/1066/1333 MHz.

Il consumo è di circa 130 W, mentre per quanto riguarda il socket, esso è il nuovo LGA 1366 (conosciuto anche come Socket B) e utilizzato anche dalla controparte server Gainestown. Inizialmente in realtà erano state annunciate anche versioni prive del controller di memoria integrato e installabili nel Socket H (715 pin), ma nelle successive notizie di fine 2007 queste versioni "ridotte" non vennero più state menzionate; probabilmente Intel ha deciso di integrare il controller di memoria in tutte le varianti di Bloomfield, così da non dover differenziarne la produzione e contenere i costi realizzativi. Nei primi giorni di giugno 2008 erano apparse in rete anche le prime immagini di CPU Bloomfield che evidenziavano come il nuovo processore avrebbe avuto una forma leggermente rettangolare, a differenza di quella quadrata dei processori precedenti realizzati per il Socket 775, con alcuni incavi laterali che ne impediscono un montaggio non corretto all'interno del socket.

Infine, il clock dovrebbe in fututo superare la barriera "storica" dei 4 GHz, un obiettivo perseguito da Intel con il Pentium 4 Prescott ma mai raggiunto a causa del consumo eccessivo di quelle soluzioni.

A settembre 2007 Intel aveva annunciato di aver appena completato la produzione dei primi prototipi Bloomfield, e che questi sono composti da ben 731 milioni di transistor. Si tratta di un valore inferiore rispetto agli 820 milioni di transistor delle soluzioni a 4 core basate sulla seconda generazione dell'architettura "Core" (per esempio il core Yorkfield) ma giustificata da 2 ragioni fondamentali: la prima risiede nel fatto che la gestione delle comunicazioni interne di un processore a 4 core "nativo" ovvero realizzato in un unico die mediante l'approccio a Die Monolitico, è più semplice da realizzare e richiede quindi meno componenti rispetto alla connessione di 2 die dual core mediante un approccio a Die Doppio come avviene nelle soluzioni precedenti e, in secondo luogo, l'architettura Nehalem è stata sviluppata per sfruttare in maniera ancora più efficiente la cache di ultimo livello che è certamente il componente di una CPU che ne fa aumentare più di ogni altro il numero di transistor, e richiederne quindi una quantità minore. Mentre Bloomfield contiene, come detto 8 MB di cache L3 (condivisa da tutti e 4 i core), il precedente Yorkfield è dotato di una cache L2 di 12 MB (separata però in 2 blocchi da 6 MB ciascuno condiviso da una sola coppia di core). La superficie del die è invece aumentata, passando dai 214 mm² (2 x 107 mm²) di Yorkfield, ai 263 mm² di Bloomfield.

Nei processori dual core e multi core si pone il problema di come sfruttare la grande dotazione di cache di ultimo livello e come gestirne l'accesso da parte dei vari core. L'approccio a die monolitico cui si è accennato poco sopra è solo uno degli approcci possibili nella realizzazione, e ognuno di questi comporta pro e contro relativamente ai metodi di fruizione di questa preziosa memoria aggiuntiva. Buona parte di questi aspetti è evidenziata nella voce Dual core (gestione della cache), in cui si fa riferimento anche ad altri processori che sfruttano i differenti approcci.

È importante sottolineare che per fare un confronto tra i consumi di queste nuove soluzioni con quelle che le hanno precedute sul mercato, è necessario considerare che nella stima del consumo del nuovo core viene incluso anche quello legato alle funzioni che un tempo erano demandate al northbridge del chipset. Di conseguenza, il consumo sopracitato, superiore a quello dichiarato per il predecessore di Bloomfield, è in realtà più basso se confrontato con la somma tra il consumo di Yorkfield e quello del northbridge del chipset.

Oltre alle ormai scontate istruzioni MMX, SSE, SSE2, SSE3, EM64T e XD-bit, è stato implementato anche l'intero set di istruzioni SSE4. A fine 2007 con i primi processori a 45 nm (basati però su architettura "Core") Intel aveva già iniziato l'introduzione di queste nuove istruzioni ma si era limitata a 47 istruzioni sulle 54 previste dal set SSE4 completo, e per questo motivo il produttore indicava questa prima implementazione, limitata, come SSE4.1 (dove .1 indica la prima versione); in tutti i processori basati sull'architettura Nehalem invece, viene integrato l'intero set delle istruzioni, indicato come SSE4.2.

