DDR SDRAM - Википедия - DDR SDRAM

DDR SDRAM
Синхронная динамическая оперативная память с двойной скоростью передачи данных

Сравнение модулей DDR для настольных ПК (DIMM).
Разработчик	Samsung[1][2][3] JEDEC
Тип	Синхронная динамическая память с произвольным доступом
Поколения	DDR2 DDR3 DDR4 DDR5
Дата выхода	DDR: 1998 DDR2: 2003 DDR3: 2007 DDR4: 2014 DDR5: 2020
Характеристики
Напряжение	DDR: 2.5/2.6 DDR2: 1.8 DDR3: 1.5/1.35 DDR4: 1.2/1.05

Синхронная динамическая оперативная память с двойной скоростью передачи данных, официально сокращенно DDR SDRAM, это двойная скорость передачи данных (ГДР) синхронная динамическая память с произвольным доступом (SDRAM) класс памяти интегральные схемы используется в компьютеры. DDR SDRAM, также задним числом называемая DDR1 SDRAM, была заменена DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, и DDR4 SDRAM, и скоро будет заменен DDR5 SDRAM. Ни один из его преемников не вперед или обратная совместимость с DDR1 SDRAM, что означает DDR2, DDR3, DDR4 и DDR5 модули памяти не будет работать в DDR1-оборудованном материнские платы, наоборот.

По сравнению с одной скоростью передачи данных (SDR ) SDRAM, DDR SDRAM интерфейс делает возможными более высокие скорости передачи за счет более строгого контроля синхронизации электрических данных и тактовых сигналов. В реализациях часто приходится использовать такие схемы, как петли фазовой автоподстройки частоты и самокалибровка для достижения требуемой точности синхронизации.^[4][5] Интерфейс использует двойная перекачка (передача данных как по переднему, так и по заднему фронту тактовый сигнал ), чтобы удвоить пропускную способность шины данных без соответствующего увеличения тактовой частоты. Одним из преимуществ снижения тактовой частоты является то, что это снижает целостность сигнала Требования к плате, соединяющей память с контроллером. Название «двойная скорость передачи данных» относится к тому факту, что память DDR SDRAM с определенной тактовой частотой обеспечивает почти вдвое большую пропускная способность SDR SDRAM, работающей на той же тактовой частоте, из-за этой двойной накачки.

При передаче данных 64 биты за один раз DDR SDRAM дает скорость передачи (в байтах / с) (тактовая частота шины памяти) × 2 (для двойной скорости) × 64 (количество переданных битов) / 8 (количество бит / байт). Таким образом, при частоте шины 100 МГц DDR SDRAM дает максимальную скорость передачи 1600МБ / с.

История

Чип Samsung DDR SDRAM 64 Мбит

В конце 1980-х IBM построили DRAM, используя двухканальная синхронизация представлены и представили свои результаты в Международной конвенции о твердотельных цепях в 1990 году.^[6][7]

Samsung продемонстрировал первый прототип памяти DDR в 1997 году,^[1] и выпустила первый коммерческий чип DDR SDRAM (64 МБ ) в июне 1998 г.,^[8][2][3] вскоре после этого последовал Hyundai Electronics (сейчас же СК Хайникс ) В том же году.^[9] Разработка DDR началась в 1996 году, до того, как ее спецификация была завершена. JEDEC в июне 2000 г. (JESD79).^[10] JEDEC установил стандарты скорости передачи данных для DDR SDRAM, разделенной на две части. Первая спецификация предназначена для микросхем памяти, а вторая - для модулей памяти. Первая материнская плата для ПК, использующая DDR SDRAM, была выпущена в августе 2000 года.^[11]

Технические характеристики

4 слота DDR

Память Corsair DDR-400 с радиаторами

Физическая компоновка DDR

Сравнение модулей памяти портативных / мобильных ПК (SO-DIMM ).

Модули

Для увеличения объема памяти и увеличения пропускной способности микросхемы объединены в один модуль. Например, 64-битная шина данных для DIMM требует восьми 8-битных чипов, адресованных параллельно. Несколько микросхем с общими адресными линиями называются ранг памяти. Термин был введен, чтобы избежать путаницы с внутренним чипом. ряды и банки. Модуль памяти может иметь более одного ранга. Период, термин стороны также может сбить с толку, поскольку неверно предполагает физическое размещение микросхем на модуле. Все ранги подключены к одной шине памяти (адрес + данные). В выбор чипа signal используется для выдачи команд определенному рангу.

