DDR SDRAM: Тип компьютерной памяти

Введение

Тип компьютерной памяти

Infobox
| title = DDR SDRAM
| image =
| caption = Сравнение модулей DDR для настольных ПК (DIMM)
| image2 =
| caption2 = Лицевая и обратная стороны 1 ГБ модуля оперативной памяти DDR 400 для настольных ПК (DIMM)
| label1 = Разработчик
| data1 = ubl|Samsung Интерфейс использует двойную буферизацию (передачу данных как по переднему, так и по заднему фронту тактового сигнала) для удвоения пропускной способности шины данных без соответствующего увеличения тактовой частоты. Одним из преимуществ низкой тактовой частоты является снижение требований к целостности сигнала на печатной плате, соединяющей память с контроллером. Название "двойная скорость передачи данных" отражает тот факт, что DDR SDRAM с определенной тактовой частотой обеспечивает почти вдвое большую пропускную способность по сравнению с SDR SDRAM, работающей на той же тактовой частоте, благодаря этой двойной буферизации. При передаче данных блоками по 64 бита, DDR SDRAM обеспечивает скорость передачи (в байтах/с), равную (тактовая частота шины памяти) × 2 (для двойной скорости) × 64 (количество передаваемых бит) / 8 (количество бит в байте). Таким образом, при шинной частоте 100 МГц, DDR SDRAM обеспечивает максимальную скорость передачи 1600 МБ/с.

История

В конце 1980-х годов компания IBM разработала DRAM с использованием схемы двойного тактирования и представила свои результаты на Международной конференции по твердотельным схемам в 1990 году. Компания Samsung продемонстрировала первый прототип памяти DDR в 1997 году и выпустила первый коммерческий чип DDR SDRAM (64 Мбит) в июне 1998 года, а вскоре после этого, в том же году, компания Hyundai Electronics (ныне SK Hynix). Разработка DDR началась в 1996 году, до того как спецификация была окончательно утверждена JEDEC в июне 2000 года (JESD79). JEDEC установил стандарты для скоростей передачи данных DDR SDRAM, разделенные на две части: спецификацию для чипов памяти и спецификацию для модулей памяти. Первая розничная материнская плата для ПК, использующая DDR SDRAM, была выпущена в августе 2000 года.

Характеристики чипа

Плотность DRAM Размер чипа измеряется в мегабитах. Большинство материнских плат распознают только модули объемом 1 ГБ, если они содержат чипы 64M×8 (низкая плотность). Если используются модули 1 ГБ с чипами 128M×4 (высокой плотности), они, скорее всего, не будут работать. Стандарт JEDEC допускает использование чипов 128M×4 только в зарегистрированных модулях, предназначенных специально для серверов, однако некоторые производители не соблюдают этот стандарт. Организация Обозначение 64M×4 означает, что матрица памяти содержит 64 миллиона (произведение количества банков, строк и столбцов) 4-битных ячеек хранения. Существуют чипы DDR ×4, ×8 и ×16. Чипы ×4 позволяют использовать расширенные функции коррекции ошибок, такие как Chipkill, очистка памяти и Intel SDDC в серверных средах, в то время как чипы ×8 и ×16 несколько дешевле. Чипы x8 в основном используются в настольных компьютерах и ноутбуках, но постепенно проникают на рынок серверов. Обычно имеется 4 банка, и в каждом банке одновременно может быть активна только одна строка.

Организация

PC3200 – это DDR SDRAM, разработанная для работы на частоте 200 МГц с использованием чипов DDR 400 и обеспечивающая пропускную способность 3200 МБ/с. Поскольку память PC3200 передает данные как по переднему, так и по заднему фронту тактового сигнала, ее эффективная тактовая частота составляет 400 МГц. 1 ГБ модули PC3200 без ECC обычно изготавливаются из 16 чипов емкостью 512 Мбит, по 8 на каждой стороне (512 Мбит × 16 чипов) / (8 бит на байт) = 1024 МБ. Отдельные чипы, составляющие модуль памяти объемом 1 ГБ, обычно организованы в 2<sup>26</sup> 8-битных слов, что часто выражается как 64M×8. Память, произведенная таким образом, является памятью с низкой плотностью и обычно совместима с любой материнской платой, поддерживающей память PC3200 DDR 400.