Non mancano ovviamente la tecnologia di virtualizzazione Vanderpool e quella di risparmio energetico SpeedStep, che nelle nuove CPU vanta decisi miglioramenti; grazie alla nuova tecnologia Power Gate infatti, Bloomfield è in grado di rallentare e accelerare la frequenza di ogni core individualmente a seconda della specifica occupazione e arrivare addirittura allo "spegnimento" di quelle aree della CPU che risultano inutilizzate, forse addirittura gli interi core, riducendone il voltaggio a zero, e non limitandosi a diminuirne le richieste energetiche. A questa tecnologia se ne unisce anche un'altra esattamente duale, chiamata Intel Turbo Mode che è in sostanza il nuovo nome della Intel Dynamic Acceleration già vista nei Core 2 Duo Merom e Penryn alla base delle piattaforme Centrino Duo Santa Rosa e Centrino 2 Montevina. La nuova architettura Nehalem porta tale tecnologia in tutti i settori di mercato e grazie ad essa è possibile aumentare il clock dei soli core utilizzati in modo da velocizzare l'elaborazione di quelle particolari applicazioni che non sono in grado di sfruttare adeguatamente un processore multi core. Avere meno core attivi, consente infatti di aumentare il clock (e quindi il consumo) dei core rimanenti senza eccedere le specifiche della CPU stessa; nelle prime versioni di Bloomfield il clock dovrebbe aumentare fino a 3,5 GHz.

Anche la gestione del calore dissipato ha visto importanti miglioramenti: a differenza di quanto avviene nei processori precedenti, che al raggiungimento di una certa temperatura abbassano istantaneamente il proprio clock al valore più basso possibile, in Bloomfield il clock viene abbassato progressivamente fino al raggiungimento della temperatura adeguata.

È da evidenziare infine l'implementazione della nuova tecnologia Simultaneous Multi-Threading, evoluzione della vecchia Hyper-Threading (ma basata su principi completamente diversi), ormai abbandonata da parte del produttore americano, e in grado di raddoppiare il numero di thread elaborabili dalla CPU. Dato che Bloomfield ha 4 core, è in grado di gestire 8 thread contemporaneamente.

Bloomfield viene abbinato al chipset Tylersburg in grado di connettere la CPU agli slot PCI Express 2.0. Sebbene tale chipset sia in grado di fornire supporto a 2 collegamenti indipendenti del BUS QPI in modo da consentire la connessione di due processori simultaneamente, tale caratteristica viene sfruttata solo dalla controparte server di Bloomfield, conosciuta come Gainestown, che è in buona sostanza una variante di Bloomfield in grado di funzionare in configurazioni biprocessore. Il modello di Tylersburg che viene abbinato a Bloomfield è quello conosciuto come X58 che tra le altre cose supporta fino a 36 linee PCI Express comprendenti configurazioni a doppio slot PCI Express 2.0 con connessioni 16x elettriche o a 4 slot PCI Express 2.0 con connessioni 8x elettriche.

Nel mese di settembre 2008 erano stati presentati i primi test prestazionali relativi al nuovo processore Bloomfield, confrontato con il suo diretto predecessore, vale a dire il core Yorkfield alla base dei Core 2 Quad e Core 2 Extreme che è però, come detto, basato sulla precedente architettura Intel Core Microarchitecture.

Il modello "Core i7 940" (funzionante a 2,93 GHz) è stato messo alla prova mediante il benchmark 3DMark Vantage, raggiungendo un punteggio per la CPU pari a 17966 punti. Nel test Super PI il modello "Core i7 920" (funzionante a 2,66 GHz) ha completato l'elaborazione in 15,36 secondi contro i 14,42 secondi impiegati dalla più potente versione di Yorkfield, il modello "Core 2 Extreme QX9770" funzionante a ben 3,2 GHz.

La testata giornalistica AnandTech ha invece messo sotto esame il nuovo tipo di BUS seriale QPI (precisamente quello 4,8 GT/s delle versioni "minori" di Bloomfield) e ha verificato che la banda passante di una configurazione di memoria RAM DDR3-1066 triple channel raggiunge i 12 GB/s contro i 6,9 GB/s tipici di un processore Yorkfield a 3 GHz (per esempio il modello "Core 2 Quad Q9650") abbinato a DDR3-1066 in dual channel.

