Что такое ddr3 оперативной памяти. Современные типы памяти DDR, DDR2, DDR3 для настольных компьютеров. Какой достаточный объем памяти для пэвм

В данной статье мы рассмотрим 3 вида современной оперативной памяти для настольных компьютеров:

• DDR - является самым старым видом оперативной памяти, которую можно еще сегодня купить, но ее рассвет уже прошел, и это самый старый вид оперативной памяти, который мы рассмотрим. Вам придется найти далеко не новые материнские платы и процессоры которые используют этот вид оперативной памяти, хотя множество существующих систем используют DDR оперативную память. Рабочее напряжение DDR - 2.5 вольт (обычно увеличивается при разгоне процессора), и является наибольшим потребителем электроэнергии из рассматриваемых нами 3 видов памяти.
• DDR2 - это наиболее распространенный вид памяти, который используется в современных компьютерах. Это не самый старый, но и не новейший вид оперативной памяти. DDR2 в общем работает быстрее чем DDR, и поэтому DDR2 имеет скорость передачи данных больше чем в предыдущей модели (самая медленная модель DDR2 по своей скорости равна самой быстрой модели DDR). DDR2 потребляет 1.8 вольт и, как в DDR, обычно увеличивается напряжение при разгоне процессора
• DDR3 - быстрый и новый тип памяти. Опять же, DDR3 развивает скорость больше чем DDR2, и таким образом самая низкая скорость такая же как и самая быстрая скорость DDR2. DDR3 потребляет электроэнергию меньше других видов оперативной памяти. DDR3 потребляет 1.5 вольт, и немного больше при разгоне процессора

Таблица 1: Технические характеристики оперативной памяти по стандартам JEDEC

JEDEC - Joint Electron Device Engineering Council (Объединенный инженерный совет по электронным устройствам)

Важнейшей характеристикой, от которой зависит производительность памяти, является ее пропускная способность, выражающаяся как произведение частоты системной шины на объем данных, передаваемых за один такт. Современная память имеет шину шириной 64 бита (или 8 байт), поэтому пропускная способность памяти типа DDR400, составляет 400 МГц х 8 Байт = 3200 Мбайт в секунду (или 3.2 Гбайт/с). Отсюда, следует и другое обозначение памяти такого типа - PC3200. В последнее время часто используется двухканальное подключение памяти, при котором ее пропускная способность (теоретическая) удваивается. Таким образом, в случае с двумя модулями DDR400 мы получим максимально возможную скорость обмена данных 6.4 Гбайт/с.

Но на максимальную производительность памяти также влияет такие важный параметры как "тайминги памяти".

Известно, что логическая структура банка памяти представляет собой двумерный массив - простейшую матрицу, каждая ячейка которой имеет свой адрес, номер строки и номер столбца. Чтобы считать содержимое произвольной ячейки массива, контроллер памяти должен задать номер строки RAS (Row Adress Strobe) и номер столбца CAS (Column Adress Strobe), из которых и считываются данные. Понятно, что между подачей команды и ее выполнением всегда будет какая-то задержка (латентность памяти), вот ее-то и характеризуют эти самые тайминги. Существует множество различных параметров, которые определяют тайминги, но чаще всего используются четыре из них:

• CAS Latency (CAS) - задержка в тактах между подачей сигнала CAS и непосредственно выдачей данных из соответствующей ячейки. Одна из важнейших характеристик любого модуля памяти;
• RAS to CAS Delay (tRCD) - количество тактов шины памяти, которые должны пройти после подачи сигнала RAS до того, как можно будет подать сигнал CAS;
• Row Precharge (tRP) - время закрытия страницы памяти в пределах одного банка, тратящееся на его перезарядку;
• Activate to Precharge (tRAS) - время активности строба. Минимальное количество циклов между командой активации (RAS) и командой подзарядки (Precharge), которой заканчивается работа с этой строкой, или закрытия одного и того же банка.

