Сайт о телевидении

Память: ОЗУ, DDR SDRAM, SDR SDRAM, PC100, DDR333, PC3200... как во всём этом разобраться? Давайте попробуем!

Итак, первое что мы должны сделать это "разгладить" все сомнения и вопросы по поводу номиналов на памяти...

Самые распространённые типы памяти это:

• SDR SDRAM (обозначения PC66, PC100, PC133)
• DDR SDRAM (обозначения PC266, PC333 и т.д. или PC2100, PC2700)
• RDRAM (PC800)

Теперь для последующих объяснений, расскажу про тайминги и частоты. Тайминг - это задержка между отдельными операциями, производимыми контроллером при обращении к памяти.

Если рассмотреть состав памяти, получим: всё её пространство представлено в виде ячеек (прямоугольники), которые состоят из определённого количества строк и столбцов. Один такой "прямоугольник" называется страницей, а совокупность страниц называется банком.

Для обращения к ячейке, контроллер задаёт номер банка, номер страницы в нём, номер строки и номер столбца, на все запросы тратится время, помимо этого довольно большая затрата уходит на открытие и закрытие банка после самой операции чтения/записи. На каждое действие требуется время, оно и называется таймингом.

Теперь рассмотрим поподробнее каждый из таймингов. Некоторые из них не доступны для настройки - время доступа CS# (crystal select ) этот сигнал определяет кристалл (чип) на модуле для проведения операции.

Кроме этого, остальные можно менять:

• RCD (RAS-to-CAS Delay) это задержка между сигналами RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe) , данный параметр характеризует интервал между доступами на шину контроллером памяти сигналов RAS# и CAS# .
• CAS Latency (CL) это задержка между командой чтения и доступностью к чтению первого слова. Введена для набора адресными регистрами гарантированно устойчивого уровня сигнала.
• RAS Precharge (RP) это время повторной выдачи (период накопления заряда) сигнала RAS# - через какое время контроллер памяти будет способен снова выдать сигнал инициализации адреса строки.

Примечание: порядок операций именно таков (RCD-CL-RP), но зачастую тайминги записывают не по порядку, а по "важности" - CL-RCD-RP.


• Precharge Delay (или Active Precharge Delay ; чаще обозначается как Tras ) это время активности строки. Т.е. период, в течение которого закрывается строка, если следующая требуемая ячейка находится в другой строке.
• SDRAM Idle Timer (или SDRAM Idle Cycle Limit ) количество тактов, в течение которых страница остаётся открытой, после этого страница принудительно закрывается, либо для доступа к другой странице, либо для обновления (refresh)
• Burst Length это параметр, который устанавливает размер предвыборки памяти относительно начального адреса обращения. Чем больше его размер, тем выше производительность памяти.

Ну вот, вроде разобрались с основными понятиями о таймингах, теперь рассмотрим подробнее номиналы памяти (PC100, PC2100, DDR333 и т.д.)

Существует два типа обозначений для одной и той же памяти: одно - по "эффективной частоте" DDRxxx, а второе - по теоретической пропускной способности PCxxxx.

Обозначение "DDRxxx" исторически развилось из последовательности названий стандартов "PC66-PC100-PC133" - когда было принято скорость памяти ассоциировать с частотой (разве что ввели новое сокращение "DDR" для того, чтобы отличать SDR SDRAM от DDR SDRAM). Одновременно с памятью DDR SDRAM появилась память RDRAM (Rambus), на которой хитрые маркетологи решили ставить не частоту, а пропускную способность - PC800. При этом ширина шины данных как была 64 бита (8 байт) - так и осталась, то есть те самые PC800 (800 МБ/с) получались умножением 100 МГц на 8. Естественно от названия ничего не поменялось, и PC800 RDRAM - суть та же самая PC100 SDRAM, только в другом корпусе... Это ничего больше, чем стратегия для продаж, грубо говоря "наколоть людей". В ответ компании, которые выпускают модули, стали писать теоретическую пропускную способность - PCxxxx. Так появились PC1600, PC2100 и следующие... При этом у DDR SDRAM эффективная частота выше в два раза, а значит и больше числа на обозначениях.

Вот пример соответствий обозначений:

• 100 МГц = PC1600 DDR SDRAM = DDR200 SDRAM = PC100 SDRAM = PC800 RDRAM
• 133 МГц = PC2100 DDR SDRAM = DDR266 SDRAM = PC133 SDRAM = PC1066 RDRAM
• 166 МГц = PC2700 DDR SDRAM = DDR333 SDRAM = PC166 SDRAM = PC1333 RDRAM
• 200 МГц = PC3200 DDR SDRAM = DDR400 SDRAM = PC200 SDRAM = PC1600 RDRAM
• 250 МГц = PC4000 DDR SDRAM = DDR500 SDRAM

Что же касается RAMBUS (RDRAM) писать много не буду, но всё же постараюсь ее вам представить.

Существует три разновидности RDRAM - Base , Concurrent и Direct . Base и Concurrent это практически одно и тоже, но Direct имеет приличные отличия, поэтому расскажу про первые две обобщённо, а про последнюю - поподробней.

Base RDRAM и Concurrent RDRAM в основном отличаются только рабочими частотами: для первой частота составляет 250-300 MHz, а для второй этот параметр, соответственно, равен 300-350 MHz. Данные передаются по два пакета данных за такт, так что эффективная частота передачи получается в два раза больше. Память использует восьми битную шину данных, что, следовательно, дает пропускную способность 500-600 Mb/s (BRDRAM) и 600-700 Mb/s (CRDRAM).

Direct RDRAM (DRDRAM) в отличие от Base и Concurrent, имеет 16-битную шину и работает на частоте 400 MHz. Пропускная способность Direct RDRAM составляет 1.6 Gb/s (учитывая двунаправленную передачу данных), что уже по сравнению с SDRAM (1 Gb/s для РС133) выглядит довольно неплохо. Обычно, говоря о RDRAM, подразумевают DRDRAM, поэтому буква "D" в названии часто опускается. При появлении этого типа памяти Intel создала чипсет для Pentium 4 - i850.

Самый большой плюс Rambus памяти это то, что чем больше модулей - тем больше пропускная способность, например до 1.6 Gb/s на один канал и до 6.4 Gb/s при четырех каналах.

Имеется также два недостатка, довольно значительных:

1. Лапки золотые и приходят в негодность, если плату памяти вытащить и вставить в слот больше 10 раз (примерно).

2. Завышенная цена, но многие находят очень хорошее применение этой памяти и готовы заплатить за них большие деньги.

Вот, пожалуй, и всё, мы разобрались с таймингами, названиями и номиналами, теперь я расскажу немного о различных немаловажных мелочах.

