SDRAM記憶體

SDRAM記憶體

SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory(同步動態隨機存儲器)的簡稱,SDRAM採用3.3v工作電壓,頻寬64位,SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起,使RAM和CPU能夠共享一個時鐘周期,以相同的速度同步工作,與 EDO記憶體相比速度能提高50%。SDRAM基於雙存儲體結構,內含兩個交錯的存儲陣列,當CPU從一個存儲體或陣列訪問數據時,另一個就已為讀寫數據做好了準備,通過這兩個存儲陣列的緊密切換,讀取效率就能得到成倍的提高。SDRAM不僅可用作主存,在顯示卡上的顯存方面也有廣泛套用。

主要特點

SDRAM記憶體SDRAM記憶體

SDRAM曾經是長時間使用的主流記憶體,從430TX晶片組到845晶片組都支持SDRAM。但隨著DDRSDRAM的普及,SDRAM也正在慢慢退出主流市場。記憶體一般採用半導體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM),唯讀存儲器(ROM),以及高速快取(CACHE)。只不過因為RAM是其中最重要的存儲器。

S(synchronous)DRAM 同步動態隨機存取存儲器:SDRAM為168腳,這是目前PENTIUM及以上機型使用的記憶體。SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起,使CPU和RAM能夠共享一個時鐘周期,以相同的速度同步工作,每一個時鐘脈衝的上升沿便開始傳遞數據,速度比EDO記憶體提高50%。

DDR(DOUBLE DATA RATE)RAM :SDRAM的更新換代產品,他允許在時鐘脈衝的上升沿和下降沿傳輸數據,這樣不需要提高時鐘的頻率就能加倍提高SDRAM的速度。

區別

DDR2與DDR的區別

與DDR相比,DDR2最主要的改進是在記憶體模組速度相同的情況下,可以提供相當於DDR記憶體兩倍的頻寬。這主要是通過在每個設備上高效率使用兩個DRAM核心來實現的。作為對比,在每個設備上DDR記憶體只能夠使用一個DRAM核心。技術上講,DDR2記憶體上仍然只有一個DRAM核心,但是它可以並行存取,在每次存取中處理4個數據而不是兩個數據。

與雙倍速運行的數據緩衝相結合,DDR2記憶體實現了在每個時鐘周期處理多達4bit的數據,比傳統DDR記憶體可以處理的2bit數據高了一倍。DDR2記憶體另一個改進之處在於,它採用FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式。

然而,儘管DDR2記憶體採用的DRAM核心速度和DDR的一樣,但是我們仍然要使用新主機板才能搭配DDR2記憶體,因為DDR2的物理規格和DDR是不兼容的。首先是接口不一樣,DDR2的針腳數量為240針,而DDR記憶體為184針;其次,DDR2記憶體的VDIMM電壓為1.8V,也和DDR記憶體的2.5V不同。

DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代記憶體技術標準,它與上一代DDR記憶體技術標準最大的不同就是,雖然同是採用了在時鐘的上升/下降延同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2記憶體卻擁有兩倍於上一代DDR記憶體預讀取能力(即4bit數據預讀取)。換句話說,DDR2記憶體每個時鐘能夠以4倍外部匯流排的速度讀/寫數據,並且能夠以內部控制匯流排4倍的速度運行。

此外,由於DDR2標準規定所有DDR2記憶體均採用FBGA封裝形式,而不同於目前廣泛套用的TSOP/TSOP-II封裝形式,FBGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性,為DDR2記憶體的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展歷程,從第一代套用到個人電腦的DDR200經過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術,第一代DDR的發展也走到了技術的極限,已經很難通過常規辦法提高記憶體的工作速度;隨著Intel最新處理器技術的發展,前端匯流排對記憶體頻寬的要求是越來越高,擁有更高更穩定運行頻率的DDR2記憶體將是大勢所趨。

技術進展

自Intel Celeron系列以及AMD K6處理器以及相關的主機板晶片組推出後,EDO DRAM記憶體性能再也無法滿足需要了,記憶體技術必須徹底得到個革新才能滿足新一代CPU架構的需求,此時記憶體開始進入比較經典的SDRAM時代。