Если вы увидите на модулях обозначения "2-2-2-5" или "3-4-4-7", можете не сомневаться, это упомянутые выше параметры: CAS-tRCD-tRP-tRAS.

Стандартные значения CAS Latency для памяти DDR - 2 и 2.5 такта, где CAS Latency 2 означает, что данные будут получены только через два такта после получения команды Read. В некоторых системах возможны значения 3 или 1.5, а для DDR2-800, к примеру, последняя версия стандарта JEDEC определяет этот параметр в диапазоне от 4 до 6 тактов, при том, что 4 - экстремальный вариант для отборных "оверклокерских" микросхем. Задержка RAS-CAS и RAS Precharge обычно бывает 2, 3, 4 или 5 тактов, а tRAS - чуть больше, от 5 до 15 тактов. Естественно, чем ниже эти тайминги (при одной и той же тактовой частоте), тем выше производительность памяти. Например, модуль с латентностью CAS 2,5 обычно работает лучше, чем с латентностью 3,0. Более того, в целом ряде случаев быстрее оказывается память с меньшими таймингами, работающая даже на более низкой тактовой частоте.

В таблицах 2-4 предоставлены общие скорости памяти DDR, DDR2, DDR3 и спецификации:

Таблица 2: Общие скорости памяти DDR и спецификации

Таблица 3: Общие скорости памяти DDR2 и спецификации

Таблица 4: Общие скорости памяти DDR3 и спецификации

DDR3 можно назвать новичком среди моделей памяти. Модули памяти этого вида, доступны только около года. Эффективность этой памяти продолжает расти, только недавно достигла границ JEDEC, и вышла за эти границы. Сегодня DDR3-1600 (высшая скорость JEDEC) широко доступна, и все больше производителей уже предлагают DDR3-1800). Прототипы DDR3-2000 показаны на современном рынке, и в продажу должны поступить в конце этого года - начале следующего года.

Процент поступления на рынок модулей памяти DDR3, согласно с данными производителей, все еще небольшая, в пределах 1%-2%, и это значит, что DDR3 должен пройти длинный путь прежде чем будет соответствовать продажам DDR (все еще находиться в пределах 12%-16%) и это позволит DDR3 приблизиться к продажам DDR2. (25%-35% по показателям производителей).

Это модуль, функцией которого является хранение данных и предоставление их по требованию устройству или программе - по сути это посредник между процессором и дисковыми накопителями. RAM является энергозависимым устройством, т.е. может работать лишь пока на него подается питание, при отключении которого все данные теряются. Разберемся более подробно в характеристиках этого важнейшего устройства, без которого ваш ПК, смартфон, ноутбук или планшет будет обычной грудой железа.

Типы ОЗУ

RAM бывают нескольких типов, кардинально отличающихся характеристиками и архитектурой.

– синхронная динамическая память с произвольным доступом. Раньше была довольно популярной и использовалась почти во всех компьютерах, благодаря наличию синхронизации с системным генератором, который, в свою очередь, позволял контроллеру очень точно определять время, когда данные будут готовы. В итоге значительно уменьшилось время задержек по циклам ожидания в связи с доступностью данных на каждом такте таймера. Сегодня вытеснена более современными типами памяти.

– это динамическая синхронизированная память, в ее основе лежит принцип случайного доступа и двойная скорость обмена данными. Такой модуль обладает рядом положительных характеристик относительно SDRAM, важнейшая из которых – за 1 такт системного генератора осуществляется 2 операции, то есть при неизменной частоте пропускная способность на пике увеличивается в 2 раза.

– это следующая разработка, работает так же, как и у ОЗУ типа DDR, отличительная особенность данной модели заключается в удвоенной по объему выборке данных на такт (4 бита вместо 2х). Кроме того второе поколение стало более энергоэффективным, уменьшилось тепловыделение, а частоты выросли.

