什么是內存的傳輸類型
2020-04-20 12:06:13
供稿：網(wǎng)友
內存?zhèn)鬏旑愋?，是指內存所采用的內存類型。不同類型的內存，傳輸類型各有差異，在傳輸率、工作頻率、工作方式、工作電壓等方面，都有不同。目前，市場中主要有的內存類型有 SDRAM、DDR SDRAM 和 RDRAM 三種。其中，DDR SDRAM 內存占據(jù)了市場的主流，而 SDRAM 內存規(guī)格已不再發(fā)展，處于被淘汰的行列。RDRAM 則始終未成為市場的主流，只有部分芯片組支持，而這些芯片組也逐漸退出了市場，RDRAM 前景并不被看好。
1) SDRAM
SDRAM，即 Synchronous DRAM（同步動態(tài)隨機存儲器），曾經是 PC 電腦上最為廣泛應用的一種內存類型，即便在今天，SDRAM 仍舊還在市場占有一席之地。既然是“同步動態(tài)隨機存儲器”，那就代表著它的工作速度是與系統(tǒng)總線速度同步的。
SDRAM 內存又分為 PC66、PC100、PC133 等不同規(guī)格，而規(guī)格后面的數(shù)字，就代表著該內存最大所能正常工作的系統(tǒng)總線速度，如 PC100，那就說明此內存可以在系統(tǒng)總線為 100MHz 的電腦中同步工作。
與系統(tǒng)總線速度同步，也就是與系統(tǒng)時鐘同步，這樣就避免了不必要的等待周期，減少數(shù)據(jù)存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈沖期由數(shù)據(jù)請求使用，因此數(shù)據(jù)可在脈沖上升期便開始傳輸。SDRAM 采用 3.3 伏工作電壓，168Pin 的 DIMM 接口，帶寬為 64 位。SDRAM 不僅應用在內存上，在顯存上也較為常見。
2) DDR
嚴格的說，DDR 應該叫 DDR SDRAM，人們習慣稱為 DDR。部分初學者也?？吹?nbsp;DDR SDRAM，就認為是 SDRAM。DDR SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM 的縮寫，是雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器的意思。
DDR 內存是在 SDRAM 內存的基礎上發(fā)展而來的，仍然沿用 SDRAM 生產體系。因此，對于內存廠商而言，只需對制造普通 SDRAM 的設備稍加改進，即可實現(xiàn) DDR 內存的生產，可有效的降低成本。
SDRAM 在一個時鐘周期內只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時鐘的上升期進行數(shù)據(jù)傳輸；而 DDR 內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次數(shù)據(jù)，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)。因此，稱為雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器。DDR 內存可以在與 SDRAM 相同的總線頻率下，達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。
與 SDRAM 相比，DDR 運用了更先進的同步電路，使指定地址、數(shù)據(jù)輸送和輸出的主要步驟，既獨立執(zhí)行，又保持與 CPU 完全同步。DDR 使用了 DLL(Delay Locked Loop，延時鎖定回路提供一個數(shù)據(jù)濾波信號)技術，當數(shù)據(jù)有效時，存儲控制器可使用這個數(shù)據(jù)濾波信號來精確定位數(shù)據(jù)，每 16 次輸出一次，并重新同步來自不同存儲器模塊的數(shù)據(jù)。DDR 本質上不需要提高時鐘頻率，就能加倍提高 SDRAM 的速度，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，因而其速度是標準 SDRA 的兩倍。