Поколения

DDR (DDR1) была заменена DDR2 SDRAM, которая имела модификации для более высокой тактовой частоты и вновь удвоила пропускную способность, но работает по тому же принципу, что и DDR. Конкурентом DDR2 была Rambus XDR DRAM. DDR2 доминировала благодаря факторам стоимости и поддержки. DDR2, в свою очередь, была заменена DDR3 SDRAM, которая предлагала более высокую производительность за счет увеличения скорости шины и новых функций. DDR3 была заменена DDR4 SDRAM, которая впервые была произведена в 2011 году, а ее стандарты все еще уточнялись (в 2012 году) с существенными архитектурными изменениями. Глубина предварительной выборки (prefetch buffer) DDR составляет 2 (бита), в то время как DDR2 использует 4. Хотя эффективные тактовые частоты DDR2 выше, чем у DDR, общая производительность в ранних реализациях не была выше, главным образом из-за высоких задержек первых модулей DDR2. DDR2 начала демонстрировать эффективность в конце 2004 года, когда стали доступны модули с меньшими задержками. Производители памяти заявили, что массовое производство памяти DDR1 с эффективной скоростью передачи данных более 400 МГц (т.е. 400 МТ/с и 200 МГц внешней тактовой частоты) нецелесообразно из-за внутренних ограничений по скорости. DDR2 продолжает развитие DDR1, используя внутренние тактовые частоты, аналогичные DDR1, но доступна с эффективными скоростями передачи данных 400 МГц и выше. Усовершенствования DDR3 расширили возможности сохранения внутренних тактовых частот, обеспечивая при этом более высокие эффективные скорости передачи данных, вновь удвоив глубину предварительной выборки. DDR4 SDRAM – это высокоскоростная динамическая память с произвольным доступом, внутренне организованная как 16 банков, 4 банковские группы по 4 банка в каждой группе для ×4/×8 и 8 банков, 2 банковские группы по 4 банка в каждой группе для ×16 DRAM. DDR4 SDRAM использует 8n-архитектуру предварительной выборки для достижения высокой скорости работы. 8n-архитектура предварительной выборки сочетается с интерфейсом, предназначенным для передачи двух слов данных за такт на выводах ввода-вывода. Одна операция чтения или записи для DDR4 SDRAM состоит из одной передачи данных шириной 8n бит за 4 такта на внутреннем ядре DRAM и 8 соответствующих передач данных шириной n бит за полутакт на выводах ввода-вывода. RDRAM была особенно дорогой альтернативой DDR SDRAM, и большинство производителей прекратили поддержку ее в своих чипсетах. Цены на память DDR1 значительно выросли во втором квартале 2008 года, в то время как цены на память DDR2 снизились. В январе 2009 года 1 ГБ DDR1 стоил в 2–3 раза дороже, чем 1 ГБ DDR2.