Вы наверняка видели в BIOS"e при настройках частоты памяти опцию By SPD что это значит? SPD - Serial Presence Detect , это микросхема на модуле, в которую зашиты все параметры для работы модуля, это так сказать "значения по умолчанию". Сейчас из-за появления "noname" компаний, стали записывать в этот чип имя производителя и дату.

Регистровая память

Registered Memory это память с регистрами, которые служат буфером между контроллером памяти и чипами модуля. Регистры уменьшают нагрузку на систему синхронизации и позволяют набирать очень большое количество памяти (16 или 24 гигабайт) не перегружая цепи контроллера.

Но данная схема имеет недостаток - регистры вносят задержку в 1 такт на каждую операцию, а значит - регистровая память медленнее обычной при прочих равных условиях. То есть - оверклокеру неинтересна (да и стОит она очень дорого).

Все сейчас кричат про Dual channel - что это?

Dual channel - двойной канал, это позволяет обращаться одновременно к двум модулям. Dual channel - это не тип модулей, а функция интегрированная в материнскую плату. Может быть задействована с двумя (желательно) идентичными модулями. Включается он автоматически при наличие 2-х модулей.

Примечание: чтобы активировать эту функцию, надо установить модули в слоты разных цветов.

Parity и ECC

Memory with Parity это память с проверкой чётности, способна детектировать некоторые типы ошибок.

Memory with ECC это память с коррекцией ошибок, позволяет найти, а также исправить ошибку одного бита в байте. Применяется в основном на серверах.

Примечание: она медленнее обычной, не годится для людей любящих скорость.

Надеюсь, после прочтения статьи вы разобрались с более популярными "непонятными понятиями".

Вот и вышли процессоры Intel Haswell-E. сайт уже успела протестировать топовый 8-ядерник Core i7-5960X , а также материнскую плату ASUS X99-DELUXE . И, пожалуй, главной «фишкой» новой платформы стала поддержка стандарта оперативной памяти DDR4.

Начало новой эпохи, эпохи DDR4

О стандарте SDRAM и модулях памяти

Первые модули SDRAM появились еще в 1993 году. Их выпустила компания Samsung. А уже к 2000 году память SDRAM за счет производственных мощностей корейского гиганта полностью вытеснила с рынка стандарт DRAM.

Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronous Dynamic Random Access Memory. Дословно это можно перевести как «синхронная динамическая память с произвольным доступом». Поясним значение каждой характеристики. Динамической память является потому, что в силу малой емкости конденсаторов она постоянно требует обновления. К слову, кроме динамической, также существует и статическая память, которая не требует постоянного обновления данных (SRAM). SRAM, например, лежит в основе кэш-памяти. Помимо динамической, память также является синхронной, в отличие от асинхронной DRAM. Синхронность заключается в том, что память выполняет каждую операцию известное число времени (или тактов). Например, при запросе каких-либо данных контроллер памяти точно знает, сколько времени они будут до него добираться. Свойство синхронности позволяет управлять потоком данных и выстраивать их в очередь. Ну и пару слов о «памяти с произвольным доступом» (RAM). Это означает, что единовременно можно получить доступ к любой ячейке по ее адресу на чтение или запись, причем всегда за одно и то же время вне зависимости от расположения.

Модуль памяти SDRAM

Если говорить непосредственно о конструкции памяти, то ее ячейками являются конденсаторы. Если заряд в конденсаторе есть, то процессор расценивает его как логическую единицу. Если заряда нет - как логический ноль. Такие ячейки памяти имеют плоскую структуру, а адрес каждой из них определяется как номер строки и столбца таблицы.

В каждом чипе находится несколько независимых массивов памяти, которые представляют собой таблицы. Их называют банками. В единицу времени можно работать только с одной ячейкой в банке, однако существует возможность работы сразу с несколькими банками. Записываемая информация необязательно должна храниться в одном массиве. Зачастую она разбивается на несколько частей и записывается в разные банки, причем процессор продолжает считать эти данные единым целым. Такой способ записи называется interleaving. В теории, чем больше в памяти таких банков, тем лучше. На практике модули с плотностью до 64 Мбит имеют два банка. С плотностью от 64 Мбит до 1 Гбит - четыре, а с плотностью 1 Гбит и выше - уже восемь.

Что такое банк памяти

И несколько слов о строении модуля памяти. Сам по себе модуль памяти представляет собой печатную плату с распаянными на ней чипами. Как правило, в продаже можно встретить устройства, выполненные в форм-факторах DIMM (Dual In-line Memory Module) или SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module). Первый предназначается для использования в полноценных настольных компьютерах, а второй - для установки в ноутбуки. Несмотря на один и тот же форм-фактор, модули памяти разных поколений отличаются количеством контактов. Например, решение SDRAM имеет 144 пина для подключения к материнской плате, DDR - 184, DDR2 - 214 пинов, DDR3 - 240, а DDR4 - уже 288 штук. Конечно, речь в данном случае идет о DIMM-модулях. Устройства, выполненные в форм-факторе SO-DIMM, само собой имеют меньшее число контактов в силу своих меньших размеров. Например, модуль памяти DDR4 SO-DIMM подключается к «материнке» за счет 256 пинов.

Модуль DDR (внизу) имеет больше пинов, чем SDRAM (вверху)

Вполне очевидно и то, что объем каждого модуля памяти высчитывается как сумма емкостей каждого распаянного чипа. Чипы памяти, конечно, могут отличаться своей плотностью (или, проще говоря, объемом). К примеру, прошедшей весной компания Samsung наладила серийное производство чипов с плотностью 4 Гбит. Причем в обозримом будущем планируется выпуск памяти с плотностью 8 Гбит. Также модули памяти имеют свою шину. Минимальная ширина шины составляет 64 бит. Это означает, что за такт передается 8 байт информации. При этом нужно отметить, что также существуют 72-битные модули памяти, в которых «лишние» 8 бит отведены для технологии коррекции ошибок ECC (Error Checking & Correction). Кстати, ширина шины модуля памяти также является суммой ширин шин каждого отдельно взятого чипа памяти. То есть, если шина модуля памяти является 64-битной и на планке распаяно восемь чипов, то ширина шины памяти каждого чипа равна 64/8=8 бит.

Чтобы рассчитать теоретическую пропускную способность модуля памяти, можно воспользоваться следующей формулой: A*64/8=ПС, где «А» - это скорость передачи данных, а «ПС» - искомая пропускная способность. В качестве примера можно взять модуль памяти типа DDR3 с частотой 2400 МГц. В таком случае пропускная способность будет равняться 2400*64/8=19200 Мбайт/с. Именно это число имеется в виду в маркировке модуля PC3-19200.

