Veröffentlicht: 21. März 2024
mitwirkende: Josh Schneider, Ian Smalley
Ein Dual-Inline-Speichermodul (DIMM) ist eine gängige Art von modularer Hardware für Computerspeicher, die in Desktops, Laptops und Servern verwendet wird und aus mehreren Random Access Memory Chips (RAM) auf einer einzigen Leiterplatte besteht.
DIMMs werden über eine doppelseitige Pin-Verbindung mit der Hauptplatine eines Computers verbunden und ermöglichen einen nativen 64-Bit-Datendurchsatz, der von Natur aus schneller und effizienter ist als frühere Arten von RAM-Hardware für die Datenübertragung, wie z. B. 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.
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Im Wesentlichen ist ein DIMM eine Art von RAM-Modul, das eine bestimmte Art von Steckverbinder verwendet, um mehrere RAM-Chips so in ein Computersystem zu verbauen, dass die Geschwindigkeit der CPU, des Datentransfers und des Durchsatzes effizient erhöht wird, ohne dafür den Stromverbrauch zu erhöhen. Computersysteme verwenden RAM, um Daten vorübergehend zu speichern, die gerade für die Durchführung von Echtzeitvorgängen verwendet werden. Dementsprechend benötigen anspruchsvolle Anwendungen, wie das Rendern digitaler Videos oder Online-Spiele, viel RAM. Computersysteme mit unzureichendem RAM laufen langsam oder fallen aus.
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 Arbeitsspeicher, da sie zum Speichern von Daten ständig Strom benötigen und alle gespeicherten Daten verlieren, wenn das System nicht mit Strom versorgt wird. Aus diesem Grund verwenden Computer für die langfristige Speicherung nichtflüchtige Speicherformen, die keine konstante Stromversorgung benötigen, wie z. B. Solid-State-Festplatten (SSDs).
Die beiden Haupttypen von RAM sind statische Direktzugriffsspeicher (Static Random Access Memory, SRAM) und dynamische Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory, DRAM). Die in den frühen 1960er Jahren entwickelte SRAM-Technologie verwendet Transistoren zum Speichern von Daten, was schnell und effektiv, aber sperrig und teuer ist. Im Jahr 1968 gelang dem IBM Forscher Robert Dennard jedoch einer der bedeutendsten Durchbrüche in der modernen Computertechnik, als er die ersten DRAM-Chips erfand, die 1970 von Intel entwickelt wurden. Diese Innovation steigerte die Funktionalität des Arbeitsspeichers so enorm, dass ihre Auswirkungen noch heute spürbar sind. Während SRAM-Speicherzellen immer noch für einige ausgewählte Zwecke verwendet werden, hat sich DRAM so weit durchgesetzt, dass es fast zum Synonym für RAM geworden ist, obwohl es auch viele Unterkategorien 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. Mit DIMM-RAM kann jedoch eine doppelte Datenübertragungsrate erreicht werden, indem die Anschlussstifte 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.
Innerhalb der Speicherarchitektur eines Systems bieten DIMMs eine unabhängige Verwaltung ihrer einzelnen DRAM-Chips, die als „Memory Ranks“ bezeichnet werden. Der gleichzeitige Zugriff auf mehrere Ranks ist entscheidend für die Unterstützung des von modernen Prozessoren verwendeten Interleaving-Prozesses mit mehreren Operationen auf mehreren Memory Interleaving-Prozesses. So kann eine CPU beispielsweise Daten aus einem Memory Rank lesen, während sie in einen anderen schreibt, und beide DRAM-Chips löschen, sobald der Vorgang abgeschlossen ist. Im Ergebnis führt dies zu einer schnelleren Verarbeitung ohne Engpässe.
DIMMs haben sich als vielseitige Unterstützung für die im Laufe der Zeit erfolgten Fortschritte in der Speichertechnologie erwiesen. Dazu gehört auch die DDR-Kategorie (Double Date Rate), die eine strenge Kontrolle des Timings der internen elektrischen Daten- und Taktsignale des Computers verwendet, um höhere Übertragungsraten zu ermöglichen. Es sind bereits DIMM-Varianten erhältlich, die die Standards DDR, DDR2, DDR4 und DDR5 unterstützen. Darüber hinaus können nichtflüchtige DIMMs (NVDIMM) sogar spezielle nichtflüchtige RAM-Optionen unterstützen, welche die Notfallwiederherstellung (z. B. bei einem unerwarteten Systemabsturz) beschleunigen können, indem sie die Daten auch ohne Stromzufuhr erhalten.
DIMMs helfen auch bei der Notfallwiederherstellung, indem sie ECC-Methoden unterstützen, wie z. B. SECDEC-Protokolle (Single Error Correct, Double Error Detect), die zusätzliche Bits neben denen, die bei der Datenübertragung verwendet werden, partitionieren, um eventuelle Ungenauigkeiten bei der Übertragung zu überprüfen und zu korrigieren.
DIMMs haben sich mit der modernen Computerhardware weiterentwickelt und sind standardisiert, damit sie in verschiedene Arten von Motherboards passen. Zeitgleich mit der Entwicklung von Servern, die in Racks eingebaut werden, sind die DIMM-Karten immer kleiner geworden. So passen sie auch in kompakte Gehäuse, was den Platzbedarf in Rechenzentren verringert und die Einsatz von mobilem Computing ermöglicht. Zu den beliebten Formfaktoren gehören Small Outline Dual Inline Memory Modules (SODIMM) und die noch kleineren Mini-DIMM.
Je nach RAM-Typ hat jeder DIMM-Typ seine eigene Taktfrequenz, Geschwindigkeit und seinen eigenen Bus zur Verwaltung von Daten-, Adress- und Steuerleitungen. So können DIMMs verschiedene Datenübertragungsraten bieten, um die speziellen Anforderungen eines jeden Computersystems zu erfüllen.
Abgesehen von Größe, Geschwindigkeit und Kapazität unterscheiden sich die DIMM-Varianten auch durch die einzigartigen Funktionsmerkmale des DIMMs selbst sowie durch die Art der verwendeten RAM-Chips.
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.
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