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1. El problema de la demora
Bajo la misma frecuencia central, la frecuencia operativa real de DDR2 es el doble que la de DDR. Esto se debe al hecho de que la memoria DDR2 tiene el doble de capacidad de lectura previa de 4BIT que la memoria DDR estándar. En otras palabras, aunque DDR2, como DDR, utiliza el método básico de transmisión de datos al mismo tiempo que el retardo de subida y bajada del reloj, DDR2 tiene el doble de capacidad que DDR para pre-leer datos de comandos del sistema. En otras palabras, bajo la misma frecuencia operativa de 100MHz, la frecuencia real de DDR es de 200MHz, mientras que DDR2 puede alcanzar los 400MHz.
De esta forma surge otro problema: en memorias DDR y DDR2 con la misma frecuencia de funcionamiento, la latencia de la memoria de esta última es más lenta que la de la primera. Por ejemplo, DDR 200 y DDR2-400 tienen el mismo retraso, mientras que este último tiene el doble de ancho de banda. De hecho, DDR2-400 y DDR 400 tienen el mismo ancho de banda, ambos son de 3.2GB / s, pero la frecuencia operativa central de DDR400 es 200MHz, y la frecuencia operativa central de DDR2-400 es 100MHz, lo que significa el retraso de DDR2 -400 Es más alto que DDR400.
2. Embalaje y generación de calor
El mayor avance de la tecnología de memoria DDR2 no es en realidad que los usuarios piensen el doble de la capacidad de transmisión de DDR, sino que con una menor generación de calor y un menor consumo de energía, DDR2 puede lograr avances y aumentos de frecuencia más rápidos. El límite de 400MHZ de DDR estándar.
La memoria DDR generalmente está empaquetada en un chip TSOP. Este paquete puede funcionar bien a 200MHz. Cuando la frecuencia es más alta, sus pines largos generarán alta impedancia y capacitancia parásita, lo que afectará su rendimiento. La dificultad de mejorar la estabilidad y la frecuencia. Por eso es difícil que la frecuencia central de DDR supere los 275 MHZ. Y la memoria DDR2 adopta el formato de paquete FBGA. A diferencia del paquete TSOP ampliamente utilizado actualmente, el paquete FBGA proporciona un mejor rendimiento eléctrico y disipación de calor, lo que proporciona una buena garantía para el funcionamiento estable de la memoria DDR2 y el desarrollo de frecuencias futuras.
La memoria DDR2 usa voltaje de 1.8V, que es mucho más bajo que el estándar DDR de 2.5V, lo que proporciona un consumo de energía significativamente menor y menos calor. Este cambio es significativo.
Además de las diferencias mencionadas anteriormente, DDR2 también introduce tres nuevas tecnologías, son OCD, ODT y Post CAS.
① OCD (controlador fuera de chip): este es el llamado ajuste del controlador fuera de línea. DDR II puede mejorar la integridad de la señal a través de OCD. DDR II ajusta el valor de resistencia pull-up / pull-down para igualar los dos voltajes. Utilice OCD para mejorar la integridad de la señal reduciendo la inclinación de DQ-DQS; mejorar la calidad de la señal controlando el voltaje.
② ODT: ODT es la resistencia de terminación del núcleo integrado. Sabemos que se requiere una gran cantidad de resistencias de terminación en la placa base que usa DDR SDRAM para evitar que el terminal de la línea de datos refleje señales. Aumenta enormemente el costo de fabricación de la placa base. De hecho, diferentes módulos de memoria tienen diferentes requisitos para el circuito de terminación. El tamaño de la resistencia de terminación determina la relación de la señal y la reflectividad de la línea de datos. Si la resistencia de terminación es pequeña, la reflexión de la señal de la línea de datos es baja pero la relación señal / ruido también es baja; Si la resistencia de terminación es alta, la relación señal / ruido de la línea de datos será alta, pero la reflexión de la señal también aumentará. Por lo tanto, la resistencia de terminación en la placa base no puede coincidir muy bien con el módulo de memoria y afectará la calidad de la señal hasta cierto punto. DDR2 puede incorporar resistencias de terminación adecuadas de acuerdo con sus propias características, para garantizar la mejor forma de onda de señal. El uso de DDR2 no solo puede reducir el costo de la placa base, sino también obtener la mejor calidad de señal, que no tiene comparación con DDR.
