公告版位

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    DDR, DDR2DDR3的記憶體介面缺口都在不同位置,因此,彼此是不相容的必須配合主機板上的插槽購買相對應的DDR型號

    DDR SDRAM 模塊用於桌上型電腦,被稱為DIMM。筆記本電腦上的DDR SDRAM 稱作SO-DIMMs不同數據速率的DDR2 DIMMs(DDR3)被混用在電腦上是彼此相容的,但是,在系統中混用DDR2(DDR3)只能以當中最低數據速率DDR2(DDR3)的內部頻率工作

 

DDR SDRAM

雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory,即DDR SDRAM)改良自SDRAM,資料傳輸速率是SDRAM的兩倍,亦即DDR效能為SDRAM的兩倍,而DDR資料傳輸速度是系統時脈的兩倍。硬體實體圖如下:

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DDR功能

    (1)DDR效能為SDRAM的兩倍:在一個時脈周期內,SDRAM只在時脈上升緣傳輸一次資料;而DDR SDRAM在時脈的上升緣和下降緣各傳輸一次資料,共傳輸兩次資料(double pumping技術),簡言之,在一個時脈周期中,DDR資料傳輸效率是SDRAM的兩倍,亦可理解為200MHz DDR=400MHz SDRAM
    (2)DDRTSOP封裝
    (3)DDR工作電壓為2.5V

 

DDR JEDEC標準模組

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DDR公式 

下列公式可計算出DDR SDRAM時脈。

   DDR記憶體運作時脈:實際時脈*2(由於兩筆資料同時傳輸,200MHz記憶體的時脈會以400MHz運作。)

    記憶體頻寬=記憶體速度*8 Byte‎‎

    標準公式:記憶體除頻係數=時脈/200

    速演算法:外頻*(除頻頻率/同步頻率) (使用此公式將會導致4%的誤差)

 

DDR2 SDRAM
第二代雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體(Double-Data-Rate Two Synchronous Dynamic Random Access Memory,即DDR2 SDRAM)改良自DDRDDR2 DDR2bit Prefetch (2位預取) 技術升級成4 bit Prefetch (4位預取)機制,因此,在相同核心時脈下,DDR2的效能與頻寬為DDR的兩倍。硬體實體圖如下:

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DDR2功能

    (1)DDR2亦有double pumping技術
    (2)DDR2資料傳輸速度為DDR的兩倍
    (3)DDR2數據傳輸速度為系統時脈的四倍(4 bit Prefetch)
    (4)DDR2讀寫延遲時間(CAS latency)DDR:DDR SDRAM一般是23個匯流排周期的讀取等待時間,而DDR2一般是46個匯流排周期的讀取等待時間
    (5)DDR2FBGA封裝:DDRTSOP封裝更貴更困難,FBGA封裝需要更高的匯流排速度以維持訊號的完整
    (6)DDR2功耗較DDR:DDR2工作電壓為1.8VDDR工作電壓2.5V低,而且單位時間資料傳輸速度為DDR的兩倍
    (7)DDR2將融入CASOCDODT等新性能指標和中斷指令 

 

DDR2 JEDEC 標準模組

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DDR3 SDRAM
第三代雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體(Double-Data-Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory,即DDR3 SDRAM)改良自DDR2DDR3 DDR24bit Prefetch (4位預取) 技術升級成8 bit Prefetch (8位預取)機制,因此,在相同核心時脈下,DDR3的效能與頻寬為DDR2的兩倍。硬體實體圖如下:

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DDR3功能

    (1)DDR3亦有double pumping技術
    (2)DDR3資料傳輸速度為DDR2的兩倍
    (3)DDR3數據傳輸速度為系統時脈的八倍(8 bit Prefetch)
    (4)DDR3讀寫延遲時間(CAS latency)DDR2
    (5)DDR3FBGA封裝
    (6)DDR3功耗較DDR2:DDR3工作電壓為1.5VDDR2工作電壓1.8V低,而且單位時間資料傳輸速度為DDR的兩倍
    (7)DDR3 SDRAM為了更省電、傳輸效率更快,使用SSTL 15I/O介面,運作I/O電壓是1.5V,採用CSPFBGA封裝,除了延續DDR2    SDRAMODTOCDPosted CASAL控制方式外,另外新增更為精進的CWDResetZQSRTRASR功能。
    ●CWD是作為寫入延遲之用
    ●Reset提供了超省電功能的命令,可以讓DDR3 SDRAM記憶體顆粒電路停止運作、進入超省電待命模式
    ●ZQ則是一個新增的終端電阻校準功能,新增這個線路腳位提供ODCE(On Die Calibration Engline)用來校準ODT(On Die Termination)內部中斷電阻
    ●SRT(Self-Reflash Temperature)可程式化溫度控制記憶體時脈功能,SRT讓記憶體顆粒在溫度、時脈和電源管理上進行優化,可以說在記憶體內做電源管理的功能,同時讓記憶體顆粒的穩定度也大為提升,確保記憶體顆粒不致於工作時脈過高導致燒毀的狀況
    ●PASR(Partial Array Self-Refresh)局部Bank重新整理的功能,針對整個記憶體Bank做更有效的資料讀寫以達到省電功效

 

DDR3 JEDEC 標準模組   

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DDR2DDR3差異 
1.邏輯Bank數量 
    DDR SDRAM2Bank4Bank的設計,DDR2 SDRAM4Bank8Bank的設計,而DDR3起始邏輯Bank8個,另外,還為未來的16個邏輯Bank做好準備,目的是為了應對未來大容量晶片的需求。

2.封裝(Packages)
    早期DDR封閉顆粒是TSOPDDR3由於新增一些功能,所以引腳會有所增加,8bit晶片採用78FBGA封裝,16bit晶片採用96FBGA封裝,且DDR3是綠色封裝,不含有任何有害物質;而DDR2則有60/68/84FBGA封裝三種規格。

3.突發長度(BLBurst Length)
    由於DDR3的預取為8bit,所以突發傳輸週期(BLBurst Length)也固定為8,而對於DDR2和早期的DDR架構的系統,BL=4也是常用的,DDR3為此增加一個4-bit Burst Chop(突發突變)模式,即由一個BL=4的讀取操作加上一個BL=4的寫入操作來合成一個BL=8的資料突發傳輸,屆時可通過A12位址線來控制這突發模式。而且,任何突發中斷操作都將在DDR3記憶體中予以禁止,且不予支持,取而代之的是更靈活的突發傳輸控制(4bit順序突發)

4.尋址時序(Timing)
    延遲周期數DDR3>DDR2>DDRDDR2CL範圍一般在25之間,而DDR3則在511之間,且附加延遲(AL)的設計也有所變化。DDR2AL的範圍是04,而DDR3AL有三種選項,分別是0CL-1CL-2。另外,DDR3還新增加一個時序參數-寫入延遲(CWD),這一參數將根據具體的工作頻率而定。

5.新增重置(Reset)功能 
   這引腳將使 DDR3的初始化處理變得簡單。當Reset命令有效時,DDR3記憶體將停止所有的操作,並切換至最少量活動的狀態,以節約電力。在Reset期間,DDR3記憶體將關閉內在的大部分功能,所有資料接收與發送都將關閉。所有內部的程式裝置將重定,DLL(延遲鎖相環路)與時脈電路將停止工作,而且,不理睬資料匯流排上的任何動靜,這樣一來,將使DDR3達到最節省電力的目的。

6.新增ZQ校準 
    這個引腳上接有一個240歐姆的低公差參考電阻。這個引腳通過一個命令集,通過片上校準引擎(ODCEOn-Die Calibration Engine)來自動校驗資料輸出驅動器導通電阻與ODT的終結電阻值。當系統發出這一指令之後,將用相應的時脈週期(在加電與初始化之後用512個時脈週期,在退出自刷新操作後用256時脈週期,在其他情況下用64個時脈週期)對導通電阻和ODT電阻進行重新校準。

7.參考電壓分成兩個 
    對於記憶體系統工作非常重要的參考電壓信號VREF,在DDR3系統中分為兩個信號。一個是為命令與位址信號服務的VREFCA,另一個是為資料匯流排服務的VREFDQ,它將有效的提高系統資料匯流排的信噪等級。

