¿Por qué los DIMM no están equipados con un disipador de calor como una CPU?

Sé que un DIMM está compuesto por un conjunto de chips que contienen una lógica de control que administra las operaciones de memoria de decodificación y captura previa . De acuerdo con una especificación del producto , descubrí que la RAM más nueva funciona a una velocidad de reloj alta (> 1 Ghz) que es comparable a algunas CPU. Y eso es lo que me hizo preguntarme por qué solo la CPU está equipada con un disipador de calor, y no también el DIMM, además de una cierta frecuencia de reloj alta (y, por lo tanto, la cantidad de calor que se necesita enfriar).

Algunos DIMM tienen disipadores de calor. Mire los módulos DIMM orientados al overclocker.
PC3-8500 no funciona (a pesar de su nombre común de DDR3 1066, ya pesar de que muchos proveedores sugieren lo contrario en los materiales de marketing) a una frecuencia de reloj > 1 GHz. Tiene transferencias 1066M por segundo, pero debido a que es un producto de tasa de datos doble, eso significa que su tasa de reloj es de 533 MHz y realiza dos operaciones por ciclo de reloj (similar a tener un procesador de doble núcleo). Los productos PC3-16000 funcionan a 1 GHz, pero parecen tener disipadores de calor universales.
Umm… lo son. Sin embargo, no todos ellos, al igual que no todas las CPU requieren disipadores térmicos y puede encontrar integrados de bajo consumo sin disipadores térmicos. Sugiero reformular su pregunta, porque no parece bien investigada de la forma en que la planteó.
¿Por qué correlaciona Ghz con la necesidad de disipadores de calor en lugar del consumo de energía? No tengo conocimiento de ningún DIMM que consuma 250 vatios.
@TomTom entendido.
@TomTom: Porque el consumo de energía tiende a aumentar con el aumento de la frecuencia. Esto puede ser superlineal, incluso. Para compensar los intervalos de tiempo más cortos, necesita voltajes más altos para mantener un margen de ruido suficiente.
Sí, pero es un poco ignorante ir por frecuencia e ignorar totalmente las especificaciones de diseño térmico. Es bastante obvio que, por ejemplo, una CPU con zócalo TR4, que puede usar hasta 250 vatios en la iteración más reciente, tendrá una necesidad de refrigeración diferente a la de un DIMM que extrae, atención, alrededor de 1-2 vatios, frecuencia o no. La frecuencia no es el único elemento relevante. Al final, se trata del consumo de energía y el perfil térmico, y eso es muy diferente SIN IMPORTAR la frecuencia.
Analogía con la pregunta: "Si el motor de mi cuadricóptero gira a 9000 RPM, ¿por qué no necesita el mismo enfriamiento que el motor de mi automóvil que gira a 9000 RPM?" Es una cuestión de escala.

Respuestas (5)

Está suponiendo que la disipación de energía está directamente relacionada con la frecuencia del reloj. Eso es cierto, pero hay más.

Supongamos que tengo este chip A donde solo el 10 % del área del chip (tamaño del troquel) funciona a la velocidad de reloj más alta. En comparación con un chip B del mismo tamaño donde el 100 % de los circuitos se ejecutan a una velocidad de reloj alta, el chip A disiparía solo alrededor de 1/10 de la potencia que disipa el chip B.

Mi punto: no solo importa la frecuencia del reloj, sino también la cantidad de chip que se está ejecutando realmente a esa frecuencia de reloj.

Para chips DRAM (los DIMM de PC usan DRAM), la mayor parte del área del chip son celdas DRAM (obviamente) y se ejecutan a una velocidad significativamente más baja que la velocidad del reloj externo. El controlador de DRAM accede a los chips en paralelo y en secuencia, de modo que esta menor velocidad se compensa de alguna manera con el paralelismo.

En una CPU, una parte mucho más grande de los circuitos en realidad se ejecutan a la velocidad de reloj máxima (dependiendo de qué tan ocupada esté la CPU, por supuesto), por lo que está obligado a disipar mucha más energía que un chip DRAM donde solo una pequeña parte del chip está corriendo muy rápido.

Puedes agregar otro hecho simple. el área de superficie de un DIMM es significativamente mayor que el área de superficie de una CPU. Sí, puede que no lo parezca, pero eso se debe principalmente a que "la CPU" es principalmente material de difusión de la cabeza, la CPU real es mucho más pequeña.
Realmente es significativamente más bajo. La mayoría de los módulos DRAM modernos para PC de consumo se actualizan cada 64 ms, por lo que, en lugar de operar en el rango de GHz, funciona nominalmente a unos míseros 15,625 Hz. Por supuesto, un módulo con mucha carga será bastante exigente, pero incluso entonces, la memoria caché integrada de la CPU reducirá la necesidad de leer repetidamente de la RAM.
@forest, no como 1/64 ms = 15 Hz, para 15 kHz T es aproximadamente 64 us. Pero 15 Hz es solo la frecuencia de actualización, cuando se accede a las celdas DRAM se accederá a una frecuencia mucho más alta. Los 15 Hz son solo cuando están inactivos (sentados allí simplemente manteniendo el contenido de la RAM).
@Bimpelrekkie Dije 15 Hz, no 15 kHz (15.625 donde . es un lugar decimal). Dije que un módulo cargado será más gravado. La mayoría de las celdas se muestrearán cada 64 ms.

