DDR SDRAM -
DDR SDRAM

Den här artikeln handlar om DDR SDRAM. För grafisk DDR, se GDDR .
Allmän
Flyktig
Bagge
Historisk
Ej flyktigt
ROM
NVRAM
Tidigt stadium NVRAM
Analog inspelning
Optisk
Under utveckling
Historisk
Desktop DDR Memory Comparison.svg
Jämförelse av DDR -moduler för stationära datorer (DIMM).
1 GB DDR1 400Mhz (8) .jpg
Fram och bak på en 1 GB DDR-400 RAM-modul för stationära datorer (DIMM)
Utvecklare Samsung
JEDEC
Typ Synkront dynamiskt slumpmässigt åtkomstminne
Generationer
Utgivningsdatum
Specifikationer
Spänning

Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory ( DDR SDRAM ) är en dubbel datahastighet (DDR) synkron dynamisk slumpmässig åtkomstminne (SDRAM) klass av minnesintegrerade kretsar som används i datorer . DDR SDRAM, även retroaktivt kallat DDR1 SDRAM, har ersatts av DDR2 SDRAM , DDR3 SDRAM , DDR4 SDRAM och DDR5 SDRAM . Ingen av dess efterföljare är framåt eller bakåtkompatibel med DDR1 SDRAM, vilket innebär att DDR2, DDR3, DDR4 och DDR5 minnesmoduler inte fungerar i DDR1-utrustade moderkort , och vice versa.

Jämfört med enda datahastighet ( SDR ) SDRAM, DDR SDRAM den gränssnittet gör högre överföringshastigheter möjliga med mer strikt kontroll av timingen av de elektriska data och klocksignaler. Implementeringar måste ofta använda scheman som faslåsta slingor och självkalibrering för att uppnå den nödvändiga tidsnoggrannheten. Gränssnittet använder dubbelpumpning (överföring av data på både stigande och fallande kanter på klocksignalen ) för att dubbla databussbandbredd utan en motsvarande ökning av klockfrekvensen. En fördel med att hålla klockfrekvensen nere är att den minskar kraven på signalintegritet på kretskortet som ansluter minnet till styrenheten. Namnet "dubbel datahastighet" hänvisar till det faktum att en DDR SDRAM med en viss klockfrekvens uppnår nästan dubbelt bandbredden för en SDR SDRAM som körs med samma klockfrekvens, på grund av denna dubbla pumpning.

Med data som överförs 64 bitar åt gången ger DDR SDRAM en överföringshastighet (i byte / s) på (minnesbuss klockfrekvens) × 2 (för dubbel hastighet) × 64 (antal bitar överförda) / 8 (antal bitar /byte). Således, med en bussfrekvens på 100 MHz, ger DDR SDRAM en maximal överföringshastighet på 1600  MB/s .

Historia

Ett Samsung DDR SDRAM 64MBit -chip

I slutet av 1980-talet hade IBM byggt DRAM med dubbla kantklockningsfunktioner och presenterade sina resultat i den internationella Solid-State Circuits Convention 1990.

i juni 2000 (JESD79). JEDEC har fastställt standarder för datahastigheter för DDR SDRAM, uppdelat i två delar. Den första specifikationen är för minneschips och den andra för minnesmoduler. Det första detaljhandels -PC -moderkortet med DDR SDRAM släpptes i augusti 2000.

Specifikation

Enkel generisk DDR -minnesmodul
4 DDR RAM -platser
Corsair DDR-400 minne med värmespridare
Fysisk DDR -layout
Jämförelse av minnesmoduler för bärbara/mobila datorer ( SO-DIMM ).

Moduler

För att öka minneskapaciteten och bandbredden kombineras chips på en modul. Till exempel kräver 64-bitars databussen för DIMM åtta 8-bitars chips, adresserade parallellt. Flera marker med de vanliga adressraderna kallas en minnesrankning . Termen introducerades för att undvika förvirring med chip interna rader och banker . En minnesmodul kan ha mer än en rang. Termen sidor skulle också vara förvirrande eftersom det felaktigt föreslår den fysiska placeringen av marker på modulen. Alla led är anslutna till samma minnesbuss (adress + data). Den chip select -signalen används för att utfärda kommandon till specifik rang.

Att lägga till moduler i den enda minnesbussen skapar ytterligare elektrisk belastning på drivrutinerna. Att mildra den resulterande busssignaleringsfrekvensfall och övervinna minnes flaskhals , nya styrkretsar anställa flerkanalsarkitektur.