③ Post CAS: está configurado para mejorar la eficiencia de uso de la memoria DDR II. En la operación Post CAS, la señal CAS (lectura / escritura / comando) se puede insertar un ciclo de reloj después de la señal RAS, y el comando CAS puede permanecer válido después del retardo adicional (latencia aditiva). El tRCD original (RAS a CAS y retardo) se reemplaza por AL (latencia aditiva), que se puede configurar en 0, 1, 2, 3, 4. Dado que la señal CAS se coloca un ciclo de reloj después de la señal RAS, el ACT y las señales CAS nunca colisionarán.
En general, DDR2 utiliza muchas tecnologías nuevas para mejorar muchas de las deficiencias de DDR. Aunque actualmente tiene muchas deficiencias en términos de alto costo y latencia lenta, se cree que con la mejora continua y la mejora de la tecnología, estos problemas eventualmente se resolverán.
(1) Especificaciones técnicas DDR2
La frecuencia de inicio de la memoria DDR2 comenzará a partir de 400Mhz, la frecuencia estándar más alta de la memoria DDR. Las frecuencias que se pueden producir ahora están definidas para soportar 533Mhz a 667Mhz. La frecuencia de funcionamiento estándar es de 200/266/333 MHz y el voltaje de funcionamiento es de 1.8 V. DDR2 utiliza el estándar de interfaz DIMM de 240 PIN recién definido, que es completamente incompatible con el estándar de interfaz DIMM DDR 184PIN existente. Esto significa que todas las placas base existentes con interfaces estándar DDR no pueden usar memoria DDR2. Esto se convertirá en un gran obstáculo para la popularización de los estándares de memoria DDR2. Afortunadamente, la plataforma de próxima generación de INTEL admitirá completamente la interfaz 240PIN DDR2, sentando las bases para la popularización de DDR2 en 2005.
Creo que todo el mundo ya ha visto que se han lanzado al mercado una variedad de productos de tarjetas gráficas que utilizan memoria DDR2. Sin embargo, los estándares y métodos de producción de la memoria DDR2 que se usan en las tarjetas gráficas son completamente diferentes de la tecnología DDR2 que se usa en las aplicaciones del sistema de escritorio. Este artículo no hará una distinción detallada por el momento, pero todos deben tener claro por qué una gran cantidad de aplicaciones ya están disponibles en tarjetas gráficas, pero los sistemas de escritorio no.
En comparación con la generación anterior de tecnología DDR estándar, la tecnología de memoria DDR2 utiliza una forma simple y clara. Aunque DDR2, como DDR, utiliza el método básico de transmisión de datos al mismo tiempo que el retardo de subida y bajada del reloj, la mayor diferencia es que DDR2 La memoria puede realizar una lectura previa de 4 bits. Dos veces la lectura previa de 2BIT de la memoria DDR estándar, lo que significa que DDR2 tiene el doble de capacidad que los datos de comando del sistema de lectura previa. He entendido lo que pienso, por esta razón, DDR2 simplemente obtiene la capacidad de transmisión de datos completa el doble que la DDR. Entonces, el autor te dice que DDR2 400Mhz también se llama PC3200, sigue leyendo, ¿por qué?
El mayor avance de la tecnología de memoria DDR2 no es en realidad la capacidad de transmisión que los jueces creen que es el doble de la DDR, sino que logra un aumento de frecuencia más rápido con menor generación de calor y menor consumo de energía. Rompe el límite de 400MHZ de DDR estándar. Parece que esto parece más mágico, ¿romper el límite de frecuencia máxima e incluso reducir la generación de calor y el consumo de energía? Aunque la tecnología DDR2 también utiliza varias tecnologías nuevas para completar las capacidades anteriores, la clave está en la capacidad de lectura previa de 4BIT. El autor te guiará paso a paso.
(2) frecuencia y ancho de banda DDR2
Además de la frecuencia y el ancho de banda de los tres estándares de memoria DDR2 que se han lanzado, vale la pena señalar que DDR2 400Mhz y DDR400Mhz tienen el mismo ancho de banda de 3.2GB. Además, con la ayuda de la tecnología de memoria de doble canal, 667MHZ DDR2 proporcionará un increíble ancho de banda de hasta 10.6GB / S.
