記憶體傳輸標準

記憶體傳輸標準

記憶體傳輸標準是指主機板所支持的記憶體傳輸頻寬大小或主機板所支持的記憶體的工作頻率,這裡的記憶體最高傳輸標準是指主機板的晶片組默認可以支持最高的傳輸標準。不同主機板的記憶體傳輸標準是不同的,原則上主機板可以支持的記憶體傳輸標準是由晶片組決定的。當然,主機板廠商在設計主機板時也可以做一定的發揮,可以支持比晶片組默認更高或者更低的記憶體傳輸標準,前提是記憶體類型不能改變,例如使用只支持DDR記憶體的晶片組的主機板,不會支持DDR2記憶體。對於支持AMD64位CPU的晶片組來說,由於AMD64位CPU集成了記憶體控制器,因此支持記憶體的傳輸標準會視CPU而定。

記憶體傳輸標準記憶體傳輸標準
記憶體是計算機內部最為關鍵的部件之一,其有很嚴格的製造要求。而其中的傳輸標準則代表著對記憶體速度方面的標準。不同類型的記憶體,無論是SDRAM、DDR SDRAM,還是RDRAM都有不同的規格,每種規格的記憶體在速度上是各不相同的。傳輸標準是記憶體的規範,只有完全符合該規範才能說該記憶體採用了此傳輸標準。比如說傳輸標準PC3200記憶體,代表著此記憶體為工作頻率200MHz,等效頻率為400MHz的DDR記憶體,也就是常說的DDR400。傳輸標準術購買記憶體的首要選擇條件之一,它代表著該記憶體的速度。目前市場中所有的記憶體傳輸標準有SDRAM的PC100、PC133;DDR SDRAM的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500、PC3700;RDRAM的PC600、PC800和PC1066等。

SDRAM傳輸標準

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SDRAM,即Synchronous DRAM(同步動態隨機存儲器),曾經是PC電腦上最為廣泛套用的一種記憶體類型,即便在今天SDRAM仍舊還在市場占有一席之地。既然是“同步動態隨機存儲器”,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,而規格後面的數字就代表著該記憶體最大所能正常工作系統匯流排速度,比如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周期,減少數據存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈衝期由數據請求使用,因此數據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接口,頻寬為64位。SDRAM不僅套用在記憶體上,在顯存上也較為常見。

PC100

PC100是由JEDEC和英特爾共同制訂的一個SDRAM記憶體條的標準,

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符合該標準的記憶體都稱為PC100,其中的100代表該記憶體工作頻率可達100MHz。JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council),電子元件工業聯合會。JEDEC是由生產廠商們制定的國際性協定,主要為計算機記憶體制定。工業標準的記憶體通常指的是符合JEDEC標準的一組記憶體。大多數人認為的PC100記憶體,就是該記憶體能正常工作在前端匯流排(FSB)100MHz的系統中。其實PC100是一組很嚴格的規範,它包含有:記憶體時鐘周期,在100MHZ外頻工作時值為10ns;存取時間小於6ns;PCB必須為六層板;記憶體上必須有SPD等多方面的規定

PC100中還詳細的規定了,記憶體條上電路的各部分線長最大值與最小值; 電路線寬與間距的精確規格;保證6層PCB板製作(分別為:信號層、電源層、信號層、基層、信號層),具備完整的電源層與地線層;具備每層電路板間距離的詳細規格;精確符合傳送、載入、終止等請求的時間;詳細的EEPROM編程規格;詳細的SDRAM組成規格;特殊的標記要求;電磁干擾抑制;可選鍍金印刷電路板等等。由此可見傳輸標準是一套相當複雜的記憶體標準,

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但具體的記憶體規範定義,我們沒有必要去詳細了解,只要了解記憶體符合這個規範,那么它的數據傳輸能到達多大,它所能提供的性能怎么樣那就足夠了。從性能的角度來說,PC100的記憶體在主機板設定在100MHZ外頻,且在主機板的BIOS選項中CL設定為2,此記憶體可以穩定的工作。

PC133

PC133是威盛公司聯合了三星、現代、日立、西門子、Micron和NEC等數家著名IT廠商聯合推出的記憶體標準,其中的133指的是該記憶體工作頻率可達133MHz。PC133 SDRAM的數據傳輸速率可以達到1.06GB/s。嚴格地說,PC133和PC100記憶體在製造工藝上沒有什麼太大的不同,區別只是在製造PC133記憶體時多了一道"篩選"工序,把記憶體顆粒中外頻超過133 MHz的挑選出來,焊接成高檔一些的記憶體。

DDR傳輸標準

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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 Data Rate SDRAM的縮寫,是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDR記憶體是在SDRAM記憶體基礎上發展而來的,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的設備稍加改進,即可實現DDR記憶體的生產,可有效的降低成本

SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據,它是在時鐘的上升期進行數據傳輸;而DDR記憶體則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據,它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據,因此稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR記憶體可以在與SDRAM相同的匯流排頻率下達到更高的數據傳輸率