Jämförelse av DDR SDRAM -standarder
namn Chip Buss Tidpunkter
Standard Typ Modul Bandbredd ( MB/s ) CL -T RCD -T RP
DDR-200 PC-1600 100 10 100 200 1600 2,5 ± 0,2
DDR-266 PC-2100 133⅓ 7.5 133⅓ 266,67 2133⅓ 2,5-3-3
DDR-333 PC-2700 166⅔ 6 166⅔ 333⅓ 2666⅔ 2.5
DDR-400 A PC-3200 200 5 200 400 3200 2,5-3-3 3 2,6 ± 0,1
B 3-3-3 2.5
C 3-4-4 2

Obs! Alla ovan angivna anges av JEDEC som JESD79F. Alla RAM-datahastigheter mellan eller ovanför de angivna specifikationerna är inte standardiserade av JEDEC-ofta är de helt enkelt tillverkaroptimeringar med hjälp av hårdare tolerans eller överspännade chips. Förpackningsstorlekarna i vilka DDR SDRAM tillverkas är också standardiserade av JEDEC.

Det finns ingen arkitektonisk skillnad mellan DDR SDRAM -moduler. Moduler är istället utformade för att köras med olika klockfrekvenser: till exempel är en PC-1600-modul konstruerad för att köras vid

100 MHz
, och en PC-2100 är konstruerad för att köra på
133 MHz
. En moduls klockfrekvens anger datahastigheten med vilken den garanterat kommer att prestera, därför kommer den garanterat att köra med lägre ( underklockning ) och kan möjligen köra med högre ( överklockning ) klockfrekvenser än de som den gjordes för.

DDR SDRAM-moduler för stationära datorer, dubbla in-line minnesmoduler (DIMM) , har 184 stift (i motsats till 168 stift på SDRAM, eller 240 stift på DDR2 SDRAM), och kan skiljas från SDRAM DIMM med antalet skåror ( DDR SDRAM har en, SDRAM har två). DDR SDRAM för bärbara datorer, SO-DIMM , har 200 stift, vilket är samma antal stift som DDR2 SO-DIMM. Dessa två specifikationer är hackade mycket på samma sätt och försiktighet måste iakttas vid införandet om du är osäker på en korrekt matchning. De flesta DDR SDRAM fungerar med en spänning på 2,5 V, jämfört med 3,3 V för SDRAM. Detta kan avsevärt minska strömförbrukningen. Chips och moduler med DDR-400/PC-3200-standard har en nominell spänning på 2,6 V.

JEDEC Standard nr 21 – C definierar tre möjliga driftspänningar för 184 -stifts DDR, som identifieras av nyckelhakspositionen i förhållande till dess mittlinje. Sidan 4.5.10-7 definierar 2.5V (vänster), 1.8V (i mitten), TBD (höger), medan sidan 4.20.5–40 nominerar 3.3V för höger skårposition. Modulens orientering för att bestämma nyckelhakspositionen är med 52 kontaktpositioner till vänster och 40 kontaktpositioner till höger.

Att öka driftsspänningen något kan öka maximal hastighet, på bekostnad av högre effektförlust och uppvärmning, och med risk för funktionsfel eller skada.

Kapacitet
Antal DRAM -enheter
Antalet chips är en multipel av 8 för icke- ECC- moduler och en multipel av 9 för ECC-moduler. Chips kan uppta en sida ( enkelsidig ) eller båda sidor ( dubbelsidig ) av modulen. Det maximala antalet marker per DDR-modul är 36 (9 × 4) för ECC och 32 (8x4) för icke-ECC.
ECC vs icke-ECC
Moduler som har felkorrigerande kod är märkta som ECC . Moduler utan felkorrigeringskod är märkta som icke-ECC .
Tidpunkter
CAS -latens (CL), klockcykeltid (t CK ), radcykeltid (t RC ), uppdatera radcykeltid (t RFC ), radaktiv tid (t RAS ).
Buffring
Registrerad (eller buffrad) kontra obuffrad .
Förpackning
Typiskt DIMM eller SO-DIMM .
Energiförbrukning
Ett test med DDR och DDR2 RAM 2005 visade att den genomsnittliga strömförbrukningen tycktes vara i storleksordningen 1–3 W per 512 MB modul; detta ökar med klockfrekvensen och när den används istället för på tomgång. En tillverkare har tagit fram miniräknare för att uppskatta effekten som används av olika typer av RAM -minne.

Modul- och chipkarakteristik är naturligt länkade.

Total modulkapacitet är en produkt av ett chips kapacitet och antalet chips. ECC -moduler multiplicerar det med 8/9 eftersom de använder 1 bit per byte (8 bitar) för felkorrigering. En modul av valfri storlek kan därför monteras antingen från 32 små chips (36 för ECC -minne) eller 16 (18) eller 8 (9) större.

DDR -minnesbussbredd per kanal är 64 bitar (72 för ECC -minne). Total modulbredd är en produkt av bitar per chip och antal chips. Det är också lika med antal rader (rader) multiplicerat med DDR -minnesbussbredd. Följaktligen kommer en modul med ett större antal marker eller som använder × 8 -chips istället för × 4 att ha fler led.

