DDR SDRAM - DDR SDRAM

Synchronní dynamická paměť s náhodným přístupem DDR SDRAM s dvojitým přenosem
dat

Porovnání modulů DDR pro stolní počítače (DIMM).
Přední a zadní část modulu 1 GB DDR-400 RAM pro stolní počítače (DIMM)
Vývojář	Samsung JEDEC
Typ	Synchronní dynamická paměť s náhodným přístupem
Generace
Datum vydání
Specifikace
Napětí

Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory ( DDR SDRAM ) is a double data rate (DDR) synchronous dynamic random-access memory (SDRAM) class of memory integrated volumes used in computers . Paměť DDR SDRAM, také zpětně nazývaná DDR1 SDRAM, byla nahrazena moduly DDR2 SDRAM , DDR3 SDRAM , DDR4 SDRAM a DDR5 SDRAM . Žádný z jeho nástupců není dopředu ani zpětně kompatibilní s DDR1 SDRAM, což znamená, že paměťové moduly DDR2, DDR3, DDR4 a DDR5 nebudou fungovat na základních deskách vybavených DDR1 a naopak.

Ve srovnání s SDRAM s jednou datovou rychlostí ( SDR ) umožňuje rozhraní DDR SDRAM vyšší přenosové rychlosti díky přísnější kontrole načasování elektrických datových a hodinových signálů. K dosažení požadované přesnosti časování musí implementace často používat schémata, jako jsou smyčky fázového závěsu a autokalibrace. Rozhraní využívá dvojité čerpání (přenos dat na stoupající i sestupné hraně hodinového signálu ) ke zdvojnásobení šířky pásma datové sběrnice bez odpovídajícího zvýšení taktovací frekvence. Jednou výhodou udržování nízké frekvence hodin je, že snižuje požadavky na integritu signálu na desce s obvody spojující paměť s řadičem. Název „dvojnásobná rychlost přenosu dat“ odkazuje na skutečnost, že DDR SDRAM s určitou taktovací frekvencí dosahuje téměř dvojnásobku šířky pásma SDRAM SDR běžícího na stejné hodinové frekvenci, díky tomuto dvojitému čerpání.

Při přenosu dat 64 bitů najednou DDR SDRAM udává přenosovou rychlost (v bajtech / s) (taktovací frekvence paměťové sběrnice) × 2 (pro duální rychlost) × 64 (počet přenesených bitů) / 8 (počet bitů /byte). S frekvencí sběrnice 100 MHz tedy DDR SDRAM poskytuje maximální přenosovou rychlost 1600  MB/s .

Dějiny

Čip Samsung DDR SDRAM 64 MBit

Na konci osmdesátých let postavila společnost IBM paměti DRAM pomocí funkce taktování na dvou hranách a své výsledky představila v roce 1990 na mezinárodní úmluvě o polovodičových obvodech.

Společnost Samsung předvedla první prototyp paměti DDR v roce 1997 a v červnu 1998 vydala první komerční čip DDR SDRAM (64 Mb ), ve stejném roce brzy poté následovala společnost Hyundai Electronics (nyní SK Hynix ). Vývoj DDR začal v roce 1996, než byla jeho specifikace dokončena společností JEDEC v červnu 2000 (JESD79). JEDEC stanovil standardy pro datové rychlosti DDR SDRAM, rozdělené na dvě části. První specifikace je pro paměťové čipy a druhá pro paměťové moduly. První maloobchodní základní deska pro PC využívající DDR SDRAM byla vydána v srpnu 2000.  

Specifikace

Jeden generický paměťový modul DDR

4 sloty DDR RAM

Paměť Corsair DDR-400 s rozdělovači tepla

Fyzické rozložení DDR

Porovnání paměťových modulů pro přenosné/mobilní počítače ( SO-DIMM ).

Moduly

Pro zvýšení kapacity paměti a šířky pásma jsou čipy kombinovány na modulu. Například 64bitová datová sběrnice pro modul DIMM vyžaduje osm 8bitových čipů, adresovaných paralelně. Více čipů se společnými adresními řádky se nazývá paměťová hodnost . Termín byl zaveden, aby se zabránilo záměně s vnitřními řadami čipů a bankami . Paměťový modul může nést více než jednu pozici. Pojem strany by byl také matoucí, protože nesprávně naznačuje fyzické umístění čipů na modulu. Všechny řady jsou připojeny ke stejné paměťové sběrnici (adresa + data). Signál výběru čipu se používá k vydávání příkazů konkrétní hodnosti.

