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
| Спецификация | Тактовая частота шины памяти | Максимальная теоретическая пропускная способность памяти | |
|---|---|---|---|
| в одноканальном режиме | в двухканальном режиме | ||
| PC1600* (DDR200) |
100 МГц | 1600 Мбайт/сек | 3200 Мбайт/сек |
| PC2100* (DDR266) |
133 МГц | 2133 Мбайт/сек | 4267 Мбайт/сек |
| PC2400 (DDR300) |
150 МГц | 2400 Мбайт/сек | 4800 Мбайт/сек |
| PC2700* (DDR333) |
166 МГц | 2667 Мбайт/сек | 5333 Мбайт/сек |
| PC3200* (DDR400) |
200 МГц | 3200 Мбайт/сек | 6400 Мбайт/сек |
| PC3500 (DDR433) |
217 МГц | 3467 Мбайт/сек | 6933 Мбайт/сек |
| PC3700 (DDR466) |
233 МГц | 3733 Мбайт/сек | 7467 Мбайт/сек |
| PC4000 (DDR500) |
250 МГц | 4000 Мбайт/сек | 8000 Мбайт/сек |
| PC4200 (DDR533) |
267 МГц | 4267 Мбайт/сек | 8533 Мбайт/сек |
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.
| Типы динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) | |
|---|---|
| Асинхронная | FPM RAM · EDO RAM |
| Синхронная | SDRAM · DDR SDRAM · Mobile DDR (LPDDR) · DDR2 SDRAM · DDR3 SDRAM · DDR4 SDRAM |
| Графическая | |
Память DDR
Double Data Rate -Synchronous DRAM, DDR - синхронная DRAM с двойной скоростью передачи данных . К сожалению , DDR- ы часто тоже называют аббревиатурой DIMM, что вызывает огромную путаницу. Т.к. тип памяти - SDRAM, еще одно название - SDRAM-II (т.е. SDRAM второго поколения). Третье название - DDR первого поколения.
По принципам работы DDR-SDRAM похожа на SDRAM. Она может принимать и передавать данные два раза за такт – на обоих фронтах тактовых импульсов (по восходящему и нисходящему фронту стробирующего сигнала), что удваивает скорость предачи данных. У DDR-SDRAM меньше потребляемая мощность (удобно для карманных компьютеров). В DDR RAM используется протокол DLL (Delay Locked Loop), позволяющий сдвинуть во времени интервал действительного значения выходных данных. Таким образом сокращаются простои системной шины при считывании данных на нее из нескольких модулей памяти.
Расшифровка названий DDR I:
PC-1600 (DDR 200) = 100MHzx2 = 1.6 Гб/с пропускная способность
PC-2100 (DDR 266) = 133MHzx2 = 2.1 Гб/с пропускная способность
PC-2400 (DDR 300) = 150MHzx2 = 2.4 Гб/с пропускная способность
PC-2700 (DDR 333) = 166MHzx2 = 2.7 Гб/с пропускная способность
PC-3000 (DDR 366) = 183MHzx2 = 3.0 Гб/с пропускная способность
PC-3200 (DDR 400) = 200MHzx2 = 3,2 Гб/с пропускная способность
PC-3500 (DDR 434) - модули HyperX DDR-памяти от Kingston
Модули SDRAM PC66/PC100/PC133/PC150 не могут работать с DDR-материнскими платами, т.к. DDR использует новый 184-pin-овый формат модуля и физически несовместим с 168-pin-овым форматом модулей DIMM.
У канадской компании Corsair есть серия памяти XMS (Xtreme Memory Speed, память экстремальной скорости). Это т.н. супер-быстрая память. Выпускается в варианте от 512Мб на модуль, т.к. по их тестам 512Мб одним модулем оказывается быстрее, чем два по 256Мб. В т.ч. компания выпускает PC-3000 (CMX512-3000C2) со временем 2-3-3 1Т.
В апреле 2002 года компания Samsung первой выпустила 128 Мб-чипы DDR 400 SDRAM для применения в видеокартах. Они работают на частоте 800МГц (400 Мгц DDR) при напряжении 2,8 вольт.