從外形體積上看，DDR 與 SDRAM 相比差別并不大。他們具有同樣的尺寸和同樣的針腳距離。但 DDR 為 184 針腳，比 SDRAM 多出了 16 個針腳，主要包含了新的控制、時鐘、電源和接地等信號。DDR 內存采用的是支持 2.5V 電壓的 SSTL2 標準，而不是 SDRAM 使用的 3.3V 電壓的 LVTTL 標準。
3) RDRAM
RDRAM（Rambus DRAM）是美國的 RAMBUS 公司開發(fā)的一種內存。與 DDR 和 SDRAM 不同，它采用了串行的數(shù)據(jù)傳輸模式。在推出時，因為其徹底改變了內存的傳輸模式，無法保證與原有的制造工藝相兼容，而且內存廠商要生產 RDRAM，還必須要加納一定專利費用，再加上其本身制造成本，就導致了 RDRAM 從一問世就高昂的價格，讓普通用戶無法接收。而同時期的 DDR 則能以較低的價格，不錯的性能，逐漸成為主流，雖然 RDRAM 曾受到英特爾公司的大力支持，但始終沒有成為主流。
RDRAM 的數(shù)據(jù)存儲位寬是 16 位，遠低于 DDR 和 SDRAM 的 64 位。但在頻率方面，則遠遠高于二者，可以達到 400MHz 乃至更高。同樣也是在一個時鐘周期內傳輸兩次次數(shù)據(jù)，能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，內存帶寬能達到 1.6Gbyte/s。
普通的 DRAM 行緩沖器的信息，在寫回存儲器后便不再保留，而 RDRAM 則具有繼續(xù)保持這一信息的特性，于是在進行存儲器訪問時，如行緩沖器中已經有目標數(shù)據(jù)，則可利用，因而實現(xiàn)了高速訪問。另外，其可把數(shù)據(jù)集中起來，以分組的形式傳送。所以，只要最初用 24 個時鐘，以后便可每 1 時鐘讀出 1 個字節(jié)。一次訪問所能讀出的數(shù)據(jù)長度，可以達到 256 字節(jié)。
4) DDR2
DDR2（Double Data Rate 2）SDRAM，是由 JEDEC（電子設備工程聯(lián)合委員會）進行開發(fā)的新生代內存技術標準，它與上一代 DDR 內存技術標準最大的不同就是，雖然同是采用了在時鐘的上升/下降延同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，?nbsp;DDR2 內存卻擁有兩倍于上一代 DDR 內存預讀取能力（即：4bit 數(shù)據(jù)讀預?。?。換句話說，DDR2 內存每個時鐘能夠以 4 倍于外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)，并且能夠以內部控制總線 4 倍的速度運行。
DDR 和 DDR2 技術對比的數(shù)據(jù)此外，由于 DDR2 標準規(guī)定所有 DDR2 內存均采用 FBGA 封裝形式，而不同于目前廣泛應用的 TSOP/TSOP-II 封裝形式，F(xiàn)BGA 封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性，為 DDR2 內存的穩(wěn)定工作與未來頻率的發(fā)展提供了堅實的基礎?；叵肫?nbsp;DDR 的發(fā)展歷程，從第一代應用到個人電腦的 DDR200，經過 DDR266、DDR333 到今天的雙通道DDR400 技術，第一代 DDR 的發(fā)展也走到了技術的極限，已經很難通過常規(guī)辦法提高內存的工作速度。隨著 Intel 最新處理器技術的發(fā)展，前端總線對內存帶寬的要求是越來越高，擁有更高更穩(wěn)定運行頻率的 DDR2 內存將是大勢所趨。
DDR2 與 DDR 的區(qū)別：在了解 DDR2 內存諸多新技術前，先讓我們看一組 DDR 和 DDR2 技術對比的數(shù)據(jù)。
1、延遲問題：