Добавление модулей к единой шине памяти создает дополнительную электрическую нагрузку на ее драйверы. Чтобы смягчить результирующее падение скорости передачи сигналов по шине и преодолеть узкое место в памяти, новый чипсеты использовать многоканальный архитектура.

Примечание: Все вышеперечисленное определяется JEDEC как JESD79F.^[13] Все скорости передачи данных RAM между этими перечисленными спецификациями или выше не стандартизированы JEDEC - часто они просто оптимизируются производителем с использованием более жестких допусков или микросхем с повышенным напряжением. Размеры пакетов, в которых производится DDR SDRAM, также стандартизированы JEDEC.

Архитектурных различий между модулями DDR SDRAM нет. Модули вместо этого предназначены для работы на разных тактовых частотах: например, модуль PC-1600 предназначен для работы на 100 МГц, а PC-2100 предназначен для работы на 133 МГц. Тактовая частота модуля обозначает скорость передачи данных, с которой он гарантированно работает, следовательно, он гарантированно работает на более низкой (разгон ) и, возможно, может работать на более высоком (разгон ) тактовые частоты, чем те, для которых он был изготовлен.^[14]

Модули DDR SDRAM для настольных компьютеров, двухрядные модули памяти (DIMM), имеют 184 контакта (в отличие от 168 контактов в SDRAM или 240 контактов в DDR2 SDRAM) и могут отличаться от модулей DIMM SDRAM по количеству выемок (DDR SDRAM имеет один, SDRAM - два). DDR SDRAM для портативных компьютеров, SO-DIMM, имеют 200 контактов, что соответствует количеству контактов DDR2 SO-DIMM. Эти две характеристики имеют одинаковые выемки, и при установке необходимо соблюдать осторожность, если вы не уверены в правильном совпадении. Большая часть DDR SDRAM работает при напряжении 2,5 В по сравнению с 3,3 В для SDRAM. Это может значительно снизить энергопотребление. Чипы и модули стандарта DDR-400 / PC-3200 имеют номинальное напряжение 2,6 В.

Стандарт JEDEC № 21 – C определяет три возможных рабочих напряжения для 184-контактного DDR, которые определяются по положению ключевой выемки относительно ее центральной линии. Страница 4.5.10-7 определяет 2,5 В (слева), 1,8 В (в центре), подлежит уточнению (справа), а на странице 4.20.5–40 указывается 3,3 В для положения правой выемки. Ориентация модуля для определения положения ключевого паза - 52 положения контакта слева и 40 положений контакта справа.

Незначительное увеличение рабочего напряжения может увеличить максимальную скорость за счет более высокого рассеяния мощности и нагрева, а также с риском выхода из строя или повреждения.

Емкость

Количество устройств DRAM

Количество фишек кратно 8 для не-ECC модулей и кратное 9 для модулей ECC. Чипы могут занимать одну сторону (односторонняя) или обе стороны (двусторонний) модуля. Максимальное количество микросхем на модуль DDR составляет 36 (9 × 4) для ECC и 32 (8x4) для не-ECC.

ECC против не-ECC

Модули, у которых есть код исправления ошибок помечены как ECC. Модули без кода исправления ошибок маркируются без ECC.

Сроки

Задержка CAS (CL), время такта (t_СК), время цикла строки (t_RC), время цикла обновления строки (t_RFC), время активности строки (t_РАН).

Буферизация

Зарегистрировано (или буферизованный) vs небуферизованный.

Упаковка

Обычно DIMM или SO-DIMM.

Потребляемая мощность

Тест с DDR и DDR2 RAM в 2005 году показал, что среднее энергопотребление оказалось ниже среднего. порядок 1–3 Вт на модуль 512 МБ; он увеличивается с увеличением тактовой частоты и при использовании, а не в режиме ожидания.^[15] Производитель выпустил калькуляторы для оценки мощности, используемой различными типами оперативной памяти.^[16]

Характеристики модуля и микросхемы неразрывно связаны.

Общая емкость модуля - это произведение емкости одной микросхемы и количества микросхем. Модули ECC умножают его на 8/9, потому что они используют 1 бит на байт (8 бит) для исправления ошибок. Таким образом, модуль любого размера может быть собран либо из 32 маленьких микросхем (36 для памяти ECC), либо из 16 (18) или 8 (9) больших.

Ширина шины памяти DDR на канал составляет 64 бита (72 для памяти с ECC). Полная разрядность модуля - это произведение количества бит на чип и количества чипов. Он также равен количеству рангов (строк), умноженному на ширину шины памяти DDR. Следовательно, модуль с большим количеством микросхем или использующий × 8 микросхем вместо × 4 будет иметь больше рангов.