Следует отметить, что многие ПК при установке модулей PC-2700 (и выше) в системные платы сразу не запускаются, даже при заниженных таймингах. Необходима новейшая прошивки BIOS-а. Во-вторых, очень важна проблема охлаждения модулей, работающих на такой частоте. в случае с памятью DDR400 используется новый, специальный тип корпусов для чипов, который решает проблему тепловыделения. А, например, компания OCZ на свой PC-3000 прикрепила с обеих сторон модуля по радиатору.
На начало 2002г. века память DDR-I (в просторечии - DDR) исчерпала технологические возможности наращивания тактовой частоты в экономически оправданных пределах, поэтому появился стандарт DDR-II.
DDR II... Впервые спецификация DDR-II, второго поколения памяти DDR SDRAM, была представлена в марте 2002 года во время конференции JEDEX в Калифорнии. DDR-II очень похож на DDR, но работает на 200 МГц тактовой частоте. DDR-II обратно совместим с DDR, т.е. можно использовать DDR-I память в DDR-II платах.
Первые образцы появились в конце 2002 года от компания Samsung Electronics в 60-контактном BGA-корпусе. Конструктивные отличия от DDR-I - три. Во-первых , количество контактов увеличилось с 184 до 240, т.е., почти на треть. Во-вторых , микросхемы памяти выполнены в конструктиве FBGA, а в старых модулях DDR-I использовались TSOP и TBGA. Микросхемы в упаковке FBGA работают более стабильно за счет возможности калибровки сигнальных импульсов и лучшей целостности сигнала. В-третьих , рабочее напряжение модулей уменьшено с 2,5 В (и 2,6 В для DDR 400) до 1,8 В для DDR-II. Т.о. потребляемая мощность снижена на 28%.
В рамках стандарта DDR-II выпущены-готовятся спецификации DDR II 400, DDR II 533, DDR II 667, DDR II 800 и DDR II 1000. При этом DDR II 400 сертифицировано JEDEC только исходя из интересов корейской Samsung
и американской Micron
-а. Все другие компании не собираются выходить на рынок с 400-МГц DDR-памятью.
Расшифровка названий DDR II:
PC2-3200 (DDR II 400) = 100MHzx4 = 3,2 Гб/с пропускная способность
PC2-4300 (DDR II 533) = 133MHzx4 = 4,3 Гб/с пропускная способность
PC2-5400 (DDR II 667) = 166MHzx4 = 3,2-5,4 Гб/с пропускная способность
PC2-6400 (DDR II 800) = 200MHzx4 = 3,2-6,4 Гб/с пропускная способность
Первой в мае 2002 года чип DDR-II представила компания Samsung , второй - в июле 2002г. компания Elpida Memory , третьим вендором стал Micron в феврале 2003г. Все модули - 512Мб.
GDDR-III (GDDR3)... В первом полугодии 2003 года появились чипы памяти GDDR-III, разработанные для высокопроизводительных графических плат от компаний Micron Technology и ATI Technologies . В разработке и коммерциализации GDDR-III принимают участие NVIDIA , корейская Hynix Semiconductor , Infineon Technologies . Причина - DDR-II очень медленная для серьезных графических приложений. GDDR-III может работать также в коммуникационных устройствах и бытовой электронике.
Первоначально чипы GDDR-III имели емкость 256 Мбит, тактовую частоту 500 МГц и линейную пропускную способность 1 Гбит/с на вывод. Затем тактовые частоты выросли до 750 МГц, линейная пропускная способность – до 1,5 Гбит/с на вывод. При формировании I/O шины GDDR-III используется технология с открытым стоком (в отличие от двухтактной I/O шину у памяти для ПК) и применяется внутрикристалльная терминация (on-die termination, ODT). Несмотря на то, что спецификации GDDR-III основаны на стандарте DDR-II, это совсем другие чипы в корпусах CSP (chip-scale packaging) , в 144-контактной BGA конфигурации, в отличие от 84-контактных чипов DDR-II в корпусе CSP.
Открытый стандарт памяти GDDR-III спецификаций третьего поколения DDR DRAM для графики (от ATI Technologies ) существует за рамками стандартов, одобренных JEDEC Solid State Technology Association.
DDR III ... В JEDEC начата работа над спецификациями стандарта DDR-III для ПК. Пять производителей DRAM - Elpida, Hynix, Infineon, Micron и Samsung , разделили между собой основные части будущего стандарта и теперь каждая из них ведет разработку черновых спецификаций своей части.
