Was ist ein Dual-Inline-Speichermodul (DIMM)?

DIMMs verbinden sich über eine doppelseitige Steckverbinder mit der Hauptplatine eines Computers und ermöglichen so einen nativen 64-Bit-Datendurchsatz, der von Natur aus schneller und effizienter ist als frühere Typen von Hardware für den Datentransfer von RAM, wie zum Beispiel Single Inline Memory Module (SIMM).

DIMMs sind in einer Vielzahl von Konfigurationen und Formfaktoren erhältlich, von denen die meisten durch das Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) standardisiert sind, um in typische DIMM-Steckplätze zu passen. PCs benötigen in der Regel ein Standard-DIMM mit 133,35 mm (5,25 Zoll) und Laptops ein kleineres SO-DIMM (Small Outline Dual In-Line Memory Module) mit 67,6 mm (2,66 Zoll). Abgesehen von den physischen Abmessungen der Komponente sind DIMMs auch in einer breiten Palette verschiedener RAM-Typen erhältlich.

Die meisten modernen Workstations verwenden DIMM-Speicherchips. Welcher DIMM-Typ sich am besten für einen bestimmten Computer eignet, hängt von den physischen Beschränkungen der Hardware und der geplanten Anwendung ab.

Im Wesentlichen ist ein DIMM eine Art RAM-Modul, das eine bestimmte Art von Pin-Anschluss verwendet, um einem Computersystem mehrere RAM-Chips hinzuzufügen, und zwar so, dass die Zentraleinheit (CPU), die Datenübertragung und die Durchsatzgeschwindigkeit effizient erhöht werden, ohne den Power® -Verbrauch zu erhöhen. Computersysteme verwenden RAM, um Daten vorübergehend zu speichern, die derzeit für Echtzeitoperationen verwendet werden. Anspruchsvolle Anwendungen, wie das Rendern digitaler Videos oder Online-Spiele, benötigen viel RAM. Computersysteme mit unzureichendem RAM laufen langsam oder es kommt zu einem Timeout.

Im Allgemeinen werden schnelle, teurere Formen der Datenspeicherung, wie RAM, als Arbeitsspeicher bezeichnet, während stabile, preiswertere Speicherhardware oder -komponenten als Speicher bezeichnet werden. Computer verwenden Speicher zur Sicherung der meisten Daten, insbesondere Dinge wie Anwendungsdateien, Dokumente und/oder Medien, die derzeit nicht benötigt werden. Computer verwenden Arbeitsspeicher oder RAM, um auf Daten und Dateien zuzugreifen und diese zu verwalten, die für die laufenden Aktivitäten und Funktionen relevant oder notwendig sind.

Die meisten RAM-Speicher gelten als flüchtige Speicherformen, da sie zur Datenspeicherung ständig Strom benötigen und bei einem Stromausfall des Systems alle gespeicherten Daten verloren gehen. Deshalb verwenden Computer nichtflüchtige Speicherformen, die keine konstante Power benötigen, wie Solid-State-Festplatten, für die Langzeitspeicherung.

Die beiden Haupttypen von RAM sind statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM) und dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM). Die Anfang der 1960er Jahre entwickelte SRAM-Technologie nutzt Transistoren zur Datenspeicherung, was schnell und effektiv, aber auch sperrig und teuer ist. Doch im Jahr 1968 gelang dem IBM-Forscher Robert Dennard einer der bedeutendsten Durchbrüche in der modernen Computertechnik, als er die ersten DRAM-Chips erfand, die 1970 von Intel entwickelt wurden – eine Innovation, die die RAM-Funktionalität so enorm steigerte, dass ihre Auswirkungen noch heute spürbar sind. Während Speicherzellen vom Typ SRAM noch immer für einige ausgewählte Zwecke verwendet werden, ist DRAM so dominant geworden, dass es beinahe gleichbedeutend mit RAM ist, obwohl es auch viele Kategorien von DRAM-Chips gibt.