– новое поколение RAM, важнейшая отличительная особенность от DDR2 – выросшие частоты и уменьшенное потребление энергии. Также совершенно изменена конструкция ключей (специальные прорези для точного вхождения в слот).

Существуют модификации DDR3, отличающиеся еще меньшим потреблением энергии - DDR3L и LPDDR3 (напряжение у первой модели уменьшено до 1.35 В, а у второй до 1.2 В, тогда как у простых DDR3 оно равно 1.5В).

DDR4 SDRAM - новейшее поколение оперативной памяти. Характеризуется выросшей до 3,2 Гбит/с скоростью обмена данными, увеличенной до 4266 МГц частотой и значительно улучшенной стабильностью.

RIMM (RDRAM, Rambus DRAM) – память, основанная на тех же принципах, что и DDR, но с повышенным уровнем тактовой частоты, что было достигнуто за счет меньшей разрядности шины. Также при адресации ячейки номера строки и столбца предаются одновременно.

Стоимость RIMM была намного выше, а производительность лишь немногим превышала DDR, в итоге RAM этого типа просуществовали на рынке недолго.

Выбирайте тип RAM не только исходя из потенциала и характеристик вашей материнской платы, но и учитывая совместимость с другими составляющими системы.

Варианты физического расположения чипов (упаковка)

Устанавливаемые на модули ОЗУ чипы памяти располагаются либо с одной стороны (одностороннее месторасположение), либо с двух (двустороннее). В последнем варианте модули получаются достаточно толстыми, что не позволяет установить их на отдельные ПК.

Форм-фактор это

Специально разработанный стандарт в котором описаны размеры модуля ОЗУ, общее количество и месторасположение контактов. Существует несколько типов форм-факторов:

SIMM (Single in Line Memory Module) - 30 или 72 двухсторонних контакта;

RIMM – фирменный форм-фактор модулей RIMM (RDRAM). 184, 168 или 242 контакта;

DIMM (Dual in Line Memory Module) – 168, 184, 200 или 240 независимых, расположенных по обеим сторонам модуля, контактных площадок.

FB-DIMM (Fully Buffered DIMM) – исключительно серверные модули. Идентичны по форм-фактору DIMM с 240 контактами, но используют лишь 96, за счет последовательного интерфейса. Благодаря присутствующей на каждом модуле микросхеме AMB (Advanced Memory Buffer) обеспечивается высокоскоростная буферизация и конверсия всех сигналов, в том числе и адресации. Также значительно улучшены производительность и масштабируемость. Совместимы только с аналогичной полностью буферизованной памятью.

LRDIMM (Load Reduced Dual In-Line Memory Modules) – исключительно серверные модули. Оснащаются буфером iMB (Isolation Memory Buffer), снижающим нагрузку на шину памяти. Применяются для ускорения работы больших объемов памяти.

SODIMM (Small Outline Dual In-Line Memory Module) – подвид DIMM с меньшими размерами для установки в портативные устройства, в основном - ноутбуки. 144 и 200 контактов, в более редком варианте - 72 и 168.

MicroDIMM (Micro Dual In-Line Memory Module) - еще уменьшенный SODIMM. Обычно имеют 60 контактов. Возможные реализации контактов - 144 SDRAM, 172 DDR и 214 DDR2.

Отдельного упоминания заслуживает низкопрофильная (Low Profile) память - созданные специально для невысоких серверных корпусов модули с меньшей, по сравнению со стандартными, высотой.

Форм-фактор является основным параметром совместимости RAM с материнской платой, поскольку при его несовпадении модуль памяти элементарно не получится вставить в слот.

Что такое SPD?

На каждой планке форм-фактора DIMM имеется маленький чип SPD (Serial Presence Detect), в котором зашиты данные о параметрах физических чипов. Данная информация имеет критическое значение для бесперебойной работы и считывается BIOS на этапе теста для оптимизации параметров доступа к ОЗУ.