Стандарт DDR-III в рамках JEDEC также нацелен на достижение линейной пропускной способности от 1 Гбит/с и выше.
Существует несколько распространенных видов модулей памяти, использующихся в современных компьютерах и компьютерах выпущенных несколько лет назад, но еще работающих в домах и офисах.
Для многих пользователей отличить их как по внешнему виду, так и по производительности - это большая проблема.
В этой статье мы рассмотрим основные особенности разных модулей памяти.
FPM
FPM (Fast Page Mode) - вид динамической памяти.
Его название соответствует принципу работы, так как модуль позволяет быстрее получать доступ к данным которые находятся на той же странице, что и данные, переданные во время предыдущего цикла.
Эти модули использовались на большинстве компьютеров с процессорами 486 и в ранних системах с процессорами Pentium, ориентировочно в 1995 году.
EDO
Модули EDO (Extended Data Out) появились в 1995 году как новый тип памяти для компьютеров с процессорами Pentium.
Это модифицированный вариант FPM.
В отличие от своих предшественников, EDO начинает выборку следующего блока памяти в то же время, когда отправляет предыдущий блок центральному процессору.
SDRAM
SDRAM (Synchronous DRAM) - вид памяти со случайным доступом, работающий на столько быстро, чтобы его можно было синхронизировать с частотой работы процессора, исключая режимы ожидания.
Микросхемы разделены на два блока ячеек так, чтобы во время обращения к биту в одном блоке шла подготовка к обращению к биту в другом блоке.
Если время обращения к первой порции информации составляло 60 нс, все последующие интервалы удалось сократить до 10 нс.
Начиная с 1996 года большинство чипсетов Intel стали поддерживать этот вид модулей памяти, сделав его очень популярным вплоть до 2001 года.
SDRAM может работать на частоте 133 МГц, что почти в три раза быстрее, чем FPM и в два раза быстрее EDO.
Большинство компьютеров с процессорами Pentium и Celeron, выпущенных в 1999 году использовали именно этот вид памяти.
DDR
DDR (Double Data Rate) стал развитием SDRAM.
Этот вид модулей памяти впервые появился на рынке в 2001 году.
Основное отличие между DDR и SDRAM заключается в том, что вместо удвоения тактовой частоты для ускорения работы, эти модули передают данные дважды за один такт.
Сейчас это основной стандарт памяти, но он уже начинает уступать свои позиции DDR2.
DDR2
DDR2 (Double Data Rate 2) - более новый вариант DDR, который теоретически должен быть в два раза более быстрым.
Впервые память DDR2 появилась в 2003 году, а чипсеты, поддерживающие ее - в середине 2004.
Эта память, также как DDR, передает два набора данных за такт.
Основное отличие DDR2 от DDR - способность работать на значительно большей тактовой частоте, благодаря усовершенствованиям в конструкции.
Но измененная схема работы, позволяющая добиться высоких тактовых частот, в то же время увеличивает задержки при работе с памятью.
DDR3
DDR3 SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных, третье поколение) - это тип оперативной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видео-памяти.
Пришла на смену памяти типа DDR2 SDRAM.
У DDR3 уменьшено на 40% потребление энергии по сравнению с модулями DDR2, что обусловлено пониженным (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR) напряжением питания ячеек памяти.
Снижение напряжения питания достигается за счёт использования 90-нм (вначале, в дальнейшем 65-, 50-, 40-нм) техпроцесса при производстве микросхем и применения транзисторов с двойным затвором Dual-gate (что способствует снижению токов утечки).
Модули DIMM с памятью DDR3 механически не совместимы с такими же модулями памяти DDR2 (ключ расположен в другом месте), поэтому DDR2 не могут быть установлены в слоты под DDR3 (это сделано с целью предотвращения ошибочной установки одних модулей вместо других - эти типы памяти не совпадают по электрическим параметрам).
RAMBUS (RIMM)
RAMBUS (RIMM) - это вид памяти, который появился на рынке в 1999 году.
Он основан на традиционной DRAM, но с кардинально измененной архитектурой.
Дизайн RAMBUS делает обращение к памяти более «разумным», позволяя получать предварительный доступ к данным, немного разгружая центральный процессор.