Как же происходит непосредственно чтение информации из памяти? Сначала подается адресный сигнал в соответствующую строку (Row), а уже затем считывается информация из нужного столбца (Column). Информация считывается в так называемый усилитель (Sense Amplifiers) - механизм подзарядки конденсаторов. В большинстве случаев контроллер памяти считывает сразу целый пакет данных (Burst) с каждого бита шины. Соответственно, при записи каждые 64 бита (8 байт) делятся на несколько частей. К слову, существует такое понятие как длина пакета данных (Burst Length). Если эта длина равна 8, то за один раз передается сразу 8*64=512 бит.

Модули и чипы памяти также имеют такую характеристику, как геометрия, или организация (Memory Organization). Геометрия модуля показывает его ширину и глубину. Например, чип с плотностью 512 Мбит и разрядностью (шириной) 4 имеет глубину чипа 512/4=128М. В свою очередь, 128М=32М*4 банка. 32М - это матрица, содержащая 16000 строк и 2000 столбцов. Она может хранить 32 Мбит данных. Что касается самого модуля памяти, то почти всегда его разрядность составляет 64 бита. Глубина же легко высчитывается по следующей формуле: объем модуля умножается на 8 для перевода из байтов в биты, а затем делится на разрядность.

На маркировке без труда можно найти значения таймингов

Необходимо сказать несколько слов и о такой характеристике модулей памяти, как тайминги (задержки). В самом начале статьи мы говорили о том, что стандарт SDRAM предусматривает такой момент, что контроллер памяти всегда знает, сколько времени выполняется та или иная операция. Тайминги как раз и указывают время, требующееся на исполнение определенной команды. Это время измеряется в тактах шины памяти. Чем меньше это время, тем лучше. Самыми важными являются следующие задержки:

• TRCD (RAS to CAS Delay) - время, которое необходимо для активации строки банка. Минимальное время между командой активации и командой чтения/записи;
• CL (CAS Latency) - время между подачей команды чтения и началом передачи данных;
• TRAS (Active to Precharge) - время активности строки. Минимальное время между активацией строки и командой закрытия строки;
• TRP (Row Precharge) - время, необходимое для закрытия строки;
• TRC (Row Cycle time, Activate to Activate/Refresh time) - время между активацией строк одного и того же банка;
• TRPD (Active bank A to Active bank B) - время между командами активации для разных банков;
• TWR (Write Recovery time) - время между окончанием записи и подачей команды закрытия строки банка;
• TWTR (Internal Write to Read Command Delay) - время между окончанием записи и командой чтения.

Конечно, это далеко не все существующие в модулях памяти задержки. Можно перечислить еще добрый десяток всевозможных таймингов, но лишь указанные выше параметры существенно влияют на производительность памяти. Кстати, в маркировке модулей памяти и вовсе указываются только четыре задержки. Например, при параметрах 11-13-13-31 тайминг CL равен 11, TRCD и TRP - 13, а TRAS - 31 такту.

Со временем потенциал SDRAM достигла своего потолка, и производители столкнулись с проблемой повышения быстродействия оперативной памяти. Так на свет появился стандарт DDR.1

Пришествие DDR

Разработка стандарта DDR (Double Data Rate) началась еще в 1996 году и закончилась официальной презентацией в июне 2000 года. С приходом DDR уходящую в прошлое память SDRAM стали называть попросту SDR. Чем же стандарт DDR отличается от SDR?

После того как все ресурсы SDR были исчерпаны, у производителей памяти было несколько путей решения проблемы повышения производительности. Можно было бы просто наращивать число чипов памяти, тем самым увеличивая разрядность всего модуля. Однако это отрицательно сказалось бы на стоимости таких решений - уж очень дорого обходилась эта затея. Поэтому в ассоциации производителей JEDEC пошли иным путем. Было решено вдвое увеличить шину внутри чипа, а передачу данных осуществлять также на вдвое повышенной частоте. Кроме этого, в DDR предусматривалась передача информации по обоим фронтам тактового сигнала, то есть два раза за такт. Отсюда и берет свое начало аббревиатура DDR - Double Data Rate.

Модуль памяти DDR производства Kingston

С приходом стандарта DDR появились такие понятия, как реальная и эффективная частота памяти. К примеру, многие модули памяти DDR работали на скорости 200 МГц. Эта частота называется реальной. Но из-за того, что передача данных осуществлялась по обоим фронтам тактового сигнала, производители в маркетинговых целях умножали эту цифру на 2 и получали якобы эффективную частоту 400 МГц, которую и указывали в маркировке (в данном случае - DDR-400). При этом в спецификациях JEDEC указано, что использовать термин «мегагерц» для характеристики уровня производительности памяти и вовсе некорректно! Вместо него необходимо использовать «миллионы передач в секунду через один выход данных». Однако маркетинг - дело серьезное, указанные в стандарте JEDEC рекомендации мало кому были интересны. Поэтому новый термин так и не прижился.

Также в стандарте DDR впервые появился двухканальный режим работы памяти. Использовать его можно было при наличии четного числа модулей памяти в системе. Его суть заключается в создании виртуальной 128-битной шины за счет чередования модулей. В таком случае происходила выборка сразу 256 бит. На бумаге двухканальный режим может поднять производительность подсистемы памяти в два раза, однако на практике прирост скорости оказывается минимален и далеко не всегда заметен. Он зависит не только от модели оперативной памяти, но и от таймингов, чипсета, контроллера памяти и частоты.

Четыре модуля памяти работают в двухканальном режиме

Еще одним нововведением в DDR стало наличие сигнала QDS. Он располагается на печатной плате вместе с линиями данных. QDS был полезен при использовании двух и более модулей памяти. В таком случае данные приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей во времени из-за разного расстояния до них. Это создает проблемы при выборе синхросигнала для считывания данных, которые успешно решает как раз QDS.

Как уже говорилось выше, модули памяти DDR выполнялись в форм-факторах DIMM и SO-DIMM. В случае DIMM количество пинов составляло 184 штуки. Для того чтобы модули DDR и SDRAM были физически несовместимы, у решений DDR ключ (разрез в области контактной площадки) располагался в ином месте. Кроме этого, модули памяти DDR работали с напряжением 2,5 В, тогда как устройства SDRAM использовали напряжение 3,3 В. Соответственно, DDR обладала меньшим энергопотреблением и тепловыделением в сравнении с предшественником. Максимальная частота модулей DDR составляла 350 МГц (DDR-700), хотя спецификациями JEDEC предусматривалась лишь частота 200 МГц (DDR-400).

Память DDR2 и DDR3

Первые модули типа DDR2 появились в продаже во втором квартале 2003 года. В сравнении с DDR, оперативная память второго поколения не получила существенных изменений. DDR2 использовала всю ту же архитектуру 2 n -prefetch. Если раньше внутренняя шина данных была вдвое больше, чем внешняя, то теперь она стала шире в четыре раза. При этом возросшую производительность чипа стали передавать по внешней шине с удвоенной частотой. Именно частотой, но не удвоенной скоростью передачи. В итоге мы получили, что если у DDR-400 чип работал на реальной частоте 200 МГц, то в случае DDR2-400 он функционировал со скоростью 100 МГц, но с вдвое большей внутренней шиной.

