Muistipäivitys poistaa pc:n pullonkaulat Tietokoneen keskusmuistin päivitys on helppo, nopea ja halpa keino parantaa suorituskykyä. Jopa uusi pc voi saada huiman tehoruiskeen muutamalla kympillä. TEKSTI: OSSI JÄÄSKELÄINEN KUVAT: JARI TOMMINEN Yleisimmin koneen nopeuden mittarina käytetään suorittimen suorituskykyä. Mutta markkinoiden ripeinkään suoritin ei riitä, jos laitteistokokonaisuudessa on yksikin pullonkaula. Yksi yleisimmistä pullonkauloista on liian pieni muistimäärä, ja lisämuistin asentaminen onkin usein hintaansa nähden paras vaihtoehto suorituskyvyn nostamiseksi. Eniten lisämuistista hyötyvät pelaajat ja tehokäyttäjät. Toimisto-ohjelmistot tai nettisurffaus eivät vaadi gigatavukaupalla muistia. Mutta jos taustalla pyörii esimerkiksi virustarkastus, myös toimisto-ohjelmien käyttäjä hyötyy muistipäivityksestä. Lisämuistista onkin lähes aina hyötyä. Windows käyttää vapaata muistia tiedostovälimuistina, jolloin kertaalleen ladattu tiedosto pysyy muistissa kunnes pc seuraavan kerran sammutetaan. Kun muistia on tarpeeksi, sovellukset käynnistyvät nopeammin ja jo kertaalleen avatut isotkin tiedostot avautuvat silmänräpäyksessä. Paljonko on tarpeeksi? Tarvittavan muistin voi arvioida Windowsin Tehtävienhallinnasta (Task Manager). Oikean alareunan muistin varaus (commit charge) kertoo paljonko muistia sovellukset käyttävät. Suorituskyky-välilehdel- 28 MikroPC 1 / 2008
Windowsin tehtävienhallinta kertoo kätevästi, paljonko muistia on varattuna. Luku löytyy ikkunan oikeasta alareunasta. tä (performance) löytyy tarkempia tietoja, kuten suurin koko istunnon aikana käytetty muistin määrä. Nyrkkisääntönä, Windows Xp:lle puoli gigatavua muistia on ehdoton minimi. Gigatavu on suositeltava määrä riippumatta siitä, mitä pc:llä tekee. Jos käsitellään kuvaa, ääntä ja videota, gigatavu on vähimmäisvaatimus. Uusi Windows Vista vaatii Xp:tä enemmän muistia. Vistassa yksi gigatavu on ehdoton minimi, mutta sujuvaan käyttöön muistia tarvitaan kaksi gigatavua. Mielessä on pidettävä, että 32-bittisessä käyttöjärjestelmässä muistiavaruus rajoittuu neljään gigatavuun. Xp osaa hyödyntää oletusarvoisesti enintään kaksi gigatavua muistia, mutta rajan voi nostaa kolmeen gigatavuun lisäämällä boot.ini -tiedostoon /3GB -määreen windowsin muun käynnistysrimpsun perään. Xp:n normaalikäytössä yli kahdesta gigatavusta on harvoin todellista lisähyötyä. Yli neljän gigatavun käyttö vaatii Windows Xp x64:n tai 64-bittisen Vistan. Dual Channel -tilan käyttäminen nopeuttaa muistinkäyttöä selvästi. Tilan aktivoiminen edellyttää, että koneeseen asennetaan kerrallaan kaksi identtistä muistikampaa parina. Dual channel -kanavat tunnistaa väristä, ja tässä emossa niitä on kaksi. Toinen muistipari asennetaan violetteihin liittimiin, toinen pari vihreisiin. Erityyppiset ddr-muistit ovat ulkoisesti hyvin pitkälle samannäköisiä. Ylimpänä on vanha ddr-muistikampa, keskellä ddr2-kampa ja alhaalla jäähdytysrivalla suojattu ddr3-muistikampa. Vääräntyyppistä muistia ei saa asennettua koneeseen, siitä pitää huolen muistikamman liittimessä eri paikoilla olevat pienet urat. Mikä on oikea muistikampa? Oikea muistityyppi selviää helpoiten emolevyn