Přidání modulů na jedinou paměťovou sběrnici vytváří další elektrické zatížení jejích ovladačů. Nové čipové sady využívají vícekanálovou architekturu, aby zmírnily výsledný pokles rychlosti signalizace sběrnice a překonaly úzké místo v paměti .

Poznámka: Všechny výše uvedené jsou specifikovány společností JEDEC jako JESD79F. Všechny datové rychlosti RAM mezi nebo nad těmito uvedenými specifikacemi nejsou standardizovány společností JEDEC-často jsou to prostě optimalizace výrobce pomocí přísnější tolerance nebo přepětí čipů. JEDEC také standardizuje velikosti balení, ve kterých je DDR SDRAM vyráběn.

Mezi moduly DDR SDRAM není žádný architektonický rozdíl. Moduly jsou místo toho navrženy tak, aby fungovaly na různých hodinových frekvencích: například modul PC-1600 je navržen tak, aby fungoval na 100 MHz , a PC-2100 je navržen tak, aby fungoval na 133 MHz . Taktovací rychlost modulu určuje rychlost přenosu dat, při které je zaručeno, že bude fungovat, a proto je zaručeno, že poběží na nižších ( podtaktování ) a může případně běžet na vyšších ( přetaktovacích ) taktech, než jaké byly vyrobeny.

Moduly DDR SDRAM pro stolní počítače, dvouřadé paměťové moduly (DIMM) , mají 184 pinů (na rozdíl od 168 pinů na SDRAM nebo 240 pinů na DDR2 SDRAM) a lze je odlišit od DIMM SDRAM počtem zářezů ( DDR SDRAM má jeden, SDRAM má dva). DDR SDRAM pro notebooky, SO-DIMM , má 200 pinů, což je stejný počet pinů jako DDR2 SO-DIMM. Tyto dvě specifikace jsou velmi podobné a při vkládání je třeba dávat pozor, pokud si nejste jisti správnou shodou. Většina DDR SDRAM pracuje s napětím 2,5 V, ve srovnání s 3,3 V pro SDRAM. To může výrazně snížit spotřebu energie. Čipy a moduly se standardem DDR-400/PC-3200 mají jmenovité napětí 2,6 V.

Norma JEDEC č. 21 – C definuje tři možná provozní napětí pro 184 pinů DDR, která jsou určena polohou zářezu klíče vzhledem k jeho středové ose. Strana 4.5.10-7 definuje 2,5 V (vlevo), 1,8 V (uprostřed), TBD (vpravo), zatímco strana 4.20.5–40 nominuje 3,3 V pro pozici pravého zářezu. Orientace modulu pro určení polohy zářezu klíče je 52 poloh kontaktů vlevo a 40 poloh kontaktů vpravo.

Mírné zvýšení provozního napětí může zvýšit maximální rychlost za cenu vyššího ztrátového výkonu a ohřevu a rizika poruchy nebo poškození.

Kapacita

Počet zařízení DRAM

Počet čipů je násobkem 8 pro moduly bez ECC a násobkem 9 pro moduly ECC. Čipy mohou zabírat jednu stranu ( jednostranný ) nebo obě strany ( oboustranný ) modulu. Maximální počet čipů na modul DDR je 36 (9 × 4) pro ECC a 32 (8x4) pro non-ECC.

ECC vs non-ECC

Moduly, které mají kód pro opravu chyb, jsou označeny jako ECC . Moduly bez kódu pro opravu chyb jsou označeny non-ECC .

Časování

Latence CAS (CL), doba cyklu hodin (t _CK ), doba cyklu řádku (t _RC ), doba cyklu aktualizace řádku (t _RFC ), čas aktivní řady (t _RAS ).

Vyrovnávací paměť

Registrované (nebo s vyrovnávací pamětí) vs. bez vyrovnávací paměti .

Obal

Typicky DIMM nebo SO-DIMM .