DDR (DDR1) was superseded by DDR2 SDRAM, which had modifications for a higher clock frequency and again doubled throughput, but operates on the same principle as DDR. Competing with DDR2 was Rambus XDR DRAM. DDR2 dominated due to cost and support factors. DDR2 was in turn superseded by DDR3 SDRAM, which offered higher performance for increased bus speeds and new features. DDR3 has been superseded by DDR4 SDRAM, which was first produced in 2011 and whose standards were still in flux (2012) with significant architectural changes. DDR's prefetch buffer depth is 2 (bits), while DDR2 uses 4. Although the effective clock rates of DDR2 are higher than DDR, the overall performance was not greater in the early implementations, primarily due to the high latencies of the first DDR2 modules. DDR2 started to be effective by the end of 2004, as modules with lower latencies became available. Memory manufacturers stated that it was impractical to mass produce DDR1 memory with effective transfer rates in excess of 400 MHz (i. e. 400 MT/s and 200 MHz external clock) due to internal speed limitations. DDR2 picks up where DDR1 leaves off, utilizing internal clock rates similar to DDR1, but is available at effective transfer rates of 400 MHz and higher. DDR3 advances extended the ability to preserve internal clock rates while providing higher effective transfer rates by again doubling the prefetch depth. The DDR4 SDRAM is a high speed dynamic random access memory internally configured as 16 banks, 4 bank groups with 4 banks for each bank group for ×4/×8 and 8 banks, 2 bank groups with 4 banks for each bank group for ×16 DRAM. The DDR4 SDRAM uses an 8n prefetch architecture to achieve high speed operation. The 8n prefetch architecture is combined with
an interface designed to transfer two data words per clock cycle at the I/O pins. A single read or write operation for the DDR4 SDRAM consists of a single 8n bit wide 4 clock data transfer at the internal DRAM core and 8 corresponding n bit wide half clock cycle data transfers at the I/O pins. RDRAM was a particularly expensive alternative to DDR SDRAM, and most manufacturers dropped its support from their chipsets. DDR1 memory's prices substantially increased from Q2 2008, while DDR2 prices declined. In January 2009, 1 GB DDR1 was 2–3 times more expensive than 1 GB DDR2. + Comparison of DDR SDRAM generations Name Releaseyear Chip Bus Voltage(V) Pins Gen Standard Clock rate(MHz) Cycle time(ns) Pre fetch Clock rate(MHz) Transfer rate(MT/s) Bandwidth(MB/s) DIMM SO DIMM Micro DIMM DDRDDR 200 1998 10010 2n 100 2001600 2.5 184 200 172DDR 2661337.51332662133 1/3DDR 333166 2/36166 2/33332666 2/3DDR 400200520040032002.6DDR2DDR2 400 2003 10010 4n 200 4003200 1.8 240 200 214DDR2 533133 1/37.5266 2/3533 1/34266 2/3DDR2 667166 2/36333 1/3666 2/35333 1/3DDR2 80020054008006400DDR2 1066266 2/33.75533 1/31066 2/38533 1/3DDR3DDR3 800 2007 10010 8n 400 8006400 1.5/1.35 240 204 214DDR3 1066133 1/37.5533 1/31066 2/38533 1/3DDR3 1333166 2/36666 2/31333 1/310600 2/3DDR3 16002005800160012800DDR3 1866233 1/34.29933 1/31866 2/314933 1/3DDR3 2133266 2/33.751066 2/32133 1/317066 2/3DDR4DDR4 1600 2014 2005 8n 800 160012800 1.2/1.05 288 260 DDR4 1866233 1/34.29933 1/31866 2/314933 1/3DDR4 2133266 2/33.751066 2/32133 1/317066 2/3DDR4 24003003 1/31200240019200DDR4 2666333 1/331333 1/32666 2/321333 1/3DDR4 2933366 2/32.731466 2/32933 1/323466 2/3DDR4 32004002.51600320025600DDR5DDR5 32002020200516n16003200256001.1288262DDR5 36002254.441800360028800DDR5 400025042000400032000DDR5 48003003 1/32400480038400DDR5 5000312 1/23.22500500040000DDR5 51203203 1/82560512040960DDR5 5333333 1/332666 2/35333 1/342666 2/3DDR5 56003502.862800560044800DDR5 64004002.53200640051200DDR5 72004502.223600720057600