Los DIMM no disipan la misma energía que una CPU, por lo que no necesitan el mismo enfriamiento. Además, la potencia que disipan los chips de memoria y control está mucho más distribuida físicamente.

La disipación de energía puede ser aproximadamente proporcional a la velocidad del reloj, pero esa constante de proporcionalidad es bastante diferente entre una CPU y una memoria. La CPU tiene muchos más transistores y puertas cambiando en las transiciones de reloj que la memoria.

Recuerde que para CMOS, en el momento en que la corriente sea aproximadamente proporcional a la velocidad del reloj, la corriente dominante está cargando y descargando todos los pequeños condensadores parásitos en las salidas de cada puerta. Si tiene menos puertas cambiando de estado, entonces hay una corriente más baja, lo que resulta en una disipación más baja a la misma frecuencia de reloj.

Necesita un disipador de calor si su componente produce más calor del que puede disipar a través de su propio paquete. El calor es electricidad convertida en un cambio de temperatura de alguna masa

Ahora, en una CPU moderna, lo que usa energía eléctrica es principalmente el proceso de cambiar un transistor. Cada cambio de transistor individual cuesta energía, y cuanto más rápido tiene que ocurrir el cambio, aumenta la cantidad de energía por cambio.

Ahora, para cada ciclo de reloj, su CPU hace muchas cosas complicadas como multiplicar números, calcular direcciones, especular qué podría calcular la próxima operación antes de que eso realmente suceda, y así sucesivamente. Esas operaciones conducen a que muchos transistores cambien a la vez.

Un chip DRAM (como el de sus DIMM) es diferente en el sentido de que no hay operaciones complejas que realizar, es solo memoria, lo que significa que básicamente tiene que cambiar (longitud de palabra) × (bits de dirección de memoria), así que, en realidad, menos de 2000 transistores para un solo chip (hay un poco de sobrecarga de decodificación de direcciones y comandos, pero eso es muy "bonito" en comparación con la complejidad de una CPU). Claro, las cosas que estos transistores cambian necesitan más energía (porque cargan y descargan condensadores relativamente grandes, cuya carga es el bit real), pero en realidad son muy pocos transistores.

Luego, la DRAM también debe actualizarse periódicamente, pero eso sucede solo cada pocos milisegundos, por lo que solo cada dos millones de ciclos de reloj de memoria y, por lo tanto, no contribuye en gran medida al consumo general de energía.

"Condensadores relativamente grandes" en el rango de nF...
Debo admitir que no sé qué tan grandes son. ¡Probablemente múltiples docenas de picofaradios!

Algunos tipos de DIMM tienen (y necesitan) disipadores de calor. Si bien las tarjetas de memoria orientadas a los jugadores son principalmente por razones de diseño/espectáculo, hay, por ejemplo, FBDIMM para servidores que, debido a su arquitectura diferente, requieren mucha más energía (las últimas que usé tenían aproximadamente 10 W por tarjeta) y, por lo tanto, necesita más capacidad de enfriamiento que la que puede proporcionar el paquete de chips de plástico desnudo.DDR2 FB DIMM

"los que están en las tarjetas de memoria orientadas a los jugadores son principalmente por razones de diseño/espectáculo" - No estoy de acuerdo. Necesitaba comprar radiadores para la memoria de mi PC hace algunos años, y me ayudó a prevenir los BSoD de Windows. Sólo anecdótico, lo sé, pero aún así.
@Mołot Es por eso que escribí "principalmente" ... puede haber casos en los que las tarjetas de memoria se overclockean lo suficientemente fuerte (o están tan mal diseñadas o instaladas en una caja con flujo de aire deficiente) que ya no funcionan de manera estable sin refrigeración adicional. pero la gran mayoría no necesita eso. Acabo de revisar algunas tarjetas de memoria para jugadores de Kingston, y todas están en el área de 1.5-2 vatios, que también podrían disiparse fácilmente sin el disipador de calor.
Para ser honesto, OC en los juegos ya no es un "caso de esquina", es algo que los fabricantes esperan que suceda. Además, siempre hago todo lo posible para comprar la memoria más rápida que mi CPU puede manejar, y eso marca la diferencia, supongo.

DRAM se construye a partir de puertas y condensadores. Piensa en vasos de agua, algunos vacíos, otros llenos. Vierta un poco de agua y vuelva a llenar periódicamente a medida que se evapora.

La memoria caché de la CPU está hecha de flip-flops. Piense en grifos con agua fría o caliente a todo volumen. No es necesario rellenarlos, pero consumen mucha agua (energía).

Debido a esa diferencia, los chips DRAM generalmente no necesitan disipadores de calor (no hay mucha pérdida de energía), pero la CPU sí. Tenga en cuenta que la CPU también hace los cálculos (otro conjunto de mangueras contra incendios) que contribuyen al calor.

¿Por qué los DIMM no están equipados con un disipador de calor como una CPU?
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