Также DDR2-модули получили большее количество контактов для присоединения к материнской плате, а ключ был перенесен в другое место для физической несовместимости с планками SDRAM и DDR. Вновь было снижено рабочее напряжение. Если модули DDR работали при напряжении 2,5 В, то решения DDR2 функционировали при разности потенциалов 1,8 В.

По большому счету, на этом все отличия DDR2 от DDR заканчиваются. Первое время модули DDR2 в отрицательную сторону отличались высокими задержками, из-за чего проигрывали в производительности планкам DDR с одинаковой частотой. Однако вскоре ситуация вернулась на круги своя: производители снижали задержки и выпускали более быстрые наборы оперативной памяти. Максимальная частота DDR2 достигала отметки эффективных 1300 МГц.

Различное положение ключа у модулей DDR, DDR2 и DDR3

При переходе от стандарта DDR2 к DDR3 использовался тот же самый подход, что и при переходе от DDR к DDR2. Само собой, сохранилась передача данных по обоим концам тактового сигнала, а теоретическая пропускная способность выросла в два раза. Модули DDR3 сохранили архитектуру 2 n -prefetch и получили 8-битную предвыборку (у DDR2 она была 4-битной). При этом внутренняя шина стала в восемь раз больше, чем внешняя. Из-за этого в очередной раз при смене поколений памяти увеличились ее тайминги. Номинальное рабочее напряжение для DDR3 было снижено до 1,5 В, что позволило сделать модули более энергоэффективными. Заметим, что, кроме DDR3, существует память типа DDR3L (буква L означает Low), которая работает с пониженным до 1,35 В напряжением. Также стоит отметить, что модули DDR3 оказались ни физически, ни электрически несовместимы с любым из предыдущих поколений памяти.

Конечно, чипы DDR3 получили поддержку некоторых новых технологий: например, автоматическую калибровку сигнала и динамическое терминирование сигналов. Однако в целом все изменения носят преимущественно количественный характер.

DDR4 - очередная эволюция

Наконец, мы добрались до совершенно новой памяти типа DDR4. Ассоциация JEDEC начала разработку стандарта еще в 2005 году, однако лишь весной этого года первые устройства появились в продаже. Как говорится в пресс-релизе JEDEC, при разработке инженеры пытались достичь наибольшей производительности и надежности, увеличив при этом энергоэффективность новых модулей. Что ж, такое мы слышим каждый раз. Давайте посмотрим, какие конкретно изменения получила память DDR4 в сравнении с DDR3.

На этой картинке можно проследить эволюцию технологии DDR: как менялись показатели напряжения, частоты и емкости

Один из первых прототипов DDR4. Как ни странно, это ноутбучные модули

В качестве примера рассмотрим 8-гигабайтный DDR4-чип с шиной данных шириной 4 бита. Такой девайс содержит 4 группы банков по 4 банка в каждой. Внутри каждого банка находятся 131 072 (2 17) строки емкостью 512 байт каждая. Для сравнения можно привести характеристики аналогичного DDR3-решения. Такой чип содержит 8 независимых банков. В каждом из банков находятся 65 536 (2 16) строк, а в каждой строке - 2048 байт. Как видите, длина каждой строки чипа DDR4 в четыре раза меньше длины строки DDR3. Это означает, что DDR4 осуществляет «просмотр» банков быстрее, нежели DDR3. При этом переключение между самими банками также происходит гораздо быстрее. Тут же отметим, что для каждой группы банков предусмотрен независимый выбор операций (активация, чтение, запись или регенерация), что позволяет повысить эффективность и пропускную способность памяти.

Основные преимущества DDR4: низкое энергопотребление, высокая частота, большой объем модулей памяти

Модуль памяти DDR со 184 контактами

DDR SDRAM (отангл. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory - синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) - типоперативной памяти , используемой вкомпьютерах . При использовании DDR SDRAM достигается удвоенная скорость работы, нежели в обыкновеннойSDRAM , за счёт считывания команд и данных не только по фронту, как вSDRAM , но и по срезу тактового сигнала. За счёт этого удваивается скорость передачи данных, без увеличения частоты тактового сигнала шины памяти. Таким образом, при работе DDR на частоте 100 МГц мы получим эффективную частоту 200МГц (при сравнении с аналогом SDR SDRAM). В спецификацииJEDEC есть замечание, что использовать термин «МГц» в DDR некорректно, правильно указывать скорость «миллионов передач в секунду через один вывод данных».

Ширина шины памяти составляет 64 бита, то есть по шине за один такт одновременно передаётся 8 байт. В результате получаем следующую формулу для расчёта максимальной скорости передачи для заданного типа памяти: тактовая частота шины памяти x2 (передача данных дважды за такт) x8 (число байтов передающихся за один такт). Например, чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура «2n Prefetch». Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по переднему фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по срезу.

Помимо удвоенной передачи данных, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания. Использование QDS успешно это решает.

JEDEC устанавливает стандарты для скоростей DDR SDRAM, разделённых на две части: первая для чипов памяти, а вторая для модулей памяти, на которых, собственно, и размещаются чипы памяти.

Чипы памяти

В состав каждого модуля DDR SDRAM входит несколько идентичных чипов DDR SDRAM. Для модулей без коррекции ошибок (ECC ) их количество кратно 8, для модулей с ECC - кратно 9.

Спецификация чипов памяти

DDR200: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 100 МГц

DDR266: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 133 МГц

DDR333: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 166 МГц

DDR400: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 200 МГц

DDR533: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 266 МГц

DDR666: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 333 МГц

DDR800: память типа DDR SDRAM, работающая на частоте 400 МГц

Характеристики чипов

Объём чипа (DRAM density ). Записывается в мегабитах, например 256 Мбит - чип объёмом 32 мегабайта.

Организация (DRAM organization ). Записывается в виде 64M x 4, где 64M - это количество элементарных ячеек хранения (64 миллиона), а x4 (произносится «by four») - разрядность чипа, то есть разрядность каждой ячейки. Чипы DDR бывают x4 и x8, последние стоят дешевле в пересчёте на мегабайт объёма, но не позволяют использовать функцииChipkill , memory scrubbing иIntel SDDC .

Модули памяти

Модули DDR SDRAM выполнены в форм-факторе DIMM . На каждом модуле расположено несколько одинаковых чипов памяти и конфигурационный чипSPD . На модулях регистровой (registered) памяти также располагаются регистровые чипы, буферизующие и усиливающие сигнал на шине, на модулях нерегистровой (небуферизованной, unbuffered) памяти их нет.

Характеристики модулей

Объём. Указывается в мегабайтах или гигабайтах.