Exempel: Variationer av 1 GB PC2100 registrerad DDR SDRAM -modul med ECC
Modulstorlek (GB) Antal marker Chipstorlek (Mbit) Chip organisation Antal led
1 36 256 64M × 4 2
1 18 512 64M × 8 2
1 18 512 128M × 4 1

I detta exempel jämförs olika verkliga serverminnesmoduler med en gemensam storlek på 1 GB. Man bör definitivt vara försiktig med att köpa 1 GB minnesmoduler, eftersom alla dessa variationer kan säljas under en prisposition utan att ange om de är × 4 eller × 8, enkel- eller dubbelrankade.

Det finns en vanlig uppfattning att antalet modulrader är lika med sidor. Som ovanstående data visar är detta inte sant. Man kan också hitta 2-sidiga/1-rankade moduler. Man kan till och med tänka på en 1-sidig/2-rankad minnesmodul med 16 (18) marker på en sida × 8 vardera, men det är osannolikt att en sådan modul någonsin har producerats.

Chips egenskaper

Det dör av en Samsung DDR-SDRAM 64 Mbit paket
DRAM -densitet
Chipsets storlek mäts i megabit . De flesta moderkort känner bara till 1 GB -moduler om de innehåller 64M × 8 -chips (låg densitet). Om 128M × 4 (hög densitet) 1 GB moduler används kommer de troligtvis inte att fungera. Den JEDEC standarden tillåter 128M × 4 endast för registrerade moduler som utformats speciellt för servrar, men vissa generikatillverkare inte överensstämmer.
Organisation

Dubbel datahastighet (DDR) SDRAM -specifikation

Från röstsedeln JCB-99-70, och modifierad av många andra styrelsevalsedlar, formulerad under kännedom av kommittén JC-42.3 om DRAM Parametrics.

Standard nr 79 Revisionslogg:

  • Släpp 1 juni 2000
  • Släpp 2, maj 2002
  • Release C, mars 2003 - JEDEC Standard nr 79C.

"Denna omfattande standard definierar alla nödvändiga aspekter av 64Mb till 1Gb DDR SDRAM med X4/X8/X16 datagränssnitt, inklusive funktioner, funktionalitet, ac och dc parametrik, paket och pin -tilldelningar. Detta omfång kommer därefter att utvidgas till att formellt gälla för x32 -enheter och enheter med högre densitet också. "

Organisation

PC3200 är DDR SDRAM utformat för att fungera vid 200 MHz med DDR-400-chips med en bandbredd på 3200 MB/s. Eftersom PC3200 -minne överför data på både de stigande och fallande klockans kanter är dess effektiva klockfrekvens 400 MHz.

1 GB PC3200 icke-ECC-moduler är vanligtvis gjorda med 16 512 Mbit-chips, 8 på varje sida (512 Mbits × 16 chips) / (8 bitar (per byte)) = 1 024 MB. De enskilda chipsen som utgör en 1 GB minnesmodul är vanligtvis organiserade som 2 26 8-bitars ord, vanligtvis uttryckta som 64M × 8. Minne som tillverkas på detta sätt är RAM med låg densitet och är vanligtvis kompatibelt med alla moderkort som anger PC3200 DDR-400-minne.

Generationer

DDR (DDR1) ersattes av DDR2 SDRAM , som hade modifieringar för högre klockfrekvens och igen fördubblade genomströmningen, men fungerar på samma princip som DDR. Att tävla med DDR2 var Rambus XDR DRAM . DDR2 dominerade på grund av kostnads- och stödfaktorer. DDR2 ersattes i sin tur av DDR3 SDRAM , som erbjöd högre prestanda för ökade busshastigheter och nya funktioner. DDR3 har ersatts av DDR4 SDRAM , som först producerades 2011 och vars standarder fortfarande var i flöde (2012) med betydande arkitektoniska förändringar.

DDR: s prefetch -buffertdjup är 2 (bitar), medan DDR2 använder 4. Även om de effektiva klockfrekvenserna för DDR2 är högre än DDR, var den totala prestandan inte högre i de tidiga implementeringarna, främst på grund av de höga latenserna för de första DDR2 -modulerna. DDR2 började vara effektivt i slutet av 2004, eftersom moduler med lägre latens blev tillgängliga.

Minnstillverkare uppgav att det var opraktiskt att massproducera DDR1-minne med effektiva överföringshastigheter över 400 MHz (dvs. 400 MT/s och 200 MHz extern klocka) på grund av interna hastighetsbegränsningar. DDR2 tar sig upp där DDR1 slutar, använder interna klockfrekvenser som liknar DDR1, men är tillgänglig med effektiva överföringshastigheter på 400 MHz och högre. DDR3 -framsteg utökade möjligheten att bevara interna klockfrekvenser samtidigt som de gav högre effektiva överföringshastigheter genom att fördubbla förhämtningsdjupet igen.

