Cos'è un dual in-line memory module (DIMM)?

I DIMM si collegano alla scheda madre del computer attraverso una connessione a doppia fila di pin, consentendo una velocità di trasferimento del percorso dati nativo a 64 bit intrinsecamente superiore e più efficiente rispetto ai precedenti tipi di hardware per il trasferimento dei dati della RAM, come i SIMM (single in-line memory module).

I DIMM sono disponibili in una varietà di configurazioni e fattori di forma, la maggior parte dei quali sono standardizzati dal Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) per adattarsi ai tipici slot DIMM: i personal computer (PC) in genere richiedono un DIMM standard di 133,35 mm (5,25 pollici) mentre i laptop richiedono un SO-DIMM (small outline dual in-line memory module) da 67,6 mm (2,66 pollici). Oltre alle dimensioni fisiche del componente, i DIMM sono disponibili in un'ampia gamma di tipi di RAM.

Sebbene la maggior parte delle workstation moderne utilizzi chip di memoria DIMM, il tipo specifico di DIMM più adatto per un determinato computer dipende dai vincoli fisici dell'hardware e dall'applicazione prevista.

Essenzialmente, un DIMM è un tipo di modulo RAM che utilizza un tipo specifico di connettore pin per aggiungere più chip RAM a un sistema informatico, in modo da potenziare in modo efficiente una unità di elaborazione centrale (CPU), il trasferimento dei dati e la velocità di trasferimento senza aumentare il consumo energetico. I sistemi informatici utilizzano la RAM per archiviare temporaneamente i dati attualmente in uso al fine di eseguire operazioni in tempo reale. Le applicazioni più esigenti, come il rendering di video digitali o i giochi online, richiedono molta RAM. I sistemi informatici con una RAM insufficiente rallentano o vanno in timeout.

In genere, le forme di data storage più veloci e costose, come la RAM, sono chiamate memoria, mentre l'hardware o i componenti di storage stabili più economici sono definiti storage. I computer utilizzano lo storage per conservare la maggior parte dei dati, in particolare elementi come file di applicazioni, documenti e/o supporti che non sono necessari in quel preciso momento. I computer utilizzano la memoria, o RAM, per accedere e gestire dati e file rilevanti o necessari per le attività e le funzioni del momento.

La maggior parte delle memorie RAM è considerata una forma di memoria volatile, in quanto richiede elettricità costante per memorizzare i dati e perde tutti i dati memorizzati in caso di interruzione dell'alimentazione del sistema. Ecco perché i computer utilizzano forme di memoria non volatili che non richiedono alimentazione costante, come i dischi rigidi a stato solido, per lo storage a lungo termine.

I due tipi principali di RAM sono la memoria ad accesso casuale statica (SRAM) e la memoria ad accesso casuale dinamica (DRAM). Sviluppata all'inizio degli anni '60, la tecnologia SRAM utilizza i transistor per memorizzare i dati ed è una tecnologia veloce ed efficace ma ingombrante e costosa. Nel 1968 il ricercatore IBM Robert Dennard compì una delle scoperte più significative dell'informatica moderna inventando quelli che sarebbero diventati i primi chip DRAM sviluppati da Intel nel 1970, un'innovazione che ha aumentato così tanto le funzionalità della RAM che il suo impatto si fa sentire ancora oggi. Sebbene le celle di memoria di tipo SRAM siano ancora utilizzate per alcuni scopi specifici, la DRAM è diventata così dominante da essere quasi sinonimo di RAM, sebbene esistano anche molte categorie secondarie di chip DRAM.

La principale innovazione di un dual in-line memory module (DIMM) rispetto a un single in-line memory module (SIMM) è il connettore a doppia fila di pin.

Con un SIMM, i chip RAM sono collegati in cortocircuito l'uno con l'altro e lasciano passare i dati solo attraverso un lato del modulo. La RAM DIMM, tuttavia, può raggiungere una velocità di trasmissione dei dati doppia utilizzando i pin del connettore su entrambi i lati del modulo.

Poiché il data storage massimo offerto da un SIMM è di 32 bit per ciclo di clock, i moduli SIMM vengono utilizzati in coppia per ottenere una velocità di trasferimento del percorso dati standard a 64 bit, con un consumo di 5 volt per SIMM. Il SIMM offre un data storage compreso tra 4 e 64 MB. Come abbiamo visto, i SIMM hanno connettori su un solo lato del circuito stampato.

Raddoppiando il numero di connettori, i DIMM raddoppiano efficacemente la capacità dei SIMM, richiedendo solo 3,3 volt. Questa innovazione richiede uno slot DIMM specializzato nella scheda madre del computer, perché il DIMM non è compatibile con gli slot SIMM. Tuttavia, la memoria di tipo DIMM è diventata la soluzione ideale per aggiungere memoria alla maggior parte dei sistemi informatici moderni, perché una singola unità DIMM offre da 32 MB a 1 GB di storage con una maggiore efficienza energetica.

Oltre al caratteristico connettore a doppia fila di pin, la maggior parte delle unità moderne condivide una serie di qualità vantaggiose che rendono il DIMM adatto a molti tipi diversi di calcolo.