+ Сравнение поколений DDR SDRAM

| Наименование | Год выпуска | Чип | Шина | Напряжение (В) | Выводы | Поколение | Стандарт | Тактовая частота (МГц) | Время цикла (нс) | Предварительная выборка | Тактовая частота (МГц) | Скорость передачи (МТ/с) | Пропускная способность (МБ/с) | DIMM | SO DIMM | Micro DIMM |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DDR | 200 | 1998 | 100 | 10 | 2n | 100 | 200 | 1600 | 2.5 | 184 | 200 | 172 | | | |
| DDR 266 | 133 | 7.5 | 133 | 266 | 2133 | 1/3 | | | | | | | | | |
| DDR 333 | 166 | 2/3 | 6166 | 2/3 | 333 | 3266 | 6 | | | | | | | |
| DDR 400 | 200 | 5 | 200 | 400 | 3200 | 2.6 | | | | | | | | | |
| DDR2 | 400 | 2003 | 100 | 10 | 4n | 200 | 400 | 3200 | 1.8 | 240 | 200 | 214 | | | |
| DDR2 533 | 133 | 1/3 | 7.5 | 266 | 2/3 | 533 | 1/3 | 4266 | 2/3 | | | | | | |
| DDR2 667 | 166 | 2/3 | 6333 | 1/3 | 666 | 2/3 | 5333 | 1/3 | | | | | | | |
| DDR2 800 | 2005 | 400 | 800 | 6400 | | | | | | | | | | | |
| DDR2 1066 | 266 | 2/3 | 3.75 | 533 | 1/3 | 1066 | 2/3 | 8533 | 1/3 | | | | | | |
| DDR3 | 800 | 2007 | 100 | 10 | 8n | 400 | 800 | 6400 | 1.5/1.35 | 240 | 204 | 214 | | | |
| DDR3 1066 | 133 | 1/3 | 7.5 | 533 | 1/3 | 1066 | 2/3 | 8533 | 1/3 | | | | | | |
| DDR3 1333 | 166 | 2/3 | 6666 | 2/3 | 1333 | 1/3 | 10600 | 2/3 | | | | | | | |
| DDR3 1600 | 200 | 5 | 800 | 1600 | 12800 | | | | | | | | | | |
| DDR3 1866 | 233 | 1/3 | 4.299 | 33 | 1/3 | 1866 | 2/3 | 14933 | 1/3 | | | | | | |
| DDR3 2133 | 266 | 2/3 | 3.75 | 1066 | 2/3 | 2133 | 1/3 | 17066 | 2/3 | | | | | | |
| DDR4 | 1600 | 2014 | 200 | 5 | 8n | 800 | 1600 | 12800 | 1.2/1.05 | 288 | 260 | | | | |
| DDR4 1866 | 233 | 1/3 | 4.299 | 33 | 1/3 | 1866 | 2/3 | 14933 | 1/3 | | | | | | |
| DDR4 2133 | 266 | 2/3 | 3.75 | 1066 | 2/3 | 2133 | 1/3 | 17066 | 2/3 | | | | | | |
| DDR4 2400 | 300 | 3 | 1/3 | 1200 | 2400 | 19200 | | | | | | | | | |
| DDR4 2666 | 333 | 1/3 | 3133 | 3 | 1/3 | 2666 | 2/3 | 21333 | 1/3 | | | | | | |
| DDR4 2933 | 366 | 2/3 | 2.73 | 1466 | 2/3 | 2933 | 1/3 | 23466 | 2/3 | | | | | | |
| DDR4 3200 | 400 | 2.5 | 1600 | 3200 | 25600 | | | | | | | | | | |
| DDR5 | 3200 | 2020 | 200 | 5 | 16n | 1600 | 3200 | 25600 | 1.1 | 288 | 262 | | | | |
| DDR5 3600 | 225 | 4.44 | 1800 | 3600 | 28800 | | | | | | | | | | |
| DDR5 4000 | 250 | 4 | 2000 | 4000 | 32000 | | | | | | | | | | |
| DDR5 4800 | 300 | 3 | 1/3 | 2400 | 4800 | 38400 | | | | | | | | | |
| DDR5 5000 | 312 | 1/2 | 3.2 | 2500 | 5000 | 40000 | | | | | | | | | |
| DDR5 5120 | 320 | 3 | 1/8 | 2560 | 5120 | 40960 | | | | | | | | | |
| DDR5 5333 | 333 | 1/3 | 3266 | 6 | 2/3 | 5333 | 1/3 | 42666 | 2/3 | | | | | | |
| DDR5 5600 | 350 | 2.86 | 2800 | 5600 | 44800 | | | | | | | | | | |
| DDR5 6400 | 400 | 2.5 | 3200 | 6400 | 51200 | | | | | | | | | | |
| DDR5 7200 | 450 | 2.22 | 3600 | 7200 | 57600 | | | | | | | | | | |

Мобильный DDR

MDDR — это аббревиатура, которую некоторые компании используют для обозначения Mobile DDR SDRAM, типа памяти, применяемого в некоторых портативных электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, портативные устройства и цифровые аудиоплееры. Благодаря таким технологиям, как пониженное рабочее напряжение и усовершенствованные методы обновления, Mobile DDR обеспечивает более высокую энергоэффективность.