Ранки модуля памяти и их количество

Блок памяти шириной 64 бита (72 для модулей с ECC), образованный N физическими чипами. Каждый модуль может иметь от 1 до 4 ранков, причем свое ограничение на количество ранков существует и у материнских плат. Поясним - если на материнскую плату может быть установлено не более 8 ранков, то это значит что суммарное количество ранков модулей RAM не может превышать 8, например, в данном случае - 8 одноранковых или 4 двухранковых. В независимости от того остались ли еще свободные слоты - при исчерпанном лимите ранков дополнительные модули будет установить невозможно.

Определить ранк для конкретного ОЗУ довольно просто. У компании Kingston количество ранков определяется одной из 3-х букв в центре маркировочного списка: S – это одноранговая, D – друхранговая, Q – четырехранговая. Например:

• KVR1333D3LS 4R9S/4GEC
• KVR1333D3LD 4R9S/8GEC
• KVR1333D3LQ 8R9S/8GEC

Прочие же производители указывают этот параметр как, например, 2Rx8, что означает:

2R - двухранковый модуль

x8 - ширина шины данных на каждом чипе

т.е. модуль 2Rx8 без ECC имеет 16 физических чипов (64х2/8).

Тайминги и латентность

Выполнение любой операции чипом памяти происходит за определенное число тактов системной шины. Требуемые для записи и считывания данных количества тактов и есть тайминги.

Латентность, если коротко - задержка обращения к страницам памяти, также измеряется в количестве циклов и записывается 3-я числовыми параметрами: CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge Time. Иногда добавляется четвертая цифра - «DRAM Cycle Time Tras/Trc», характеризующая общее быстродействие всей микросхемы памяти.

CAS Latency или CAS (CL) – ожидание от момента, когда данные были запрошены процессором и до начала их считывания с RAM. Одна из важнейших характеристик определяющих скорость работы ОЗУ. Маленькое CL говорит о высоком быстродействии RAM.

RAS to CAS Delay (tRCD) - задержка между передачей сигнала RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe), необходимая для четкого отделения этих сигналов контроллером памяти. Проще говоря - запрос на чтение данных включает в себя номера строки и столбца страницы памяти и эти сигналы должны быть отчетливыми, в противном случае будут возникать множественные ошибки данных.

RAS Precharge Time (tRP) - определяет время задержки между деактивацией текущей строки данных и активацией новой. Иначе говоря – интервал, спустя который контроллер может снова подать сигналы RAS и CAS.

Тактовая частота, частота передачи данных (Data rate)

Частота передачи данных (Иначе - скорость передачи данных) - максимально возможное число циклов передачи данных в секунду. Измеряется в гигатрансферах (GT/s) или мегатрансферах (MT/s).

Тактовая же частота определяет максимальную частоту системного генератора. Надо помнить, что DDR расшифровывается как Double Data Rate, что означает удвоенную частоту обмена данными относительно тактовой. Так, например для модуля DDD2-800 тактовая частота будет 400.

Пропускная способность (пиковая скорость передачи данных)

В упрощенном варианте рассчитывается как частота системной шины умноженная на передаваемый за такт объем данных.

Пиковая же скорость является произведением частоты и разрядности шины на количество каналов памяти (Ч×Р×К). На модуле памяти указывается как, например, PC3200, что, очевидно, означает - пиковая скорость передачи данных для этого модуля равна 3200 Мбайт/с.

Для оптимальной работы системы суммарное значение ПСПД планок памяти не должно превышать ПС шины процессора, исключением является двухканальный режим, когда планки будут занимать шину по очереди.

Что такое поддержка ЕСС (Error Correct Code)

Память с поддержкой ECC позволяет находить и исправлять спонтанные ошибки во время передачи данных. Физически ECC исполнена в виде дополнительного 8-разрядного чипа памяти на каждые 8 основных и представляет собой значительно улучшенный "контроль четности". Суть данной технологии состоит в отслеживании одного произвольно измененного в процессе записи/считывания 64-битного машинного слова бита с последующим его исправлением.

