DDR SDRAM

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 20:33, 25 ноября 2016.
Generic DDR-266 memory
4 Слота DDR
DDR DDR2 DDR3

DDR SDRAM (от англ. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) — тип компьютерной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти. Пришла на смену памяти типа SDRAM. Является классом запоминающих интегральных схем, используемых в компьютерах. SDRAM DDR, также названный DDR1 SDRAM, был заменен DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM и DDR4 SDRAM. Ни один из его преемников не является прямым или обратно совместимым с DDR2 SDRAM, имея в виду DDR2, DDR3, и модули памяти DDR4 не будут работать в DDR1-оборудованных системных платах, и наоборот.

По сравнению со скоростью передачи данных (SDR) SDRAM, интерфейс DDR SDRAM делает возможными более высокие скорости передачи электрических данных и тактовых сигналов. При реализации часто приходится использовать схемы, такие как циклы фазовой автоподстройки и самокалибровка для достижения требуемой точности синхронизации. Интерфейс использует двойную перекачку (передача данных и по нарастающим и по убывающим фронтам синхросигнала), чтобы удвоить пропускную способность шины данных без соответствующего увеличения тактовой частоты. Одно преимущество подавления тактовой частоты состоит в том, что это уменьшает сигнальные требования целостности к печатной плате, соединяющей память с контроллером. Имя "двойная скорость передачи данных" (от англ. double data rate) относится к тому, что SDRAM DDR с определенной тактовой частотой достигает почти дважды пропускной способности SDRAM SDR, работающего в той же тактовой частоте, из-за этой двойной перекачки. С помощью данных передаются 64 бита, в то время как, DDR SDRAM, дает скорость передачи данных (с тактовой частотой шины памяти) × 2 (для двойной скорости) × 64 (число битов, переданных) / 8 (число бит / байт). Таким образом, с частотой шины 100 МГц, DDR SDRAM дает максимальную скорость передачи 1600 МБ / с.[1]

"Начавшись в 1996 и завершающий в июне 2000, компания JEDEC развивал DDR (Двойная Скорость передачи данных) спецификация (JESD79) SDRAM". JEDEC установил нормы для скоростей передачи данных SDRAM DDR, разделенной на две части. Первая спецификация для микросхем памяти, и второе для модулей памяти.

Спецификация чипов памяти

Чипы и модули

Название Частота памяти
(MHz)
Время цикла[2]
(ns)
Частота шины В./Выв.
(MHz)
Ск. передачи данных
(MT/s)
VDDQ
(V)
Название модуля Пик. ск. передачи данных
(MB/s)
Задержка
(CL-tRCD-tRP)
DDR-200 100 10 100 200 2.5±0.2 PC-1600 1600
DDR-266 133.33 7.5 133.33 266.67 PC-2100 2133.33 2.5-3-3
DDR-333 166.67 6 166.67 333.33 PC-2700 2666.67
DDR-400A
DDR-400B
DDR-400C
200 5 200 400 2.6±0.1 PC-3200 3200 2.5-3-3
3-3-3
3-4-4

Примечание :. Все перечисленные выше определяются как JEDEC JESD79F. Весь промежуток скоростей передачи данных RAM или выше этих перечисленных технических требований не стандартизирован JEDEC, часто они просто оптимизированы производителем с использованием более с помощью защиты напряжения чипов.

Размеры пакетов, в которых DDR SDRAM изготавливается также стандартизированы JEDEC.

