DDR之頻率
大家好,我是蝸牛兄。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202403/455998.htm本文主要介紹DDR常用的三種頻率,以及梳理內存頻率是怎樣提升的??赡苓@篇文章對于電路設計用處不大,但多了解一點總是沒壞處的。
圖1 文章框圖
通過下面這張表,我們一起來了解一下內存DDR的頻率。
圖2 內存頻率表格
從表中可以看出內存有三種頻率,分別是核心頻率,工作頻率和等效頻率。而我們平時所說的頻率就是等效頻率。
從表格中我們可以得出以下信息:
1、核心頻率,指真正讀寫內存顆粒的頻率,它是固定不變的,一般是133,166,和200MHz三類,這個頻率提升很難。
2、工作頻率,DDR工作頻率是顆粒核心頻率的兩倍。 兩倍是指在一個時鐘周期內傳輸兩次數據。
3、等效頻率,就是對外宣稱的頻率,只不過加上了預存取功能,比如DDR2 800中800MHz表示的就是等效頻率,它和內存的預讀取有關。
等效頻率 = 顆粒核心頻率 x prefect。
4、在核心頻率相同的時候,
SDR等效頻率是核心頻率的1倍,
DDR等效頻率是核心頻率的2倍,
DDR2等效頻率是核心頻率的4倍,
DDR3等效頻率是核心頻率的8倍,
DDR4等效頻率是核心頻率的8倍。
那么DDR內存頻率是怎樣提升的呢?
1、DDR在一個時間周期內進行了兩次數據傳輸,提升了工作頻率
以前的SDR在一個周期內進行一次數據傳輸,現在DDR一個周期內進行了兩次數據傳輸(上升沿+下降沿)。
圖3 SDR一個周期內傳輸一次數據
圖4 DDR一個周期內傳輸兩次數據
2、增加了預讀取技術prefect
怎么理解內存的預讀???
就好比我們的跑步比賽,每個人都有快慢之分。有的人跑步速度1m/秒,有的人跑步速度1.5m/秒。
圖5 跑步來形容預讀取
DDR內存預讀取是2bit,
DDR2內存預讀取是4bit,
DDR3內存預讀取是8bit,
DDR4內存預讀取是8bit。
以上是SDR到DDR3頻率增加的2個原因。不過DDR4在預讀取位數上和DDR3內存一樣是8bit,因為想翻倍到16bit在當時來說難度太大了。
3、Bank Group分組設計
那么DDR4怎么在之前的基礎上進行頻率提升呢?這次我們要換個思路:
于是提出了Bank Group分組設計。包括使用兩個或者四個可選擇的Bank Group分組,允許各個Bank Group具備獨立啟動操作讀、寫等動作特性,從而改進內存的整體效率和帶寬。所以等效頻率可以提升到核心頻率的16倍或32倍。
點對點總線是DDR4整個存儲系統的關鍵性設計。
怎么說呢?
DDR3內存和內存控制器鏈接依靠的是多點分支總線。這種總線允許在一個接口上掛接許多同樣規格的芯片。比如主板上往往為雙通道設計四根內存插槽,每個通道在物理結構上只允許擴展更大容量。
打個比方說,這種設計類似于為每次只能雙向通行一對車的道路邊修建倉庫,倉庫直連道路,雖然每個倉庫都有自己的運輸車和運輸能力,但道路只允許每次雙向通行一對車,因此這種設計如果不停的加修倉庫,只是擴大了存儲能力而已,對運輸能力幫助不大。
圖6 DDR4點對點總線提高帶寬
DDR4采用點對點總線,內存控制器每通道只能支持唯一的一根內存。
相比多點分支總線,點對點相當于為每個倉庫都設計了一條道路,有效利用了倉庫本身的運輸能力,相當于有效利用了每個內存的位寬。
看到這里大概明白了,DDR4頻率的提高主要是Bank Group的設計,其實本身的預讀取能力并沒有變。
4、降低工作電壓
當然頻率的提升除了以上原因外,還有一個特點,就是我們的工作電壓也在不斷降低。
圖7 降低電壓提升頻率
降低工作電壓直接帶來兩個好處:
①降低功耗。(頻率越高,功耗越大,所以降低電壓有利于降低功耗);
②速率提升。(這個好理解)
今天的文章就分享到這里,希望對你有幫助。
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