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1. Il problema del ritardo
Con la stessa frequenza di base, la frequenza operativa effettiva di DDR2 è doppia rispetto a DDR. Ciò è dovuto al fatto che la memoria DDR2 ha il doppio della capacità di pre-lettura 4BIT della memoria DDR standard. In altre parole, sebbene DDR2, come DDR, utilizzi il metodo di base di trasmissione dei dati contemporaneamente al ritardo di salita e di discesa del clock, DDR2 ha il doppio della capacità di DDR di pre-leggere i dati dei comandi di sistema. In altre parole, alla stessa frequenza operativa di 100 MHz, la frequenza effettiva di DDR è 200 MHz, mentre DDR2 può raggiungere 400 MHz.
In questo modo si pone un altro problema: nelle memorie DDR e DDR2 con la stessa frequenza operativa, la latenza della memoria di queste ultime è più lenta della prima. Ad esempio, DDR 200 e DDR2-400 hanno lo stesso ritardo, mentre quest'ultima ha il doppio della larghezza di banda. In effetti, DDR2-400 e DDR 400 hanno la stessa larghezza di banda, sono entrambe 3.2 GB / s, ma la frequenza operativa principale di DDR400 è 200 MHz e la frequenza operativa principale di DDR2-400 è 100 MHz, il che significa che il ritardo di DDR2 -400 È superiore a DDR400.
2. Packaging e generazione di calore
Il più grande passo avanti della tecnologia di memoria DDR2 in realtà non è che gli utenti pensino il doppio della capacità di trasmissione di DDR, ma con una minore generazione di calore e un minore consumo energetico, DDR2 può ottenere aumenti di frequenza più rapidi e scoperte. Il limite di 400 MHZ di DDR standard.
La memoria DDR è solitamente confezionata in un chip TSOP. Questo pacchetto può funzionare bene a 200 MHz. Quando la frequenza è più alta, i suoi piedini lunghi genereranno un'alta impedenza e una capacità parassita, che ne influenzeranno le prestazioni. La difficoltà di stabilità e miglioramento della frequenza. Questo è il motivo per cui è difficile per la frequenza principale di DDR superare i 275 MHZ. E la memoria DDR2 adotta il formato del pacchetto FBGA. Diversamente dal pacchetto TSOP attualmente ampiamente utilizzato, il pacchetto FBGA fornisce migliori prestazioni elettriche e dissipazione del calore, che fornisce una buona garanzia per il funzionamento stabile della memoria DDR2 e lo sviluppo di frequenze future.
La memoria DDR2 utilizza una tensione di 1.8 V, che è molto inferiore allo standard DDR da 2.5 V, fornendo così un consumo energetico notevolmente inferiore e meno calore. Questo cambiamento è significativo.
Oltre alle differenze sopra menzionate, DDR2 introduce anche tre nuove tecnologie, sono OCD, ODT e Post CAS.
① OCD (Off-Chip Driver): questa è la cosiddetta regolazione del driver offline. DDR II può migliorare l'integrità del segnale tramite OCD. DDR II regola il valore di resistenza pull-up / pull-down per rendere uguali le due tensioni. Utilizzare OCD per migliorare l'integrità del segnale riducendo l'inclinazione di DQ-DQS; migliorare la qualità del segnale controllando la tensione.
② ODT: ODT è la resistenza di terminazione del nucleo integrato. Sappiamo che sulla scheda madre è richiesto un gran numero di resistenze di terminazione che utilizzano DDR SDRAM per evitare che il terminale della linea dati rifletta i segnali. Aumenta notevolmente il costo di produzione della scheda madre. Infatti, diversi moduli di memoria hanno requisiti diversi per il circuito di terminazione. La dimensione del resistore di terminazione determina il rapporto del segnale e la riflettività della linea dati. Se la resistenza di terminazione è piccola, la riflessione del segnale della linea dati è bassa ma anche il rapporto segnale / rumore è basso; Se la resistenza di terminazione è alta, il rapporto segnale / rumore della linea dati sarà alto, ma aumenterà anche la riflessione del segnale. Pertanto, la resistenza di terminazione sulla scheda madre non può corrispondere molto bene al modulo di memoria e influirà in una certa misura sulla qualità del segnale. DDR2 può incorporare resistenze di terminazione adeguate in base alle proprie caratteristiche, in modo da garantire la migliore forma d'onda del segnale. L'uso di DDR2 può non solo ridurre il costo della scheda madre, ma anche ottenere la migliore qualità del segnale, che non ha eguali da DDR.