В этом примере сравниваются различные модули памяти реального сервера с общим размером 1 ГБ. При покупке модулей памяти на 1 ГБ определенно следует быть осторожным, поскольку все эти варианты могут продаваться по одной цене, без указания того, являются ли они × 4 или × 8, одно- или двухранговые.

Принято считать, что количество рангов модуля равно количеству сторон. Как показывают приведенные выше данные, это не так. Также можно найти 2-сторонние / 1-ранговые модули. Можно даже представить себе односторонний / 2-ранговый модуль памяти с 16 (18) микросхемами на одной стороне по 8 штук каждая, но маловероятно, что такой модуль когда-либо производился.

Характеристики чипа

В умереть пакета Samsung DDR-SDRAM 64MBit

Плотность DRAM

Размер микросхемы измеряется в мегабиты. Большинство материнских плат распознают только модули емкостью 1 ГБ, если они содержат 64М × 8 чипсы (низкая плотность). Если 128M × 4 (высокая плотность) Используются модули на 1 Гб, скорее всего не подойдут. В JEDEC стандарт позволяет 128M × 4 только для более медленных буферизованных / зарегистрированных модулей, разработанных специально для некоторых серверов, но некоторые универсальные производители не соблюдают.^{[17][требуется проверка ]}

Организация

Обозначения вроде 64М × 4 означает, что в матрице памяти 64 миллиона (произведение банки Икс ряды Икс столбцы) 4-битные места хранения. Есть ×4, ×8, и ×16 Чипы DDR. В ×4 Чипы позволяют использовать расширенные функции исправления ошибок, такие как Чипкилл, очистка памяти и Intel SDDC в серверных средах, а ×8 и ×16 чипы несколько дешевле. x8 чипы в основном используются в настольных компьютерах / ноутбуках, но постепенно выходят на рынок серверов. Обычно имеется 4 банка, и в каждом из них может быть активна только одна строка.

Спецификация SDRAM с двойной скоростью передачи данных (DDR)

Из бюллетеня для голосования JCB-99-70 и измененного множеством других бюллетеней Правления, составленных в рамках полномочий Комитета JC-42.3 по параметрам DRAM.

Протокол изменений стандарта № 79:

• Выпуск 1, июнь 2000 г.
• Выпуск 2, май 2002 г.
• Версия C, март 2003 г. - Стандарт JEDEC № 79C.^[18]

«Этот всеобъемлющий стандарт определяет все необходимые аспекты DDR SDRAM от 64 Мбайт до 1 Гбайт с интерфейсами данных X4 / X8 / X16, включая функции, функциональность, параметры переменного и постоянного тока, пакеты и назначение контактов. Этот объем впоследствии будет расширен, чтобы формально применяться к устройствам x32. , а также устройства с более высокой плотностью ".

Организация

PC3200 - это DDR SDRAM, предназначенная для работы на частоте 200 МГц с использованием микросхем DDR-400 с пропускной способностью 3200 МБ / с. Поскольку память PC3200 передает данные как по нарастающим, так и по спадающим фронтам тактовой частоты, ее эффективная тактовая частота составляет 400 МГц.

Модули PC3200 объемом 1 ГБ без ECC обычно состоят из 16 микросхем на 512 Мбит, по 8 с каждой стороны (512 Мбит × 16 микросхем) / (8 бит (на байт)) = 1024 МБ. Отдельные микросхемы, составляющие модуль памяти 1 ГБ, обычно организованы как 2²⁶ 8-битные слова, обычно выражаемые как 64M × 8. Память, изготовленная таким образом, представляет собой ОЗУ низкой плотности и обычно совместима с любой материнской платой, использующей память PC3200 DDR-400.^{[19][нужна цитата ]}

ОЗУ высокой плотности

В контексте модуля PC3200 SDRAM объемом 1 ГБ без ECC визуально очень мало отличить ОЗУ с низкой плотностью от ОЗУ с высокой плотностью. Модули оперативной памяти DDR с высокой плотностью размещения, как и их аналоги с низкой плотностью, обычно двухсторонний с восемью чипами по 512 Мбит на каждую сторону. Разница в том, что каждая микросхема, вместо того, чтобы быть организованной как 64M × 8, организована как 2²⁷ 4-битные слова или 128M × 4.

