Память DDR SDRAM

Самый простой способ увеличения максимальной пропускной способности памя­ти заключается в увеличении частоты ее работы. Однако на практике реализовать это совсем не просто. Вспомним, что элементарной ячейкой динамической памяти является конденсатор — инерционное по своей природе устройство. Чтобы произ­вести считывание информации с конденсатора, необходимо его разрядить, для чего требуется определенное время, пропорциональное емкости конденсатора, — сделать это мгновенно невозможно. Следовательно, нельзя повышать частоту ядра памяти до бесконечности. Кроме того, динамическая память требует периодической регенерации, чтобы восстанавливать заряды конденсаторов, а для зарядки конден­саторов тоже необходим определенный временной интервал. В результате повы­шение частоты ядра памяти сопряжено с непреодолимыми трудностями. Конечно, применение более миниатюрных конденсаторов повышает их быстродействие, однако для этого нужно использовать иную проектную норму при производстве чипов памяти. К тому же переход на новый технологический процесс производ­ства не может кардинально увеличить скорость работы памяти.

Память DDR SDRAM

Поэтому, кроме банального увеличения частоты работы памяти, для увеличения ее пропускной способности часто используют иные приемы. О некоторых из них, таких как пакетный режим передачи и организация чередующихся банков, мы уже упоминали. Однако более кардинальным способом увеличения пропускной спо­собности памяти стал переход к стандарту DDR. Синхронная динамическая память DDR SDRAM пришла на смену SDRAM и обеспечивает в два раза большую про­пускную способность. Аббревиатура DDR (Double Data Rate) в названии памяти означает удвоенную скорость передачи данных. Аналогично обычную SDRAM- память называют SDR (Single Data Rate), то есть памятью с одинарной скоростью передачи.

Как уже отмечалось, основным сдерживающим элементом увеличения тактовой частоты работы памяти является само ядро памяти (массив элементов хранения).

Однако, кроме ядра памяти, в модуле присутствуют и буферы промежуточного хранения (I/O Logic) через которые ядро обменивается данными с шиной памяти. Эти буферы имеют значительно более высокое быстродействие, нежели само ядро, поэтому тактовую частоту работы самой шины памяти и буферов обмена можно легко увеличить. Именно такой способ и используется в DDR-памяти.

В обычной SDRAM-памяти ядро и буферы обмена работают в синхронном режиме на одной и той же частоте. Передача каждого бита из буфера происходит с каждым тактом работы ядра памяти

В DDR-памяти каждый буфер ввода-вывода передает два бита за один такт, то есть фактически работает на удвоенной тактовой частоте, оставаясь при этом полностью синхронизированным с ядром памяти. Однако, чтобы такой режим работы стал возможным, необходимо, чтобы эти два бита были доступны буферу ввода-вывода на каждом такте работы памяти. Для этого требуется, чтобы каждая команда чтения приводила к передаче из ядра памяти в буфер сразу двух бит. Для этого использу­ются две независимые линии передачи от ядра памяти к буферам ввода-вывода. Из буфера ввода-вывода биты затем поступают на шину данных в требуемом по­рядке.

Поскольку при таком способе организации работы памяти происходит предвыбор­ка двух бит перед передачей их на шину данных, этот способ также называется Pre-fetch 2 (предвыборка 2).

Чтобы синхронизировать работу ядра памяти и буферов ввода-вывода, использу­ется одна и та же тактовая частота (одни и те же тактирующие импульсы). Только если в самом ядре памяти синхронизация осуществляется по положительному фронту тактирующего импульса, то в буфере ввода-вывода для синхронизации используется как положительный, так и отрицательный фронт тактирующего им­пульса. Таким образом, передача двух бит в буфер ввода-вывода по двум раздельным линиям осуществляется по положительному фронту тактирующего импульса, а их выдача на шину данных происходит как по положительному, так и по отрицательному фронтам тактирующего импульса. Это обеспечивает в два раза более высокую скорость работы буфера и, соответственно, вдвое большую пропускную способность памяти.

Все же остальные принципиальные моменты DDR-памяти не изменились: струк­тура нескольких независимых банков позволяет совмещать выборку данных из одного банка с установкой адреса в другом банке, то есть можно одновременно иметь две открытые страницы. Доступ к этим страницам чередуется (bank interleaving), что приводит к устранению задержек и обеспечивает создание непрерывного по­тока данных.

DDR-память настраивается в процессе работы путем установки соответствующих регистров, как и SDRAM-память. Кроме того, DDR-память, как и SDRAM, пред­назначена для работы с системными частотами 100 и 133, 166 и 200, 216, 250 и 266 МГц. DDR-память, работающую на частоте 100 МГц, иногда обозначают как DDR200, подразумевая при этом, что «эффективная» частота памяти составляет 200 МГц (данные передаются два раза за такт). Аналогично при работе памяти на частоте 133 МГц используют обозначение DDR266, при частоте 166 МГц — DDR333, при частоте 200 МГц — DDR400 и т. д. Нетрудно рассчитать и пропускную способ­ность DDR-памяти. Учитывая, что ширина шины данных составляет 8 байт, для памяти DDR200 получим 200 МГц • 8 байт =1,6 Гбайт/с, для памяти DDR266 — 2,1 Гбайт/с, для DDR333 — 2,7 Гбайт/с, для DDR400 — 3,2 Гбайт/с, для DDR433 — 3,5 Гбайт/с, для DDR500 — 4,0 Гбайт/с, для DDR533 — 4,3 Гбайт/с.

Примечание

Хотя обозначение типа DDR200, DDR266, DDR333 и т. д. кажется вполне логичным и по­нятным, официально принята другая маркировка этой памяти. В названии используется не «эффективная» частота, а пиковая пропускная способность, то есть память DDR200 обозна­чается как DDR РС1600, DDR266 — как DDR РС2100, DDR333 — как РС2700, a DDR400 — как РС3200.

Кроме частоты, память, как уже отмечалось, характеризуется схемой тайминга (tCL -> tRCD —»tRP). Для памяти DDR200 тайминг может быть различным. К примеру, встречаются тай­минги 3-3-3, 2,5-3-3, 2-3-3 и 2,5-2-2.

 

Принцип функционирования и временные диаграммы памяти DDR

Принцип функционирования и временные диаграммы памяти DDR

В настоящее время память DDR400 является наиболее распространенной. Кро­ме того, во всех современных чипсетах частота шины памяти не превосходит 400 МГц, а память типа DDR433, DDR500 и DDR533 является нестандартизи- рованной.

Возникает логичный вопрос: если эти типы памяти не поддерживаются материн­скими платами и не стандартизированы, то зачем они вообще нужны?

Дело в том, что память типа DDR433, DDR500 и DDR533 отличается от осталь­ных типов памяти только способностью работать на более высоких частотах ядра памяти. Это, во-первых, не препятствует ее использованию и на более низких час­
тотах, а во-вторых, позволяет применять при разгоне системы. Кроме того, при использовании этих типов памяти на частоте 400 МГц возможно уменьшение тай­мингов памяти (идеальный случай соответствует таймингу 2-2-2), что можно рассматривать как своеобразный разгон памяти.

Яндекс.Метрика