Буферизованная (регистровая) память

Характеризуется наличием на модуле RAM специальных регистров (буферов), обрабатывающих сигналы управления и адресации от контроллера. Несмотря на возникающий благодаря буферу дополнительный такт задержки, регистровая память тем не менее широко используется в профессиональных системах из-за пониженной нагрузки на систему синхронизации и значительно повышенной надежности.

Надо помнить, что буферизированная и небуферизированная память являются несовместимыми и не могут работать в одном устройстве.

А теперь хочу поговорить о памяти DDR5. Взгляд в будущее, так сказать. Итак, что же такое оперативная память DDR5 и чего следует от нее ожидать? Да и вообще когда нам ее ждать?

Читайте сразу обновленную информацию о DDR5 от 25.09.2017 года чуть ниже в статье

Конкретная дата выхода оперативки DDR5 еще не анонсирована, но прогнозируют ее появление к 2020 году. Хотя, как заверяют в JEDEC , в 2018 году мы уже увидим финальные спецификации и характеристики памяти DDR5. Ее уже сейчас активно разрабатывают.

А что пока известно о характеристиках? Совсем немного. Тактовую частоту планирует удвоить по сравнению с оперативной памятью DDR4, топовой на сегодняшний день. Также увеличится плотность чипов, что позволит увеличить объем каждой планки ОЗУ DDR5 в два раза (опять же по сравнению с DDR4). И снова-таки, как и с каждым предыдущим новым поколением ОЗУ, будет улучшена энергоэффективность. Правда пока нет точной информации с каким напряжением будет работать оперативная память DDR5 (уже есть, смотрите ниже ).

Обновленная информация (сентябрь 2017)

Возрадуйся читатель! Оперативную память DDR5 планируют выпустить немного раньше обещанных сроков. Выпуск перенесли на 2019 год. То есть на год назад.

Оперативная память DDR5 — проект

Помимо этого появилась новая информация о характеристиках памяти DDR5. Рабочая частота ОЗУ будет начинаться с отметки 4800 Mhz. А вот до каких высот она доберется остается только фантазировать. При том, что в предыдущем поколении (DDR4) частота начиналась с 2133 МГц, а сейчас некоторые представители этой памяти могут похвастаться частотой 4600 МГц.

Это конечно «слишком гениально «, но если применить простую пропорцию, то теоретически можно ожидать, что частоты оперативной памяти DDR5 могут подняться выше 10000 МГц в перспективе.

4600 / 2133 * 4800 = 10351… Mhz

Поживем увидим!

Теперь о рабочем напряжении. Стало известно, что напряжение продолжит снижаться и в грядущем поколении снизится до отметки 1,1 Вольта. Не очень большой прорыв в этом направлении, но он есть.

Предыдущие поколения работали на следующих показателях:

• DDR1 — 2.5 V
• DDR2 — 1.8 V
• DDR3 — 1.5 V
• DDR3L — 1.3 V
• DDR3U — 1.25 V
• DDR4 — 1.2 V
• DDR5 — 1.1 V

Память GDDR5 это не оперативная память DDR5

Чтобы избежать небольшой путаницы, следует упомянуть про видеопамять GDDR5 . Сейчас практически каждая современная видеокарта имеет память такого типа. Но память GDDR5 не имеет ничего общего с оперативной памятью DDR5. Технологически GDDR5 это тот же DDR3, только заточенный под видеокарту. Точно так же, как и GDDR3 технологически был идентичен памяти DDR2. Не путайте!

К слову будет сказано, материнская плата, которая поддерживает видеокарты с графической памятью GDDR3, точно также хорошо будет поддерживать видеокарты с памятью GDDR5. Это несколько отличается от ОЗУ, где под каждое новое поколение оперативной памяти изменяется интерфейс ее подключения (слот).