La capacidad inicial de la memoria DDR2 es de 256 MB, hasta 512 MB, 1G. Proporciona garantía de capacidad suficiente en el sistema de escritorio. En teoría, las características de alta densidad de las partículas de memoria DDR2 pueden admitir una capacidad máxima de 4G y superior, que se utiliza ampliamente en campos profesionales. Incluso puede traer una supercapacidad de nivel nGB a los sistemas de PC en los próximos años.
El estándar DDR2 estipula que todas las memorias DDR2 están empaquetadas en FBGA. A diferencia del TSOP ampliamente utilizado yd Paquetes TSOP-II, el paquete FBGA proporciona un mejor rendimiento eléctrico y disipación de calor, lo que proporciona una buena garantía para el funcionamiento estable de la memoria DDR2 y el desarrollo de frecuencias futuras. En la actualidad, todas las partículas de memoria DDR2 de la tarjeta gráfica se utilizan en el modo de paquete FBGA. La memoria DDR2 utiliza un voltaje de 1.8V, que es mucho más bajo que el estándar DDR de 2.5V, lo que proporciona un consumo de energía significativamente menor y menos calor. Este cambio es significativo, y también permite DDR2 La memoria es más adecuada para portátiles y portátiles. Dado que puede funcionar a un voltaje tan bajo, ¿cómo se puede lograr el aumento de frecuencia?
(3) Principio de funcionamiento de DDR2
Como todo el mundo sabe, los pasos básicos de trabajo de la memoria se dividen en: lectura previa de datos del sistema → guardar en la cola de la unidad de memoria → transferir al búfer de E / S de la memoria → transferir al sistema de la CPU para su procesamiento.
La memoria DDR utiliza una frecuencia central de 200 MHZ, que se transmite sincrónicamente al caché de E / S a través de dos rutas, y es la frecuencia real para alcanzar los 400 MHZ.
DDR2 utiliza una frecuencia central de 100 MHZ, que se transmite sincrónicamente al búfer de E / S a través de cuatro rutas de transmisión, y también alcanza una frecuencia real de 400 MHZ.
El magistrado inteligente ya ha visto el misterio. Es precisamente porque DDR2 puede pre-leer datos de 4BIT, puede usar transmisión de cuatro vías, y como DDR solo puede pre-leer datos de 2BIT, solo puede usar dos líneas de transmisión de 200MHZ para alcanzar 400MHZ. De esta manera, DDR2 puede reducir completamente la frecuencia del núcleo a 100 MHZ sin reducir la frecuencia total, de modo que puede lograr fácilmente una disipación de calor más pequeña y requisitos de voltaje más bajos. Además, la frecuencia del núcleo se puede aumentar aún más para lograr 133 * 4, 166 * 4 y un máximo de 200 * 4 para alcanzar 800MHZ. Sin embargo, todo el mundo sabe que una menor latencia de memoria puede generar un mayor rendimiento. Luego, en DDR2, para garantizar la estabilidad y fluidez de la transmisión de 4 canales y evitar interferencias eléctricas y conflictos de datos, se utiliza una memoria un poco más grande que la DDR. Configuración de retardo. Creo que los jueces inteligentes también pueden ver que este es en realidad un diseño con visión de futuro.
(4) Nueva tecnología de funciones de DDR2
Después de comprender los principios técnicos de DDR II, echemos un vistazo a las tres principales características nuevas de DDR II: son OCD, ODT y Post CAS.
OCD (controlador fuera de chip), unlso conocido como ajuste de la unidad fuera de línea, DDR II puede mejorar la integridad de la señal a través de OCD. DDR II ajusta el valor de resistencia pull-up / pull-down para igualar los dos voltajes. Es decir, Pull-up = Pull-down. Utilice OCD para mejorar la integridad de la señal reduciendo la inclinación de DQ-DQS; mejorar la calidad de la señal controlando el voltaje.
ODT es una resistencia de terminación para el núcleo integrado. Sabemos que se requiere una gran cantidad de resistencias de terminación en las placas base que utilizan DDR I SDRAM, se requiere al menos una resistencia de terminación para cada línea de datos, lo cual no es un costo pequeño para la placa base. El uso de resistencias de terminación en la línea de señal es para evitar que el terminal de la línea de datos refleje señales, por lo que se requiere una resistencia de terminación con cierta resistencia. Esta resistencia es demasiado grande o demasiado pequeña. La relación señal-ruido del circuito con una mayor resistencia es mayor, pero la reflexión de la señal es más grave. Una pequeña resistencia puede reducir la reflexión de la señal, pero provocará una caída de la relación señal / ruido. Además, dado que los diferentes módulos de memoria pueden no tener exactamente los mismos requisitos de resistencia de terminación, la placa base también es más exigente con los módulos de memoria.