Secondo Intel, il modello di punta di Bloomfield (il "Core i7 Extreme 965") a confronto con il predecessore di pari frequenza, ovvero il già citato "Core 2 Extreme QX9770", è in grado di aumentare le prestazioni dei programmi di rendering tridimensionale del 38%, quelle delle applicazioni multimediali del 41%, e quelle dei videogiochi di ben il 52%.

Sembra inoltre che la re-introduzione della tecnologia Hyper-Threading, nella sua nuova incarnazione SMT, riesca a fornire benefici medi nell'ordine del 6% con punte del 23% nelle applicazioni che sono in grado di sfruttare maggiormente la presenza di tanti core logici, ovvero quelli di codifica video.

I test indipendenti hanno mostrato come, a parità di clock, un processore Bloomfield sia mediamente più veloce del 25% rispetto al core Yorkfield basato sull'architettura precedente, mentre grazie soprattutto alla tecnologia Power Gate i consumi in caso di inattività della CPU sono fino a 4 volte inferiori rispetto al suo predecessore; a pieno carico invece sono comparabili, ma dato che Bloomfield è, come detto, più potente a parità di clock, il rapporto prestazioni per watt è nettamente a favore della nuova soluzione.

Alcune limitazioni sono emerse, e poi confermate dalla stessa Intel, per quanto riguarda le potenzialità di overclock di tale processore. A causa della delicatezza del controller di memoria integrato, è possibile aumentare la tensione di esercizio di soli 0,1 V impedendo quindi di fatto lo sfruttamento di banchi di memoria DDR3 ad alte prestazioni che al momento richiedono tensioni di esercizio ben superiori.

Inoltre il processore è ora in grado di monitorare la corrente assorbita e di conseguenza anche il consumo energetico istante per istante; quando questi valori superano dei limiti di soglia impostati di fabbrica, rispettivamente a 100 A e 130 W, interviene una nuova funzionalità integrata nei processori Bloomfield e chiamata Overspeed Protection (tale funzionalità non è presente nei processori appartenenti alla gamma Extreme, ovvero la fascia che storicamente raggruppa i processori che non hanno limitazioni all'overclock di fabbrica). Un fattore che avrebbe una decisa influenza su questi parametri è proprio l'aumento della tensione di alimentazione del processore, ovvero uno strumento quasi fondamentale per poter effettuare overclock di una qualche entità: al di là quindi delle limitazioni date dal controller della memoria illustrate sopra, le reali difficoltà ad ottenere aumenti di frequenza evidenti dipendono proprio dalla presenza di questa protezione.

A marzo 2009 la testata giornalistica online Maximum PC ha scoperto che nei modelli Core i7 920 e 940 arrivati sul mercato non sono più presenti alcune limitazioni che avevano impedito l'overclock degli esemplari testati nei primi giorni dalla presentazione. Sembra che Intel abbia deliberatamente eliminato tali vincoli, consentendo quindi agli utenti la modifica dalla frequenza del BUS QPI, che può così essere portato anche in questi modelli a 6,4 GT/s, e del moltiplicatore della memoria RAM in modo da poter utilizzare anche i moduli che arrivano fino a 1600 MHz; entrambe queste modifiche possono essere eseguite facilmente da parte di ogni utente mediante semplici interventi nel BIOS. Rimangono invece attivati i blocchi che limitato l'aumento del moltiplicatore della frequenza operativa della CPU (che è sbloccato solo nella versione Extreme) e le impostazioni della tecnologia Turbo Mode.

Storicamente Intel ha sempre presentato una versione "Extreme Edition" dei suoi processori, dedicata agli utenti più esigenti. Come successore del Core 2 Extreme, arriva Core i7 Extreme che, almeno nella sua prima incarnazione, è basato anch'esso sul core Bloomfield.

Come al solito, le differenze tra la versione Extreme e quelle "lisce" sono limitate a frequenze leggermente superiori (in questo caso, clock della CPU e velocità del BUS QPI), alla presenza del moltiplicatore sbloccato sia verso il basso che verso l'alto in modo da semplificare le operazioni di overclock tipiche di questa fascia di utenti, e alla già citata assenza della funzionalità Overspeed Protection.