Самый главный вывод по этому пункту это то, что DDR5и GDDR5 — это совершенно разные и вещи!

Вывод:

Вот такие вот дела у нас с оперативной памятью DDR5. Ждем. Хотя сейчас очень многие все еще сидят на DDR3, никак не могут перейти на DDR4. Но я думаю это ненадолго. Скоро DDR4 полностью вытеснит DDR3. Остается только посочувствовать тем, кто собирает новые компьютеры на базе DDR3, если только их материнка не поддерживает оба типа памяти.

Для правильного выбора оперативной памяти необходимо разбираться в маркировке характеристик и понимать их влияние на быстродействие компьютера. Нельзя опираться только на объём памяти и игнорировать другие важные параметры.

• Расшифровка обозначений

Расшифровка обозначений

Производители оперативной памяти используют часто свои собственные маркировки для обозначения моделей, но характеристики всё же стараются указывать в едином формате. Например, из планки от «Сrusial» можно извлечь следующую информацию.

4GB DDR3L-1600 UDIMM 1.35V CL11

Стандарт планок DIMM, UDIMM и SODIMM

• U-DIMM - без буфера;
• R-DIMM - с буфером;
• LR-DIMM - с буфером и пониженным энергопотреблением;
• FB-DIMM - с полной буферизацией.

U-DIMM - разновидность DIMM памяти, используется в 99% домашних ПК. «U» обозначает что у планки нет защиты от возникновения ошибок при обращения к ячейкам. Это позволяет ей быстрее работать и дешевле стоить. Для повседневных задач отсутствие защиты не критично. В маркировке часто букву «U» не пишут, оставляя только DIMM.R-DIMM, LR-DIMM и FB-DIMM - планки для серверов и вычислительных систем, в которых нужна максимальная надёжность работы. Стоят дороже и не рекомендуются для покупки в обычные компьютеры.

Тип памяти: DDR4, DDR3 и DDR3L

Частота работы: 1333, 1600, 1866, 2133 МГц

Чем выше частота, тем лучше быстродействие. Но есть нюанс. Процессор имеет максимальный порог частоты на которой он может взаимодействовать с оперативной памятью. Если в процессоре этот порог 1600 МГц, то покупка памяти с частотой 2133 МГц ничего не даст. Работать всё будет на частоте 1600 МГц.Данную характеристику часто не указывают у процессоров и её следует искать на сайте производителя. Для примера приведу небольшой список максимальной частоты взаимодействия с ОЗУ для некоторых процессоров.

Пиковая скорость передачи данных: PC10600, PC12800, PC19200

Иногда встречается префикс «PC3» или «PC4». Ссылка на тип памяти - DDR3 или DDR4.

В конце может добавляться буква, обозначающая стандарт планки. Например, «PC4-24000U» или «PC4-24000R».

• U - U-DIMM;
• S - SO-DIMM;
• R - R-DIMM;
• L - LR-DIMM;
• F - FB-DIMM.

Редко встречается «E» - ECC (error-correcting code) - память c коррекцией ошибок.

Тайминг: 8-8-8-24, CL11

Тайминг это задержка, которая происходит при обращении процессора к памяти. Обычно указывается в виде 4 чисел. Они описывают скорость чтения, записи и выполнения действия. А Четвёртая указывает на полный цикл выполнения этих операций. Иногда указывают только скорость чтения - CL11 (CAS Latency 11).Чем меньше задержки, тем лучше. Но это не точно. Дело в том, что, архитектура современных процессоров подразумевает наличие большого кеша и процессор не так часто обращается к оперативной памяти. Поэтому в DDR3 и DDR4 этим показателям производители не уделяют должного внимания. Разницу в быстродействии между 8-8-8-24 и 17-17-17-42 практически нельзя заметить.

