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DDR2和DDR的區別

作者:黑山老貓  於 2007-3-23 10:02 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:技術文摘|通用分類:其它日誌

DDR2與DDR的區別
與DDR相比,DDR2最主要的改進是在內存模塊速度相同的情況下,可以提供相當於DDR內存兩倍的帶寬。這主要是通過在每個設備上高效率使用兩個DRAM核心來實現的。作為對比,在每個設備上DDR內存只能夠使用一個DRAM核心。技術上講,DDR2內存上仍然只有一個DRAM核心,但是它可以并行存取,在每次存取中處理4個數據而不是兩個數據。
DDR2與DDR的區別示意圖
與雙倍速運行的數據緩衝相結合,DDR2內存實現了在每個時鐘周期處理多達4bit的數據,比傳統DDR內存可以處理的2bit數據高了一倍。DDR2內存另一個改進之處在於,它採用FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式。
然而,儘管DDR2內存採用的DRAM核心速度和DDR的一樣,但是我們仍然要使用新主板才能搭配DDR2內存,因為DDR2的物理規格和DDR是不兼容的。首先是介面不一樣,DDR2的針腳數量為240針,而DDR內存為184針;其次,DDR2內存的VDIMM電壓為1.8V,也和DDR內存的2.5V不同。
DDR2的定義:
DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代內存技術標準,它與上一代DDR內存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內存卻擁有兩倍於上一代DDR內存預讀取能力(即:4bit數據讀預取)。換句話說,DDR2內存每個時鐘能夠以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標準規定所有DDR2內存均採用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性能與散熱性,為DDR2內存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內存的工作速度;隨著Intel最新處理器技術的發展,前端匯流排對內存帶寬的要求是越來越高,擁有更高更穩定運行頻率的DDR2內存將是大勢所趨。
DDR2與DDR的區別:
在了解DDR2內存諸多新技術前,先讓我們看一組DDR和DDR2技術對比的數據。
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內存擁有兩倍於標準DDR內存的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內存中,後者的內存延時要慢於前者。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帶寬。實際上,DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬,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:
DDR2內存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內存通常採用TSOP晶元封裝形式,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內存均採用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性能與散熱性,為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好的保障。
DDR2內存採用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。 

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。
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。它大大增加了主板的製造成本。實際上,不同的內存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,則數據線的信噪比高,但是信號反射也會增加。因此主板上的終結電阻並不能非常好的匹配內存模組,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不但可以降低主板成本,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內存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中進行設置。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。
 
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內存是在SDRAM內存基礎上發展而來的,仍然沿用SDRAM生產體系,因此對於內存廠商而言,只需對製造普通SDRAM的設備稍加改進,即可實現DDR內存的生產,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內存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內存可以在與SDRAM相同的匯流排頻率下達到更高的數據傳輸率。

與SDRAM相比: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塊的數據。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內存採用的是支持2.5V電壓的SSTL2標準,而不是SDRAM使用的3.3V電壓的LVTTL標準。


DDR2內存起始頻率從DDR內存最高標準頻率400Mhz開始,現已定義可以生產的頻率支持到533Mhz到667Mhz,標準工作頻率工作頻率分別是200/266/333MHz,工作電壓為1.8V。DDR2採用全新定義的240 PIN DIMM介面標準,完全不兼容於DDR的184PIN DIMM介面標準。

DDR2和DDR一樣,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,但是最大的區別在於,DDR2內存可進行4bit預讀取。兩倍於標準DDR內存的2BIT預讀取,這就意味著,DDR2擁有兩倍於DDR的預讀系統命令數據的能力,因此,DDR2則簡單的獲得兩倍於DDR的完整的數據傳輸能力。

DDR2內存技術最大的突破點其實不在於所謂的兩倍於DDR的傳輸能力,而是,在採用更低發熱量,更低功耗的情況下,反而獲得更快的頻率提升,突破標準DDR的400MHZ限制。


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