Основная идея, использованная в этих модулях памяти, заключается в получении данных небольшими пакетами, но на очень высокой тактовой частоте.
Например, SDRAM может передавать 64 бит информации при частоте 100 МГц, а RAMBUS - 16 бит при частоте 800 МГц.
Эти модули не стали успешными, так как у Intel было много проблем с их внедрением.
Модули RDRAM появились в игровых консолях Sony Playstation 2 и Nintendo 64.
Перевод: Владимир Володин
Вот и вышли процессоры Intel Haswell-E. сайт уже успела протестировать топовый 8-ядерник Core i7-5960X , а также материнскую плату ASUS X99-DELUXE . И, пожалуй, главной «фишкой» новой платформы стала поддержка стандарта оперативной памяти DDR4.
Начало новой эпохи, эпохи DDR4
О стандарте SDRAM и модулях памяти
Первые модули SDRAM появились еще в 1993 году. Их выпустила компания Samsung. А уже к 2000 году память SDRAM за счет производственных мощностей корейского гиганта полностью вытеснила с рынка стандарт DRAM.
Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronous Dynamic Random Access Memory. Дословно это можно перевести как «синхронная динамическая память с произвольным доступом». Поясним значение каждой характеристики. Динамической память является потому, что в силу малой емкости конденсаторов она постоянно требует обновления. К слову, кроме динамической, также существует и статическая память, которая не требует постоянного обновления данных (SRAM). SRAM, например, лежит в основе кэш-памяти. Помимо динамической, память также является синхронной, в отличие от асинхронной DRAM. Синхронность заключается в том, что память выполняет каждую операцию известное число времени (или тактов). Например, при запросе каких-либо данных контроллер памяти точно знает, сколько времени они будут до него добираться. Свойство синхронности позволяет управлять потоком данных и выстраивать их в очередь. Ну и пару слов о «памяти с произвольным доступом» (RAM). Это означает, что единовременно можно получить доступ к любой ячейке по ее адресу на чтение или запись, причем всегда за одно и то же время вне зависимости от расположения.
Модуль памяти SDRAM
Если говорить непосредственно о конструкции памяти, то ее ячейками являются конденсаторы. Если заряд в конденсаторе есть, то процессор расценивает его как логическую единицу. Если заряда нет - как логический ноль. Такие ячейки памяти имеют плоскую структуру, а адрес каждой из них определяется как номер строки и столбца таблицы.
В каждом чипе находится несколько независимых массивов памяти, которые представляют собой таблицы. Их называют банками. В единицу времени можно работать только с одной ячейкой в банке, однако существует возможность работы сразу с несколькими банками. Записываемая информация необязательно должна храниться в одном массиве. Зачастую она разбивается на несколько частей и записывается в разные банки, причем процессор продолжает считать эти данные единым целым. Такой способ записи называется interleaving. В теории, чем больше в памяти таких банков, тем лучше. На практике модули с плотностью до 64 Мбит имеют два банка. С плотностью от 64 Мбит до 1 Гбит - четыре, а с плотностью 1 Гбит и выше - уже восемь.
Что такое банк памяти
И несколько слов о строении модуля памяти. Сам по себе модуль памяти представляет собой печатную плату с распаянными на ней чипами. Как правило, в продаже можно встретить устройства, выполненные в форм-факторах DIMM (Dual In-line Memory Module) или SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module). Первый предназначается для использования в полноценных настольных компьютерах, а второй - для установки в ноутбуки. Несмотря на один и тот же форм-фактор, модули памяти разных поколений отличаются количеством контактов. Например, решение SDRAM имеет 144 пина для подключения к материнской плате, DDR - 184, DDR2 - 214 пинов, DDR3 - 240, а DDR4 - уже 288 штук. Конечно, речь в данном случае идет о DIMM-модулях. Устройства, выполненные в форм-факторе SO-DIMM, само собой имеют меньшее число контактов в силу своих меньших размеров. Например, модуль памяти DDR4 SO-DIMM подключается к «материнке» за счет 256 пинов.