Nel primi mesi del 2008 Intel presentò la piattaforma Skulltrail (conosiuta anche come Intel V8) che consisteva in 2 processori Yorkfield operanti in parallelo (per un totale di 8 core di elaborazione), e destinata alla fascia più alta del mercato desktop. Sebbene commercializzati con il nome commerciale di Core 2 Extreme (tipico del settore desktop) tali processori erano in realtà basati sulla controparte per i server di Yorkfield, Harpertown.

A ottobre 2008 Intel ha annunciato che Bloomfield sarà la base anche dell'evoluzione di tale piattaforma che sarà in grado di elaborare fino a 16 thread simultaneamente, grazie alla presenza della tecnologia Simultaneous Multi-Threading integrata nei nuovi processori.

Le nuove frequenze saranno basate sul nuovo stepping "D0", a cui poi dovrebbero progressivamente passare anche le tradizionali versioni Core i7 già presentate (che sono invece basate su quello "C0"), in particolare il modello 920. Una versione preliminare del nuovo modello Core i7 Extreme 975 è stata portata a ben 5239 MHz già nel corso del mese di febbraio 2009 da un noto esperto del mondo dell'overclock grazie ad un raffreddamento ad azoto liquido.

Non è escluso che Intel possa anche decidere di interrompere la produzione dei modelli più vicini in termini di frequenza operativa alle nuove versioni attese sul mercato, vale a dire i modelli 940 e 965, mantenendo in vita solo il 920 dei modelli originariamente presentati al momento del lancio.

Al pari di quanto fatto anche con il predecessore Yorkfield, Intel continuerà ad utilizzare il core pensato per l'ambito desktop, in questo caso Blommfield, anche nel settore dei server monoprocessore basati su Xeon UP (unique processor). Si tratta in sostanza di usare le stesse versioni di processore destinate normalmente al mercato desktop in sistemi pensati per l'ambito server, quindi abbinati a particolari motherboard e memorie RAM con particolari requisiti di affidabilità e prestazioni. È un modo per creare soluzioni con gli stessi requisiti di un server, senza la necessità di implementare le costose soluzioni biprocessore Xeon DP.

Si tratta a tutti gli effetti di una rimarchiatura dei processori Core i7, dato che tutte le caratteristiche dei nuovi processori Xeon UP, prezzo compreso, sono esattamente le stesse delle controparti destinate al settore desktop.

Nota: la tabella soprastante è un estratto di quelle complete contenute nelle pagine del Core i7 e del Core i7 Extreme.

Al momento Intel non ha ancora annunciato alcun successore per il core Bloomfield. In ogni caso, secondo la strategia Intel, dovrebbe trattarsi di un processore appartenente alla seconda generazione di CPU basate su architettura Nehalem e prodotto a 32 nm, che al momento viene indicata mediante il nome in codice Westmere.

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OCZ Technology

OCZ Technology con sede in California, a Sunnyvale, è un produttore di hardware per pc, in particolare produce memorie RAM e flash, dischi ssd, alimentatori, ventole, e dall’aprile 2008 anche notebook. Da quando nell' agosto del 2000 è entrata nel mercato dell memorie ha posto primariamente i suoi prodotti al mercato dell'hardware per computer. È famosa per l'alto margine di overclock dei suoi prodotti, in particolare delle memorie RAM, capaci di scendere a latenze impensabili per i concorrenti.

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Texas Instruments TMS9900

TMS9900JDL in package cercamico. I pins di questo package erano placcati oro 24 carati (100%) per prevenire l' ossidazione e assicurare una buona connessione elettrica.

Introdotto nel 1976, il TMS 9900 fu uno dei primi microprocessori a 16-bit effettivi (i primi furono probabilmente il National Semiconductor IMP-16 ed il processore "bit slice" AMD AMD-2901 in configurazione a 16 bit). Prodotto in tecnologia CMOS, fu concepito come versione a singolo chip della serie di minicomputer della Texas Instruments TI 990, così come altri progetti dell'epoca. Tuttavia, il TMS 9900 si distingueva per un'architettura matura e ben progettata.

IL 9900 era dotato di un bus indirizzi a 15 bit, un bus dati a 16 bit e tre registri interni sempre a 16 bit (PC, WP, e ST). Caratteristica peculiare del 9900 era la conservazione dei registri general purpose nella memoria esterna anziché all'interno della CPU (sistema "memory to memory"). Un unico registro "workspace" (WP) puntava al set di 16 registri memorizzato nella RAM cosicché l'esecuzione di una o di un comportava l'aggiornamento del solo registro WP, diversamente da quanto accadeva su altre CPU dove era necessario il salvataggio dell'intero set di registri per compiere un context switch. Tale caratteristica era a quei tempi sensata in quanto le memorie RAM erano spesso più veloci delle CPU. Il risultato finale si traduceva in una più veloce risposta agli interrupt, così come la gestione delle subroutine.