Die wichtigste Neuerung eines Dual In-Line Speichermoduls (DIMM) im Vergleich zu einem Single In-Line Speichermodul (SIMM) ist der doppelseitige Steckverbinder.

Bei einem SIMM sind die RAM-Chips kurzgeschlossen und leiten die Daten nur über eine Seite des Moduls. DIMM-RAM kann jedoch eine doppelte Datendurchsatzrate erreichen, indem Steckerstifte auf beiden Seiten des Moduls verwendet werden.

Die maximale Datenspeicherung, die ein SIMM bietet, beträgt 32 Bit pro Taktzyklus. Daher werden SIMM-Module paarweise verwendet, um eine Standard-Übertragungsrate von 64 Bit pro Datenpfad zu erreichen, wobei pro SIMM eine Spannung von 5 Volt benötigt wird. SIMMs bieten 4 MB bis 64 MB Datenspeicher. Wie bereits erwähnt, haben SIMMs nur auf einer Seite der Platine Anschlüsse.

Durch die Verdoppelung der Anzahl der Anschlüsse verdoppeln DIMMs effektiv die Kapazität von SIMMs und benötigen dabei nur 3,3 Volt. Diese Innovation erfordert einen speziellen DIMM-Steckplatz auf der Hauptplatine des Computers, da DIMM nicht abwärtskompatibel mit SIMM-Steckplätzen ist. Der DIMM-Speicher hat sich jedoch zur bevorzugten Lösung für die Erweiterung des Speichers in den meisten modernen Computersystemen entwickelt, da ein einziges DIMM 32 MB bis 1 GB Speicherplatz bei höherer Energieeffizienz bietet.

Neben dem charakteristischen doppelseitigen Steckanschluss haben die meisten modernen Einheiten eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, durch die sich DIMMs für viele verschiedene Arten von Computern eignen.

Abgesehen von Größe, Geschwindigkeit und Kapazität werden DIMM-Varianten auch durch einzigartige Funktionsmerkmale des DIMMs selbst und durch den Typ der verwendeten RAM-Chips unterschieden.

• Ungepufferte DIMMs (UDIMMs): Wie der Name schon sagt, haben ungepufferte DIMMs keinen Speicherpuffer und kommunizieren direkt mit dem Speichercontroller in der CPU. UDIMMs sind für ihre wirtschaftliche Geschwindigkeit bekannt und werden häufig in Desktop- und Laptop-Computern eingesetzt.
  
  
• Vollständig gepufferte DIMMs (FB-DIMMs): Im Gegensatz zu UDIMMs haben FB-DIMMs eine Funktion, einen erweiterten Speicherpuffer (AMB), um die Kommunikation zwischen dem Speichermodul und dem Speichercontroller zu erleichtern. Der AMB-Bus unterteilt Vorgänge in zwei Teile – Lesen und Schreiben – und kann beide Funktionen gleichzeitig ausführen, um eine bessere Leistung zu erzielen. FB-DIMMs bieten eine verbesserte Zuverlässigkeit, Signalintegrität und Fehlererkennungsgeschwindigkeiten, was sie zu einer bevorzugten Wahl für Server und Workstations macht, die eine größere Speicherkapazität benötigen.
  
  
• Registrierte DIMMs (RDIMMs): Benannt nach den zusätzlichen Speicherregistern, die sich zwischen dem Speichercontroller und dem Speichermodul befinden, werden RDIMMs auch als gepufferter Speicher bezeichnet und eignen sich gut für Server und andere Systeme, die eine hohe Stabilität erfordern. RDIMMs puffern Befehle, Adressen und Taktzyklen von der CPU und leiten Anweisungen direkt an bestimmte Speicherregister weiter, wodurch die Belastung des Speicher-Controllers verringert wird.
  
  
• Lastreduzierte DIMMS (LR-DIMMs): Eine weitere Unterkategorie von gepufferten DIMM, LR-DIMMs verfügen über eine Funktion, einen Isolationsspeicherpuffer (iMB) zu reduzieren, um die CPU-Belastung zu verringern und die Geschwindigkeit und Kapazität zu verbessern, indem die DRAM-Chips des DIMMs von der Haupt-CPU getrennt werden. Anstatt direkt mit dem DRAM zu kommunizieren, sendet der Speichercontroller Anweisungen an den iMB-Chip, dann führt der gepufferte Speicher alle Vorgänge aus.

