SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。
与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDR本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRA的两倍。
从外形体积上DDR与SDRAM相比差别并不大,他们具有同样的尺寸和同样的针脚距离。但DDR为184针脚,比SDRAM多出了16个针脚,主要包含了新的控制、时钟、电源和接地等信号。DDR内存采用的是支持2.5V电压的SSTL2标准,而不是SDRAM使用的3.3V电压的LVTTL标准。
支持内存类型是指主板所支持的具体内存类型。不同的主板所支持的内存类型是不相同的。内存类型主要有FPM,EDO,SDRAM,RDRAM已经DDR DRAM等。
FPM内存 EDO内存 SDRAM内存 RDRAM内存 DDR SDRAM内存
DDR2内存
ECC并不是内存类型,ECC(Error Correction Coding或Error Checking and Correcting)是一种具有自动纠错功能的内存,英特尔的82430HX芯片组就开始支持它,使用该芯片组的主板都可以安装使用ECC内存,但由于ECC内存成本比较高,所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业电脑中,例如服务器/工作站等等。由于实际上存储器出错的情况不会经常发生,而且普通的主板也并不支持ECC内存,所以一般的家用与办公电脑也不必采用ECC内存。
一般情况下,一块主板只支持一种内存类型,但也有例外。有些主板具有两种内存插槽,可以使用两种内存,例如以前有些主板能使用EDO和SDRAM,现在有些主板能使用SDRAM和DDR SDRAM。
明日之星——DDR-Ⅱ与DDR-Ⅲ(一)
作为DDR的接班人,DDR-Ⅱ在规范制定之初就引起了广泛的关注,进入2002年,三星、Elpida、Hynix、Micron等都相继发布了DDR-Ⅱ芯片(最早由三星在5月28日发布),让人觉得DDR-Ⅱ突然和我们近了。可是,DDR-Ⅱ规范却一直没有正式公开,在JEDEC上仍只有一篇ATi技术人员写的,在目前看来有些内容都已过时的简要介绍。
原来,DDR-Ⅱ标准到2002年10月完成度也没有达到100%(厂商透露大约为95%),而上述厂商所推出的芯片也在不断的修改中,预计正式的规范将在明年第一季度推出。不过,DDR-Ⅱ的主体设计已经完成,不会有大的改动,所以通过这些“试验性”芯片,我们仍可掌握DDR-Ⅱ的主要信息。
DDR-Ⅱ相对于DDR 的主要改进如下:
DDR-Ⅱ与目前的DDR对比表
由于DDR-Ⅱ相对DDR-I的设计变动并不大,因此很多 *** 作就不在此详细介绍了,本文重点阐述DDR-Ⅱ的一些重要变化。
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高手进阶,终极内存技术指南——完整/进阶版
发布日期:2002年12月17日 作者:特约作者 赵效民 编辑:PCPOP
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第16页:明日之星——DDR-Ⅱ与DDR-Ⅲ(一)
作为DDR的接班人,DDR-Ⅱ在规范制定之初就引起了广泛的关注,进入2002年,三星、Elpida、Hynix、Micron等都相继发布了DDR-Ⅱ芯片(最早由三星在5月28日发布),让人觉得DDR-Ⅱ突然和我们近了。可是,DDR-Ⅱ规范却一直没有正式公开,在JEDEC上仍只有一篇ATi技术人员写的,在目前看来有些内容都已过时的简要介绍。
原来,DDR-Ⅱ标准到2002年10月完成度也没有达到100%(厂商透露大约为95%),而上述厂商所推出的芯片也在不断的修改中,预计正式的规范将在明年第一季度推出。不过,DDR-Ⅱ的主体设计已经完成,不会有大的改动,所以通过这些“试验性”芯片,我们仍可掌握DDR-Ⅱ的主要信息。
DDR-Ⅱ相对于DDR 的主要改进如下:
DDR-Ⅱ与目前的DDR对比表
由于DDR-Ⅱ相对DDR-I的设计变动并不大,因此很多 *** 作就不在此详细介绍了,本文重点阐述DDR-Ⅱ的一些重要变化。
