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內存知識詳解-傳輸類型 SDRAM\DDR\RDRAM\DDR2

★★★★★【文章導讀】:內存知識詳解-傳輸類型 SDRAM\DDR\RDRAM\DDR2具體內容是:傳輸類型,是指內存所采用的內存類型。不同類型的內存,傳輸類型各有差異,在傳輸率、工作頻率、工作方式、工作電壓等方面,都有不同。目前,市場中主要有的內存類型有SDRAM、DDRSDRAM和RDRAM三種。其中,DDRSDRAM內…

來源: 日期:2013-10-24 19:27:47 人氣:標簽:

內存知識詳解-傳輸類型 SDRAM\DDR\RDRAM\DDR2

    傳輸類型,是指內存所采用的內存類型。不同類型的內存,傳輸類型各有差異,在傳輸率、工作頻率、工作方式、工作電壓等方面,都有不同。目前,市場中主要有的內存類型有 SDRAM、DDR SDRAM 和 RDRAM 三種。其中,DDR SDRAM 內存占據了市場的主流,而 SDRAM 內存規格已不再發展,處于被淘汰的行列。RDRAM 則始終未成為市場的主流,只有部分芯片組支持,而這些芯片組也逐漸退出了市場,RDRAM 前景并不被看好。 

  1) SDRAM 

  SDRAM,即 Synchronous DRAM(同步動態隨機存儲器),曾經是 PC 電腦上 為廣泛應用的一種內存類型,即便在今天,SDRAM 仍舊還在市場占有一席之地。既然是“同步動態隨機存儲器”,那就代表著它的工作速度是與系統總線速度同步的。 

  SDRAM 內存又分為 PC66、PC100、PC133 等不同規格,而規格后面的數字,就代表著該內存 大所能正常工作的系統總線速度,如 PC100,那就說明此內存可以在系統總線為 100MHz 的電腦中同步工作。 

  與系統總線速度同步,也就是與系統時鐘同步,這樣就避免了不必要的等待周期,減少數據存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈沖期由數據請求使用,因此數據可在脈沖上升期便開始傳輸。SDRAM 采用 3.3 伏工作電壓,168Pin 的 DIMM 接口,帶寬為 64 位。SDRAM 不僅應用在內存上,在顯存上也較為常見。 

  2) DDR 

  嚴格的說,DDR 應該叫 DDR SDRAM,人們習慣稱為 DDR。部分初學者也常看到 DDR SDRAM,就認為是 SDRAM。DDR SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM 的縮寫,是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。 

  DDR 內存是在 SDRAM 內存的基礎上發展而來的,仍然沿用 SDRAM 生產體系。因此,對于內存廠商而言,只需對制造普通 SDRAM 的設備稍加改進,即可實現 DDR 內存的生產,可有效的降低成本。 

  SDRAM 在一個時鐘周期內只傳輸一次數據,它是在時鐘的上升期進行數據傳輸;而 DDR 內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次數據,它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。因此,稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR 內存可以在與 SDRAM 相同的總線頻率下,達到更高的數據傳輸率。 

  與 SDRAM 相比,DDR 運用了更先進的同步電路,使指定地址、數據輸送和輸出的主要步驟,既獨立執行,又保持與 CPU 完全同步。DDR 使用了 DLL(Delay Locked Loop,延時鎖定回路提供一個數據濾波信號)技術,當數據有效時,存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據,每 16 次輸出一次,并重新同步來自不同存儲器模塊的數據。DDR 本質上不需要提高時鐘頻率,就能加倍提高 SDRAM 的速度,它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數據,因而其速度是標準 SDRA 的兩倍。  

  從外形體積上看,DDR 與 SDRAM 相比差別并不大。他們具有同樣的尺寸和同樣的針腳距離。但 DDR 為 184 針腳,比 SDRAM 多出了 16 個針腳,主要包含了新的控制、時鐘、電源和接地等信號。DDR 內存采用的是支持 2.5V 電壓的 SSTL2 標準,而不是 SDRAM 使用的 3.3V 電壓的 LVTTL 標準。 

  3) RDRAM 

  RDRAM(Rambus DRAM)是美國的 RAMBUS 公司開發的一種內存。與 DDR 和 SDRAM 不同,它采用了串行的數據傳輸模式。在推出時,因為其徹底改變了內存的傳輸模式,無法保證與原有的制造工藝相兼容,而且內存廠商要生產 RDRAM,還必須要加納一定專利費用,再加上其本身制造成本,就導致了 RDRAM 從一問世就高昂的價格,讓普通用戶無法接收。而同時期的 DDR 則能以較低的價格,不錯的性能,逐漸成為主流,雖然 RDRAM 曾受到英特爾公司的大力支持,但始終沒有成為主流。 

  RDRAM 的數據存儲位寬是 16 位,遠低于 DDR 和 SDRAM 的 64 位。但在頻率方面,則遠遠高于二者,可以達到 400MHz 乃至更高。同樣也是在一個時鐘周期內傳輸兩次次數據,能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據,內存帶寬能達到 1.6Gbyte/s。 

  普通的 DRAM 行緩沖器的信息,在寫回存儲器后便不再保留,而 RDRAM 則具有繼續保持這一信息的特性,于是在進行存儲器訪問時,如行緩沖器中已經有目標數據,則可利用,因而實現了高速訪問。另外,其可把數據集中起來,以分組的形式傳送。所以,只要 初用 24 個時鐘,以后便可每 1 時鐘讀出 1 個字節。一次訪問所能讀出的數據長度,可以達到 256 字節。 