8.根據溫度自動自刷新(SRTSelf-Refresh Temperature)
    為了保證所保存的資料不丟失,DRAM必須定時進行刷新,DDR3也不例外。不過,為了最大限度的節省電力,DDR3採用新型的自動自刷新設計(ASR Automatic Self-Refresh)。當開始ASR之後,將通過一個內置於DRAM晶片的溫度感測器來控制刷新的頻率,因為刷新頻率高的話,耗電就大,溫度亦升高,而溫度感測器則在保證資料不丟失的情況下,儘量減少刷新頻率,降低工作溫度。不過DDR3ASR是可選設計,並不見得市場上的DDR3記憶體都支援這一功能。

      因此,還有一個附加的功能就是自刷新溫度範圍(SRTSelf-Refresh Temperature)。通過模式寄存器,可以選擇兩個溫度範圍,一個是普通的的溫度範圍(例如0℃至85),另一個是擴展溫度範圍,比如最高到 95℃,對於DRAM內部設定的這兩種溫度範圍,DRAM將以恒定的頻率和電流進行刷新操作。

9.局部自刷新(RASRPartial Array Self-Refresh) 
    這是DDR3的一個可選項,通過這一功能,DDR3記憶體晶片可以只刷新部分邏輯Bank,而不是全部刷新,從而最大限度的減少因自刷新產生的電力消耗。


10.點對點連接(P2PPoint-to-Point)
    這是為了提高系統性能而進行的重要改動,也是與DDR2系統的一個關鍵區別。在DDR3系統中,一個記憶體控制器將只與一個記憶體通道打交道,而且這個記憶體通道只能一個插槽。因此,記憶體控制器與DDR3記憶體模組之間是點對點(P2PPoint-to-Point)的關係(單物理Bank的模組),或者是點對雙點(P22PPoint-to-two-Point)的關係(雙物理Bank的模組),從而大大減輕位址/命令/控制與資料匯流排的負載。而在記憶體模組方面,與DDR2的類別相類似,也有標準DIMM(桌上型PC)SO-DIMM/Micro-DIMM(筆記型電腦)FB-DIMM2(伺服器)之分,其中第二代FB-DIMM將採用規格更高的AMB2(高級記憶體緩衝器)。不過目前有關DDR3記憶體模組的標準制定工作剛開始,引腳設計還沒有最終確定。 

 

11.DDR3相較於DDR2的性能優勢
(1)功耗和發熱量較小

(2)工作頻率更高:由於功耗降低,DDR3可實現更高的工作頻率,在一定程度彌補延遲時間較長的缺點

(3)降低整體成本DDR2單顆記憶體顆粒規格多為4M *32bit=128Mbit=16MB,搭配中高端顯卡常用的128MB便需8顆,而DDR3單顆記憶體顆粒規格多為8M*32bit=256Mbit=32MB,單顆顆粒容量較大,4顆即可構成128MB顯示卡。因此,可降低PCB面積,進而節省成本,而且,顆粒數減少有助於降低功耗。

 

DDR vs DDR2 vs DDR3特性比較

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參考來源:

[1]http://visions-reborn.blogspot.tw/2009/09/ddrddr2ddr3.html

[2]http://tw.myblog.yahoo.com/fantasy-world/article?mid=156

[3]http://www.pc811.com/1/24778.html

[4]http://zh.wikipedia.org/wiki/DDR_SDRAM

[5]https://zh.wikipedia.org/wiki/DDR2_SDRAM

[6]http://zh.wikipedia.org/wiki/DDR3_SDRAM

  


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  • 訪客
  • 看過這麼多人寫記憶體的差異,你寫的最好
  • 謝謝,有需要可以自行參考網頁內容

    knightkasim 於 2014/01/08 12:55 回覆

  • Chen Jennifer  - Spacegirl
  • 爬了一堆文都看不懂,看了這篇連我這個電腦門外漢都能知道的一清二楚,真的太棒了
  • 謝謝,讓所有人看懂是部落客的使命

    knightkasim 於 2015/10/13 19:11 回覆

  • 小綺
  • 你好,感謝詳細的內容。

    另想問 DDR 與HDD和SSD的關係? 謝謝
  • 不客氣,簡單說記憶體是資料暫存區、HDD和SSD是儲存裝置,需要處理的資料會載入到記憶體供CPU處理,處理完會寫到HDD和SSD儲存。

    knightkasim 於 2017/02/15 12:11 回覆

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