③ Post CAS: è impostato per migliorare l'efficienza di utilizzo della memoria DDR II. Nell'operazione Post CAS, il segnale CAS (lettura / scrittura / comando) può essere inserito un ciclo di clock dopo il segnale RAS e il comando CAS può rimanere valido dopo il ritardo aggiuntivo (latenza additiva). Il tRCD originale (da RAS a CAS e delay) è sostituito da AL (Additive Latency), che può essere impostato su 0, 1, 2, 3, 4. Poiché il segnale CAS viene posizionato un ciclo di clock dopo il segnale RAS, ACT e i segnali CAS non si scontreranno mai.
In generale, DDR2 utilizza molte nuove tecnologie per migliorare molti dei difetti di DDR. Sebbene attualmente presenti molte carenze in termini di costi elevati e latenza lenta, si ritiene che con il continuo miglioramento e miglioramento della tecnologia, questi problemi verranno eventualmente risolti.
(1) Specifiche tecniche DDR2
La frequenza iniziale della memoria DDR2 partirà da 400 Mhz, la frequenza standard più alta della memoria DDR. Le frequenze che possono essere prodotte sono ora definite per supportare da 533 Mhz a 667 Mhz. La frequenza operativa standard è 200/266/333 MHz e la tensione operativa è 1.8 V. DDR2 utilizza lo standard di interfaccia DIMM 240 PIN appena definito, che è completamente incompatibile con lo standard di interfaccia DIMM DDR 184PIN esistente. Ciò significa che tutte le schede madri esistenti con interfacce standard DDR non possono utilizzare la memoria DDR2. Questo diventerà un grosso ostacolo alla diffusione degli standard di memoria DDR2. Fortunatamente, la piattaforma di nuova generazione di INTEL supporterà completamente l'interfaccia DDR240 2PIN, gettando le basi per la divulgazione di DDR2 nel 2005.
Credo che tutti abbiano già visto che è stata lanciata sul mercato una varietà di prodotti di schede grafiche che utilizzano la memoria DDR2. Tuttavia, gli standard e i metodi di produzione della memoria DDR2 utilizzati sulle schede grafiche sono completamente diversi dalla tecnologia DDR2 utilizzata nelle applicazioni di sistema desktop. Questo articolo non farà una distinzione dettagliata per il momento, ma tutti dovrebbero essere chiari sul motivo per cui un gran numero di applicazioni sono già disponibili sulle schede grafiche ma i sistemi desktop no.
Rispetto alla precedente generazione di tecnologia DDR standard, la tecnologia di memoria DDR2 utilizza un modo semplice e chiaro. Sebbene DDR2, come DDR, utilizzi il metodo di base di trasmissione dei dati contemporaneamente al ritardo di salita e di discesa del clock, la differenza più grande è che DDR2 La memoria può eseguire la pre-lettura a 4 bit. Il doppio della pre-lettura 2BIT della memoria DDR standard, il che significa che DDR2 ha il doppio della capacità di pre-lettura dei dati dei comandi di sistema. Ho capito cosa penso, per questo motivo, DDR2 ottiene semplicemente una capacità di trasmissione dati completa doppia rispetto a DDR. Quindi l'autore ti dice che DDR2 400Mhz si chiama anche PC3200, continua a leggere, perché?
Il più grande punto di svolta della tecnologia di memoria DDR2 non è in realtà la capacità di trasmissione che i giudici pensano sia doppia rispetto a quella DDR, ma piuttosto, raggiunge un aumento della frequenza più veloce con una minore generazione di calore e un minore consumo energetico. Supera il limite di 400 MHZ della DDR standard. Sembra che questo sembri più magico, infrangere il limite di frequenza massima e persino ridurre la generazione di calore e il consumo di energia? Sebbene la tecnologia DDR2 utilizzi anche diverse nuove tecnologie per completare le funzionalità di cui sopra, la chiave sta nella capacità di pre-lettura di 4BIT. L'autore ti accompagnerà passo dopo passo.
(2) Frequenza e larghezza di banda DDR2
Oltre alla frequenza e alla larghezza di banda dei tre standard di memoria DDR2 che sono stati rilasciati, vale la pena notare che DDR2 400Mhz e DDR400Mhz hanno la stessa larghezza di banda di 3.2 GB. Inoltre, con l'aiuto della tecnologia di memoria a doppio canale, 667 MHZ DDR2 fornirà un'incredibile larghezza di banda fino a 10.6 GB / S!