Количество чипов (# of DRAM Devices ). Кратно 8 для модулей безECC , для модулей с ECC - кратно 9. Чипы могут располагаться на одной или обеих сторонах модуля. Максимальное умещающееся на DIMM количество - 36 (9x4).

Количество строк (ранков) (# of DRAM rows (ranks) ). Перед обращением к ячейке памяти DDR должна быть активирована строка, в которой находится эта ячейка, причём в модуле может быть активна только одна строка за раз. Чем больше строк в модуле, тем чаще в среднем придётся закрывать одну строку и активировать другую, что вызовет дополнительные задержки. С другой стороны, контроллер памяти некоторыхчипсетов имеют ограничение на общее число ранков в установленных модулях памяти. Например чипсетIntel E7520/E7320 при использовании памяти PC2700 ограничен 8 ранками. Чтобы установить вматеринскую плату на его основе с 8 слотами DIMM максимум памяти (2 Гб x 8 = 16 Гб), необходимо использовать только одноранковые (Single Rank) модули. Типичное число ранков - 1, 2 или 4. Разрядность строки равна разрядности шины памяти и составляет 64 бита для памяти без ECC и 72 бита для памяти с ECC.

Задержки (тайминги ): CAS Latency (CL), Clock Cycle Time (tCK), Row Cycle Time (tRC), Refresh Row Cycle Time (tRFC), Row Active Time (tRAS).

Характеристики модулей и чипов, из которых они состоят, связаны.

Объём модуля равен произведению объёма одного чипа на число чипов. При использовании ECC это число дополнительно умножается на коэффициент 8/9, так как на каждый байт приходится один бит избыточности для контроля ошибок. Таким образом один и тот же объём модуля памяти можно набрать большим числом (36) маленьких чипов или малым числом (9) чипов большего объёма.

Общая разрядность модуля равна произведению разрядности одного чипа на число чипов и равна произведению числа ранков на 64 (72) бита. Таким образом, увеличение числа чипов или использование чипов x8 вместо x4 ведёт к увеличению числа ранков модуля.

В данном примере сравниваются возможные компоновки модуля серверной памяти объёмом 1 Гб. Из представленных вариантов следует предпочесть первый или третий, так как они используют чипы x4, поддерживающие продвинутые методы исправления ошибок и защиты от сбоев. При необходимости использовать одноранковую память остаётся доступен только третий вариант, однако в зависимости от текущей стоимости чипов объёмом 256 Мбит и 512 Мбит он может оказаться дороже первого.

Спецификация модулей памяти

Примечание 1: стандарты, помеченные символом «*», официально сертифицированы JEDEC. Остальные типы памяти не сертифицированы JEDEC, хотя их и выпускали многие производители памяти, а большинство выпускавшихся в последнее времяматеринских плат поддерживали данные типы памяти.

Примечание 2: выпускались модули памяти работающие и на более высоких частотах (до 350 МГц, DDR700), но эти модули не пользовались большим спросом и выпускались в малом объёме, кроме того, они имели высокую цену.

Размеры модулей также стандартизированы JEDEC.

Надо заметить, что нет никакой разницы в архитектуре DDR SDRAM с различными частотами, например между PC1600 (работает на частоте 100МГц) и PC2100 (работает на частоте 133МГц). Просто стандарт говорит о том, на какой гарантированной частоте работает данный модуль. Следовательно, любой модуль можно запускать как на более низкой тактовой частоте (такое действие носит название «андерклокинг » - «underclocking»), так и на более высокой частоте по сравнению с той, на которой работает данный модуль памяти (оверклокинг - overclocking).

Модули памяти DDR SDRAM можно отличить от обычной SDRAM по числу выводов (184 вывода у модулей DDR против 168 выводов у модулей с обычной SDRAM) и по ключу (вырезы в области контактных площадок) - у SDRAM два, у DDR - один. Согласно JEDEC, модули DDR400 работают при напряжении питания 2,6 В, а все более медленные - при напряжении 2,5 В. Некоторые скоростные модули для достижения высоких частот работают при больших напряжениях, до 2,9 В.

Большинство последних чипсетов с поддержкой DDR позволяли использовать модули DDR SDRAM в двухканальном , а некоторые чипсеты и в четырёхканальном режиме. Данный метод позволяет увеличить в 2 или 4 раза соответственно теоретическую пропускную способность шины памяти. Для работы памяти в двухканальном режиме требуется 2(или 4) модуля памяти, рекомендуется использовать модули работающие на одной частоте и имеющие одинаковый объём итайминги (ещё лучше использовать абсолютно одинаковые модули).

Сейчас модули DDR практически вытеснены модулями типов DDR2 иDDR3 , которые в результате некоторых изменений в архитектуре позволяют получить бóльшую пропускную способность подсистемы памяти. Ранее главным конкурентом DDR SDRAM являлась память типаRDRAM (Rambus ), однако ввиду наличия некоторых недостатков со временем была практически вытеснена с рынка.

Официальный сайт JEDEC (англ.)

Описание и иллюстрация почти всех параметров памяти DDR (рус.)

Intel® Server Board SE7501CW2 Memory List Test Report Summary (PDF, 246,834 bytes) (англ.)- небольшой список возможных конфигураций модуля памяти.

Kingston’s Literature Page (англ.)- несколько справочных документов, описывающих организацию модулей памяти.

Как работает динамическая память (DRAM).

В данной статье приведено небольшое описание DDR SDRAM на основе официальной спецификации. Описаны и проиллюстрированы почти все параметры памяти, влияющие на производительность. Более подробно рассмотрен параметр tRAS. Это достаточно базовая информация, которой должен владеть каждый уважающий себя любитель разгона.

Начнём с самого начала, с основ работы динамической памяти. Конечно, такой информации нет в спецификации, но будет полезно напомнить. Носителем информации в динамической памяти является электрическая ёмкость или конденсатор. Ячейки памяти, в основе которых лежит конденсатор, объединяются в массив. Чтобы считать информацию из ячейки, подаётся адресный сигнал в соответствующую строку (по-английски Row). Данные считываются из соответствующей колонки (по-английски Column) массива. Для "перевода" аналогового сигнала электрической ёмкости используются специальные усилители. Кроме того, существуют специальные цепи для подзарядки конденсаторов и записи данных. Обычно на блок-схемах всё это объединяется и обозначается как "Sense Amplifiers".

При считывании информации происходят следующие операции:

Подаётся адресный сигнал в соответствующую строку. Данные целой строки попадают на усилители и через некоторое время могут быть считаны. Такая операция называется активацией строки (по-английски Activate).

Данные считываются из соответствующей колонки. Для этого подаётся команда на чтение (по-английски Read). Данные появляются на выходе с некоторой задержкой. В современной памяти используется чтение пакета данных (по-английски Burst), представляющего собой несколько последовательно расположенных данных. Обычно размер пакета равен 8.

Пока строка остаётся активной, возможно считывание или запись других ячеек памяти (текущей строки).

