記憶體知識詳解:傳輸型別

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  記憶體知識詳解:傳輸型別
  傳輸型別，是指記憶體所採用的記憶體型別。不同型別的記憶體，傳輸型別各有差異，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，市場中主要有的記憶體型別有 SDRAM、DDR SDRAM 和 RDRAM 三種。其中，DDR SDRAM 記憶體佔據了市場的主流，而 SDRAM 記憶體規格已不再發展，處於被淘汰的行列。RDRAM 則始終未成為市場的主流，只有部分晶片組支援，而這些晶片組也逐漸退出了市場，RDRAM 前景並不被看好。
  1) SDRAM
  SDRAM，即 Synchronous DRAM（同步動態隨機記憶體），曾經是 PC 電腦上最為廣泛應用的一種記憶體型別，即便在今天，SDRAM 仍舊還在市場佔有一席之地。既然是「同步動態隨機記憶體」，那就代表著它的工作速度是與系統匯流排速度同步的。
  SDRAM 記憶體又分為 PC66、PC100、PC133 等不同規格，而規格後面的數位，就代表著該記憶體最大所能正常工作的系統匯流排速度，如 PC100，那就說明此記憶體可以在系統匯流排為 100MHz 的電腦中同步工作。
  與系統匯流排速度同步，也就是與系統時鐘同步，這樣就避免了不必要的等待週期，減少資料儲存時間。同步還使儲存控制器知道在哪一個時鐘脈衝期由資料請求使用，因此資料可在脈衝上升期便開始傳輸。SDRAM 採用 3.3 伏工作電壓，168Pin 的 DIMM 介面，頻寬為 64 位。SDRAM 不僅應用在記憶體上，在視訊記憶體上也較為常見。
  2) DDR
  嚴格的說，DDR 應該叫 DDR SDRAM，人們習慣稱為 DDR。部分初學者也常看到 DDR SDRAM，就認為是 SDRAM。DDR SDRAM 是 Double DataRate SDRAM 的縮寫，是雙倍速率同步動態隨機記憶體的意思。
  DDR 記憶體是在 SDRAM 記憶體的基礎上發展而來的，仍然沿用 SDRAM 生產體系。因此，對於記憶體廠商而言，只需對製造普通 SDRAM 的裝置稍加改進，即可實現 DDR 記憶體的生產，可有效的降低成本。
  SDRAM 在一個時鐘週期內只傳輸一次資料，它是在時鐘的上升期進行資料傳輸；而 DDR 記憶體則是一個時鐘週期內傳輸兩次資料，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次資料。因此，稱為雙倍速率同步動態隨機記憶體。DDR 記憶體可以在與 SDRAM 相同的匯流排頻率下，達到更高的資料傳輸率。
  與 SDRAM 相比，DDR 運用了更先進的同步電路，使指定地址、資料輸送和輸出的主要步驟，既獨立執行，又保持與 CPU 完全同步。DDR 使用了 DLL(Delay Locked Loop，延時鎖定迴路提供一個資料濾波訊號)技術，當資料有效時，儲存控制器可使用這個資料濾波訊號來精確定位資料，每 16 次輸出一次，並重新同步來自不同記憶體模組的資料。DDR 本質上不需要提高時脈頻率，就能加倍提高 SDRAM 的速度，它允許在時鐘
  脈衝的上升沿和下降沿讀出資料，因而其速度是標準 SDRA 的兩倍。
  從外形體積上看，DDR 與 SDRAM 相比差別並不大。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、電源和接地等訊號。DDR 記憶體採用的是支援 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 公司開發的一種記憶體。與 DDR 和 SDRAM 不同，它採用了序列的資料傳輸模式。在推出時，因為其徹底改變了記憶體的傳輸模式，無法保證與原有的製造工藝相相容，而且記憶體廠商要生產 RDRAM，還必須要迦納一定專利費用，再加上其本身製造成本，就導致了 RDRAM 從一問世就高昂的價格，讓普通使用者無法接收。而同時期的 DDR 則能以較低的價格，不錯的效能，逐漸成為主流，雖然
  RDRAM 曾受到英特爾公司的大力支援，但始終沒有成為主流。
  RDRAM 的資料儲存位寬是 16 位，遠低於 DDR 和 SDRAM 的 64 位。但在頻率方面，則遠遠高於二者，可以達到 400MHz 乃至更高。同樣也是在一個時鐘週期內傳輸兩次次資料，能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次資料，記憶體頻寬能達到 1.6Gbyte/s。
  普通的 DRAM 行緩衝器的資訊，在寫回記憶體後便不再保留，而 RDRAM 則具有繼續保持這一資訊的特性，於是在進行記憶體存取時，如行緩衝器中已經有目標資料，則可利用，因而實現了高速存取。另外，其可把資料集中起來，以分組的形式傳送。所以，只要最初用 24 個時鐘，以後便可每 1 時鐘讀出 1 個位元組。一次存取所能讀出的資料長度，可以達到 256 位元組。
  4) DDR2