I registri mappati nella RAM non erano l'unica caratteristica positiva del chip. Il 9900 infatti era dotato di una buona gestione degli interrupt ed un ottimo set di istruzioni. L'I/O seriale era implementato tramite bus di indirizzi. Inoltre, nella comparazioni di algoritmi tipici, il codice del TMS 9900 era più compatto e veloce rispetto a quello dell'Intel 8086.

Gli svantaggi principali erano invece rappresentati dalla necessità di supporto di RAM veloci e un ridotto spazio di indirizzi (address space).

Come nel 6502, il TMS 9900 era dotato di una istruzione di salto "indiretto" 'X' (da eXecute), utilizzata per eseguire un' istruzione puntata da un registro.

Il processore, costituito da circa 8000 transistors, era inizialmente inserito in un package ceramico di tipo DIP da 64 pin, insolitamente grande, mentre molti altri microprocessori a 8 bit dell'epoca utilizzavano un più economico e compatto package plastico da 40 pin. Il TMS9900 è stato utilizato negli home computer TI-99/4 e TI-99/4A. Sfortunatamente, con l'obiettivo di ridurre i costi, la Texas Instruments scelse di abbinare alla CPU una RAM di soli 128 words da 16 bit (= 256 bytes). Come resto della memoria necessaria al computer erano sfruttati 16 Kb (da 8-bit) integrati nel controller video e accessibili attraverso lo stesso chip esterno, determinando un pesante limite nelle prestazioni della CPU.

Nonostante lo scarso supporto da parte della Texas Instruments, il 9900 fu ad un certo punto potenzialmente in grado di superare in popolarità l' Intel 8086.

Versioni derivate dal 9900 furono il TMS 9980, sviluppato per competere con l'Intel 8080, con un bus dati da 8 bit e uno spazio indirizzi di soli 16 Kb, e il successivo TMS 9995, rivisto nell'architettura. Ulteriori sviluppi della famiglia seguirono con la serie 99000, utilizzata anche nei minicomputer 990/10A quale soluzione a costo ridotto. Sfortunatamente, il 990/10A raggiunse il mercato troppo tardi rispetto alla concorrenza, quando ormai l'epoca dei minicomputer già imboccava la via del tramonto.

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JEDEC

JEDEC Solid State Technology Division, in passato conosciuta come Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC), è il corpo di standardizzazione dei semiconduttori della Electronic Industries Alliance (EIA), associazione che rappresenta tutte le aree dell'industria elettronica.

Fondato nel 1960, il JEDEC conta più di 300 membri, tra cui alcune delle più grandi industrie del settore ed ha approvato diversi standard notevolmente diffusi, come quelli sulle memorie RAM dei personal computer (DDR SDRAM, DDR2) e delle schede video (GDDR).

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I925

L'i925 (conosciuto anche con il nome in codice Alderwood) è un chipset Intel presentato nel 2004 per supportare i Pentium 4 Prescott su socket 775.

Parallelamente all'i925, Intel presentò anche l'i915 (Grantsdale) che offriva prestazioni leggermente inferiori a causa dell'assenza di alcune specifiche tecnologie che miglioravano la latenza di accesso alla memoria RAM e ai BUS di sistema, ma a fronte di un costo d'acquisto decisamente più contenuto e quindi maggiormente interessante da parte dei produttori di motherboard che potevano così realizzare prodotti con maggior margine di profitto.

I 2 chipset furono i successori, rispettivamente, dell'i875 (Canterwood) e dell'i865 (Springdale), presentati nel 2003.

Essendo una versione potenziata dell'i915, le caratteristiche dell'i925 erano praticamente le stesse e veniva prodotto nel package "Ball Grid Array 1257" da 37,5x40 mm.