Модули памяти высокой плотности собираются с использованием микросхем различных производителей. Эти микросхемы выпускаются как в привычном корпусе TSOP2 22 × 10 мм (приблизительно), так и в меньшем квадратном корпусе размером 12 × 9 мм (приблизительно) FBGA. Микросхемы высокой плотности можно идентифицировать по номерам на каждой микросхеме.

Устройства RAM высокой плотности были разработаны для использования в модулях зарегистрированной памяти для серверов. Стандарты JEDEC не применяются к оперативной памяти DDR высокой плотности в настольных реализациях.^{[нужна цитата ]} Однако техническая документация JEDEC поддерживает полупроводники 128M × 4. как таковой, что противоречит классификации 128 × 4 как высокоплотные^{[прояснить ]}. В качестве таких, высокая плотность - относительный термин, который может использоваться для описания памяти, которая не поддерживается контроллером памяти конкретной материнской платы.^{[нужна цитата ]}

Поколения

DDR (DDR1) был заменен DDR2 SDRAM, который был модифицирован для повышения тактовой частоты и снова удвоенной пропускной способности, но работает по тому же принципу, что и DDR. Конкуренция с DDR2 была Рамбус XDR DRAM. DDR2 преобладала из-за стоимости и факторов поддержки. DDR2, в свою очередь, была заменена DDR3 SDRAM, который предлагал более высокую производительность для увеличения скорости шины и новых функций. DDR3 был заменен DDR4 SDRAM, который был впервые выпущен в 2011 году и стандарты которого все еще изменялись (2012 год) со значительными архитектурными изменениями.

Глубина буфера предварительной выборки DDR составляет 2 (бит), тогда как DDR2 использует 4. Хотя эффективные тактовые частоты DDR2 выше, чем DDR, общая производительность не была выше в ранних реализациях, в первую очередь из-за высоких задержек первых модулей DDR2. DDR2 начала действовать к концу 2004 года, когда стали доступны модули с более низкой задержкой.^[20]

Производители памяти заявили, что было непрактично производить массовое производство памяти DDR1 с эффективной скоростью передачи, превышающей 400 МГц (то есть 400 МТ / с и внешняя частота 200 МГц) из-за внутренних ограничений скорости. DDR2 начинается там, где заканчивается DDR1, используя внутренние тактовые частоты, аналогичные DDR1, но доступна с эффективными скоростями передачи 400 МГц и выше. Достижения DDR3 расширили возможность сохранения внутренней тактовой частоты, одновременно обеспечивая более высокую эффективную скорость передачи за счет повторного удвоения глубины предварительной выборки.

DDR4 SDRAM - это высокоскоростная динамическая память с произвольным доступом, внутренне сконфигурированная как 16 банков, 4 группы банков с 4 банками для каждой группы банков для x4 / x8 и 8 банков, 2 группы банков с 4 банками для каждой группы банков для x16 DRAM. DDR4 SDRAM использует 8п архитектура предварительной выборки для достижения высокой скорости работы. 8п Архитектура предварительной выборки объединена с интерфейсом, предназначенным для передачи двух слов данных за такт на выводах ввода-вывода. Одна операция чтения или записи для DDR4 SDRAM состоит из одного 8п-разрядная 4-тактовая передача данных во внутреннем ядре DRAM и 8 соответствующих п-разрядная передача данных за половину тактового цикла на выводах ввода / вывода.^[21]

RDRAM была особенно дорогой альтернативой DDR SDRAM, и большинство производителей отказались от ее поддержки в своих наборах микросхем. Цены на память DDR1 существенно выросли со второго квартала 2008 года, тогда как цены на DDR2 снизились. В январе 2009 года 1 ГБ DDR1 был в 2–3 раза дороже, чем 1 ГБ DDR2. ОЗУ DDR с высокой плотностью размещения подходит примерно для 10% материнских плат ПК на рынке, в то время как ОЗУ DDR с низкой плотностью подходит почти для всех материнских плат на рынке настольных ПК.^{[нужна цитата ]}

Мобильная DDR

MDDR - это аббревиатура, которую некоторые предприятия используют для Мобильная DDR SDRAM, тип памяти, используемый в некоторых портативных электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, карманные компьютеры, и цифровые аудиоплееры. Благодаря методам, включая пониженное напряжение питания и расширенные возможности обновления, Мобильная DDR можно добиться большей энергоэффективности.

Смотрите также

• DIMM с полной буферизацией
• Память ECC, тип компьютерного хранилища данных
• Список пропускной способности устройства
• Обнаружение последовательного присутствия

Рекомендации

внешняя ссылка

• Официальный сайт JEDEC