Размещение чипов памяти: 1Rx8 и 2Rx8

• 1Rx8 - 8 чипов на одной стороне платы;
• 2Rx8 - 16 чипов по 8 с каждой стороны.

Расшифровка маркировки Corsair

Маркировка оперативной памяти фирмы «Corsair» значительно отличается от обозначений других производителей. Разберем обозначения «Corsair DDR4 CMU32GX4M4A2666C16R».

• CM - это аббревиатура Corsair Memory;
• U - серия;
• 32G - общий объём памяти комплекта;
• X4 - цифра указывает на тип памяти DDR4 (Х3 - DDR3);
• M4 - количество планок, которые входя в комплект;
• A2666 - частота работы оперативной памяти в мегагерцах;
• C16 - тайминг считывания (16 тактов);
• R - цвет радиатора, то есть красный (Red).

Развернутый вид: Vengeance 32GB (4 x 8GB) DDR4 DRAM 2666MHz C16 Memory Kit - Red .

Выбор объёма оперативной памяти

Основные характеристики для выбора

При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в SDRAM, за счёт считывания команд и данных не только по фронту , как в SDRAM, но и по спаду тактового сигнала. За счёт этого удваивается скорость передачи данных без увеличения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200 МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификации JEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».

Специфическим режимом работы модулей памяти является двухканальный режим.

Описание

Микросхемы памяти DDR SDRAM выпускаются в корпусах TSOP и (освоено позднее) корпусах типа BGA (FBGA), производятся по нормам 0,13 и 0,09-микронного техпроцесса:

• Напряжение питания микросхем: 2,6 В +/- 0,1 В
• Потребляемая мощность: 527 мВт
• Интерфейс ввода-вывода: SSTL_2

Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: (тактовая частота шины памяти ) x 2 (передача данных дважды за такт) x 8 (число байтов передающихся за один такт). Например, чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по спаду.

Помимо удвоенной передачи данных, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном, они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания, и использование QDS успешно это решает.

JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.

Чипы памяти

В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC) их количество кратно 4, для модулей с ECC - формула 4+1.

Спецификация чипов памяти

• DDR200: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 100 МГц
• DDR266: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 133 МГц
• DDR333: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 166 МГц
• DDR400: память типа DDR SDRAM , работающая на частоте 200 МГц

Характеристики чипов

• Ёмкость чипа (DRAM density ). Записывается в мегабитах, например, 256 Мбит - чип ёмкостью 32 мегабайта.
• Организация (DRAM organization ). Записывается в виде 64M x 4, где 64M - это количество элементарных ячеек хранения (64 миллиона), а x4 (произносится «by four») - разрядность чипа, то есть разрядность каждой ячейки. Чипы DDR бывают x4 и x8, последние стоят дешевле в пересчёте на мегабайт ёмкости, но не позволяют использовать функции Chipkill, memory scrubbing и Intel SDDC.

Модули памяти

Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM . На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чип SPD. На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, буферизующие и усиливающие сигнал на шине, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.

Характеристики модулей

• Объём. Указывается в мегабайтах или гигабайтах.
• Количество чипов (# of DRAM Devices ). Кратно 8 для модулей без ECC , для модулей с ECC - кратно 9. Чипы могут располагаться на одной или обеих сторонах модуля. Максимальное умещающееся на DIMM количество - 36 (9x4).
• Количество строк (рангов) (# of DRAM rows (ranks) ).

Чипы, как видно из их характеристики, имеют 4- или 8-ми битную шину данных. Чтобы обеспечить более широкую полосу (например, DIMM требует 64 бита и 72 бита для памяти с ECC), чипы связываются в ранги. Ранг памяти имеет общую шину адреса и дополняющие друг друга линии данных. На одном модуле может размещаться несколько рангов. Но если нужно больше памяти, то добавлять ранги можно и дальше, установкой нескольких модулей на одной плате и используя тот же принцип: все ранги сидят на одной шине, только чип селекты разные - у каждого свой. Большое количество рангов электически нагружает шину, точнее контроллер и чипы памяти, и замедляет их работу. Отсюда начали применять многоканальную архитектуру , которая позволяет также независимо обращаться к нескольким модулям.