Il socket diventava il nuovo LGA 775 utilizzato da Intel ancora oggi per le sue CPU; per questo motivo le motherboard basate sui chipset della serie 9xx potevano accogliere solo il Pentium 4 con core Prescott, dato che non vennero mai prodotte CPU Pentium 4 Northwood per questo socket. Il BUS per il processore invece rimaneva quello quad pumped a 800 MHz ma non a 533 MHz e proprio a causa di tale limitazione, a differenza dell'i915, l'i925 poteva accogliere solo i Pentium 4 e non i Celeron D (che sfruttavano proprio il BUS a 533 MHz). Inoltre offriva supporto alla tecnologia Hyper-Threading implementata in tutte i Pentium 4 basati sul nuovo tipo di socket.

Anche il tipo di memoria RAM supportata era cambiato con i nuovi chipset. Nell'i925 Alderwood era presente solo il supporto dual channel fino a 4 GB della nuova memoria DDR2-533, mentre l'i915 offriva anche il supporto alla tradizionale DDR.

Lo slot AGP 8x lasciò il posto alla nuova interfaccia di connessione PCI Express x16, che è tuttora la base per le schede grafiche di fascia alta e lasciava libero il supporto per altre 4 linee aggiuntive PCI Express. Il Southbridge divenne l'ICH6 che, come il precedente, consentiva ai produttori di schede madri di integrare fino a 8 porte USB 2.0. Rimaneva ancora il controller per 2 canali PATA di tipo UltraATA 100 con supporto RAID, ma veniva integrata anche la modalità "1" oltre alla "0" già presente precedentemente, e la nuova Intel Matrix per creare una configurazione simile ad un RAID "0+1" utilizzando però solo 2 hard disk. Anche il supporto agli hard disk SATA venne potenziato diventando compatibile con 4 porte SATA-150 (l'i875 Canterwood ne supportava solo 2) e dischi con NCQ, mentre gli slot PCI montati nel sistema potevano essere fino a 6.

Inoltre, lo standard audio integrato divenne l'Intel High Definition Audio, chiamato da Intel con il nome in codice Azalia. La qualità era nettamente migliorata rispetto a quella dello standard AC '97 e, per la prima volta, un sistema audio integrato poteva svolgere le funzioni di un impianto home theater.

Dato che l'interfaccia di connessione era diventata quella PCI Express, Intel decise di offrire il supporto alla scheda di rete (da 100 Mbit/s) attraverso questo protocollo, in luogo dei precedenti PCI e CSA. Quando l'i925 veniva abbinato al southbridge ICH6-W era disponibile un controller di rete wireless integrato chiamato Intel Wireless Connect e in grado di trasformare il sistema in un access point.

Una caratteristica chiamata Ehnanced Memory Pipelining, esclusiva dell'i925, aveva lo scopo di incrementare la saturazione dei 2 canali di memoria RAM, ma i fatti dimostrarono che l'aumento prestazionale ottenibile era minimo, mentre la tecnologia Intel Flex Memory Technology consentiva, con risultati discreti, di utilizzare la configurazione dual channel con moduli di memoria differenti, facilitando così gli aggiornamenti.

Infine, anche la comunicazione tra Northbridge e Southbridge venne notevolmente migliorata, infatti la tradizionale interfaccia a 266 MB/s venne sostituita dalla cosiddetta Direct Media Interface da 1 GB/s (nei chipset attuali è di ben 2 GB/s) basata anch'essa sul BUS PCI Express e di conseguenza non era possibile abbinare i precedenti southbridge (ad esempio l'ICH5) ai nuovi northbridge, data l'incompatibilità dei vecchi ICH con lo standard PCI Express.

Quando Intel presentò il primo Pentium 4 Extreme Edition con BUS a 1066 MHz, basato su core Gallatin, a novembre 2004, venne resa disponibile una versione potenziata del chipset i925 Alderwood, in grado di supportare ufficialmente tale frequenza di BUS.

L'i925 e la sua versione economica i915, furono rimpiazzati da Intel nel corso del 2005 dagli i955 e i975 (Glenwood) e dall'i945 (Lakeport). A differenza di quanto avvenuto in passato, questi chipset non apportarono alcuna rivoluzione nelle piattaforme Intel ma si limitarono ad ottimizzare una serie di aspetti e aumentare gradualmente le possibilità di espansione del sistema, offrendo supporto a BUS e memorie RAM più veloci, oltre che a un maggior numero di linee PCI Express e ai primi processori dual core Pentium D.