Модуль DDR (внизу) имеет больше пинов, чем SDRAM (вверху)
Вполне очевидно и то, что объем каждого модуля памяти высчитывается как сумма емкостей каждого распаянного чипа. Чипы памяти, конечно, могут отличаться своей плотностью (или, проще говоря, объемом). К примеру, прошедшей весной компания Samsung наладила серийное производство чипов с плотностью 4 Гбит. Причем в обозримом будущем планируется выпуск памяти с плотностью 8 Гбит. Также модули памяти имеют свою шину. Минимальная ширина шины составляет 64 бит. Это означает, что за такт передается 8 байт информации. При этом нужно отметить, что также существуют 72-битные модули памяти, в которых «лишние» 8 бит отведены для технологии коррекции ошибок ECC (Error Checking & Correction). Кстати, ширина шины модуля памяти также является суммой ширин шин каждого отдельно взятого чипа памяти. То есть, если шина модуля памяти является 64-битной и на планке распаяно восемь чипов, то ширина шины памяти каждого чипа равна 64/8=8 бит.
Чтобы рассчитать теоретическую пропускную способность модуля памяти, можно воспользоваться следующей формулой: A*64/8=ПС, где «А» - это скорость передачи данных, а «ПС» - искомая пропускная способность. В качестве примера можно взять модуль памяти типа DDR3 с частотой 2400 МГц. В таком случае пропускная способность будет равняться 2400*64/8=19200 Мбайт/с. Именно это число имеется в виду в маркировке модуля PC3-19200.
Как же происходит непосредственно чтение информации из памяти? Сначала подается адресный сигнал в соответствующую строку (Row), а уже затем считывается информация из нужного столбца (Column). Информация считывается в так называемый усилитель (Sense Amplifiers) - механизм подзарядки конденсаторов. В большинстве случаев контроллер памяти считывает сразу целый пакет данных (Burst) с каждого бита шины. Соответственно, при записи каждые 64 бита (8 байт) делятся на несколько частей. К слову, существует такое понятие как длина пакета данных (Burst Length). Если эта длина равна 8, то за один раз передается сразу 8*64=512 бит.
Модули и чипы памяти также имеют такую характеристику, как геометрия, или организация (Memory Organization). Геометрия модуля показывает его ширину и глубину. Например, чип с плотностью 512 Мбит и разрядностью (шириной) 4 имеет глубину чипа 512/4=128М. В свою очередь, 128М=32М*4 банка. 32М - это матрица, содержащая 16000 строк и 2000 столбцов. Она может хранить 32 Мбит данных. Что касается самого модуля памяти, то почти всегда его разрядность составляет 64 бита. Глубина же легко высчитывается по следующей формуле: объем модуля умножается на 8 для перевода из байтов в биты, а затем делится на разрядность.
На маркировке без труда можно найти значения таймингов
Необходимо сказать несколько слов и о такой характеристике модулей памяти, как тайминги (задержки). В самом начале статьи мы говорили о том, что стандарт SDRAM предусматривает такой момент, что контроллер памяти всегда знает, сколько времени выполняется та или иная операция. Тайминги как раз и указывают время, требующееся на исполнение определенной команды. Это время измеряется в тактах шины памяти. Чем меньше это время, тем лучше. Самыми важными являются следующие задержки:
- TRCD (RAS to CAS Delay) - время, которое необходимо для активации строки банка. Минимальное время между командой активации и командой чтения/записи;
- CL (CAS Latency) - время между подачей команды чтения и началом передачи данных;
- TRAS (Active to Precharge) - время активности строки. Минимальное время между активацией строки и командой закрытия строки;
- TRP (Row Precharge) - время, необходимое для закрытия строки;
- TRC (Row Cycle time, Activate to Activate/Refresh time) - время между активацией строк одного и того же банка;
- TRPD (Active bank A to Active bank B) - время между командами активации для разных банков;
- TWR (Write Recovery time) - время между окончанием записи и подачей команды закрытия строки банка;
- TWTR (Internal Write to Read Command Delay) - время между окончанием записи и командой чтения.
Конечно, это далеко не все существующие в модулях памяти задержки. Можно перечислить еще добрый десяток всевозможных таймингов, но лишь указанные выше параметры существенно влияют на производительность памяти. Кстати, в маркировке модулей памяти и вовсе указываются только четыре задержки. Например, при параметрах 11-13-13-31 тайминг CL равен 11, TRCD и TRP - 13, а TRAS - 31 такту.