ohjekirjasta. Useimmat emolevyt tukevat vain yhtä muistityyppiä, mutta joissakin siirtymäkauden emolevyissä on paikkoja kahdelle eri muistityypille. Erityyppisiä muisteja ei voi kuitenkaan käyttää samaan aikaan. Vanhemmissa tietokoneissa käytetään 184-pinnisiä ddr-muisteja. Gigatavun muistipäivitys maksaa noin 50 euroa. Muisteja voi kuitenkin olla nykypäivänä vaikea löytää, koska ddr-muistia ei käytetä uusissa koneissa. Markkinoiden yleisin muistityyppi on ehdottomasti ddr2, jonka hinta on laskenut vuodessa kymmeniä prosentteja. Gigatavun muistikamman saa jo parilla kympillä. Ddr2:n nopeus on kaksinkertainen ddr-muisteihin verrattuna, tyypillisesti 667 800 megahertsiä eli 3,2 6,4 gigatavua sekunnissa. Useimmat emolevyt pystyvät käyttämään kahta samankokoista muistikampaa rinnakkain niin sanotussa dual channel -tilassa, jolloin muistin nopeus ainakin teoriassa vielä kaksinkertaistuu. Periaatteessa dual channelin käyttöönottoon riittää kaksi samankokoista ja -nopeuksista muistikampaa, mutta varminta on ostaa kaksi identtistä muistikampaa. Dual channelin takia on aina järkevämpää ostaa mieluummin kaksi yhden gigatavun muistikampaa kuin yksi kahden gigatavun kampa. Dual channel -muistipaikat tunnistaa yleensä siitä, että ne on merkattu eri värillä. Nopea, nopeampi, ddr3 Pikkuhiljaa yleistyvä ddr3-muisti on vielä kohtalaisen harvinainen ja edeltäjiään kalliimpi. Nopeus on kaksinkertaistunut ddr2:een verrattuna, mutta muistin hinta on moninkertainen ja todellinen nopeushyötykin jää pieneksi. Sekä ddr2- että ddr3-muistit käyttävät 240-pinnistä liitintä ja muistikammat ovat saman kokoisia. Maallikko ei välttämättä osaakaan erottaa ddr2- ja ddr3-muistipaikkoja toisistaan. Ainoa fyysinen ero on liittimen eri paikassa oleva lovi. Ddr3-tuki löytyy toistaiseksi vain Intelin piirisarjoista. AMD:n emoissa muistiohjain on integroitu suoritinytimeen ja uusimmat Barcelona-ytimetkin tuke- > MikroPC 1/2008 29
vat vain ddr2:ta. Intel-leirissä on tarjolla muutamia emolevymalleja, joissa on sekä ddr2- että ddr3-muistipaikat. Ddr3-muistit yleistynevät tämän vuoden aikana. Latenssi määrää nopeuden Suuremmasta nopeudestaan huolimatta ddr3-muistit eivät ole vielä suorituskyvyltään ylivertaisia. Ddr3-muistipiirien latenssi eli viive on suurempi kuin jo äärimmilleen viritetyissä ddr2-muisteissa. Suuri siirtonopeus ei auta, jos tiedon saamista käsiteltäväksi joutuu odottamaan pitkään. Latenssi ilmaistaan yhdellä tai neljällä numerolla. Mitä pienempi latenssi on, sitä ripeämpää ja kalliimpaa on muisti. Latenssi riippuu myös käytetystä muistinopeudesta. Muistipiirin viive on pienempi 667 MHz:lla kuin 800 MHz:llä. Latenssi merkitään yleisesti esimerkiksi muodossa CL5 eli cas latency 5, joka kertoo muistin nopeudesta. Kun tietoa haetaan muistista, joudutaan odottamaan viisi kellojaksoa, jotta oikea paikka löytyy. Latenssi korostuu, kun muistia luetaan satunnaisista paikoista. Jos yhtä suurta tietomassaa luetaan alusta loppuun, muistin lukunopeus on tärkein tekijä. Tavallisessa käytössä muistipiirin viive ei vaikuta juurikaan kokonaissuorituskykyyn. Huomattavasti kalliimpi ja hieman pienemmällä latenssilla varustettu muisti ei