一、 DDR-Ⅱ内存结构
DDR-Ⅱ内存的预取设计是4bit,通过DDR的讲述,大家现在应该知道是什么意思了吧。
上文已经说过,SDRAM有两个时钟,一个是内部时钟,一个是外部时钟。在SDRAM与DDR时代,这两个时钟频率是相同的,但在DDR-Ⅱ内存中,内部时钟变成了外部时钟的一半。以DDR-Ⅱ 400为例,数据传输频率为400MHz(对于每个数据引脚,则是400Mbps/pin),外部时钟频率为200MHz,内部时钟频率为100MHz。因为内部一次传输的数据就可供外部接口传输4次,虽然以DDR方式传输,但数据传输频率的基准——外部时钟频率仍要是内部时钟的两倍才行。就如RDRAM PC800一样,其内部时钟频率也为100MHz,是传输频率的1/8。
DDR-Ⅱ、DDR与SDRAM的 *** 作时钟比较
所以,当预取容量超过接口一次DDR的传输量时,内部时钟必须降低(除非数据传输不是DDR方式,而是一个时钟周期4次)。如果内部时钟也达到200MHz,那外部时钟也要达到400MHz,这会使成本有大幅度提高。因此,DDR-Ⅱ虽然实现了4-bit预取,但在实际效能上,与DDR是一样的。在上面那幅比较图中,可以看出厂商们的一种误导,它虽然表示出在相同的核心频率下,DDR-Ⅱ达到了两倍于DDR的的带宽,但前提是DDR-Ⅱ的外部时钟频率也是DDR和SDRAM的两倍。在DDR的时钟频率已经达到166/200MHz的今天,再用100MHz去比较,显然意义不大。这点也请大家们注意识别,上图更多的是说明DDR-Ⅱ内外时钟的差异。毕竟内部时钟由外部决定,所以外部时钟才是比较的根本基准。
总之,现在大家要明确认识,在外部时钟频率相同的情况下,DDR-Ⅱ与DDR的带宽一样。
二、 DDR-Ⅱ的新 *** 作与新时序设计
1、片外驱动调校(OCD,Off-Chip Driver)
DDR-Ⅱ内存在开机时也会有初始化过程,同时在EMRS中加入了新设置选项,由于大同小异,在此就不多说了。在EMRS阶段,DDR-Ⅱ加入了可选的OCD功能。OCD的主要用意在于调整I/O接口端的电压,来补偿上拉与下拉电阻值。目的是让DQS与DQ数据信号之间的偏差降低到最小。调校期间,分别测试DQS高电平/DQ高电平,与DQS低电平/DQ高电平时的同步情况,如果不满足要求,则通过设定突发长度的地址线来传送上拉/下拉电阻等级(加一档或减一档),直到测试合格才退出OCD *** 作。
OCD的作用在于调整DQS与DQ之间的同步,以确保信号的完整与可靠性
不过,据一些厂商的技术人员介绍,一般情况下有DQS#(差分DQS时)就基本可以保证同步的准确性,而且OCD的调整对其他 *** 作也有一定影响,因此在普通台式机上不需要用OCD功能,它一般只会出现在高端产品中,如对数据完整性非常敏感的服务器等。
2、片内终结(ODT,On-Die Termination)
所谓的终结,就是让信号被电路的终端被吸收掉,而不会在电路上形成反射,造成对后面信号的影响。在DDR时代,控制与数据信号的终结在主板上完成,每块DDR主板在DIMM槽的旁边都会有一个终结电压岛的设计,它主要由一排终结电阻构成。长期以来,这个电压岛一直是DDR主板设计上的一个难点。而ODT的出现,则将这个难点消灭了。
顾名思义,ODT就是将终结电阻移植到了芯片内部,主板上不在有终结电路。ODT的功能与禁止由北桥芯片控制,ODT所终结的信号包括DQS、RDQS(为8bit位宽芯片增设的专用DQS读取信号,主要用来简化一个模组中同时使用4与8bit位宽芯片时的控制设计)、DQ、DM等。需要不需要该芯片进行终结由北桥控制。
那么具体的终结 *** 作如果实现呢?首先要确定系统中有几条模组,并因此来决定终结的等效电阻值,有150和75Ω两档,这一切由北桥在开机进行EMRS时进行设置。
在向内存写入时,如果只有一条DIMM,那么这条DIMM就自己进行终结,终结电阻等效为150Ω。如果为两条DIMM,一条工作时,另一条负责终结,但等效电阻为75Ω
在从内存读出时,终结 *** 作也将在北桥内进行,如果有两条DIMM,不工作的那一条将会终结信号在另一方向的余波,等效电阻也因DIMM的数量而有两种设置
(上图可点击放大)
两个DIMM在交错工作中的ODT情况,第一个模组工作时,第二个模组进行终结 *** 作,等第二个模组工作时,第一个模组进行终结 *** 作
