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DDR之频率

作者:蜗牛兄 时间:2024-03-05 来源:硬件笔记本 收藏

大家好,我是蜗牛兄。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202403/455998.htm

本文主要介绍DDR常用的三种频率,以及梳理频率是怎样提升的。可能这篇文章对于电路设计用处不大,但多了解一点总是没坏处的。

图1 文章框图

通过下面这张表,我们一起来了解一下DDR的频率。

图2 频率表格

从表中可以看出内存有三种频率,分别是核心频率,工作频率和等效频率。而我们平时所说的频率就是等效频率。


从表格中我们可以得出以下信息:

1、核心频率,指真正读写内存颗粒的频率,它是固定不变的,一般是133,166,和200MHz三类,这个频率提升很难。


2、工作频率,DDR工作频率是颗粒核心频率的两倍。 两倍是指在一个时钟周期内传输两次数据。


3、等效频率,就是对外宣称的频率,只不过加上了预存取功能,比如DDR2 800中800MHz表示的就是等效频率,它和内存的预读取有关。

等效频率 = 颗粒核心频率 x prefect。


4、在核心频率相同的时候,

SDR等效频率是核心频率的1倍,

DDR等效频率是核心频率的2倍,

DDR2等效频率是核心频率的4倍,

DDR3等效频率是核心频率的8倍,

DDR4等效频率是核心频率的8倍。


那么DDR内存频率是怎样提升的呢?


1、DDR在一个时间周期内进行了两次数据传输,提升了工作频率


以前的SDR在一个周期内进行一次数据传输,现在DDR一个周期内进行了两次数据传输(上升沿+下降沿)。

图3 SDR一个周期内传输一次数据

图4 DDR一个周期内传输两次数据

2、增加了预读取技术prefect


怎么理解内存的预读取?


就好比我们的跑步比赛,每个人都有快慢之分。有的人跑步速度1m/秒,有的人跑步速度1.5m/秒。

图5 跑步来形容预读取

DDR内存预读取是2bit,

DDR2内存预读取是4bit,

DDR3内存预读取是8bit,

DDR4内存预读取是8bit。


以上是SDR到DDR3频率增加的2个原因。不过DDR4在预读取位数上和DDR3内存一样是8bit,因为想翻倍到16bit在当时来说难度太大了。


3、Bank Group分组设计


那么DDR4怎么在之前的基础上进行频率提升呢?这次我们要换个思路:


于是提出了Bank Group分组设计。包括使用两个或者四个可选择的Bank Group分组,允许各个Bank Group具备独立启动操作读、写等动作特性,从而改进内存的整体效率和带宽。所以等效频率可以提升到核心频率的16倍或32倍。


点对点总线是DDR4整个存储系统的关键性设计。


怎么说呢?


DDR3内存和内存控制器链接依靠的是多点分支总线。这种总线允许在一个接口上挂接许多同样规格的芯片。比如主板上往往为双通道设计四根内存插槽,每个通道在物理结构上只允许扩展更大容量。

打个比方说,这种设计类似于为每次只能双向通行一对车的道路边修建仓库,仓库直连道路,虽然每个仓库都有自己的运输车和运输能力,但道路只允许每次双向通行一对车,因此这种设计如果不停的加修仓库,只是扩大了存储能力而已,对运输能力帮助不大。

图6 DDR4点对点总线提高带宽

DDR4采用点对点总线,内存控制器每通道只能支持唯一的一根内存。


相比多点分支总线,点对点相当于为每个仓库都设计了一条道路,有效利用了仓库本身的运输能力,相当于有效利用了每个内存的位宽。


看到这里大概明白了,DDR4频率的提高主要是Bank Group的设计,其实本身的预读取能力并没有变。


4、降低工作电压


当然频率的提升除了以上原因外,还有一个特点,就是我们的工作电压也在不断降低。

图7 降低电压提升频率

降低工作电压直接带来两个好处:

①降低功耗。(频率越高,功耗越大,所以降低电压有利于降低功耗);

②速率提升。(这个好理解)


今天的文章就分享到这里,希望对你有帮助。




关键词: 内存 DDR频率

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