Нет никакого архитектурного различия между SDRAM DDR, разработанным для различных тактовых частот, например, PC 1600, разработанный, чтобы достигнуть 100 МГц, и PC 2100, разработанный, чтобы достигнуть 133 МГц. Число просто определяет скорость передачи данных, на которой микросхема, как гарантируют, выполнит, следовательно SDRAM DDR, как гарантируют, будет работать в ниже (underclocking) и может возможно работать на выше (разгоняющихся) тактовых частотах, чем те, для которых это было сделано. Модули SDRAM DDR для настольных компьютеров, обычно вызываемого DIMMs, имеют 184 контакта (в противоположность 168 контактам на SDRAM или 240 контактам на DDR2 SDRAM), и могут дифференцироваться от SDRAM DIMM количеством меток (SDRAM DDR имеет один, SDRAM имеет два). У SDRAM DDR для портативных компьютеров, ТАКИМ-ОБРАЗОМ-DIMMS, есть 200 контактов, который является тем же количеством контактов как DDR2, DDR2 SO-DIMMs. Эти две спецификации отмечены очень похоже, и заботу нужно соблюдать во время вставки, если не уверенный в корректном соответствии. Большинство DDR SDRAM, работает при напряжении 2,5 В, по сравнению с 3,3 В для SDRAM. Это может значительно снизить энергопотребление. Чипсы и модули с DDR-400 / PC-3200 стандарта имеют номинальное напряжение 2,6 В. JEDEC стандарт № 21-C определяет три возможных рабочих вида напряжения для 184 контактов DDR, а так же определеяет ключевое положение надреза по отношению к его осевой линии. Страница 4.5.10-7 определяет 2.5V (слева), 1.8V (в центре), ТПО (справа), в то время как страница 4.20.5-40 назначает 3.3V для правильного положения надреза. Ориентация модуля для определения ключевых позиций надрез с 52 контактными позиций влево и 40 контактных позиций вправо. Увеличение рабочего напряжения может немного увеличить максимальную скорость, за счет более высокого рассеивания энергии и нагревания, и рискуя работой со сбоями или повреждением. Много новых чипсетов используют эти типы памяти в многоканальных конфигурациях.[3]

Характеристики чипов

Плотность DRAM Размер микросхемы измерен в мегабитах. Большинство системных плат распознает модули только на 1 Гбайт, если они содержат 64M×8 микросхемы (низкая плотность). Если 128M×4 (высокая плотность) то, модули 1 Гбайт будут использоваться, и они, скорее всего, не будут работать. Стандарт JEDEC позволяет 128M×4 только для медленных буферизированных/зарегистрированных модулей, специально разработанных для некоторых серверов, но некоторые универсальные производители их не соответствуют.

Организация Обозначения, как 64M × 4 означает, что матрица памяти имеет 64 млн 4-битовых ячеек памяти. Есть × 4, × 8, и 16 × DDR чипов. Чипы ×4 позволяют использование усовершенствованных функций коррекции ошибок как Chipkill, вычищение памяти и Intel SDDC в серверных средах, в то время как ×8 и ×16 микросхемы несколько менее дорогие. микросхемы x8, главным образом, используются на настольных компьютеров/ноутбуках, но превращают запись в рынок серверов. Обычно есть 4 банка, и только одна строка может быть активной в каждом банке.[4]

Особенности модулей

Звания Для увеличения объема памяти и пропускной способности, чипы объединены в модуле. Например, 64-разрядная шина данных для модулей памяти DIMM требуется восемь 8-битных чипов, адресованное параллельно. Несколько чипов с общими адресными линиями называются рангом памяти. Термин был введен, чтобы избежать путаницы с чипом внутренних строк и банков. Модуль памяти может иметь более одного ранга. Термин стороны также будет сбивать с толку, потому что это неправильно предполагает физическое расположение чипов на модуле. Все ряды подключаются к той же шине памяти (адрес + данные). Chip Select сигнал используется для выдачи команды на конкретные ранга. Добавление модулей к одной шине памяти создает дополнительную электрическую нагрузку на своих драйвера. Чтобы смягчить получившийся падения скорости на шинах и преодолеть узкое место памяти, новые чипсеты используют многоканальную архитектуру.

Вместимость. Количество устройств памяти DRAM Количество чипов кратно 8 для non-ECC модулей и кратно 9 модулей ECC. Чипсы могут занимать одну сторону (односторонняя) или с обеих сторон (двухсторонний) модуля. Максимальное количество чипов на модуль DDR составляет 36 (9 × 4) для ECC и 32 (8x4) для non-ECC.

ECC vs non-ECC Модули, имеющие код с исправлением ошибок помечены как ECC. Модули без исправлением ошибок помечены как non-ECC.

Задержки CAS Latency (CL), часы реального времени цикла (tCK), время цикла строки (tRC), время обновления строки цикла (tRFC), строка активное время (Tras).