现在我们应该基本了解了ODT的功能,它在很大程度上减少了内存芯片在读取时的I/O功率消耗,并简化了主板的设计,降低了主板成本。而且ODT也要比主板终结更及时有效,从而也成为了提高信号质量的重要功能,这有助于降低日后DDR-Ⅱ进一步提速的难度。但是,由于为了确保信号的有效终结,终结 *** 作期将会比数据传输期稍长,从而多占用一个时钟周期的时间而造成总线空闲。不过,有些厂商的技术人员称,通过精确设置tDQSS,可以避免出现总线空闲。
什么是DDR2?DDR2是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的,而JEDEC 的成员来自主流大公司的工程师,比如AMD、Intel、Micron和Corsair 等著名的半导体公司,因为这些工程师身在技术开发的第一线,因此他们知道消费者需要的是什么,并且由于精通这些技术才能开发出更具前瞻性的标准,而这些标准一旦确立,就将被整个工业界采纳成为规范。
DDR 2的内存能够提供比传统SDRAM快四倍,且比DDR快两倍的工作频率。DDR2包含一些新的特性改善速度以及带宽。DDR以及DDR2同样都是64BIT的介面,DDR2需要240针脚,而DDR只需184针脚。DDR2的工作电压是1.8V,DDR是2.5V。DDR颗粒容量为128Mb-1Gb,DDR2是256Mb-2Gb(或者更高),DDR的消耗功耗为527MW,DDR2是247MW。DDR2借由4位元的预存取长度以及双倍外部时钟信号来增加它的速度,并且使用FBGA封装技术,1.8伏特的工作电压,拥有良好的电气性能以及较低的功耗。
DDR2包含下列5个特性:
1.8V的工作电压
4BIT的预存取长度(DDR为2BIT)
包含记忆体上的信号终止器(ON DIE TERMINATION)
POSTED CAS以及ADDITIVE LATENCY(AL)
OCD(OFF-CHIP DRIVER)
目前关于DDR2,在消费者和商家之间被广泛讨论,他们对这些觉得很多疑问,DDR2真的就比DDR 快吗?DDR2 由于比DDR 先进,它的工作频率也更高了。当然,现在DDR 的速度仍旧可以提升,而DDR2 大规模的速度也未可预料。
那么为什么DDR2 的速度可以如此高呢?这主要是由于芯片使用了新的技术和特征,改进了数据信号的集成度,使得有能力运作在更快速的时钟速度。这些技术包括了“On-Die Termination”和“Off-Chip Driver Calibration”,当然还有很多其它的新技术,比如DDR2 有更大的4-bit 预取,增强的寄存器,还增加了延迟的时间。On-Die Termination 或者ODT ,意味着Mount Termination Register(装载终端晶体管),已经从主板的本身转移到了DRAM 芯片上面。这样,可以通过控制在传输路径中的反射噪音,从而改进信号的完整性,并且由于更好地处理好了终端晶体管的放置和布线,系统的设计也更加简单了。
Off-Chip Driver Calibration 或者OCD ,是一些I/O驱动电阻,它可以通过调整电压而平衡Pull-up/Pull-down 电阻。通过最少DQ-DQS 畸变,改进了信号的完整性,并且通过控制overshoot和undershoot,还有通过I/O 驱动电压校验,改进信号的质量。
在4-bit 预取的架构里面,DDR2 SDRAM 每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。这里有点想请大家注意,那就是DDR2 的内部时钟要比DDR1 更慢,不过由于它的预取要比DDR1 大,因此外部时钟被加倍了。例如,我们使用DDR2 的4-bit 预取在今天的DDR400 上面,那么它将运作在DDR800 。不过既然这是不可能的,因此DDR2 400模组的内部时钟仅能够降低到100MHz,而DDR2-533 则为133MHz ,DDR400和DDR2 400 有相似的性能。
对于我们这些需要最新最快速技术的人,这究竟以意味什么?基本上来说,没有,也就是说从DDR400 到DDR2 400没有性能的增长,甚至从DDR-533 到DDR2-533 也依然如此。