La capacità iniziale della memoria DDR2 è 256 MB, fino a 512 MB, 1 GB. Fornisce una garanzia di capacità sufficiente sul sistema desktop. Teoricamente, le caratteristiche ad alta densità delle particelle di memoria DDR2 possono supportare una capacità massima di 4G e oltre, che è ampiamente utilizzata nei campi professionali. Potrebbe persino portare una super capacità di livello nGB ai sistemi PC nei prossimi anni.
Lo standard DDR2 prevede che tutte le memorie DDR2 siano impacchettate in FBGA. Diverso dal TSOP ampiamente utilizzato ed Pacchetti TSOP-II, il pacchetto FBGA fornisce migliori prestazioni elettriche e dissipazione del calore, che fornisce una buona garanzia per il funzionamento stabile della memoria DDR2 e lo sviluppo di frequenze future. Al momento, tutte le particelle di memoria DDR2 sulla scheda grafica sono utilizzate in modalità pacchetto FBGA. La memoria DDR2 utilizza una tensione di 1.8 V, che è molto più bassa dello standard DDR 2.5 V, fornendo così un consumo energetico significativamente inferiore e meno calore. Questo cambiamento è significativo e consente anche DDR2 La memoria è più adatta per notebook e laptop. Dal momento che può funzionare a una tensione così bassa, come si può ottenere l'aumento di frequenza?
(3) Principio di funzionamento DDR2
Come tutti sanno, le fasi di lavoro di base della memoria sono suddivise in: prelettura dei dati dal sistema → salvataggio nella coda dell'unità di memoria → trasferimento nel buffer di I / O della memoria → trasferimento al sistema CPU per l'elaborazione.
La memoria DDR utilizza una frequenza di base di 200 MHZ, che viene trasmessa in modo sincrono alla cache I / O attraverso due percorsi, ed è la frequenza effettiva per raggiungere 400 MHZ.
DDR2 utilizza una frequenza di base di 100 MHZ, che viene trasmessa in modo sincrono al buffer I / O attraverso quattro percorsi di trasmissione, e raggiunge anche una frequenza effettiva di 400 MHZ.
L'abile magistrato ha già visto il mistero. È proprio perché DDR2 può leggere in anticipo i dati a 4 bit, può utilizzare la trasmissione a quattro vie e poiché DDR può solo leggere i dati a 2 bit, può utilizzare solo due linee di trasmissione da 200 MHZ per raggiungere 400 MHZ. In questo modo, DDR2 può ridurre completamente la frequenza del core a 100 MHZ senza ridurre la frequenza totale, in modo che possa facilmente ottenere una minore dissipazione del calore e requisiti di tensione inferiori. Inoltre, la frequenza principale può essere ulteriormente aumentata per ottenere 133 * 4, 166 * 4 e un massimo di 200 * 4 per raggiungere 800 MHZ. Tuttavia, tutti sanno che una minore latenza della memoria può portare a prestazioni più elevate. Quindi, in DDR2, al fine di garantire la stabilità e la fluidità della trasmissione a 4 canali ed evitare interferenze elettriche e conflitti di dati, viene utilizzata una memoria leggermente più grande di DDR. Impostazione del ritardo. Credo che anche i giudici intelligenti possano vedere che questo è in realtà un progetto lungimirante.
(4) Nuova tecnologia di funzionalità di DDR2
Dopo aver compreso i principi tecnici di DDR II, diamo uno sguardo alle tre principali novità di DDR II: sono OCD, ODT e Post CAS.
OCD (driver off-chip), also noto come regolazione dell'unità offline, DDR II può migliorare l'integrità del segnale tramite OCD. DDR II regola il valore della resistenza pull-up/pull-down per rendere uguali le due tensioni. Cioè Pull-up=Pull-down. Utilizzare l'OCD per migliorare l'integrità del segnale riducendo l'inclinazione di DQ-DQS; migliorare la qualità del segnale controllando la tensione.
ODT è una resistenza di terminazione per il nucleo integrato. Sappiamo che un gran numero di resistori di terminazione è richiesto sulle schede madri che utilizzano DDR I SDRAM, almeno un resistore di terminazione è richiesto per ogni linea dati, il che non è un piccolo costo per la scheda madre. L'uso di resistenze di terminazione sulla linea del segnale serve a impedire che il terminale della linea dati rifletta i segnali, quindi è necessaria una resistenza di terminazione con una certa resistenza. Questa resistenza è troppo grande o troppo piccola. Il rapporto segnale / rumore del circuito con una resistenza maggiore è maggiore ma la riflessione del segnale è più grave. Una piccola resistenza può ridurre la riflessione del segnale ma farà diminuire il rapporto segnale-rumore. Inoltre, poiché diversi moduli di memoria potrebbero non avere esattamente gli stessi requisiti di resistenza di terminazione, la scheda madre è anche più esigente riguardo ai moduli di memoria.