Буферизация registered (или buffered) vs unbuffered.

Упаковка Обычно модуль DIMM или SODIMM.

Потребляемая мощность Тест с DDR и DDR2 RAM в 2005 году показало, что средняя потребляемая мощность оказалась порядка 1-3 Вт на модуль 512 Мб; этот риск возрастает с тактовой частотой, и при использовании, а не на холостом ходу. Завод-изготовитель производит калькуляторы для оценки мощности, используемой различными типами памяти. Общая емкость модуля является продуктом мощности одного чипа по количеству чипов. Модули ECC умножить его на 8/9, так как они используют один бит на байт для исправления ошибок. Поэтому модуль любого конкретного размера может быть собран либо из 32 маленьких чипов (36 для памяти ECC) или 16 (18) или 8 (9) более крупных. Ширина шины памяти DDR для каждого канала составляет 64 бит (72 для памяти ECC). Общая ширина модуля бит является произведением битов на микросхеме по количеству чипов. Оно также равно числу рангов (строк), умноженную на DDR ширины шины памяти. Следовательно, модуль с большим количеством чипов или с использованием × 8 фишек вместо × 4 будет иметь больше рангов.

Вариации модуля SDRAM 1GB PC2100 DDR с ECC
Module size (GB) Количество чипов Размер чипа (Мбит) Организация чипа Количество рангов
1 36 256 64M×4 2
1 18 512 64M×8 2
1 18 512 128M×4 1

История

Спецификация двойной скорости передачи данных (DDR) SDRAM

JEDEC Board Ballot JCB-99-70, и модифицированный многочисленными другими Board Ballots, сформулированной в виде Committee JC-42.3 на DRAM Parametrics.

Стандарт № 79 журнала ревизий:

  • Релиз 1, июнь 2000 г.
  • Релиз 2, май 2002 г.
  • Релиз C, март 2003 г. - JEDEC стандарт № 79C.

Структура

PC3200 DDR SDRAM предназначена для работы на частоте 200 МГц с использованием DDR-400 чипов с пропускной способностью 3200 Мб/с. Поскольку передает PC3200 памяти данные как восходящих и спадающих тактовых фронтов, его эффективная тактовая частота составляет 400 МГц. 1 Гб модулями PC3200 non-ECC обычно делаются с шестнадцати 512 Мбит чипами, восемь на каждой стороне (512 Мбит × 16 чипов) / (8 бит (один байт)) = 1,024 MB. Отдельные чипы, составляющие модуль памяти емкостью 1 Гб, как правило, организованы как 2^26 восьми-разрядных слов, обычно выражается в 64M × 8. Память изготовлена таким образом, является оперативная память с низкой плотностью и, как правило, совместима с любой материнской платой с указанием памяти PC3200 DDR-400.

Высокая плотность RAM В контексте модуля 1 ГБ non-ECC PC3200 SDRAM, визуально, сложно отличить низкую плотность от высокой плотности RAM. Модули высокой плотности DDR RAM будет, как и их коллеги с низкой плотностью, как правило, двухсторонняя с восемью 512 Мбит чипов на стороне. Разница заключается в том, что каждый чип, вместо того, чтобы быть организованы как 64M × 8, организована в виде 2^27 четырех-разрядных слов, или 128M × 4. Модули памяти высокой плотности собираются с использованием чипов от разных производителей. Эти чипы приходят как в знакомой 22 × 10 мм (прибл.) TSOP2 и размеры меньше квадратнее 12 × 9 мм (прибл.) FBGA пакет. чипы высокой плотности могут быть идентифицированы по номерам на каждом чипе. Устройства RAM высокой плотности были разработаны, чтобы использоваться в зарегистрированных модулях памяти для серверов. Стандарты JEDEC не применяются к высокоплотной RAM DDR для настольных компьютеров. Техническая документация JEDEC, однако, поддерживает 128M×4 полупроводники как таковые, который противоречит 128×4 классифицируемый как высокой плотности. По сути, высокая плотность - относительный термин, который может быть использован, чтобы описать память, которая не поддерживается контроллером памяти определенной системной платы.