第一代SDRAM 記憶體為PC66 規範,但很快由於Intel 和AMD的頻率之爭將CPU外頻提升到了100MHz,所以PC66記憶體很快就被PC100記憶體取代,接著133MHz 外頻的PIII以及K7時代的來臨,PC133規範也以相同的方式進一步提升SDRAM 的整體性能,頻寬提高到1GB/sec以上。由於SDRAM 的頻寬為64bit,正好對應CPU 的64bit 數據匯流排寬度,因此它只需要一條記憶體便可工作,便捷性進一步提高。在性能方面,由於其輸入輸出信號保持與系統外頻同步,因此速度明顯超越EDO 記憶體。

不可否認的是,SDRAM 記憶體由早期的66MHz,發展後來的100MHz、133MHz,儘管沒能徹底解決記憶體頻寬的瓶頸問題,但此時CPU超頻已經成為DIY用戶永恆的話題,所以不少用戶將品牌好的PC100品牌記憶體超頻到133MHz使用以獲得CPU超頻成功,值得一提的是,為了方便一些超頻用戶需求,市場上出現了一些PC150、PC166規範的記憶體。

SDRAM記憶體SDRAM記憶體

儘管SDRAM PC133記憶體的頻寬可提高頻寬到1064MB/S,加上Intel已經開始著手最新的Pentium 4計畫,所以SDRAM PC133記憶體不能滿足日後的發展需求,此時,Intel為了達到獨占市場的目的,與Rambus聯合在PC市場推廣Rambus DRAM記憶體(稱為RDRAM記憶體)。與SDRAM不同的是,其採用了新一代高速簡單記憶體架構,基於一種類RISC(Reduced Instruction Set Computing,精簡指令集計算機,這個理論可以減少數據的複雜性,使得整個系統性能得到提高。

在AMD與Intel的競爭中,這個時候是屬於頻率競備時代,所以這個時候CPU的主頻在不斷提升,Intel為了蓋過AMD,推出高頻PentiumⅢ以及Pentium 4 處理器,因此Rambus DRAM記憶體是被Intel看著是未來自己的競爭殺手鐧,Rambus DRAM記憶體以高時鐘頻率來簡化每個時鐘周期的數據量,因此記憶體頻寬相當出色,如PC 1066 1066 MHz 32 bits頻寬可達到4.2G Byte/sec,Rambus DRAM曾一度被認為是Pentium 4 的絕配。

儘管如此,Rambus RDRAM 記憶體生不逢時,後來依然要被更高速度的DDR“掠奪”其寶座地位,在當時,PC600、PC700的Rambus RDRAM 記憶體因出現Intel820 晶片組“失誤事件”、PC800 Rambus RDRAM因成本過高而讓Pentium 4平台高高在上,無法獲得大眾用戶擁戴,種種問題讓Rambus RDRAM胎死腹中,Rambus曾希望具有更高頻率的PC1066 規範RDRAM來力挽狂瀾,但最終也是拜倒在DDR 記憶體面前。

1、DDR時代

DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)簡稱DDR,也就是“雙倍速率SDRAM”的意思。DDR可以說是SDRAM的升級版本, DDR在時鐘信號上升沿與下降沿各傳輸一次數據,這使得DDR的數據傳輸速度為傳統SDRAM的兩倍。由於僅多採用了下降緣信號,因此並不會造成能耗增加。至於定址與控制信號則與傳統SDRAM相同,僅在時鐘上升緣傳輸。

DDR 記憶體是作為一種在性能與成本之間折中的解決方案,其目的是迅速建立起牢固的市場空間,繼而一步步在頻率上高歌猛進,最終彌補記憶體頻寬上的不足。第一代DDR200 規範並沒有得到普及,第二代PC266 DDR SRAM(133MHz時鐘×2倍數據傳輸=266MHz頻寬)是由PC133 SDRAM記憶體所衍生出的,它將DDR 記憶體帶向第一個高潮,目前還有不少賽揚和AMD K7處理器都在採用DDR266規格的記憶體,其後來的DDR333記憶體也屬於一種過度,而DDR400記憶體成為目前的主流平台選配,雙通道DDR400記憶體已經成為800FSB處理器搭配的基本標準,隨後的DDR533 規範則成為超頻用戶的選擇對象。

2、DDR2時代

隨著CPU 性能不斷提高,我們對記憶體性能的要求也逐步升級。不可否認,緊緊依高頻率提升頻寬的DDR遲早會力不從心,因此JEDEC 組織很早就開始醞釀DDR2 標準,加上LGA775接口的915/925以及最新的945等新平台開始對DDR2記憶體的支持,所以DDR2記憶體將開始演義記憶體領域的今天。