Spotřeba energie

Test s DDR a DDR2 RAM v roce 2005 zjistil, že průměrná spotřeba energie se zdála být řádově 1–3 W na 512 MB modul; toto se zvyšuje s hodinovou frekvencí a při používání spíše než při volnoběhu. Výrobce vyrobil kalkulačky pro odhad spotřeby energie různými typy RAM.

Charakteristiky modulu a čipu jsou neodmyslitelně propojeny.

Celková kapacita modulu je součinem kapacity jednoho čipu a počtu čipů. Moduly ECC jej vynásobí 8/9, protože pro opravu chyb používají 1 bit na bajt (8 bitů). Modul jakékoli konkrétní velikosti lze tedy sestavit buď z 32 malých čipů (36 pro paměť ECC), nebo 16 (18) nebo 8 (9) větších.

Šířka paměťové sběrnice DDR na kanál je 64 bitů (72 pro paměť ECC). Celková šířka bitů modulu je součinem bitů na čip a počtu čipů. Rovná se také počtu řad (řádků) vynásobených šířkou paměťové sběrnice DDR. V důsledku toho bude mít modul s větším počtem čipů nebo s použitím × 8 čipů místo × 4 více hodností.

Tento příklad porovnává různé paměťové moduly serverů v reálném světě se společnou velikostí 1 GB. Při nákupu paměťových modulů o velikosti 1 GB by měl být rozhodně opatrný, protože všechny tyto variace lze prodávat pod jednou cenovou pozicí, aniž by bylo uvedeno, zda mají × 4 nebo × 8, jedno nebo dvojí hodnocení.

Existuje obecné přesvědčení, že počet řad modulů se rovná počtu stran. Jak ukazují výše uvedená data, není to pravda. Jeden může také najít 2-side/1-rank moduly. Lze dokonce uvažovat o paměťovém modulu s 1 nebo 2 řadami, který má 16 (18) čipů na jedné straně × 8, ale je nepravděpodobné, že by takový modul kdy byl vyroben.

Charakteristiky čipu

Die balíčku Samsung DDR-SDRAM 64MBit

Hustota DRAM

Velikost čipu se měří v megabitech . Většina základních desek rozpozná pouze 1 GB moduly, pokud obsahují 64M × 8 čipů (nízká hustota). Pokud jsou použity moduly 128 GB × 4 (vysoká hustota) 1 GB, pravděpodobně nebudou fungovat. Standard JEDEC umožňuje 128M × 4 pouze pro registrované moduly určené speciálně pro servery, ale někteří generičtí výrobci to nedodržují.

Organizace

Záznam jako 64M × 4 znamená, že paměťová matice má 64 milionů (produkt bank x řádků x sloupců ) 4bitových úložných míst. K dispozici jsou čipy × 4, × 8 a × 16 DDR. Na x 4 čipy umožňují použití pokročilých opravy chyb prvků jako Chipkill , paměť prací a Intel SDDC v prostředích serveru, zatímco × 8 a × 16 čipy jsou o něco levnější. Čipy x8 se používají hlavně ve stolních počítačích/noteboocích, ale vstupují na trh serverů. Obvykle existují 4 banky a v každé bance může být aktivní pouze jedna řada.

Specifikace SDRAM s dvojitým datovým tokem (DDR)

Z hlasovacího lístku JCB-99-70 a upraveného řadou dalších hlasovacích lístků, formulovaných na základě vědomí výboru JC-42.3 o parametrech DRAM.

Protokol revize standardu č. 79:

• Vydání 1, červen 2000
• Vydání 2, květen 2002
• Vydání C, březen 2003 - Standard JEDEC č. 79C.

"Tento komplexní standard definuje všechny požadované aspekty 64 Mb až 1 Gb DDR SDRAM s datovými rozhraními X4/X8/X16, včetně funkcí, funkcí, AC a DC parametrů, balíků a přiřazení pinů. Tento rozsah bude následně rozšířen tak, aby formálně platil pro zařízení x32 a také zařízení s vyšší hustotou. “

Organizace

PC3200 je DDR SDRAM navržený pro provoz na 200 MHz pomocí čipů DDR-400 s šířkou pásma 3 200 MB/s. Protože paměť PC3200 přenáší data na rostoucí i sestupné hraně hodin, její efektivní takt je 400 MHz.