Вариации

DDR SDRAM
Standard
Тактовая частота шины
(MHz)
Внут. скорость
(MHz)
Упреждающая выборка
(min burst)
Скорость передачи
(MT/s)
Напряжение DIMM
pins
SO-DIMM
pins
MicroDIMM
pins
DDR 100–200 100–200 2n 200–400 2.5/2.6 184 200 172
DDR2 200–533.33 100–266.67 4n 400–1066.67 1.8 240 200 214
DDR3 400–1066.67 100–266.67 8n 800–2133.33 1.5/1.35 240 204 214
DDR4 1066.67–2133.33 133.33–266.67 8n 2133.33–4266.67 1.05/1.2 288 256

DDR (DDR1) была заменена DDR2 SDRAM, которая имела модификации для достижения более высокой тактовой частоты и удвоения пропускной способности, но она работает по тому же принципу, что и DDR. Конкурировать с DDR2 стала Rambus XDR DRAM. Но DDR2 преобладает своей стоимостью и фактором поддержки. DDR2 в свою очередь был заменен DDR3 SDRAM, который предложил более высокую производительность при повышенных скоростях шины и новые возможности. DDR3, вероятно, будет заменен DDR4 SDRAM, который впервые был произведен в 2011 году и чьи стандарты все еще находятся в потоке (2012) со значительными архитектурными изменениями. Буферная глубина упреждающей выборки DDR 2 (бит), в то время как DDR2 использует 4. Несмотря на то, что эффективные тактовые частоты DDR2 выше, чем DDR, общая производительность была не больше в ранних реализациях, прежде всего из-за высоких задержек первых модулей DDR2. DDR2 начинал быть эффективным к концу 2004, поскольку модули с более низкими задержками стали доступными. Производитель памяти заявил, что это было непрактичным, массовое производство DDR1 памяти с эффективной скоростью передачи, превышающей 400 МГц (то есть 400 MT / с и 200 МГц внешнего тактового сигнала) из-за ограничений внутренней скорости. DDR2 поднимает, где DDR1 кончает, используя внутренние тактовые частоты, аналогичные DDR1, но доступен по эффективной скорости передачи данных 400 МГц и выше. DDR3 расширил возможности сохранения внутренних тактовых частот, обеспечивая при этом более эффективную скорость передачи данных путем повторного удвоения глубины упреждающей выборки. RDRAM был особенно дорогой альтернативой SDRAM DDR, и большинство производителей отбрасывало его поддержку со стороны своих чипсетов. Цены памяти DDR1 существенно увеличились начиная с 2 квартала 2008, в то время как цены DDR2 уменьшились. В январе 2009 DDR1 на 1 Гбайт был в 2-3 раза более дорогим, чем DDR2 на 1 Гбайт. RAM DDR высокой плотности удовлетворит приблизительно 10% системных плат PC на рынке, в то время как низкая плотность удовлетворит почти всем системным платам на Настольном рынке PC.[5]

MDDR

MDDR является аббревиатурой, что некоторые предприятия используют для Mobile DDR SDRAM, тип памяти, используемой в некоторых портативных электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, карманные компьютеры и цифровые аудиоплееры. Посредством методов, включая уменьшенную подачу напряжения и дополнительные параметры обновления, Mobile DDR может достичь большей энергетической эффективности.

Примечания

  1. DDR SDRAM [Электронный ресурс]: — Режим доступа: [[1]]http://www.ebay.com/gds/Myth-Low-Density-vs-High-Density-memory-modules-/10000000001236178/g.html
  2. Cycle time is the inverse of the I/O bus clock frequency; e.g., 1/(100 MHz) = 10 ns per clock cycle.
  3. DDR SDRAM [Электронный ресурс]: — Режим доступа: [wiki info]
  4. DDR SDRAM [Электронный ресурс]: — Режим доступа: [[2]]http://www.xbitlabs.com/articles/memory/display/ddr2-ddr.html
  5. DDR SDRAM [Электронный ресурс]: — Режим доступа:[[3]]http://nwlogic.com/products/docs/ASIC_DDR_PHY.pdf