Oltre che per le dimensioni, la velocità e la capacità, i vari tipi di DIMM si differenziano anche per le caratteristiche funzionali uniche del DIMM stesso e per il tipo di chip RAM utilizzato.

• Unbuffered DIMM (UDIMM): come suggerisce il nome, i DIMM senza buffer non hanno buffer di memoria e comunicano direttamente con il controller di memoria situato nella CPU. Gli UDIMM sono noti per la loro velocità e convenienza e vengono spesso utilizzati nei computer desktop e nei laptop.
  
  
• Fully buffered DIMM (FB-DIMM): a differenza degli UDIMM, gli FB-DIMM sono dotati di un buffer di memoria avanzato (AMB) per facilitare la comunicazione tra il modulo di memoria e il controller di memoria. Il bus AMB divide le operazioni in due parti (lettura e scrittura) e può eseguire entrambe le funzioni contemporaneamente per offrire prestazioni migliori. Gli FB-DIMM offrono maggiore affidabilità, integrità del segnale e velocità di rilevamento degli errori, e queste proprietà li rendono la scelta preferita per server e workstation che richiedono una maggiore capacità di memoria.
  
  
• Registered DIMM (RDIMM): chiamati così per i registri di memoria aggiuntivi posizionati tra il controller di memoria e il modulo di memoria, gli RDIMM sono anche chiamati memorie buffer e sono adatti ai server e ad altri sistemi che richiedono molta stabilità. Gli RDIMM fanno da buffer per comandi, indirizzi e cicli di clock dalla CPU e indirizzano le istruzioni a registri di memoria specifici, riducendo il carico sul controller di memoria.
  
  
• Load-reduced DIMM (LR-DIMM): altra sottocategoria di DIMM con buffer, gli LR-DIMM presentano un buffer di memoria di isolamento (iMB) per ridurre lo sforzo della CPU e ottenere velocità e capacità migliori separando i chip DRAM della DIMM dalla CPU principale. Invece di comunicare direttamente con la DRAM, il controller di memoria invia istruzioni al chip iMB, quindi la memoria bufferizzata esegue tutte le operazioni.

• Synchronous dynamic RAM (SDRAM)/Single data rate (SDR): il termine SDR SDRAM è spesso abbreviato in SDRAM, poiché questi tipi di RAM sono sinonimi. La SDRAM sincronizza le operazioni con la velocità di clock del microprocessore sottostante, con conseguente aumento sostanziale della capacità dei DIMM di eseguire istruzioni per unità di tempo di clock. Mentre la memoria DRAM asincrona risponde immediatamente agli input della CPU, la SDRAM attende il segnale di clock prima di eseguire le istruzioni. Questo metodo, noto come "pipelining", consente alla SDRAM di ricevere (leggere) nuovi ordini prima che le istruzioni precedenti siano state del tutto completate (scrivere). Di conseguenza, la CPU può elaborare simultaneamente ordini sovrapposti, eseguendo una funzione di lettura e una di scrittura per ciclo di clock, con conseguente aumento della velocità di trasferimento e delle prestazioni complessive della CPU.
  
  
• DDR (Double Data Rate): funzioni DDR SDRAM come SDR SDRAM, con il doppio della velocità. SDRAM DDR elabora due istruzioni di lettura e due di scrittura per ciclo di clock e funziona anche a una tensione standard inferiore (2,5 volt rispetto a 3,3 volt).
  
  
• Double data rate 2 (DDR2): anche questo tipo di RAM, un miglioramento della SDRAM DDR, esegue due funzioni di lettura e scrittura per ciclo di clock, ma con il supporto di velocità di clock più elevate che si traducono in prestazioni più elevate. Mentre i moduli ROM DDR standard raggiungono un massimo di 200 MHz, la memoria DDR2 può raggiungere i 533 MHz, con l'ulteriore vantaggio di richiedere solo 1,8 volt.
  
  
• Double Data Rate 3 (DDR3): DDR3, l'evoluzione successiva della funzione DDR2, utilizza l'elaborazione avanzata dei segnali per migliorare l'affidabilità, la capacità di memoria e il consumo energetico (1,5 volt).
  
  
• Double data rate 4 (DDR4): i miglioramenti apportati all'elaborazione del segnale della DDR4, un'ulteriore evoluzione della DDR3, le garantiscono capacità e prestazioni ancora migliori e un consumo energetico inferiore (1,2 volt) con velocità di clock più elevate, fino a 1600 MHz.

Rispetto a un SIMM, l'architettura DIMM a doppio canale rende i dual in-line memory module due volte più funzionali rispetto ai loro predecessori.

Inoltre, i DIMM offrono molti vantaggi di ultima generazione e rappresentano la soluzione ideale per la maggior parte dei sistemi informatici moderni, progettati con slot DIMM per supportare due, quattro, sei o otto DIMM. I buffer DIMM aiutano a elaborare i segnali della CPU per ridurre il workload della memoria, mentre il design a doppio canale consente la distribuzione dei dati tra i moduli di memoria per un rapido interleaving di richieste multiple. Per casi d'uso particolarmente impegnativi, sono disponibili anche DIMM a tre e quattro canali. Dal personal computing ai data center più esigenti, le soluzioni DIMM avanzate consentono un'elaborazione all'avanguardia.