Со временем потенциал SDRAM достигла своего потолка, и производители столкнулись с проблемой повышения быстродействия оперативной памяти. Так на свет появился стандарт DDR.1
Пришествие DDR
Разработка стандарта DDR (Double Data Rate) началась еще в 1996 году и закончилась официальной презентацией в июне 2000 года. С приходом DDR уходящую в прошлое память SDRAM стали называть попросту SDR. Чем же стандарт DDR отличается от SDR?
После того как все ресурсы SDR были исчерпаны, у производителей памяти было несколько путей решения проблемы повышения производительности. Можно было бы просто наращивать число чипов памяти, тем самым увеличивая разрядность всего модуля. Однако это отрицательно сказалось бы на стоимости таких решений - уж очень дорого обходилась эта затея. Поэтому в ассоциации производителей JEDEC пошли иным путем. Было решено вдвое увеличить шину внутри чипа, а передачу данных осуществлять также на вдвое повышенной частоте. Кроме этого, в DDR предусматривалась передача информации по обоим фронтам тактового сигнала, то есть два раза за такт. Отсюда и берет свое начало аббревиатура DDR - Double Data Rate.
Модуль памяти DDR производства Kingston
С приходом стандарта DDR появились такие понятия, как реальная и эффективная частота памяти. К примеру, многие модули памяти DDR работали на скорости 200 МГц. Эта частота называется реальной. Но из-за того, что передача данных осуществлялась по обоим фронтам тактового сигнала, производители в маркетинговых целях умножали эту цифру на 2 и получали якобы эффективную частоту 400 МГц, которую и указывали в маркировке (в данном случае - DDR-400). При этом в спецификациях JEDEC указано, что использовать термин «мегагерц» для характеристики уровня производительности памяти и вовсе некорректно! Вместо него необходимо использовать «миллионы передач в секунду через один выход данных». Однако маркетинг - дело серьезное, указанные в стандарте JEDEC рекомендации мало кому были интересны. Поэтому новый термин так и не прижился.
Также в стандарте DDR впервые появился двухканальный режим работы памяти. Использовать его можно было при наличии четного числа модулей памяти в системе. Его суть заключается в создании виртуальной 128-битной шины за счет чередования модулей. В таком случае происходила выборка сразу 256 бит. На бумаге двухканальный режим может поднять производительность подсистемы памяти в два раза, однако на практике прирост скорости оказывается минимален и далеко не всегда заметен. Он зависит не только от модели оперативной памяти, но и от таймингов, чипсета, контроллера памяти и частоты.
Четыре модуля памяти работают в двухканальном режиме
Еще одним нововведением в DDR стало наличие сигнала QDS. Он располагается на печатной плате вместе с линиями данных. QDS был полезен при использовании двух и более модулей памяти. В таком случае данные приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей во времени из-за разного расстояния до них. Это создает проблемы при выборе синхросигнала для считывания данных, которые успешно решает как раз QDS.
Как уже говорилось выше, модули памяти DDR выполнялись в форм-факторах DIMM и SO-DIMM. В случае DIMM количество пинов составляло 184 штуки. Для того чтобы модули DDR и SDRAM были физически несовместимы, у решений DDR ключ (разрез в области контактной площадки) располагался в ином месте. Кроме этого, модули памяти DDR работали с напряжением 2,5 В, тогда как устройства SDRAM использовали напряжение 3,3 В. Соответственно, DDR обладала меньшим энергопотреблением и тепловыделением в сравнении с предшественником. Максимальная частота модулей DDR составляла 350 МГц (DDR-700), хотя спецификациями JEDEC предусматривалась лишь частота 200 МГц (DDR-400).
Память DDR2 и DDR3
Первые модули типа DDR2 появились в продаже во втором квартале 2003 года. В сравнении с DDR, оперативная память второго поколения не получила существенных изменений. DDR2 использовала всю ту же архитектуру 2 n -prefetch. Если раньше внутренняя шина данных была вдвое больше, чем внешняя, то теперь она стала шире в четыре раза. При этом возросшую производительность чипа стали передавать по внешней шине с удвоенной частотой. Именно частотой, но не удвоенной скоростью передачи. В итоге мы получили, что если у DDR-400 чип работал на реальной частоте 200 МГц, то в случае DDR2-400 он функционировал со скоростью 100 МГц, но с вдвое большей внутренней шиной.
