DDR SDRAM

DDR SDRAM (от англ. «Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory» — удвоенная скорость передачи данных синхронной памяти с произвольным доступом) — это тип оперативной памяти используемой в компьютерах. При использовании DDR SDRAM достигается большая полоса пропускания, нежели в обыкновенной SDRAM, за счет передачи данных по обоим фронтам сигнала. За счет этого фактически почти удваивается скорость передачи данных, не увеличивая при этом частоты шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионах передач в секунду через один вывод данных».

Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передается 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчета максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: тактовая частота шины памяти x 2 (передача данных дважды за такт) x 8 (число байтов передающихся за один такт). Например, Чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по переднему фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по заднему фронту.

Кроме передачи двух данных за такт, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания. Использование QDS успешно это решает.

JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённые на две части: первая чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.

Содержание

Чипы памяти

В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC) их количество кратно 8, для модулей с ECC — кратно 9.

Спецификация чипов памяти

  • DDR200: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 100 МГц
  • DDR266: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 133 МГц
  • DDR333: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 166 МГц
  • DDR400: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 200 МГц
  • DDR533: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 266 МГц
  • DDR666: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 333 МГц
  • DDR800: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 400 МГц

Характеристики чипов

  • Объём чипа (DRAM density). Записывается в мегабитах, например 256 Mbit — чип объёмом 32 мегабайта.
  • Организация (DRAM organization). Записывается в виде 64M x 4, где 64M — это количество элементарных ячеек хранения (64 миллиона), а x4 (произносится «by four») — разрядность чипа, то есть разрядность каждой ячейки. Чипы DDR бывают x4 и x8, последние стоят дешевле в пересчёте на мегабайт объёма, но не позволяют использовать функции Chipkill, memory scrubbing и Intel SDDC.

Модули памяти

Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM. На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чип SPD. На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.

Характеристики модулей

  • Объём. Указывается в мегабайтах или гигабайтах.
  • Количество чипов (# of DRAM Devices). Кратно 8 для модулей без ECC, для модулей с ECC — кратно 9. Чипы могут располагаться на одной или обеих сторонах модуля. Максимальное влезающее на DIMM количество — 36 (9x4).
  • Количество строк (ранков) (# of DRAM rows (ranks)). Перед обращением к ячейке памяти DDR должна быть активирована строка, в которой находится эта ячейка, причём в модуле может быть активна только одна строка за раз. Чем больше строк в модуле, тем чаще в среднем придётся закрывать одну строку и активировать другую, что вызовет дополнительные задержки. С другой стороны, контроллеры памяти некоторых чипсетов имеют ограничение на общее число ранков в установленных модулях памяти. Например чипсет Intel E7520/E7320 при использовании памяти PC2700 ограничен 8 ранками. Чтобы установить в материнскую плату на его основе с 8 слотами DIMM максимум памяти (2 Гб x 8 = 16 Гб), необходимо использовать только одноранковые (Single Rank) модули. Типичное число ранков — 1, 2 или 4. Разрядность строки равна разрядности шины памяти и составляет 64 бита для памяти без ECC и 72 бита для памяти с ECC.
  • Задержки (тайминги): CAS Latency (CL), Clock Cycle Time (tCK), Row Cycle Time (tRC), Refresh Row Cycle Time (tRFC), Row Active Time (tRAS).

Характеристики модулей и чипов, из которых они состоят, связаны.

Объём модуля равен произведению объёма одного чипа на число чипов. При использовании ECC это число дополнительно умножается на коэффициент 8/9, так как на каждый байт приходится один бит избыточности для контроля ошибок. Таким образом один и тот же объём модуля памяти можно набрать большим числом (36) маленьких чипов или малым числом (9) чипов большего объёма.

Общая разрядность модуля равна произведению разрядности одного чипа на число чипов и равна произведению числа ранков на 64(72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа ранков модуля.

Пример: Варианты модуля 1Gb PC2100 Registered DDR SDRAM
Объём модуля Количество чипов Объём чипа Организация Количество строк (ранков)
1 GB 36 256 Mbit 64M x 4 2
1 GB 18 512 Mbit 64M x 8 2
1 GB 18 512 Mbit 128M x 4 1

В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 GB. Из представленных вариантов следует предпочесть первый или третий, так как они используют чипы x4, поддерживающие продвинутые методы исправления ошибок и защиты от сбоев. При необходимости использовать одноранковую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Mbit и 512 Mbit он может оказаться дороже первого.

Спецификация модулей памяти

Спецификация модулей памяти
Спецификация Тактовая частота шины памяти Максимальная теоретическая пропускная способность памяти
в одноканальном режиме в двухканальном режиме
PC1600*
(DDR200)
100МГц 1600 Мбайт/сек 3200 Мбайт/сек
PC2100*
(DDR266)
133МГц 2133 Мбайт/сек 4267 Мбайт/сек
PC2400
(DDR300)
150МГц 2400 Мбайт/сек 4800 Мбайт/сек
PC2700*
(DDR333)
166МГц 2667 Мбайт/сек 5333 Мбайт/сек
PC3200*
(DDR400)
200МГц 3200 Мбайт/сек 6400 Мбайт/сек
PC3500
(DDR433)
217МГц 3467 Мбайт/сек 6933 Мбайт/сек
PC3700
(DDR466)
233МГц 3733 Мбайт/сек 7467 Мбайт/сек
PC4000
(DDR500)
250МГц 4000 Мбайт/сек 8000 Мбайт/сек
PC4300
(DDR533)
267МГц 4267 Мбайт/сек 8533 Мбайт/сек

Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускают многие производители памяти, а большинство выпускаемых сейчас материнских плат поддерживают данные типы памяти.

Примечание 2: выпускаются модули памяти работающие и на более высоких частотах, но эти модули не пользуются большим спросом и выпускаются в малом объеме, кроме того, они имеют высокую цену и с точки зрения производителя невыгодны.

Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.

Надо заметить, что никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например между PC1600 (работает на частоте 100МГц) и PC2100 (работает на частоте 133МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль. Следовательно, любой модуль можно запускать как на более низкой тактовой частоте (такое действие носит название «андерклокинг» — «underclocking»), так и на более высокой частоте по сравнению с той, на которой работает данный модуль памяти (оверклокинг — overclocking).

Модули памяти DDR SDRAM можно отличить от обычной SDRAM по числу выводов (184 вывода у модулей DDR против 168 выводов у модулей с обычной SDRAM). Модули DDR работают при напряжении питания 2,5 В, в отличие от SDRAM, которая работает при напряжении питания 3,3 В, что существенно снижает тепловыделение, например, память DDR400 512Мб потребляет около 13 Вт в режиме максимальной нагрузки, для модулей 256 Мб тепловыделение почти в 2 раза меньше.

Большинство выпускаемых сегодня чипсетов позволяют использовать модули DDR SDRAM в двухканальном, а некоторые чипсеты и в четырехканальном режиме. Данный метод позволяет увеличить в 2 или 4 раза соответственно пропускную способность шины памяти. Для работы памяти в двухканальном режиме требуется 2(или 4) модуля памяти, рекомендуется использовать модули работающие на одной частоте и имеющие одинаковый объем и тайминги (ещё лучше использовать абсолютно одинаковые модули).

Сейчас модули DDR постепенно вытесняются модулями типа DDR2, которые в результате некоторых изменений в архитектуре позволяют работать на более высоких частотах. Ранее главным конкурентом DDR SDRAM являлась память типа RDRAM (Rambus), однако ввиду наличия некоторых недостатков со временем была практически вытеснена с рынка.

Ссылки

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home