Так как при чтении заряд ёмкостей ячеек памяти теряется, то производится подзарядка этих ёмкостей или закрытие строки (по-английски Precharge). После закрытия строки дальнейшее считывание данных невозможно без повторной активации.

Со временем конденсаторы ячеек разражаются и их необходимо подзаряжать. Операция подзарядки называется регенерацией (по-английски Refresh) и выполняется каждые 64 мс для каждой строки массива памяти.

При записи данных всё происходит точно так же, только чтение меняется на запись и при закрытии строки происходит непосредственная запись в массив памяти.

Ячейка памяти может хранить только один бит информации. Чтобы хранить один байт, используется 8 элементарных ячеек памяти. При этом они адресуются одинаково и организованы с использованием шины данных шириной в 8 линий. Такие объединённые ячейки образуют слово. Обычно чипы памяти имеют размер слова 4, 8, 16 бит. Ширина шины данных при этом равна 4, 8, 16 линий (или разрядность 4, 8. 16 бит). Простой модуль памяти DIMM имеет ширину шины данных 64 линий.

Банки памяти.

Чтобы обеспечить возможность быстрой работы одновременно с разными участками памяти используется архитектура с несколькими массивами памяти или банками (по-английски Bank). Банки памяти работают полностью независимо. Например, данные можно считывать из памяти банка 1, обрабатывать и записывать в память банка 2. При этом будут отсутствовать задержки на активацию и закрытие строк данных в массиве памяти, что было бы в случае одного банка.

Возможна различная организация использования банков. При этом по-разному выполняется трансляция адреса памяти, который использует процессор, в последовательность: номер банка, номер строки массива памяти, номер колонки массива памяти. В простейшем случае банки памяти идут последовательно. Соответственно преимущества от наличия нескольких банков будут, только если обращения к памяти сильно разнесены в адресном пространстве. Обычно программы работают с небольшим локальным участком памяти и не будут иметь ускорения. Возможна организация с чередованием банков (по-английски Interleaving). Сначала идёт строка первого банка, потом второго, потом опять первого, и так далее до конца памяти. Вероятность, что будут использоваться участки памяти, принадлежащие разным банкам, значительно увеличивается. Но всегда возможны "неудобные" случаи, когда рабочие участки памяти разбросаны так, что принадлежат одному банку. Тем не менее, наличие нескольких банков повышает производительность. Чем больше банков, тем лучше. В спецификации чётко написано, что DDR SDRAM имеет 4 банка памяти.

Как работает DDR.

Сокращение DDR расшифровывается как Double Data Rate или удвоенная скорость передачи данных. Число, следующее за "DDR", указывает на скорость передачи данных. Например, у DDR 400 скорость передачи 400 МГц. При этом использовать термин "МГц" некорректно. Правильно указывать скорость в "миллионах передач в секунду через один вывод данных". Такое замечание есть в спецификации. Память DDR 400 работает на частоте 200 МГц или на частоте в 2 раза меньше скорости передачи данных (вернее, скорость передачи данных в 2 раза больше тактовой частоты). Все управляющие сигналы синхронизируются частотой 200 МГц. Внутри чипа все работает классически по переднему фронту сигналов тактового генератора с частотой 200 МГц (есть правда исключение). Официальная частота DDR333 равна 167.0 МГц.

Чтобы обеспечить передачу данных дважды за такт, используется специальная архитектура "2n Prefetch". Внутренняя шина данных имеет ширину в два раза больше внешней. При передаче данных сначала передаётся первая половина шины данных по переднему фронту тактового сигнала, а затем вторая половина шины данных по заднему фронту.

Для возможности работы на высоких частотах вместо одного тактового сигнала используется два (Differential Clock). Дополнительный тактовый сигнал инвертирован относительно основного. Поэтому на самом деле синхронизация происходит не по заднему фронту. В документации написано, что синхронизация происходит при пересечении этих двух тактовых сигналов. Но, насколько я понимаю, вместо пересечения просто используется передний фронт дополнительного тактового сигнала. Хотя это только предположение.

Кроме передачи двух данных за такт, DDR SDRAM имеет несколько других принципиальных отличий от простой памяти SDRAM. В основном они являются технологическими. Например, был добавлен сигнал QDS, который располагается на печатной плате вместе с линиями данных. По нему происходит синхронизация при передаче данных. Если используется два модуля памяти, то данные от них приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей из-за разного расстояния. Возникает проблема в выборе синхросигнала для их считывания. Использование QDS успешно это решает.

Пару слов можно сказать о стандарте DDR2. Как и для обычной памяти DDR, число после "DDR2" указывает на скорость передачи данных. Поэтому DDR2 400 и DDR 400 имеют абсолютно одинаковую скорость передачи данных. Массив памяти DDR2 работает на частоте в 4 раза меньше скорости передачи (вернее скорость передачи данных в 4 раза больше частоты работы массива). Для того чтобы обеспечить передачу данных 4 раза за такт используется архитектура "4n Prefetch". При этом внутренняя шина данных имеет ширину в 4 раза больше внешней шины. Тем не менее, вся управляющая логика ввода/вывода работает на частоте в 2 раза меньше скорости передачи, то есть на 200 МГц для DDR2 400. Непосредственно на сам чип памяти подаётся только эта частота.

Внутренняя организация DDR2 осталась в основном прежней, но есть и некоторые изменения. Задержка чтения (CL - CAS Latency) уже не может быть дробной. Это сделано для упрощения внутренней логики. Задержка записи изменена с фиксированного 1 такта до RL-1, где RL (Read Latency) – задержка чтения с учетом добавочной задержки (AL – Additive Latency) или другими словами, RL=AL+CL. Задержка записи стала как минимум 2 такта (CL=3, AL=0). Это сделано для уменьшения пропусков в передаче из-за разных задержек чтения и записи и, соответственно, для лучшего использования шины данных.

Была добавлена возможность отложенного выполнения команд при помощи добавочной задержки (AL - Additive Latency). Это приводит к отсутствию перерывов в передаче данных при конфликтных ситуациях на линии команд. Например, когда необходимо подать команду на чтение и команду активации строки другого банка памяти, подаётся только одна команда, хотя память может "обработать" две команды одновременно. Использование AL позволяет избежать таких ситуаций. С одной стороны, AL уменьшает задержки на получение информации при доступе к разным строкам массива памяти и позволяет более полно нагрузить шину данных при работе с несколькими банками памяти. С другой стороны, при работе с данными, находящимися в пределах одной строки, задержки увеличиваются. Для повышения производительности в DDR2 количество банков памяти было увеличено с 4 до 8, правда, только для чипов ёмкостью 1 Гбит и выше, и с некоторыми ограничениями. Основное отрицательное влияние на скорость работы оказывает массив памяти, который работает на частоте в 2 раза меньшей, чем массив DDR, и имеет большие внутренние задержки. Собственно точные причины повышения задержек выяснить не удалось. Такая информация является "внутренней" для производителей памяти.