Также DDR2-модули получили большее количество контактов для присоединения к материнской плате, а ключ был перенесен в другое место для физической несовместимости с планками SDRAM и DDR. Вновь было снижено рабочее напряжение. Если модули DDR работали при напряжении 2,5 В, то решения DDR2 функционировали при разности потенциалов 1,8 В.
По большому счету, на этом все отличия DDR2 от DDR заканчиваются. Первое время модули DDR2 в отрицательную сторону отличались высокими задержками, из-за чего проигрывали в производительности планкам DDR с одинаковой частотой. Однако вскоре ситуация вернулась на круги своя: производители снижали задержки и выпускали более быстрые наборы оперативной памяти. Максимальная частота DDR2 достигала отметки эффективных 1300 МГц.
Различное положение ключа у модулей DDR, DDR2 и DDR3
При переходе от стандарта DDR2 к DDR3 использовался тот же самый подход, что и при переходе от DDR к DDR2. Само собой, сохранилась передача данных по обоим концам тактового сигнала, а теоретическая пропускная способность выросла в два раза. Модули DDR3 сохранили архитектуру 2 n -prefetch и получили 8-битную предвыборку (у DDR2 она была 4-битной). При этом внутренняя шина стала в восемь раз больше, чем внешняя. Из-за этого в очередной раз при смене поколений памяти увеличились ее тайминги. Номинальное рабочее напряжение для DDR3 было снижено до 1,5 В, что позволило сделать модули более энергоэффективными. Заметим, что, кроме DDR3, существует память типа DDR3L (буква L означает Low), которая работает с пониженным до 1,35 В напряжением. Также стоит отметить, что модули DDR3 оказались ни физически, ни электрически несовместимы с любым из предыдущих поколений памяти.
Конечно, чипы DDR3 получили поддержку некоторых новых технологий: например, автоматическую калибровку сигнала и динамическое терминирование сигналов. Однако в целом все изменения носят преимущественно количественный характер.
DDR4 - очередная эволюция
Наконец, мы добрались до совершенно новой памяти типа DDR4. Ассоциация JEDEC начала разработку стандарта еще в 2005 году, однако лишь весной этого года первые устройства появились в продаже. Как говорится в пресс-релизе JEDEC, при разработке инженеры пытались достичь наибольшей производительности и надежности, увеличив при этом энергоэффективность новых модулей. Что ж, такое мы слышим каждый раз. Давайте посмотрим, какие конкретно изменения получила память DDR4 в сравнении с DDR3.
На этой картинке можно проследить эволюцию технологии DDR: как менялись показатели напряжения, частоты и емкости
Один из первых прототипов DDR4. Как ни странно, это ноутбучные модули
В качестве примера рассмотрим 8-гигабайтный DDR4-чип с шиной данных шириной 4 бита. Такой девайс содержит 4 группы банков по 4 банка в каждой. Внутри каждого банка находятся 131 072 (2 17) строки емкостью 512 байт каждая. Для сравнения можно привести характеристики аналогичного DDR3-решения. Такой чип содержит 8 независимых банков. В каждом из банков находятся 65 536 (2 16) строк, а в каждой строке - 2048 байт. Как видите, длина каждой строки чипа DDR4 в четыре раза меньше длины строки DDR3. Это означает, что DDR4 осуществляет «просмотр» банков быстрее, нежели DDR3. При этом переключение между самими банками также происходит гораздо быстрее. Тут же отметим, что для каждой группы банков предусмотрен независимый выбор операций (активация, чтение, запись или регенерация), что позволяет повысить эффективность и пропускную способность памяти.
Основные преимущества DDR4: низкое энергопотребление, высокая частота, большой объем модулей памяти
Сейчас актуальным стандартом оперативной памяти является DDR4, но в использовании все еще находится множество компьютеров с DDR3, DDR2 и даже DDR. Из-за такого оперативной памяти многие пользователи путаются и забывают какая именно оперативная память используется на их компьютере. Решению этой проблемы и будет посвящена данная статья. Здесь мы расскажем, как узнать какая оперативная память используется на компьютере DDR, DDR2, DDR3 или DDR4.
Если у вас есть возможность открыть компьютер и осмотреть его комплектующие, то всю необходимую информацию вы можете получить с наклейки на модуле оперативной памяти.