• Synchronous Dynamic RAM (SDRAM) /Single Data Rate (SDR): Der Begriff SDR-SDRAMwird oft mit SDRAM abgekürzt, da diese RAM-Typen synonym sind. SDRAM synchronisiert Vorgänge mit der Taktfrequenz des zugrunde liegenden Mikroprozessors, was zu einer erheblichen Steigerung der DIMM-Kapazität für ausführbare Anweisungen pro Takteinheit führt. Während asynchroner DRAM-Speicher sofort auf CPU-Eingaben reagiert, wartet SDRAM auf das Taktsignal, bevor es Anweisungen ausführt. Diese als „Pipelining“ bezeichnete Methode ermöglicht es SDRAM, neue Befehle zu empfangen (lesen), bevor die vorherigen Anweisungen vollständig abgeschlossen (geschrieben) sind. Dadurch kann die CPU überlappende Befehle gleichzeitig verarbeiten und pro Taktzyklus eine Lese- und eine Schreibfunktion ausführen, was insgesamt zu höheren CPU-Übertragungsraten und Leistung führt.
  
  
• Doppelte Datenrate (DDR): DDR SDRAM funktioniert wie SDR SDRAM, mit doppelter Geschwindigkeit. DDR SDRAM verarbeitet zwei Lese- und zwei Schreibbefehle pro Taktzyklus und arbeitet auch mit einer niedrigeren Standardspannung – 2,5 V Volt vs. 3,3 Volt.
  
  
• Doppelte Datenrate 2 (DDR2): Eine Verbesserung von DDR SDRAM. Auch dieser RAM-Typ führt zwei Lese- und Schreibvorgänge pro Taktzyklus durch, unterstützt aber höhere Taktraten, was zu einer schnelleren Leistung führt. Während standardmäßige DDR-ROM-Module maximal 200 MHz erreichen, kann DDR2-Speicher 533 MHz erreichen – der zusätzliche Vorteil, dass nur 1,8 Volt benötigt werden.
  
  
• Doppelte Datenrate 3 (DDR3): DDR3 ist die Weiterentwicklung von DDR2 und nutzt eine fortschrittliche Signalverarbeitung für verbesserte Zuverlässigkeit, Speicherkapazität und geringeren Stromverbrauch (1,5 Volt).
  
  
• Doppelte Datenrate 4 (DDR4): Eine weitere Verbesserung gegenüber DDR3, Verbesserungen bei der Signalverarbeitung gewähren DDR4 eine noch höhere Kapazität, Leistung und einen geringeren Stromverbrauch (1,2 Volt) bei höheren Taktraten bis zu 1600 MHz.

Im Vergleich zu einem SIMM bietet die Dual-Channel-DIMM-Architektur die doppelte Funktionalität von Dual-Inline-Speichermodulen im Vergleich zu ihren Vorgängern.

Darüber hinaus bieten DIMMs viele Vorteile der aktuellen Generation, die DIMMs zur bevorzugten Lösung für die meisten modernen Computersysteme machen, die mit DIMM-Steckplätzen für zwei, vier, sechs oder acht einzelne DIMMs ausgelegt sind. DIMM-Puffer helfen bei der Verarbeitung von CPU-Signalen, um die Speicherbelastung zu reduzieren, während das Dual-Channel-Design die Verteilung von Daten auf Speichermodule für eine schnelle Verschachtelung mehrerer Anfragen ermöglicht. Für besonders anspruchsvolle Anwendungsfälle sind auch Triple- und Quad-Channel-DIMMs erhältlich. Vom Personal Computing bis hin zu anspruchsvollen Rechenzentren ermöglichen fortschrittliche DIMM-Lösungen eine hochmoderne Datenverarbeitung.