Подведя небольшой итог, можно сказать, что при одинаковом рейтинге память DDR2 и DDR имеют одинаковую скорость передачи данных. Главным преимуществом DDR2 является возможность функционирования на значительно более высоких частотах. Становятся доступными большие скорости передачи данных. Массив памяти DDR2 работает в 2 раза медленнее, чем массив DDR, и обладает большими задержками. Кроме того изменения в протоколе работы в среднем так же увеличили задержки.

Протоколы работы с DDR SDRAM.

"Общение" системы с памятью происходит при помощи передачи сигналов по линиям ввода/вывода. При помощи этих сигналов подаются команды, передаются и считываются данные. Форма и задержки между этими сигналами жёстко описывается в спецификации. Для понимания параметров памяти и того, как система с ней работает, можно ограничиться упрощенным представлением протокола работы. Далее будут представлены диаграммы основных операций.

На диаграмме хорошо видно, что данные начинают поступать на выход только через tRCD+CL тактов после начала операции единичного чтения. Другими словами, параметры tRCD и CL имеют одинаковое значение. Однако если запустить обычные тесты латентности памяти (ScienceMark 2.0, CPU-Z 1.20a, CacheMem 2.6), то CL будет влиять на результаты больше. Это происходит из-за того, что тесты измеряют время не случайного произвольного чтения, а последовательного чтения с некоторым шагом. При этом происходит несколько чтений в пределах активной строки. Размер строки массива памяти может быть разным, от 512 ячеек до 4096 ячеек. Соответственно, tRCD оказывает влияние на результаты реже, только при активации строки, а CL – при каждом чтении.

Проведённое исследование в статье "" показало, что в реальных приложениях изменение tRCD на 1 имеет чуть большее значение, чем изменение CL на 0.5. Ещё одним интересным моментом на диаграмме является подача команды на закрытие строки, когда передача данных не закончилась. То есть строка может быть закрытой, а данные всё ещё передаваться.

Вот определение некоторых параметров памяти, проиллюстрированных на диаграмме. Приводятся сокращённые и развернутые (не расшифровка) названия параметров, как они указаны в спецификации. Значения параметров задаются либо в абсолютном выражении в наносекундах или в циклах (тактах) тактового генератора.

tRCD (ACTIVE to READ or WRITE delay) – время необходимое на активацию строки банка памяти или минимальное время между командой активации и командой чтения/записи.

CL (CAS Latency) – время между командой чтения и началом передачи данных.

tRAS (ACTIVE to PRECHARGE command) – время необходимое на накопление заряда для операции закрытия строки банка или минимальное время между командой активации и командой закрытия (для одного и того же банка).

tRP (PRECHARGE command period) – время необходимое на закрытие строки банка памяти или минимальное время между командой закрытия и повторной активации (для одного и того же банка).

По ходу можно дать ещё пару определений параметров, не отображённых на диаграмме.

tRRD (ACTIVE bank A to ACTIVE bank B command) – минимальное время между командами активации для разных банков.

tRC (ACTIVE to ACTIVE/Auto Refresh command period) – минимальное время между командами активации одного и того же банка. Собственно это время состоит из tRAS+tRP.

При последовательном чтении следующая команда подаётся, когда данные предыдущей ещё не закончили передаваться. Это и есть конвейеризация. При этом CL абсолютно не влияет на пропускную способность памяти. Если предвыборка данных контроллером памяти организована хорошо, то CL имеет совсем небольшое влияние на производительность.

tWR (Write recovery time) – минимальное время между окончанием передачи данных при записи (по переднему фронту) и командой закрытия строки банка памяти (для одного и того же банка).

Как видно, в случае операции чтение-запись, конвейеризация не работает. Получается бесполезный пропуск 1 такта.

При операции запись-чтение, конвейеризация тоже не работает. Пропуск равен tWTR+CL тактов.

tWTR (Internal Write to Read Command Delay) – минимальное время между окончанием передачи данных при записи (по переднему фронту) и командой чтения (для любого банка памяти).

Собственно это все параметры памяти, влияющие на производительность, за исключением параметров, относящихся к регенерации. Пару слов можно сказать про наилучшие значения параметров памяти. Все параметры, за исключением CL, определяют минимальное время. Параметр CL жестко фиксирован и программируется в чипе памяти при инициализации (кстати, это объясняет невозможность изменения CL на платах nForce2 без перезагрузки, в то время как tRAS и другие параметры менять можно). Для любого параметра меньшее значение обеспечивает более высокую скорость. Влияние на производительность некоторых параметров приведено в статье "Зависимость производительности от частоты шины и параметров памяти на ASUS A7N8X-X (nForce2 400) ".

Чипы памяти, модули памяти.

Под понятием DDR SDRAM подразумеваются собственно чипы или микросхемы памяти. В обычных современных компьютерах в качестве основной памяти используются модули памяти DIMM (Dual In-Line Memory Modules). Модуль памяти представляет собой "сборку" на печатной плате, состоящую из нескольких чипов памяти. Кроме того, на модуле расположена небольшая энергонезависимая память для хранения конфигурационной информации (SPD). Это маленькая микросхема с небольшим числом выводов. В случае буферизированных модулей, имеются чипы буферов.

Память DDR

Double Data Rate -Synchronous DRAM, DDR - синхронная DRAM с двойной скоростью передачи данных . К сожалению , DDR- ы часто тоже называют аббревиатурой DIMM, что вызывает огромную путаницу. Т.к. тип памяти - SDRAM, еще одно название - SDRAM-II (т.е. SDRAM второго поколения). Третье название - DDR первого поколения.

По принципам работы DDR-SDRAM похожа на SDRAM. Она может принимать и передавать данные два раза за такт – на обоих фронтах тактовых импульсов (по восходящему и нисходящему фронту стробирующего сигнала), что удваивает скорость предачи данных. У DDR-SDRAM меньше потребляемая мощность (удобно для карманных компьютеров). В DDR RAM используется протокол DLL (Delay Locked Loop), позволяющий сдвинуть во времени интервал действительного значения выходных данных. Таким образом сокращаются простои системной шины при считывании данных на нее из нескольких модулей памяти.

Расшифровка названий DDR I:

PC-1600 (DDR 200) = 100MHzx2 = 1.6 Гб/с пропускная способность

PC-2100 (DDR 266) = 133MHzx2 = 2.1 Гб/с пропускная способность

PC-2400 (DDR 300) = 150MHzx2 = 2.4 Гб/с пропускная способность

PC-2700 (DDR 333) = 166MHzx2 = 2.7 Гб/с пропускная способность

PC-3000 (DDR 366) = 183MHzx2 = 3.0 Гб/с пропускная способность

PC-3200 (DDR 400) = 200MHzx2 = 3,2 Гб/с пропускная способность

PC-3500 (DDR 434) - модули HyperX DDR-памяти от Kingston

Модули SDRAM PC66/PC100/PC133/PC150 не могут работать с DDR-материнскими платами, т.к. DDR использует новый 184-pin-овый формат модуля и физически несовместим с 168-pin-овым форматом модулей DIMM.