Обычно на наклейке можно найти надпись с названием модуля памяти. Это название начинается с букв «PC» после которых идут цифры, и оно указывает на тип данного модуля оперативной памяти и его пропускную способность в мегабайтах за секунду (МБ/с).
Например, если на модуле памяти написано PC1600 или PC-1600, то это модуль DDR первого поколения с пропускной способностью в 1600 МБ/с. Если на модуле написано PC2‑ 3200, то это DDR2 с пропускной способностью в 3200 МБ/с. Если PC3 – то это DDR3 и так далее. В общем, первая цифра после букв PC указывает на поколение DDR, если этой цифры нет, то это простой DDR первого поколения.
В некоторых случаях на модулях оперативной памяти указывается не название модуля, а тип оперативной памяти и его эффективная частота. Например, на модуле может быть написано DDR3 1600. Это означает что это модуль DDR3 c эффективной частотой памяти 1600 МГц.
Для того чтобы соотносить названия модулей с типом оперативной памяти, а пропускную способность с эффективной частотой можно использовать таблицу, которую мы приводим ниже. В левой части этой таблицы указаны названия модулей, а в правой тип оперативной памяти, который ему соответствует.
| Название модуля | Тип оперативной памяти |
| PC-1600 | DDR-200 |
| PC-2100 | DDR-266 |
| PC-2400 | DDR-300 |
| PC-2700 | DDR-333 |
| PC-3200 | DDR-400 |
| PC-3500 | DDR-433 |
| PC-3700 | DDR-466 |
| PC-4000 | DDR-500 |
| PC-4200 | DDR-533 |
| PC-5600 | DDR-700 |
| PC2-3200 | DDR2-400 |
| PC2-4200 | DDR2-533 |
| PC2-5300 | DDR2-667 |
| PC2-5400 | DDR2-675 |
| PC2-5600 | DDR2-700 |
| PC2-5700 | DDR2-711 |
| PC2-6000 | DDR2-750 |
| PC2-6400 | DDR2-800 |
| PC2-7100 | DDR2-888 |
| PC2-7200 | DDR2-900 |
| PC2-8000 | DDR2-1000 |
| PC2-8500 | DDR2-1066 |
| PC2-9200 | DDR2-1150 |
| PC2-9600 | DDR2-1200 |
| PC3-6400 | DDR3-800 |
| PC3-8500 | DDR3-1066 |
| PC3-10600 | DDR3-1333 |
| PC3-12800 | DDR3-1600 |
| PC3-14900 | DDR3-1866 |
| PC3-17000 | DDR3-2133 |
| PC3-19200 | DDR3-2400 |
| PC4-12800 | DDR4-1600 |
| PC4-14900 | DDR4-1866 |
| PC4-17000 | DDR4-2133 |
| PC4-19200 | DDR4-2400 |
| PC4-21333 | DDR4-2666 |
| PC4-23466 | DDR4-2933 |
| PC4-25600 | DDR4-3200 |
В интернет магазинах, чаще всего, оперативная память обозначается с помощью типа памяти и эффективной частоты (например, как DDR3-1333 или DDR4-2400) поэтому, если на вашей памяти написано название модуля (например, PC3-10600 или PC4-19200), то вы можете перевести его с помощью таблицы.
Использование специальных программ
Если же ваши модули оперативной памяти уже установлены в компьютер, то вы можете узнать к какому типу они относятся с помощью специальных программ.
Самый простой вариант - это воспользоваться бесплатной программой CPU-Z . Для этого запустите CPU-Z на своем компьютере и перейдите на вкладку «Memory ». Здесь в левом верхнем углу окна будет указан тип оперативной памяти, который используется на вашем компьютере. А чуть ниже — общий объем RAM на вашем компьютере.
Также на вкладке «Memory » можно узнать эффективную частоту, на которой работает ваша оперативная память. Для этого нужно взять значение реальной тактовой частоты, которое указано в строке «DRAM Frequency », и умножить его два. Например, на скриншоте внизу указана частота 665.1 МГц, умножаем ее на 2 и получаем эффективную частоту 1330,2 МГц.
Если вы хотите узнать более подробную информацию о модулях оперативной памяти, которые установлены на вашем компьютере, то это можно сделать на вкладке «SPD ».
Loading...