• Задержки (тайминги): CAS Latency (CL), Clock Cycle Time (tCK), Row Cycle Time (tRC), Refresh Row Cycle Time (tRFC), Row Active Time (tRAS).

Характеристики модулей и чипов, из которых они состоят, связаны.

Объём модуля равен произведению объёма одного чипа на число чипов. При использовании ECC это число дополнительно умножается на коэффициент 9/8, так как на каждый байт приходится один бит избыточности для контроля ошибок. Таким образом, один и тот же объём модуля памяти можно набрать большим числом (36) маленьких чипов или малым числом (9) чипов большего объёма.

Общая разрядность модуля равна произведению разрядности одного чипа на число чипов и равна произведению числа рангов на 64 (72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа рангов модуля.

В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 Гб. Из представленных вариантов следует предпочесть первый или третий, так как они используют чипы x4, поддерживающие продвинутые методы исправления ошибок и защиты от сбоев. При необходимости использовать одноранговую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Мбит и 512 Мбит он может оказаться дороже первого.

Спецификация модулей памяти

Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускали многие производители памяти, а большинство выпускавшихся в последнее время материнских плат поддерживали данные типы памяти.

Примечание 2: выпускались модули памяти, работающие и на более высоких частотах (до 350 МГц, DDR700), но эти модули не пользовались большим спросом и выпускались в малом объёме, кроме того, они имели высокую цену.

Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.

Надо заметить, что нет никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например, между PC1600 (работает на частоте 100МГц) и PC2100 (работает на частоте 133МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль.

Модули памяти DDR SDRAM можно отличить от обычной SDRAM по числу выводов (184 вывода у модулей DDR против 168 выводов у модулей с обычной SDRAM) и по ключу (вырезы в области контактных площадок) - у SDRAM два, у DDR - один. Согласно JEDEC, модули DDR400 работают при напряжении питания 2,6 В, а все более медленные - при напряжении 2,5 В. Некоторые скоростные модули для достижения высоких частот работают при больших напряжениях, до 2,9 В.

Большинство последних чипсетов с поддержкой DDR позволяли использовать модули DDR SDRAM в двухканальном , а некоторые чипсеты и в четырёхканальном режиме. Данный метод позволяет увеличить в 2 или 4 раза соответственно теоретическую пропускную способность шины памяти. Для работы памяти в двухканальном режиме требуется 2 (или 4) модуля памяти, рекомендуется использовать модули, работающие на одной частоте и имеющие одинаковый объём и тайминги (ещё лучше использовать абсолютно одинаковые модули).

Сейчас модули DDR практически вытеснены модулями типов DDR2 и DDR3 , которые в результате некоторых изменений в архитектуре позволяют получить бо́льшую пропускную способность подсистемы памяти. Ранее главным конкурентом DDR SDRAM являлась память типа RDRAM (Rambus), однако ввиду наличия некоторых недостатков со временем была практически вытеснена с рынка.

Примечания

Литература

В. Соломенчук, П. Соломенчук Железо ПК. - 2008. - ISBN 978-5-94157-711-8

Гук М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. - Питер, 2006. - 1072 с.

Копейкин М. В., Спиридонов В. В., Шумова Е. О. Организация ЭВМ и систем. (Память ЭВМ): Учебн. Пособие. - СПб, 20064. - 153 с.

Ссылки

• Описание и иллюстрация почти всех параметров памяти DDR (рус.)
• Intel® Server Board SE7501CW2 Memory List Test Report Summary (PDF, 246,834 bytes) (англ.) - небольшой список возможных конфигураций модуля памяти.
• Kingston’s Literature Page (англ.) - несколько справочных документов, описывающих организацию модулей памяти.