DDR II tiene una resistencia de terminación incorporada, que apaga la resistencia de terminación cuando las partículas DRAM están funcionando y enciende la resistencia de terminación para partículas DRAM que no funcionan para reducir la reflexión de la señal. ODT aporta al menos dos beneficios a DDR II. Una es que la eliminación de la resistencia de terminación en la placa base reduce el costo de la placa base y facilita el diseño de la placa PCB. La segunda ventaja es que la resistencia de terminación puede coincidir con las "características" de las partículas de memoria, por lo que la DRAM está en las mejores condiciones.
Después de CAS, está configurado para mejorar la eficiencia de utilización de la memoria DDR II. En la operación Post CAS, la señal CAS (lectura / escritura / comando) se puede insertar un ciclo de reloj después de la señal RAS, y el comando CAS puede permanecer válido después del retardo adicional (latencia aditiva). El tRCD original (RAS a CAS y retardo) se reemplaza por AL (latencia aditiva), que se puede configurar en 0, 1, 2, 3, 4. Dado que la señal CAS se coloca un ciclo de reloj después de la señal RAS, el ACT y las señales CAS nunca colisionarán.
En funcionamiento normal, los diversos parámetros de memoria en este momento son: tRRD = 2, tRCD = 4, CL = 4, AL = 0, BL = 4 (BL es la longitud de datos de ráfaga, Longitud de ráfaga). Vemos que tRRD (el retraso de RAS a RAS) es de dos ciclos de reloj, y tRCD (el retraso de RAS a CAS) es de cuatro ciclos de reloj, por lo que las señales ACT (activación de segmento) y CAS chocan en el cuarto ciclo de reloj. , ACT retrocede un ciclo de reloj, por lo que puede ver que hay un ciclo de reloj de BUBBLE en medio de la transmisión de datos posterior.
Echemos un vistazo al funcionamiento de Post CAS. Los parámetros de memoria en este momento son: tRRD = 2, tRCD = 4, CL = 4, AL = 3, BL = 4. RAS se establece en un ciclo de reloj después de la señal ACT, por lo que CAS y ACT no entrarán en conflicto, tRCD se reemplaza por AL (de hecho, puede imaginar que tRCD no se ha reducido, pero es un cambio conceptual, CAS retrocede Un reloj ciclo, pero AL es más corto que tRCD, la colisión del comando de señal se puede cancelar ajustando), y la DRAM mantiene el comando de lectura durante el retardo adicional. Debido a este diseño, ACT y CAS ya no colisionarán y no habrá BURBUJA en el tiempo de lectura de la memoria.
El uso de Post CAS más latencia aditiva traerá tres beneficios:
1. El fenómeno de colisión en el bus de comando se puede cancelar fácilmente
2. Mejorar la eficiencia del bus de datos y comandos
3. Sin Bubble, se puede mejorar el ancho de banda de la memoria real
Otro FSB de DOTHAN ordinario es 533, lo que significa que la memoria con DDR533 solo puede cumplir con el ancho de banda de la memoria, pero el portátil actual DDR1 solo tiene DDR400 como máximo y, en general, 333 no puede cumplir con el FSB de DOTHAN. En este momento, la memoria se convierte en el cuello de botella del sistema. Después de que salga la plataforma 915, puede admitir DDR2 de doble canal DDR2 a partir de 400 y hasta 533.
En este momento, es posible que haya descubierto que, de hecho, DDR2 533 de un solo canal puede cumplir completamente con el FSB de DOTHAN, es decir, DDR2 533 tiene doble canal, solo FSB = 1066 CPU puede igualarlo. Antes de que saliera INTEL1066FSB U, DDR2 533 de doble canal era básicamente un desperdicio, por lo que la mejora de rendimiento que DDR2 de doble canal aporta a la plataforma Sonama es muy pequeña. DOTHAN se ha convertido en el cuello de botella del sistema Sonama. Los amigos que no exigen rendimiento no necesitan gastar dinero en DDR2 de doble canal.
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