與SDRAM相比

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:DDR運用了更先進的同步電路,使指定地址、數據的輸送和輸出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數據濾波信號)技術,當數據有效時,存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據,每16次輸出一次,並重新同步來自不同存儲器模組的數據。DDL本質上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度,它允許在時鐘脈衝的上升沿和下降沿讀出數據,因而其速度是標準SDRA的兩倍。

從外形體積上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、電源和接地等信號。DDR記憶體採用的是支持2.5V電壓的SSTL2標準,而不是SDRAM使用的3.3V電壓LVTTL標準

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PC1600如果按照傳統習慣傳輸標準的命名,PC1600(DDR200)應該是PC200。在當時DDR記憶體正在與RDRAM記憶體進行下一代記憶體標準之爭,此時的RDRAM按照頻率命名應該叫PC600和PC800。這樣對於不是很了解的人來說,自然會認為PC200遠遠落後於PC600,而JEDEC基於市場競爭的考慮,將DDR記憶體的命名規範進行了調整。傳統習慣是按照記憶體工作頻率來命名,而DDR記憶體則以記憶體傳輸速率命名。因此才有了今天的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500等。

PC1600的實際工作頻率是100 MHz,而等效工作頻率是200 MHz,那么它的數據傳輸率就為“數據傳輸率=頻率*每次傳輸的數據位數”,就是200MHz*64bit=12800Mb/s,再除以8就換算為MB為單位,就是1600MB/s,從而命名為PC1600。

RDRAM傳輸標準

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RDRAM(Rambus DRAM)是美國的RAMBUS公司開發的一種記憶體。與DDR和SDRAM不同,它採用了串列的數據傳輸模式。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兼容,而且記憶體廠商要生產RDRAM還必須要加納一定專利費用,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的數據存儲位寬是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周期內傳輸兩次次數據,能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據,記憶體頻寬能達到1.6Gbyte/s。

普通的DRAM行緩衝器的信息在寫回存儲器後便不再保留,而RDRAM則具有繼續保持這一信息的特性,於是在進行存儲器訪問時,如行緩衝器中已經有目標數據,則可利用,因而實現了高速訪問。另外其可把數據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。

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一次訪問所能讀出的數據長度可以達到256位元組。

PC600

RDRAM仍舊採用習慣的記憶體頻率來命名。PC600的工作頻率為300 MHz,而其也是時鐘上升期和下降期都傳輸數據,因此其等效頻率為600 MHz,所以命名為PC600。

PC800

PC800的工作頻率為400 MHz,而其也是時鐘上升期和下降期都傳輸數據,因此其等效頻率為800 MHz,所以命名為PC800。

PC1066

PC1066的工作頻率為533 MHz,而其也是時鐘上升期和下降期都傳輸數據,因此其等效頻率為1066 MHz,所以命名為PC1066。

DDR2傳輸標準

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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數據讀預取)。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

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運行頻率的DDR2記憶體將是大勢所趨。

DDR2可以看作是DDR技術標準的一種升級和擴展:DDR的核心頻率與時鐘頻率相等,但數據頻率為時鐘頻率的兩倍,也就是說在一個時鐘周期內必須傳輸兩次數據。而DDR2採用“4 bit Prefetch(4位預取)”機制,核心頻率僅為時鐘頻率的一半、時鐘頻率再為數據頻的一半,這樣即使核心頻率還在200MHz,DDR2記憶體的數據頻率也能達到800MHz—也就是所謂的DDR2 800。

目前,已有的標準DDR2記憶體分為DDR2 400和DDR2 533,今後還會有DDR2 667和DDR2 800,其核心頻率分別為100MHz、133MHz、166MHz和200MHz,其匯流排頻率(時鐘頻率)分別為200MHz、266MHz、333MHz和400MHz,等效的數據傳輸頻率分別為400MHz、533MHz、667MHz和800MHz,其對應的記憶體傳輸頻寬分別為3.2GB/sec、4.3GB/sec、5.3GB/sec和6.4GB/sec,按照其記憶體傳輸頻寬分別標註為PC2 3200、PC2 4300、PC2 5300和PC2 6400。

DDR2與DDR的區別

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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數據傳輸的基本方式,但DDR2擁有兩倍於DDR的預讀取系統命令數據的能力。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DDR400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DDR400。

2、封裝和發熱量:

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DDR2記憶體技術最大的突破點其實不在於用戶們所認為的兩倍於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。不同於目前廣泛套用的TSOP封裝形式,FBGA封裝提供了更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的功耗與更小的發熱量,這一點的變化是意義重大的。

3、DDR2採用的新技術

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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

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

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數據線終端反射信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數據線的信號比和反射率,終結電阻小則數據線信號反射低但是信噪比也較低;終結電阻高,則數據線信噪比高,但是信號反射也會增加。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信號品質。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信號波形。使用DDR2不但可以降低主機板成本,

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還得到了最佳的信號品質,這是DDR不能比擬的。

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信號(讀寫/命令)能夠被插到RAS信號後面的一個時鐘周期,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(Additive Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中進行設定。由於CAS信號放在了RAS信號後面一個時鐘周期,因此ACT和CAS信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、延遲慢能諸多不足,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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