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DDR3

Un banco di memoria DDR3 1600 da 2GB con dissipatore integrato

DDR3 è il nome del nuovo standard di memorie RAM sviluppato come successore delle memorie DDR2. L'arrivo sul mercato è avvenuto nel corso del 2007 ad opera di Intel che ne ha offerto pieno supporto con il proprio chipset Bearlake. AMD dovrebbe adottarlo solo nel tardo 2008.

Come anche il nome lascia intendere, le memorie DDR3 non sono uno stravolgimento ma un'evoluzione delle precedenti DDR2. Ancora una volta i dati vengono trasferiti su entrambi i fronti del segnale (salita e discesa) ottenendo così una duplicazione della velocità di trasferimento che nelle DDR3 dovrebbe variare tra gli 800 Mbits/s e gli 1,5 GBits/s.

È importante ricordare che una memoria di tipo DDR lavora con i cosiddetti prefetch buffer, che sono utilizzati per collezionare i dati prima di fornirli a un'interfaccia più veloce. Mentre la prima generazione di memoria a doppio fronte, la DDR appunto, utilizzava un prefetch di 2 (DDR mode, no buffering), la successiva DDR2 ne utilizzava uno di 4 e, come è possibile immaginare, la DDR3 è basata su un prefetch di 8. È proprio questa caratteristica che caratterizza la differenza di prestazioni tra le varie generazioni, e spiega anche perché le latenze si dilatino nel susseguirsi delle generazioni suddette. A questo proposito è utile osservare che le DDR1 lavoravano con CAS di 2, 2.5 o 3 cicli di clock; le DDR2 arrivano a CAS 3, 4 o 5, mentre le DDR3 ora arrivano a CAS da 5 a 8. Questi numeri indicano il numero di cicli di clock che servono alla RAM per "riempire" il proprio prefetch buffer. A causa di questa dilatazione nelle frequenze, i primi esponenti di un nuovo standard di memoria DDR non riescono quasi mai a superare le prestazioni di uno della precedente generazione. I vantaggi intrinseci della nuova tecnologia, come per esempio la frequenza di funzionamento, vengono praticamente compensati dalle superiori latenze. Il vero vantaggio di un nuovo standard di memoria emerge quindi dopo un certo tempo di sviluppo, dopo cioè che i progettisti riescono a ridurre i tempi di latenza e innalzare ulteriormente la frequenza di funzionamento.

Il susseguirsi delle generazioni di memoria DDR ha visto proprio un progressivo aumento del clock di funzionamento unito ad una diminuzione della tensione di alimentazione in modo da poter contenere il consumo massimo e la conseguente dissipazione termica. Secondo Intel, che è stata la prima ad adottare memorie DDR3 la memoria DDR3-1333 necessiterà della stessa potenza di funzionamento della memoria DDR2-800, mentre a parità di clock il risparmio dovrebbe assestarsi sul 25% circa.

Ogni generazione DDR utilizza una densità di memoria superiore, e ciò significa che la capacità si espande con i processi costruttivi più avanzati. La media per i moduli DDR di prima generazione era 512 MB per modulo. Le DDR2 hanno raggiunto la loro maturità con una capacità di 1 GB per modulo, quindi ci si aspetta che le DDR3 possano in futuro trovare la loro collocazione definitiva in configurazioni da 4 GB totali per un intero sistema, vale a dire utilizzando 2 moduli da 2 GB ciascuno in configurazione dual channel.

Il JEDEC ha specificato che la tensione predefinita delle DDR3 deve essere pari a 1,5 V (per le DDR2 è di 1,8 V, mentre per le DDR1 era pari a 2,5 V). Questo ovviamente non significa che i produttori non possano aumentare questa tensione a valori superiori in modo da garantire maggior stabilità operativa per funzionamenti fuori specifica a clock più elevati di quelli standardizzati dal JEDEC stesso.

Intel si aspetta che le memorie DDR3 possano arrivare agilmente a velocità DDR3-2133, che dovrebbero chiamarsi PC3-17000 a 266 MHz di clock e 1066 MHZ di I/O clock.

Per quanto riguarda l'interfaccia di connessione alla motherboard, i pin dei moduli di memoria DDR2 e DDR3 sono identici, ma la tacca è stata riposizionata, dato che le memorie non sono "pin-compatibili", e le DDR3 funzionano, come detto, a tensione inferiore.

Di seguito sono evidenziati gli incrementi prestazionali che i nuovi moduli DDR3 sono in grado di fornire rispetto ai "vecchi" moduli DDR2.

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Source : Wikipedia