目前DDR2 面临的最大挑战,是它没有向后的兼容性,虽然说DDR2 和DDR 都使用了相同的插座,但是要知道DDR2 使用了240pin 的封装,而DDR 的封装则为184pin ,且两种类型内存凹口的位置也并不相同。未来很可能会发布DDR2 内存以适应当前的DDR1 主板,但是并不会带来很大的性能增长,如果我们真正想享受DDR2 内存的乐趣,就要购买真正支持DDR 2内存的主板。
大家已经看出DDR2目前的性能的确未比DDR提升多少,但DDR2注定为内存的发展趋势,AMD就仅仅出于目前的性能的考虑就放弃对DDR2的支持吗?这不免会令人产生疑问!DDR2的性能问题的确是AMD放弃今年对其支持的一个原因却不一定会是主要原因,根本原因到底是什么呢?这就要看AMD的市场策略了,大家都知道AMD产品一直是以其较低的价格和优良的性能和Intel相抗衡。那我们就看看AMD前两年都做了些什么吧。
AMD频繁更换处理器的Socket,已经让芯片组设计商和主板制造商吃不消了,要知道Opteron 和Athlon64、Athlon FX 都有使用不同Socket的版本,AMD 的伙伴认为开发需要的费用还没有赚回来,就又要投入大量的经费进行技术研究,纷纷对AMD 提出抗议,因此而迫使了AMD 939-pin 处理器的发布日期被迫推迟,如果在今年再支持DDR2 的话,相信AMD首先面临芯片组设计商和主板制造商的巨大阻力。
再者64-bit 处理器本身就较为昂贵,再支持DDR2 内存的话,想想它们的身价已经达到了几何?价格之昂贵,我相信真的并非一般爱好者能够吃得消。AMD 本身就非常推崇性能、价格和实用,在三者没有达到最佳平衡点之前,恐怕AMD不会轻易出手。
大家从上面不免有看出了AMD的一丝无奈,感觉不支持DDR2也是AMD没办法的事情。然而我们千万不要小看AMD,其实它还是很聪明很有技术含量的。为什么说它聪明呢?我们都看到了不支持DDR2可能会给AMD的产品带来不利的影响,但仔细考虑一下也没有必要为这个担心。毕竟AMD是处理器市场的老二,它要是不支持DDR2定会影响DDR2的推广速度。从现在到667MHz DDR2存储芯片推出时这段时间内,消费者对DDR2的产品也会采取一定的观望态度。这为AMD的939-pin 处理器争取了时间,相信大家也都看到了这样一则关于AMD的新闻: “超微公司(AMD)首席执行官(CEO)Hector Ruiz博士开始在任期内首度访台行程,走访多家台系芯片组业者及ODM龙头大厂。据芯片组业者透露,超微为阻止英特尔(Intel)64位大军,规划在第二季度(Q2)加快平台转换脚步,K8平台产品将在Q2跃居出货主力,而且在Q3季度出货增长将达40%,尽管超微规划的数字不免有夸大嫌疑,但在英特尔独大且其产品线无利可图情况下,台湾厂商也只能姑且信之。”
事实上,对于台湾业者而言,不管是芯片组厂或是主板厂商,都将AMD平台产品视为是获利的重要来源,以主板产品为例,由于超微(AMD)平台芯片组不需要缴交授权金,加上是通路内销市场热门产品,因此,超微K8平台产品毛利就是比P4高出3~5%。我想2005年,AMD就是想通过不支持DDR2来和Intel打价格战,这个策略的确是可行的,今年为了更深入推广DDR2,Intel一定会使自己的产品进一步向DDR2技术过渡直至其全面占领市场。而2005年还会是过度的一年,也就是说在2005年,Intel的DDR2产品的价格还是不菲的,无疑AMD的产品会在这段时间内会占据一定的优势。这就是AMD的聪明之处。
上面说的AMD很有技术含量又是怎样一回事呢?是这样的:Intel的实现DDR2的方法比较困难,如果它想要使用更高时钟速度的内存,就必须同时升级处理器的FSB 时钟,还有内存控制器,也就是说主板制造商必须使用全新设计的支持DDR2 内存的北桥芯片。而由于AMD 的处理器使用了内建的内存控制器,因此它支持的内存时钟也是被限制定了。只要内存控制器更换了,主板制造商也只需把184pin DDR1 DIMM 换为240pin DIMM 就可以支持DDR2了,无须使用新的北桥芯片,非常方便。支持DDR2能使AMD产品性能得到更高的提升,这样AMD可以延续自己的竞争力,这可以说这是AMD的一张王牌。而且时机未到AMD这张王牌是不会出手的。
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