DDR2 能夠在100MHz 的發信頻率基礎上提供每插腳最少400MB/s 的頻寬,而且其接口將運行於1.8V 電壓上,從而進一步降低發熱量,以便提高頻率。此外,DDR2 將融入CAS、OCD、ODT 等新性能指標和中斷指令,提升記憶體頻寬的利用率。從JEDEC組織者闡述的DDR2標準來看,針對PC等市場的DDR2記憶體將擁有400、533、667MHz等不同的時鐘頻率。高端的DDR2記憶體將擁有800、1000MHz兩種頻率。DDR-II記憶體將採用200-、220-、240-針腳的FBGA封裝形式。最初的DDR2記憶體將採用0.13微米的生產工藝,記憶體顆粒的電壓為1.8V,容量密度為512MB。

記憶體技術在2005年將會毫無懸念,SDRAM為代表的靜態記憶體在五年內不會普及。QBM與RDRAM記憶體也難以挽回頹勢,因此DDR與DDR2共存時代將是鐵定的事實。

SDRAM記憶體SDRAM記憶體

PC-100的“接班人”除了PC一133以外,VCM(VirXual Channel Memory)也是很重要的一員。VCM即“虛擬通道存儲器”,這也是目前大多數較新的晶片組支持的一種記憶體標準,VCM記憶體主要根據由NEC公司開發的一種“快取式DRAM”技術製造而成,它集成了“通道快取”,由高速暫存器進行配置和控制。在實現高速數據傳輸的同時,VCM還維持著對傳統SDRAM的高度兼容性,所以通常也把VCM記憶體稱為VCM SDRAM。VCM與SDRAM的差別在於不論是否經過CPU處理的數據,都可先交於VCM進行處理,而普通的SDRAM就只能處理經CPU處理以後的數據,所以VCM要比SDRAM處理數據的速度快20%以上。目前可以支持VCM SDRAM的晶片組很多,包括:Intel的815E、VIA的694X等。

RDRAM

Intel在推出:PC-100後,由於技術的發展,PC-100記憶體的800MB/s頻寬已經不能滿足需求,而PC-133的頻寬提高並不大(1064MB/s),同樣不能滿足日後的發展需求。Intel為了達到獨占市場的目的,與Rambus公司聯合在PC市場推廣Rambus DRAM(DirectRambus DRAM)。

Rambus使用400MHz的16bit匯流排,在一個時鐘周期內,可以在上升沿和下降沿的同時傳輸數據,這樣它的實際速度就為400MHz×2=800MHz,理論頻寬為(16bit×2×400MHz/8)1.6GB/s,相當於PC-100的兩倍。另外,Rambus也可以儲存9bit位元組,額外的一比特是屬於保留比特,可能以後會作為ECC(ErroI·Checking and Correction,錯誤檢查修正)校驗位。Rambus的時鐘可以高達400MHz,而且僅使用了30條銅線連線記憶體控制器和RIMM(Rambus In-line MemoryModules,Rambus內嵌式記憶體模組),減少銅線的長度和數量就可以降低數據傳輸中的電磁干擾,從而快速地提高記憶體的工作頻率。不過在高頻率下,其發出的熱量肯定會增加,因此第一款Rambus記憶體甚至需要自帶散熱風扇。

3、DDR3時代

DDR3相比起DDR2有更低的工作電壓, 從DDR2的1.8V降落到1.5V,性能更好更為省電;DDR2的4bit預讀升級為8bit預讀。DDR3目前最高能夠達到2000Mhz的速度,儘管目前最為快速的DDR2記憶體速度已經提升到800Mhz/1066Mhz的速度,但是DDR3記憶體模組仍會從1066Mhz起跳。

一、DDR3在DDR2基礎上採用的新型設計:

1.8bit預取設計,而DDR2為4bit預取,這樣DRAM核心的頻率只有接口頻率的1/8,DDR3-800的核心工作頻率只有100MHz。

2.採用點對點的拓樸架構,以減輕地址/命令與控制匯流排的負擔。

3.採用100nm以下的生產工藝,將工作電壓從1.8V降至1.5V,增加異步重置(Reset)與ZQ校準功能。

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