從上表可以看出，在同等核心頻率下，DDR2 的實際工作頻率是 DDR 的兩倍。這得益于 DDR2 內存擁有兩倍于標準 DDR 內存的 4BIT 預讀取能力。換句話說，雖然 DDR2 和 DDR 一樣，都采用了在時鐘的上升延和下降延同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，?nbsp;DDR2 擁有兩倍于 DDR 的預讀取系統(tǒng)命令數(shù)據(jù)的能力。也就是說，在同樣 100MHz 的工作頻率下，DDR 的實際頻率為 200MHz，而 DDR2 則可以達到 400MHz。
這樣，也就出現(xiàn)了另一個問題：在同等工作頻率的 DDR 和 DDR2 內存中，后者的內存延時要慢于前者。舉例來說，DDR 200 和 DDR2-400 具有相同的延遲，而后者具有高一倍的帶寬。實際上，DDR2-400 和 DDR 400 具有相同的帶寬，它們都是 3.2GB/s，但是 DDR-400 的核心工作頻率是 200MHz，而 DDR2-400 的核心工作頻率是 100MHz，也就是說 DDR2-400 的延遲要高于 DDR-400。
2、封裝和發(fā)熱量：
DDR2 內存技術最大的突破點，其實不在于用戶們所認為的兩倍于 DDR 的傳輸能力，而是在采用更低發(fā)熱量、更低功耗的情況下，DDR2 可以獲得更快的頻率提升，突破標準 DDR 的 400MHZ 限制。
DDR 內存通常采用 TSOP 芯片封裝形式，這種封裝形式可以很好的工作在 200MHz 上。當頻率更高時，它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容，這會影響它的穩(wěn)定性和頻率提升的難度。這也就是 DDR 的核心頻率很難突破 275MHZ 的原因。而 DDR2 內存均采用 FBGA 封裝形式。不同于目前廣泛應用的 TSOP 封裝形式，F(xiàn)BGA 封裝提供了更好的電氣性能與散熱性，為 DDR2 內存的穩(wěn)定工作與未來頻率的發(fā)展提供了良好的保障。
DDR2 內存采用 1.8V 電壓，相對于 DDR 標準的 2.5V，降低了不少，從而提供了明顯的更小功耗與更小發(fā)熱量，這一點的變化是意義重大的。
3、DDR2 采用的新技術：
除了以上所說的區(qū)別外，DDR2 還引入了三項新的技術，它們是 OCD、ODT 和 Post CAS。
1) OCD（Off-Chip Driver）：也就是所謂的離線驅動調整。DDR II 通過 OCD 可以提高信號的完整性。DDR II 通過調整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的電阻值，使兩者電壓相等。使用 OCD 通過減少 DQ-DQS 的傾斜，來提高信號的完整性；通過控制電壓來提高信號品質。
2) ODT：ODT 是內建核心的終結電阻器。我們知道使用 DDR SDRAM 的主板上面，為了防止數(shù)據(jù)線終端反射信號，需要大量的終結電阻。它大大增加了主板的制造成本。實際上，不同的內存模組對終結電路的要求是不一樣的，終結電阻的大小，決定了數(shù)據(jù)線的信號比和反射率。終結電阻小，則數(shù)據(jù)線信號反射低，但信噪比也較低；終結電阻高，則數(shù)據(jù)線的信噪比高，但信號反射也會增加。因此，主板上的終結電阻并不能非常好的匹配內存模組，還會在一定程度上影響信號品質。DDR2 可以根據(jù)自已的特點，內建合適的終結電阻。這樣，可以保證最佳的信號波形。使用 DDR2 不但可以降低主板成本，還得到了最佳的信號品質，這是 DDR 不能比擬的。
3) Post CAS：它是為了提高 DDR II 內存的利用效率而設定的。在 Post CAS 操作中，CAS 信號（讀寫/命令）能夠被插到 RAS 信號后面的一個時鐘周期，CAS 命令可以在附加延遲（Additive Latency）后面保持有效。原來的 tRCD（RAS 到 CAS 和延遲）被 AL（Additive Latency）所取代，AL 可以在 0，1，2，3，4 中進行設置。由于 CAS 信號放在了 RAS 信號后面一個時鐘周期，因此，ACT 和 CAS 信號永遠也不會產生碰撞沖突。
總的來說，DDR2 采用了諸多的新技術，改善了 DDR 的諸多不足，雖然它目前有成本高、延遲慢等諸多不足，但相信隨著技術的不斷提高和完善，這些問題終將得到解決。