DDR4 SDRAM är ett höghastighetsdynamiskt slumpmässigt åtkomstminne internt konfigurerat som 16 banker, 4 bankgrupper med 4 banker för varje bankgrupp för x4/x8 och 8 banker, 2 bankgrupper med 4 banker för varje bankgrupp för x16 DRAM . DDR4 SDRAM använder en 8 n prefetch-arkitektur för att uppnå höghastighetsdrift. 8 n prefetch -arkitekturen kombineras med ett gränssnitt utformat för att överföra två dataord per klockcykel vid I/O -stiften. En enda läs- eller skrivoperation för DDR4 SDRAM består av en enda 8 n- bit-bred 4-klocka dataöverföring vid den interna DRAM-kärnan och 8 motsvarande n- bit-breda halvklockcykel dataöverföringar vid I/O stift.

RDRAM var ett särskilt dyrt alternativ till DDR SDRAM, och de flesta tillverkare släppte sitt stöd från sina chipset. DDR1 -minnets priser har väsentligt ökat sedan andra kvartalet 2008, medan DDR2 -priserna sjönk. I januari 2009 var 1 GB DDR1 2-3 gånger dyrare än 1 GB DDR2.

Jämförelse av DDR SDRAM -generationer
namn Release
år 		Chip Buss Spänning
(V) 		Stift
Gen Standard Klockfrekvens
(MHz) 		Cykeltid
(ns) 		pre-
hämta 		Klockfrekvens
(MHz) 		Överföringshastighet
( MT/s ) 		Bandbredd
(MB/s) 		DIMM SO-
DIMM 		Micro-
DIMM
DDR DDR-200 2001-2005 100 10 2n 100 200 1600 2.5 184 200 172
DDR-266 133 7.5 133 266 2133⅓
DDR-333 166⅔ 6 166⅔ 333 2666⅔
DDR-400 200 5 200 400 3200 2.6
DDR2 DDR2-400 2006-2010 100 10 4n 200 400 3200 1.8 240 200 214
DDR2-533 133⅓ 7.5 266⅔ 533⅓ 4266⅔
DDR2-667 166⅔ 6 333⅓ 666⅔ 5333⅓
DDR2-800 200 5 400 800 6400
DDR2-1066 266⅔ 3,75 533⅓ 1066⅔ 8533⅓
DDR3 DDR3-800 2011-2015 100 10 8n 400 800 6400 1,5/1,35 240 204 214
DDR3-1066 133⅓ 7.5 533⅓ 1066⅔ 8533⅓
DDR3-1333 166⅔ 6 666⅔ 1333⅓ 10666⅔
DDR3-1600 200 5 800 1600 12800
DDR3-1866 233⅓ 4,29 933⅓ 1866⅔ 14933⅓
DDR3-2133 266⅔ 3,75 1066⅔ 2133⅓ 17066⅔
DDR4 DDR4-1600 2016-2020 200 5 8n 800 1600 12800 1,2/1,05 288 260 -
DDR4-1866 233⅓ 4,29 933⅓ 1866⅔ 14933⅓
DDR4-2133 266⅔ 3,75 1066⅔ 2133⅓ 17066⅔
DDR4-2400 300 3⅓ 1200 2400 19200
DDR4-2666 333⅓ 3 1333⅓ 2666⅔ 21333⅓
DDR4-2933 366⅔ 2,73 1466⅔ 2933⅓ 23466⅔
DDR4-3200 400 2.5 1600 3200 25600
DDR5 DDR5-3200 2021-2025 200 5 16n 1600 3200 25600 1.1 288
DDR5-3600 225 4,44 1800 3600 28800
DDR5-4000 250 4 2000 4000 32000
DDR5-4800 300 3⅓ 2400 4800 38400
DDR5-5000 312½ 3.2 2500 5000 40000
DDR5-5120 320 3⅛ 2560 5120 40960
DDR5-5333 333⅓ 3 2666⅔ 5333⅓ 42666⅔
DDR5-5600 350 2,86 2800 5600 44800
DDR5-6400 400 2.5 3200 6400 51200

Mobil DDR

Huvudartikel: LPDDR

MDDR är en förkortning som vissa företag använder för Mobile DDR SDRAM, en typ av minne som används i vissa bärbara elektroniska enheter, som mobiltelefoner , handenheter och digitala ljudspelare . Genom tekniker inklusive minskad spänningsförsörjning och avancerade uppdateringsalternativ kan Mobile DDR uppnå större energieffektivitet.

Se även

Referenser