DDR SDRAM
![](https://cdn.statically.io/img/upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/43/KVR400X64C3AK2_-_2G.jpg/250px-KVR400X64C3AK2_-_2G.jpg)
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 SDR SDRAM.
При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в SDRAM, за счёт считывания команд и данных не только по фронту, как в SDRAM, но и по спаду тактового сигнала. За счёт этого удваивается скорость передачи данных без уве��ичения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200 МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC[2] есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».
Специфическим режимом работы модулей памяти является двухканальный режим.
Описание
[править | править код]Микросхемы памяти DDR SDRAM выпускались в корпусах TSOP и (освоено позднее) корпусах типа BGA (FBGA), производятся по нормам 130- и 90-нанометрового техпроцесса:
- Напряжение питания микросхем: 2,6 В ± 0,1 В.
- Потребляемая мощность: 527 мВт.
- Интерфейс ввода-вывода: SSTL_2.
Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта 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 фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по спаду.
Помимо удвоенной передачи данных, 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, и использование QDS успешно это решает. Грубо говоря, если на материнской плате имеется 2 и более разъёмов для оперативной памяти, то ближний слот будет ждать дальний слот.
JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.
Чипы памяти
[править | править код]В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC) их количество кратно 4, для модулей с ECC — формула 4+1.
Спецификация чипов памяти
[править | править код]- 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
Характеристики чипов
[править | править код]- Ёмкость чипа (DRAM density). Записывается в мегабитах, например, 256 Мбит — чип ёмкостью 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 ёмкости, но не позволяют использовать функции Chipkill[англ.], Memory scrubbing[англ.] и Intel Single-device data correction[англ.].
Модули памяти
[править | править код]![](https://cdn.statically.io/img/upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Desktop_DDR_Memory_Comparison.svg/250px-Desktop_DDR_Memory_Comparison.svg.png)
Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM. На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чип Serial presence detect[англ.]. На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, буферизующие и усиливающие сигнал на шине, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.
Характеристики модулей
[править | править код]- 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 умещающееся на DIMM количество — 36 (9x4).
- Количество строк (рангов) (# of DRAM rows (ranks)). Чипы, как видно из их характеристики, имеют 4- или 8-битную шину данных. Чтобы обеспечить более широкую полосу (например, DIMM требует 64 бита и 72 бита для памяти с ECC), чипы связываются в ранги. Ранг памяти имеет общую шину адреса и дополняющие друг друга линии данных. На одном модуле может размещаться несколько рангов. Но если нужно больше памяти, то добавлять ранги можно и дальше, установкой нескольких модулей на одной плате и используя тот же принцип: все ранги сидят на одной шине, только Chip select[англ.] разные — у каждого свой. Большое количество рангов электрически нагружает шину, точнее контроллер и чипы памяти, и замедляет их работу. Отсюда начали применять многоканальную архитектуру, которая позволяет также независимо обращаться к нескольким модулям.
- 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 рангов на 64 (72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа рангов модуля.
Объём модуля | Количество чипов | Объём чипа | Организация | Количество строк (рангов) |
---|---|---|---|---|
1 Гб | 36 | 256 Мбит | 64М x 4 | 2 |
1 Гб | 18 | 512 Мбит | 64М x 8 | 2 |
1 Гб | 18 | 512 Мбит | 128М x 4 | 1 |
В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 Гб. 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 одноранговую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Мбит и 512 Мбит он может оказаться дороже первого.
Спецификация модулей памяти
[править | править код]Название модуля | Тип чипа | Тактовая частота шины памяти, МГц | Максимальная теоретическая пропускная способность, Мбайт/с | |
---|---|---|---|---|
одноканальный режим | двухканальный режим | |||
PC1600* | DDR200 | 100 | 1600 | 3200 |
PC2100* | DDR266 | 133 | 2133 | 4267 |
PC2400 | DDR300 | 150 | 2400 | 4800 |
PC2700* | DDR333 | 166 | 2667 | 5333 |
PC3000 | DDR366 | 183 | 3000 | 6000 |
PC3200* | DDR400 | 200 | 3200 | 6400 |
PC3500 | DDR433 | 217 | 3467 | 6933 |
PC3700 | DDR466 | 233 | 3733 | 7467 |
PC4000 | DDR500 | 250 | 4000 | 8000 |
PC4200 | DDR533 | 267 | 4267 | 8533 |
PC5600 | DDR700 | 350 | 5600 | 11200 |
Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускали многие производители памяти, а большинство выпускавшихся в последнее время материнских плат поддерживали данные типы памяти.
Примечание 2: выпускались модули памяти, работающие и на более высоких частотах (до 350 МГц, DDR700), но эти модули не пользовались большим спросом и выпускались в малом объёме, кроме того, они имели высокую цену[3].
Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.
Надо заметить, что нет никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например, между PC1600 (работает на частоте 100 МГц) и PC2100 (работает на частоте 133 МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль.
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) и по ключу (вырезы в области контактных площадок) — у SDRAM два, у DDR — один. Согласно JEDEC, модули DDR400 работают при напряжении питания 2,6 В, а все более медленные — при напряжении 2,5 В. Некоторые скоростные модули для достижения высоких частот работают при больших напряжениях, до 2,9 В.
Большинство последних чипсетов с поддержкой DDR позволяли использовать модули DDR SDRAM в двухканальном, а некоторые чипсеты и в четырёхканальном режиме. Данный метод позволяет увеличить в 2 или 4 раза соответственно теоретическую пропускную способность шины памяти. Для работы памяти в двухканальном режиме требуются 2 (или 4) модуля памяти. Рекомендуется использовать модули, работающие на одной частоте, имеющие одинаковый объём и временны́е задержки (латентность, тайминги). Ещё лучше использовать абсолютно одинаковые модули.
Сейчас модули DDR практически вытеснены модулями типов DDR2, DDR3, DDR4 и DDR5, которые в результате некоторых изменений в архитектуре позволяют получить бо́льшую пропускную способность подсистемы памяти. Ранее главным конкурентом DDR SDRAM являлась память типа RDRAM (Rambus), однако ввиду наличия некоторых недостатков со временем была практически вытеснена с рынка.
![]() | В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Примечания
[править | править код]- ↑ Архивированная копия . Дата обращения: 20 ноября 2016. Архивировано из оригинала 29 августа 2017 года.
- ↑ Спецификация DDR SDRAM (JESD79C) . Дата обращения: 30 августа 2012. Архивировано 14 августа 2012 года.
- ↑ Что есть DDR700 SDRAM на самом деле? Обзор модулей памяти Patriot PDC1G5600ELK (PC5600) :: Overclockers.ru . Дата обращения: 28 июня 2016. Архивировано 3 октября 2015 года.
Литература
[править | править код]- В. Соломенчук, П. Соломенчук. Железо ПК. — 2008. — ISBN 978-5-94157-711-8.
- Гук М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. — Питер, 2006. — 1072 с.
- Копейкин М. В., Спиридонов В. В., Шумова Е. О. Организация ЭВМ и систем. (Память ЭВМ): Учебн. Пособие. — СПб, 2004. — 153 с.
Ссылки
[править | править код]- Описание и иллюстрация почти всех параметров памяти DDR (рус.)
- Intel® Server Board SE7501CW2 Memory List Test Report Summary (PDF, 246,834 bytes) (недоступная ссылка) (англ.) — небольшой список возможных конфигураций модуля памяти.
- Kingston’s Literature Page (англ.) — несколько справочных документов, описывающих организацию модулей памяти.