DDR II ha un resistore di terminazione incorporato, che disattiva il resistore di terminazione quando le particelle DRAM sono in funzione e attiva il resistore di terminazione per le particelle DRAM non funzionanti per ridurre la riflessione del segnale. ODT apporta almeno due vantaggi a DDR II. Uno è che l'eliminazione della resistenza di terminazione sulla scheda madre riduce il costo della scheda madre e semplifica la progettazione della scheda PCB. Il secondo vantaggio è che il resistore di terminazione può corrispondere alle "caratteristiche" delle particelle di memoria, in modo che la DRAM sia nelle migliori condizioni.
Dopo CAS, è impostato per migliorare l'efficienza di utilizzo della memoria DDR II. Nell'operazione Post CAS, il segnale CAS (lettura / scrittura / comando) può essere inserito un ciclo di clock dopo il segnale RAS e il comando CAS può rimanere valido dopo il ritardo aggiuntivo (latenza additiva). Il tRCD originale (da RAS a CAS e delay) è sostituito da AL (Additive Latency), che può essere impostato su 0, 1, 2, 3, 4. Poiché il segnale CAS è posto un ciclo di clock dopo il segnale RAS, ACT e i segnali CAS non entreranno mai in collisione.
In funzionamento normale, i vari parametri di memoria in questo momento sono: tRRD=2, tRCD=4, CL=4, AL=0, BL=4 (BL è la lunghezza dei dati di burst, Burst Length). Vediamo che tRRD (il ritardo da RAS a RAS) è di due cicli di clock e tRCD (il ritardo da RAS a CAS) è di quattro cicli di clock, quindi i segnali ACT (attivazione del segmento) e CAS si scontrano al quarto ciclo di clock. , ACT si sposta indietro di un ciclo di clock, quindi puoi vedere che c'è un ciclo di clock di BUBBLE nel mezzo della successiva trasmissione di dati.
Diamo uno sguardo al funzionamento di Post CAS. I parametri di memoria in questo momento sono: tRRD = 2, tRCD = 4, CL = 4, AL = 3, BL = 4. RAS è impostato in un ciclo di clock dopo il segnale ACT, quindi CAS e ACT non entreranno in conflitto, tRCD è sostituito da AL (infatti, puoi immaginare che tRCD non è stato ridotto, ma è un cambiamento concettuale, CAS va indietro Un clock ciclo, ma AL è più breve di tRCD, la collisione del comando del segnale può essere annullata regolando) e la DRAM mantiene il comando di lettura durante il ritardo aggiuntivo. A causa di questo design, ACT e CAS non entreranno più in collisione e non ci saranno BUBBLE nei tempi di lettura della memoria.
L'utilizzo di Post CAS plus Additive Latency porterà tre vantaggi:
1. Il fenomeno di collisione sul bus di comando può essere facilmente annullato
2. Migliorare l'efficienza del bus di comando e dati
3. Senza Bubble, la larghezza di banda della memoria effettiva può essere migliorata
Un altro normale FSB DOTHAN è 533, il che significa che la memoria con DDR533 può soddisfare solo la larghezza di banda della memoria, ma l'attuale notebook DDR1 ha solo DDR400 al massimo e generalmente 333 non può soddisfare l'FSB di DOTHAN. A questo punto, la memoria diventa il collo di bottiglia del sistema. Dopo l'uscita della piattaforma 915 Può supportare DDR2 dual-channel DDR2 a partire da 400 e fino a 533.
In questo momento, potresti aver scoperto che in effetti, DDR2 533 a canale singolo può soddisfare pienamente l'FSB di DOTHAN, vale a dire, DDR2 533 ha il doppio canale, solo FSB = 1066 CPU può abbinarlo. Prima che uscisse INTEL1066FSB U, DDR2 533 dual-channel è fondamentalmente uno spreco, quindi il miglioramento delle prestazioni che DDR2 dual-channel apporta alla piattaforma Sonama è molto ridotto. DOTHAN è diventato il collo di bottiglia del sistema Sonama. Gli amici che non sono esigenti in termini di prestazioni non devono spendere soldi per DDR2 dual-channel.
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