  4) DDR2 

  DDR2(Double Data Rate 2)SDRAM,是由 JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代內存技術標準,它與上一代 DDR 內存技術標準 大的不同就是,雖然同是采用了在時鐘的上升/下降延同時進行數據傳輸的基本方式,但 DDR2 內存卻擁有兩倍于上一代 DDR 內存預讀取能力(即:4bit 數據讀預取)。換句話說,DDR2 內存每個時鐘能夠以 4 倍于外部總線的速度讀/寫數據,并且能夠以內部控制總線 4 倍的速度運行。

  此外,由于 DDR2 標準規定所有 DDR2 內存均采用 FBGA 封裝形式,而不同于目前廣泛應用的 TSOP/TSOP-II 封裝形式,FBGA 封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性,為 DDR2 內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起 DDR 的發展歷程,從第一代應用到個人電腦的 DDR200,經過 DDR266、DDR333 到今天的雙通道 DDR400 技術,第一代 DDR 的發展也走到了技術的極限,已經很難通過常規辦法提高內存的工作速度。隨著 Intel  新處理器技術的發展,前端總線對內存帶寬的要求是越來越高,擁有更高更穩定運行頻率的 DDR2 內存將是大勢所趨。 

  DDR2 與 DDR 的區別:在了解 DDR2 內存諸多新技術前,先讓我們看一組 DDR 和 DDR2 技術對比的數據。 

  1、延遲問題: 

  從上表可以看出,在同等核心頻率下,DDR2 的實際工作頻率是 DDR 的兩倍。這得益于 DDR2 內存擁有兩倍于標準 DDR 內存的 4BIT 預讀取能力。換句話說,雖然 DDR2 和 DDR 一樣,都采用了在時鐘的上升延和下降延同時進行數據傳輸的基本方式,但 DDR2 擁有兩倍于 DDR 的預讀取系統命令數據的能力。也就是說,在同樣 100MHz 的工作頻率下,DDR 的實際頻率為 200MHz,而 DDR2 則可以達到 400MHz。 

  這樣,也就出現了另一個問題:在同等工作頻率的 DDR 和 DDR2 內存中,后者的內存延時要慢于前者。舉例來說,DDR 200 和 DDR2-400 具有相同的延遲,而后者具有高一倍的帶寬。實際上,DDR2-400 和 DDR 400 具有相同的帶寬,它們都是 3.2GB/s,但是 DDR-400 的核心工作頻率是 200MHz,而 DDR2-400 的核心工作頻率是 100MHz,也就是說 DDR2-400 的延遲要高于 DDR-400。

  2、封裝和發熱量: 

  DDR2 內存技術 大的突破點,其實不在于用戶們所認為的兩倍于 DDR 的傳輸能力,而是在采用更低發熱量、更低功耗的情況下,DDR2 可以獲得更快的頻率提升,突破標準 DDR 的 400MHZ 限制。

  DDR 內存通常采用 TSOP 芯片封裝形式,這種封裝形式可以很好的工作在 200MHz 上。當頻率更高時,它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容,這會影響它的穩定性和頻率提升的難度。這也就是 DDR 的核心頻率很難突破 275MHZ 的原因。而 DDR2 內存均采用 FBGA 封裝形式。不同于目前廣泛應用的 TSOP 封裝形式,FBGA 封裝提供了更好的電氣性能與散熱性,為 DDR2 內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好的保障。 

  DDR2 內存采用 1.8V 電壓,相對于 DDR 標準的 2.5V,降低了不少,從而提供了明顯的更小功耗與更小發熱量,這一點的變化是意義重大的。 

  3、DDR2 采用的新技術: 

  除了以上所說的區別外,DDR2 還引入了三項新的技術,它們是 OCD、ODT 和 Post CAS。

  1) OCD(Off-Chip Driver):也就是所謂的離線驅動調整。DDR II 通過 OCD 可以提高信號的完整性。DDR II 通過調整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的電阻值,使兩者電壓相等。使用 OCD 通過減少 DQ-DQS 的傾斜,來提高信號的完整性;通過控制電壓來提高信號品質。 

  2) ODT:ODT 是內建核心的終結電阻器。我們知道使用 DDR SDRAM 的主板上面,為了防止數據線終端反射信號,需要大量的終結電阻。它大大增加了主板的制造成本。實際上,不同的內存模組對終結電路的要求是不一樣的,終結電阻的大小,決定了數據線的信號比和反射率。終結電阻小,則數據線信號反射低,但信噪比也較低;終結電阻高,則數據線的信噪比高,但信號反射也會增加。因此,主板上的終結電阻并不能非常好的匹配內存模組,還會在一定程度上影響信號品質。DDR2 可以根據自已的特點,內建合適的終結電阻。這樣,可以保證 佳的信號波形。使用 DDR2 不但可以降低主板成本,還得到了 佳的信號品質,這是 DDR 不能比擬的。 

  3) Post CAS:它是為了提高 DDR II 內存的利用效率而設定的。在 Post CAS 操作中,CAS 信號(讀寫/命令)能夠被插到 RAS 信號后面的一個時鐘周期,CAS 命令可以在附加延遲(Additive Latency)后面保持有效。原來的 tRCD(RAS 到 CAS 和延遲)被 AL(Additive Latency)所取代,AL 可以在 0,1,2,3,4 中進行設置。由于 CAS 信號放在了 RAS 信號后面一個時鐘周期,因此,ACT 和 CAS 信號永遠也不會產生碰撞沖突。

  總的來說,DDR2 采用了諸多的新技術,改善了 DDR 的諸多不足,雖然它目前有成本高、延遲慢等諸多不足,但相信隨著技術的不斷提高和完善,這些問題終將得到解決。


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