Serial Presence Detect คืออะไร ? มีประโยชน์อย่างไรในหน่วยความจำ ?

Serial Presence Detect (SPD) คืออะไร ?

หากพูดถึง ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ (Computer Hardware) อย่าง หน่วยความจำแรม (RAM) เป็นส่วนหนึ่งของระบบหน่วยความจำที่จำเป็นต่อการทำงานของคอมพิวเตอร์ โดยชิ้นส่วนนี้เป็นฮาร์ดแวร์ที่ค่อนข้างให้อิสระในการเลือกกับผู้ใช้ หากคุณเคยประกอบคอมพิวเตอร์ด้วยตนเอง หรือเคยซื้อ RAM มาก่อน ก็คงรู้อยู่แล้วว่า RAM เป็นฮาร์ดแวร์ที่มีตัวเลือกเยอะมาก ความเร็วในการทำงาน, CAS Latency, ค่า Bus ฯลฯ

พื้นฐานในการทำงานของ RAM จะต้องมีการสื่อสารกับ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลเกือบตลอดเวลา ดังนั้น เพื่อให้ฮาร์ดแวร์ทั้งสองตัวทำงานร่วมกันได้ มันจึงต้องรู้จักกันเป็นอย่างดี แต่อย่างที่เราได้บอกไปแล้วว่า RAM มีตัวเลือกเยอะมาก เพื่อให้มันทำงานเข้ากันได้แน่นอน จึงต้องอาศัยสิ่งที่เรียกว่า SPD (Serial Presence Detect) เข้ามาช่วย

ว่าแต่ SPD คืออะไร ? มาทำความรู้จักมันให้มากขึ้นกัน

Serial Presence Detect คืออะไร ? (What is Serial Presence Detect ?)

คำว่า "SPD" ย่อมาจากคำว่า "Serial Presence Detect" เป็นวิธีการที่ RAM ใช้ในการสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลกับ BIOS หรือ UEFI ของระบบ เพื่อรับประกันว่ามันจะทำงานเข้ากันได้ และมีประสิทธิภาพสูงสุด ด้วยการแจ้งข้อมูลคุณสมบัติของ RAM อย่างเช่น ความจุ, ความเร็ว, แรงดันไฟฟ้า และ Timing ให้กับระบบ

SPD เป็น โปรโตคอล (Protocol) ที่ทางคอมพิวเตอร์ใช้ปรับตั้งค่าการทำงานของระบบให้เหมาะสมกับหน่วยความจำอัตโนมัติ โดยเวลาที่เรากดเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ก่อนที่ตัวระบบปฏิบัติการเริ่มต้นทำงาน มันจะมีขั้นตอนที่ฮาร์ดแวร์จะตรวจเช็คความพร้อมในการทำงาน เรียกว่าขั้นตอน Power On Self Test (POST) ในขั้นตอนนี้ BIOS จะเชื่อมต่อไปยัง SPD เพื่อนำข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับหน่วยความจำ มาใช้ปรับตั้งค่าระบบให้เหมาะสม ในอดีต การปรับค่าข้อมูลของ SPD เป็นเรื่องยากมาก แต่สำหรับ BIOS/UEFI ในปัจจุบันนี้ ส่วนใหญ่จะใส่เครื่องมือสำหรับปรับค่า SPD มาให้เลย ช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถเปลี่ยนค่า SPD ได้ง่าย ๆ

หลังจากจบขั้นตอน POST คอมพิวเตอร์ของคุณก็จะได้รับโปรไฟล์การทำงานที่เหมาะสมกับ RAM ที่ถูกติดตั้ง ซึ่งโปรไฟล์นี้จะถูกใช้ในการทำงานของระบบปฏิบัติการ และซอฟต์แวร์ นั่นเอง

Serial Presence Detect ทำงานได้อย่างไร ? (How does Serial Presence Detect work ?)

เรารู้แล้วว่า Serial Presence Detect (SPD) มีหน้าที่ในการส่งข้อมูลจาก RAM ไปบอก BIOS แต่อาจจะมีคนสงสัยว่า แล้วมันส่งข้อมูลออกไปได้อย่างไร ? เพราะ RAM เป็นหน่วยความจำแบบชั่วคราว ไม่สามารถเก็บข้อมูลเอาไว้ได้หากไม่มีพลังงานไฟฟ้าคอยเลี้ยง

ทาง Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) องค์กรที่คอยควบคุมการออกแบบ และกำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับ RAM ได้กำหนดว่า RAM ที่รองรับมาตรฐาน SPD จะต้องมีชิปเก็บข้อมูล Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) ความจุ 128 ไบต์ อยู่บน RAM เพื่อใช้ในการเก็บค่าพารามิเตอร์, ข้อมูลคุณสมบัติ และค่าต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อการทำงานของ RAM ซึ่งรวมไปถึงชื่อรุ่น, ผู้ผลิต และหมายเลขซีเรียลนัมเบอร์ด้วย

ภาพจาก : https://www.ablic.com/en/semicon/products/memory/dimm-serial-eeprom-spd/intro/

เฟิร์มแวร์ SPD ที่อยู่ใน EEPROM จะถูกเข้าถึงด้วย System Management Bus (SMBus) ซึ่งเป็นโปรโตคอล Inter-Integrated Circuit (I2C) ประเภทหนึ่ง เทคนิคนี้ช่วยลดจำนวน Pin ที่ต้องใช้เชื่อมต่อให้เหลือแค่ 2 ตัว คือสัญญาณนาฬิกา (Clock Signal) และสัญญาณข้อมูล (Data Signal), ใช้ Ground Pins ร่วมกับ RAM, มีขั้นจ่ายไฟ (Power Pin) เป็นของตัวเอง และมีอีก 3 Pins สำหรับใช้ตรวจจับตำแหน่ง เพื่อกำหนดที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน (Unique Address) บนพื้นที่ของ RAM

ก่อนหน้าที่จะมีมาตรฐาน SPD มันก็มี Parallel Presence Detect (PPD) ซึ่งมีเป้าหมายในการทำงานเหมือนกับ SPD แต่ว่า PPD จะเก็บข้อมูล 1 Pin ต่อ 1 Bit ทำให้เก็บข้อมูลได้ไม่เยอะเนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ในการติดตั้ง Pin

ในปัจจุบันนี้ SPD ไม่ได้มีประโยชน์แค่ในด้านการสื่อสารระหว่าง RAM กับ BIOS เท่านั้น ระบบโอเวอร์คล็อก (Overclock) RAM ที่เราใช้งานกันอยู่ทุกวันนี้ อย่าง XMP ของ Intel หรือ EXPO ของ AMD ก็เก็บค่าโอเวอร์คล็อกเอาไว้ในชิป SPD เช่นกัน