  DDR2（Double Data Rate 2）SDRAM，是由 JEDEC（電子裝置工程聯合委員會）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/下降延同時進行資料傳輸的基本方式，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 資料讀預取）。換句話說，DDR2 記憶體每個時鐘能夠以 4 倍於外部匯流排的速度讀/寫資料，並且能夠以內部控制匯流排 4 倍的速
  度執行。
  此外，由於 DDR2 標準規定所有 DDR2 記憶體均採用 FBGA 封裝形式，而不同於目前廣泛應用的 TSOP/TSOP-II 封裝形式，FBGA 封裝可以提供了更為良好的電氣效能與散熱性，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，從第一代應用到個人電腦的 DDR200，經過 DDR266、DDR333 到今天的雙連結 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，擁有更高更穩定執行頻率的 DDR2 記憶體將是大勢所趨。
  圖4
  DDR2 與 DDR 的區別：在瞭解 DDR2 記憶體諸多新技術前，先讓我們看一組 DDR 和 DDR2 技術對比的資料。
  圖5
  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。這得益於 DDR2 記憶體擁有兩倍於標準 DDR 記憶體的 4BIT 預讀取能力。換句話說，雖然 DDR2 和 DDR 一樣，都採用了在時鐘的上升延和下降延同時進行資料傳輸的基本方式，但 DDR2 擁有兩倍於 DDR 的預讀取系統命令資料的能力。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，也就出現了另一個問題：在同等工作頻率的 DDR 和 DDR2 記憶體中，後者的記憶體延時要慢於前者。舉例來說，DDR 200 和 DDR2-400具有相同的延遲，而後者具有高一倍的頻寬。實際上，DDR2-400 和 DDR 400 具有相同的頻寬，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 的延遲要高於 DDR-400。
  2、封裝和發熱量：
  DDR2 記憶體技術最大的突破點，其實不在於使用者們所認為的兩倍於 DDR 的傳輸能力，而是在採用更低發熱量、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 記憶體通常採用 TSOP 晶片封裝形式，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 記憶體均採用 FBGA 封裝形式。不同於目前廣泛應用的 TSOP 封裝形式，FBGA 封裝提供了更好的電氣效能與散熱性，為 DDR2 記憶體的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好
  的保障。
  DDR2 記憶體採用 1.8V 電壓，相對於 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熱量，這一點的變化是意義重大的。
  3、DDR2 採用的新技術：
  除了以上所說的區別外，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 可以提高訊號的完整性。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，來提高訊號的完整性；通過控制電壓來提高訊號品質。
  2) ODT：ODT 是內建核心的終結電阻器。我們知道使用 DDR SDRAM 的主機板上面，為了防止傳輸線終端反射訊號，需要大量的終結電阻。它大大增加了主機板的製造成本。實際上，不同的記憶體模組對終結電路的要求是不一樣的，終結電阻的大小，決定了傳輸線的訊號比和反射率。終結電阻小，則傳輸線訊號反射低，但訊雜比也較低；終結電阻高，則傳輸線的訊雜比高，但訊號反射也會增加。因此，主機板上的終結電阻並不能非常好的匹配記憶體模組，還會在一定程度上影響訊號品質。DDR2 可以根據自已的特點，內建合適的終結電阻。這樣，可以保證最佳的訊號波形。使用DDR2 不但可以降低主機板成本，還得到了最佳的訊號品質，這是 DDR 不能比擬的。
  3) Post CAS：它是為了提高 DDR II 記憶體的利用效率而設定的。在 Post CAS 操作中，CAS 訊號（讀寫/命令）能夠被插到 RAS 訊號後面的一個時鐘週期，CAS 命令可以在附加延遲（Additive Latency）後面保持有效。原來的 tRCD（RAS 到 CAS 和延遲）被 AL（AdditiveLatency）所取代，AL 可以在 0，1，2，3，4 中進行設定。由於 CAS 訊號放在了 RAS 訊號後面一個時鐘週期，因此，ACT 和 CAS 訊號永遠也不會產生碰撞衝突。
  總的來說，DDR2 採用了諸多的新技術，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。
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