yleensä ole hintansa arvoinen. Erikoismuistien kohderyhmää ovat lähinnä pelaajat ja pc:tä virittelevät ylikellottajat. Tehokäyttäjät ovat kiinnostuneita caslatenssin lisäksi muista viipeistä. Kokonaislatenssi kerrotaan neljällä numerolla, esimerkiksi 5-5-5-13. Neljällä numerolla ilmaistun latenssin ymmärtää helpoimmin, kun kuvittelee, että muisti on kuin suuri ruutupaperi, jossa on sekä rivejä että sarakkeita. Lantenssin ensimmäinen numero kertoo, montako kellojaksoa menee halutun sarakkeen löytämiseen. Toinen numero kertoo, kuinka monta jaksoa kuluu siirtymiseen oikealla rivillä oikeaan sarakkeeseen. Kolmas kertoo, montako jaksoa kestää siirtymiseen riviltä toiselle ja neljäs kertoo oikean rivin etsimiseen kuluvat kellojaksot. Sylimikro on ronkeli päivitettävä Muistikammassa oleva pieni kolo ja liittimessä samalla paikalla oleva kohouma pitävät huolen, ettei muistia voi asentaa väärin päin eikä vääräntyyppistä muistia saa sopimaan koneeseen ilman reipasta väkivaltaa. Lisämuistin asennus on helppoa Muistipäivitys on helppo operaatio. Kun tietokoneen kotelo on avattu ja vapaa muistipaikka löydetty, työ on jo puoliksi valmis. Muistipaikan päissä olevat muovivivut painetaan ala-asentoon, ja itse muistipiiri painetaan alas liittimeen, kunnes molemmat muoviklipsut nousevat takaisin ylös muistikampa lukittuu paikoilleen. Muistikampaa asentaessa pitää tarkistaa, että se menee liittimeen oikein päin. Kaikissa muistikammoissa on lovi, jonka pitää osua liittimessä olevan kohouman kohdalle. Jos lovi on väärässä kohdassa, muistikampa on väärin päin tai väärää tyyppiä, jota emolle ei voi asentaa. Keskusmuistia päivittäessä kannattaa tarkistaa myös vanhat muistikammat, sillä muisti toimii aina hitaimman muistipiirin nopeudella. Jos emolla on esimerkiksi ensimmäisen sukupolven 400 megahertsin muistia, kannattaa se poistaa, koska muuten vanha muisti hidastaa tuntuvasti konetta. Myös latenssin osalta kone toimii hitaimman ehdolla. Kahdesta kalliista ja supernopeasta muistikammasta ei ole hyötyä, jos koneeseen jää hitaampaa muistia. Pc:ssä valmiina olevien muistien latenssit ja nopeudet näkee esimerkiksi bios-asetuksista. SYLIMIKROJEN MUISTIPÄIVITYS sujuu pääpiirteittäin samalla tavalla kuin pöytäkoneissakin, mutta muistipaikkaan pääsee yleensä käsiksi avaamalla tietokoneen pohjassa olevan luukun. Kannettavan mikron muistikammat ovat so-dimm-tyyppisiä, ja ne ovat pöytäkoneen muistia pienempiä. Sylimikroissa on yleensä kaksi muistipaikkaa, mutta joissain malleissa paikkoja on vain yksi. Ennen päivitystä pitääkin ehdottomasti tarkistaa, montako muistipaikkaa ylipäätään on vapaana. Vaikka koneessa olisi kaksi muistipaikkaa, molemmat saattavat olla jo tehtaan jäljiltä varattuna. Kannettavat ovat myös pöytäkoneita ronkelimpia muistin suhteen, eikä fyysisesti koneeseen sopiva muisti aina kelpaa. Vanhemmissa sylimikroissa muistit olivat valmistajakohtaisia, mutta nykyisin muistiliitännät ovat miltei aina standardin mukaisia. Siitä huolimatta yhden valmistajan muistikampa ei välttämättä sovi kaikkiin malleihin, ja joissakin sylimikroissa suurin asennettava muistimäärä on rajoitettu. Miltei kaikki uudet sylimikrot käyttävät standardia so-dimmmuistia, kun aikaisemmin valmistajakohtaiset muistit olivat yleisiä. Muistinpäivitystä hankaloittaa, että sylimikrot ovat paljon pöytäkoneita ronkelimpia muistin suhteen. Muistikampa ei välttämättä toimi, vaikka se ominaisuuksiensa puolesta vaikuttaisi täysin sopivalta. 30 MikroPC 1 / 2008