1 GB moduly PC3200 bez ECC se obvykle vyrábějí s 16 512 Mbit čipy, 8 na každé straně (512 Mbits × 16 čipů) / (8 bitů (na bajt)) = 1 024 MB. Jednotlivé čipy tvořící 1 GB paměťový modul jsou obvykle organizovány jako 2 ²⁶ 8bitových slov, běžně vyjádřených jako 64M × 8. Takto vyrobená paměť je RAM s nízkou hustotou a je obvykle kompatibilní s jakoukoli základní deskou určující paměť PC3200 DDR-400.

Generace

DDR (DDR1) byl nahrazen DDR2 SDRAM , který měl úpravy pro vyšší taktovací frekvenci a opět zdvojnásobil propustnost, ale pracuje na stejném principu jako DDR. Soutěžit s DDR2 byl Rambus XDR DRAM . DDR2 dominoval kvůli nákladům a faktorům podpory. DDR2 byl nahrazen DDR3 SDRAM , který nabízel vyšší výkon pro vyšší rychlosti sběrnice a nové funkce. DDR3 byl nahrazen pamětí DDR4 SDRAM , která byla poprvé vyrobena v roce 2011 a jejíž standardy byly stále v pohybu (2012) s výraznými architektonickými změnami.

Hloubka pufru předběžného načtení DDR je 2 (bity), zatímco DDR2 používá 4. Přestože efektivní taktovací frekvence DDR2 jsou vyšší než DDR, celkový výkon nebyl v raných implementacích větší, především kvůli vysokým latencím prvních modulů DDR2. DDR2 začala být účinná ke konci roku 2004, protože byly k dispozici moduly s nižší latencí.

Výrobci paměti uvedli, že je nepraktické hromadně vyrábět paměti DDR1 s efektivními přenosovými rychlostmi přesahujícími 400 MHz (tj. 400 MT/s a 200 MHz externí hodiny) kvůli vnitřním omezením rychlosti. DDR2 navazuje tam, kde DDR1 končí, s využitím interních taktovacích frekvencí podobných DDR1, ale je k dispozici při efektivních přenosových rychlostech 400 MHz a vyšších. Pokroky DDR3 rozšířily schopnost zachovat interní taktovací frekvence a zároveň zajistit vyšší efektivní přenosové rychlosti opětovným zdvojnásobením hloubky předběžného načtení.

DDR4 SDRAM je vysokorychlostní dynamická paměť s náhodným přístupem interně konfigurována jako 16 bank, 4 skupiny bank se 4 bankami pro každou skupinu bank pro x4/x8 a 8 bank, 2 skupiny bank se 4 bankami pro každou skupinu bank pro x16 DRAM . DDR4 používá 8 n načítání architekturu pro dosažení vysokorychlostní provoz. Architektura 8 n prefetch je kombinována s rozhraním navrženým pro přenos dvou datových slov za hodinový cyklus na I/O pinech. Jedna operace čtení nebo zápisu pro DDR4 SDRAM se skládá z jednoho 8 n -bitového širokého 4hodinového přenosu dat ve vnitřním jádru DRAM a 8 odpovídajících n -bitových širokopásmových půlhodinových cyklů přenosu dat na I/O kolíky.

RDRAM byl obzvláště drahou alternativou k DDR SDRAM a většina výrobců upustila od jeho podpory ze svých čipových sad. Ceny pamětí DDR1 se od 2. čtvrtletí 2008 podstatně zvýšily, zatímco ceny DDR2 klesly. V lednu 2009 byl 1 GB DDR1 2–3krát dražší než 1 GB DDR2.

Mobilní DDR

MDDR je zkratka, kterou některé podniky používají pro Mobile DDR SDRAM, typ paměti používané v některých přenosných elektronických zařízeních, jako jsou mobilní telefony , kapesní počítače a digitální audio přehrávače . Díky technikám zahrnujícím snížené napájení a pokročilé možnosti obnovení může Mobile DDR dosáhnout vyšší energetické účinnosti.

Viz také

• Plně vyrovnávací paměť DIMM
• Paměť ECC , typ úložiště počítačových dat
• Seznam šířek pásma zařízení
• Detekce sériové přítomnosti

Reference

externí odkazy