Tallennusmuisti kutistuu ja kasvaa Häviötön muisti on kätevä tallennusväline pienehköille tietomäärille. Vaatimusten kasvaessa ahtaaksi käyvälle flash-muistille etsitään korvaajaa. Usb-muistitikut, kameroiden muistikortit, monet mp3-musiikkisoittimet ja nykyään jopa eräät sylimikrojen levyasemat käyttävät tiedon tallennukseen häviötöntä muistia. Tavallisesta muistipiiristä poiketen häviötön muisti säilyttää sisältönsä, vaikka sen sähkövirta katkaistaan. Häviöttömiä muistityyppejä on useita, mutta laajimmalle on levinnyt flashmuistiksi kutsuttu muistityyppi. Kätevyydestään huolimatta flashilla on myös ongelmansa. Perinteisen flash-muistin tallennussolu perustuu muunnettuun transistoriin Eriste Si0 2 Lähde Flash-muistisolun rakenne Eriste Si0 2 Ohjaushila ja materiaaliin, joka pystyy varastoimaan sähkövarauksen. Vuototaipumuksen takia solu tarvitsee ympärilleen tuhdin eristekerroksen, joka kasvattaa solun kokoa. Uudelleenkirjoittaminen puolestaan vaatii suuren virran. Solujen pakkaaminen tiheämmin kasvattaa lämpöongelmia ja aiheuttaa suuria sähköhäviöitä sekä altistaa muistin toimintahäiriöille. Kelluva hila (säilyttää varauksen) Nielu TEKSTI JA KUVAT: JARI TOMMINEN Korvaajille kysyntää Flash-muistin rajallinen tallennuskapasiteetti on saanut muistivalmistajat etsimään keinoja kiertää muistisolun fyysisen koon aiheuttamia rajoituksia. Sopivilla materiaalivalinnoilla ja solun kanavatransistorin ohjausta hieman muuttamalla on löydetty tapoja tallentaa samaan soluun useampia bittejä. Menetelmät vaihtelevat kelluvan hilan eri reunojen varaustilan erottelusta suuruudeltaan erilaisten varaustilojen tallentamiseen. Kaikki nämä menetelmät pohjautuvat kuitenkin flash-muistitekniikkaan. Täysin poikkeaviin ratkaisuihin perustuvia muistityyppejä on toistaiseksi ilmaantunut vain harvoja. Yksi niistä on niin kutsuttu magnetoresistiivinen muisti. Tähän mennessä ehkäpä lupaavin vaihtoehto on kuitenkin ohjelmoitava, metallisoituva solu (programmable metallization cell, PMC). Arizonan osavaltion yliopiston sovelletun nanoioniikan keskuksessa kehitellyn muistin sähköntarpeen luvataan olevan jopa vain tuhannesosa nykyiseen flashmuistiin verrattuna. PMC-muistin tallennustiheyskin on useita kertoja flash-muistia suurempi. Yksinkertainen on tehokasta PMC-muistissa volframi- ja kuparielektrodien väliin on sijoitettu ohut kalvo kupari-ioneilla rikastettua, lasimaista germaniumsulfidia. Kirjoitettaessa elektrodien väliin kytketään jännite siten, että volframielektrodi on negatiivinen. Tällöin elektrolyyttiin muodostuu sähkökenttä. Kenttä saa elektrolyytin ja toisen elektrodin kupari-ionit kasautumaan volframielektrodille ja muodostamaan elektrodien väliin ohuen, metallisen nanojohtimen. Johtimen ollessa paikallaan elektrodien välinen vastus on käytännössä lähes nolla solussa on silloin ykkösbitti. Solun pyyhkiminen tai nollabitin kirjoittaminen tapahtuu kääntämällä elektrodien välinen jännite napaisuudeltaan päinvastaiseksi. Tämä saa ohuen nanojohtimen purkautumaan, jolloin solun vastus nousee huomattavasti suuremmaksi. PMC:n etuina ovatkin nanomittakaavan koko, hyvin pieni sähköntarve ja se, ettei tallennettu tieto häviä. Uudet muistit voidaan myös valmistaa olemassaolevalla tuotantotekniikalla. > P-tyypin puolijohde N-tyypin puolijohde Tavallisen flash-muistisolun rakenne perustuu pitkälti mosfet-kanavatransistoriin. Ohjelmoitaessa solua (looginen 0-tila) lähteeseen kytketään nollajännite ja ohjaushilaan sekä nieluun 12 voltin jännite. Tämän seurauksena kelluvaan hilaan siirtyy elektroneja, jotka jäävät hilaan ympäröivän eristeen ansiosta vangeiksi, kun jännite katkaistaan. Pyyhittäessä solua (looginen 1-tila) lähde jätetään auki, ohjaushilaan kytketään nollajännite ja nieluun 12 voltin jännite. Tämä vapauttaa kelluvaan hilaan vangitun sähkövarauksen. MikroPC 1/2008 31
Ohjelmoitavaksi metallisoituvaksi soluksi (programmable metallization cell, PMC) kutsutussa häviöttömässä muistitekniikassa yksittäinen muistisolu muodostuu kahdesta elektrodista, joiden välissä on esimerkiksi germaniumsulfidista valmistettu lasimainen elektrolyyttikalvo. Toinen elektrodeista on volframia (inertti) ja toinen kuparia tai hopeaa (hapettuva). Elektrolyytti on rikastettu hapettuvan elektrodin materiaalista riippuen positiivisesti varautuneilla kupari- tai hopeaioneilla. Toimintakaavio on viitteellinen. PMC-muistin toiminta Perustilassa metalli-ionit (punaiset pallerot) ovat vapaasti hajaantuneina elektrolyyttiin. Elektrodien välillä ei ole kontaktia, joten solun sähköinen vastus on hyvin suuri. Solussa on 0-bitti. 1 2 Kirjoitettaessa soluun elektrodeihin kytketään jännite (alle 0,3 V) siten, että volframielektrodi on negatiivinen ja hapettuva elektrodi positiivinen. Volframielektrodi luovuttaa elektroneja positiivisille metalli-ioneille, jotka pelkistyvät katodilla metalliksi (harmaat pallerot) samalla, kun anodi hapettuu. Metalli-ionien pelkistymisreaktio jatkuu hyvin nopeasti (nanosekunneissa), kunnes elektrodien väliin on kasvanut sähköä johtava vakaa, metallinen silta. 3 4 Kun metallisilta on muodostunut, solun sähköinen vastus on huomattavasti pienempi kuin perustilassa. Solussa on 1-bitti. PMC-solu säilyttää tilansa täysin ilman ulkoista ylläpitoa. 1 2 Solun tyhjennystä tai 0-bitin kirjoittamista varten elektrodien välille kytketyn jännitteen napaisuus käännetään. Metallisillassa olevat atomit ja hapettuva elektrodi alkavat luovuttaa elektroneja volframielektrodille. Anodi pelkistyy jälleen ja sillan atomit hapettuvat positiivisiksi metalli-ioneiksi. Metallisillan atomien hapettuminen jatkuu hyvin nopeasti (nanosekunneissa) ja metalli-ionit hajaantuvat elektrolyyttiin. Sähköä johtava kytkös elektrodien väliltä häviää. Reaktio jatkuu, kunnes kaikki sillassa olleet atomit ovat hapettuneet. Ilman metalliatomeista muodostunutta nanojohdinta solun sähköinen vastus on jälleen kasvanut huomattavasti 1-tilaa suuremmaksi. Solussa on 0-bitti. 3 4 PMC-solu säilyttää myös perustilansa täysin ilman ulkoista ylläpitoa. 32 MikroPC 1 / 2008