У канадской компании Corsair есть серия памяти XMS (Xtreme Memory Speed, память экстремальной скорости). Это т.н. супер-быстрая память. Выпускается в варианте от 512Мб на модуль, т.к. по их тестам 512Мб одним модулем оказывается быстрее, чем два по 256Мб. В т.ч. компания выпускает PC-3000 (CMX512-3000C2) со временем 2-3-3 1Т.

В апреле 2002 года компания Samsung первой выпустила 128 Мб-чипы DDR 400 SDRAM для применения в видеокартах. Они работают на частоте 800МГц (400 Мгц DDR) при напряжении 2,8 вольт.

Следует отметить, что многие ПК при установке модулей PC-2700 (и выше) в системные платы сразу не запускаются, даже при заниженных таймингах. Необходима новейшая прошивки BIOS-а. Во-вторых, очень важна проблема охлаждения модулей, работающих на такой частоте. в случае с памятью DDR400 используется новый, специальный тип корпусов для чипов, который решает проблему тепловыделения. А, например, компания OCZ на свой PC-3000 прикрепила с обеих сторон модуля по радиатору.

На начало 2002г. века память DDR-I (в просторечии - DDR) исчерпала технологические возможности наращивания тактовой частоты в экономически оправданных пределах, поэтому появился стандарт DDR-II.

DDR II... Впервые спецификация DDR-II, второго поколения памяти DDR SDRAM, была представлена в марте 2002 года во время конференции JEDEX в Калифорнии. DDR-II очень похож на DDR, но работает на 200 МГц тактовой частоте. DDR-II обратно совместим с DDR, т.е. можно использовать DDR-I память в DDR-II платах.

Первые образцы появились в конце 2002 года от компания Samsung Electronics в 60-контактном BGA-корпусе. Конструктивные отличия от DDR-I - три. Во-первых , количество контактов увеличилось с 184 до 240, т.е., почти на треть. Во-вторых , микросхемы памяти выполнены в конструктиве FBGA, а в старых модулях DDR-I использовались TSOP и TBGA. Микросхемы в упаковке FBGA работают более стабильно за счет возможности калибровки сигнальных импульсов и лучшей целостности сигнала. В-третьих , рабочее напряжение модулей уменьшено с 2,5 В (и 2,6 В для DDR 400) до 1,8 В для DDR-II. Т.о. потребляемая мощность снижена на 28%.

В рамках стандарта DDR-II выпущены-готовятся спецификации DDR II 400, DDR II 533, DDR II 667, DDR II 800 и DDR II 1000. При этом DDR II 400 сертифицировано JEDEC только исходя из интересов корейской Samsung и американской Micron -а. Все другие компании не собираются выходить на рынок с 400-МГц DDR-памятью.

Расшифровка названий DDR II:

PC2-3200 (DDR II 400) = 100MHzx4 = 3,2 Гб/с пропускная способность

PC2-4300 (DDR II 533) = 133MHzx4 = 4,3 Гб/с пропускная способность

PC2-5400 (DDR II 667) = 166MHzx4 = 3,2-5,4 Гб/с пропускная способность

PC2-6400 (DDR II 800) = 200MHzx4 = 3,2-6,4 Гб/с пропускная способность

Первой в мае 2002 года чип DDR-II представила компания Samsung , второй - в июле 2002г. компания Elpida Memory , третьим вендором стал Micron в феврале 2003г. Все модули - 512Мб.

GDDR-III (GDDR3)... В первом полугодии 2003 года появились чипы памяти GDDR-III, разработанные для высокопроизводительных графических плат от компаний Micron Technology и ATI Technologies . В разработке и коммерциализации GDDR-III принимают участие NVIDIA , корейская Hynix Semiconductor , Infineon Technologies . Причина - DDR-II очень медленная для серьезных графических приложений. GDDR-III может работать также в коммуникационных устройствах и бытовой электронике.

Первоначально чипы GDDR-III имели емкость 256 Мбит, тактовую частоту 500 МГц и линейную пропускную способность 1 Гбит/с на вывод. Затем тактовые частоты выросли до 750 МГц, линейная пропускная способность – до 1,5 Гбит/с на вывод. При формировании I/O шины GDDR-III используется технология с открытым стоком (в отличие от двухтактной I/O шину у памяти для ПК) и применяется внутрикристалльная терминация (on-die termination, ODT). Несмотря на то, что спецификации GDDR-III основаны на стандарте DDR-II, это совсем другие чипы в корпусах CSP (chip-scale packaging) , в 144-контактной BGA конфигурации, в отличие от 84-контактных чипов DDR-II в корпусе CSP.

Открытый стандарт памяти GDDR-III спецификаций третьего поколения DDR DRAM для графики (от ATI Technologies ) существует за рамками стандартов, одобренных JEDEC Solid State Technology Association.

DDR III ... В JEDEC начата работа над спецификациями стандарта DDR-III для ПК. Пять производителей DRAM - Elpida, Hynix, Infineon, Micron и Samsung , разделили между собой основные части будущего стандарта и теперь каждая из них ведет разработку черновых спецификаций своей части.

Стандарт DDR-III в рамках JEDEC также нацелен на достижение линейной пропускной способности от 1 Гбит/с и выше.

Мое почтенье дорогие посетители сайта. В прошлой статье я писал о том, . Теперь, узнав что это такое и для чего и как оно служит, многие из Вас наверно подумываете о том, чтобы приобрести для своего компьютера более мощную и производительную оперативку. Ведь увеличение производительности компьютера с помощью дополнительного объёма памяти ОЗУ является самым простым и дешевым (в отличии например от видеокарты) методом модернизации вашего любимца.

И… Вот вы стоите у витрины с упаковками оперативок. Их много и все они разные. Встают вопросы: А какую оперативную память выбрать? Как правильно выбрать ОЗУ и не прогадать? А вдруг я куплю оперативку, а она потом не будет работать? Это вполне резонные вопросы. В этой статье я попробую ответить на все эти вопросы. Как вы уже поняли, эта статья займет свое достойное место в цикле статей, в которых я писал о том, как правильно выбирать отдельные компоненты компьютера т.е. железо. Если вы не забыли, туда входили статьи:
—
—
—
Этот цикл будет и дальше продолжен, и в конце вы сможете уже собрать для себя совершенный во всех смыслах супер компьютер 🙂 (если конечно финансы позволят:))
А пока учимся правильно выбирать для компьютера оперативную память .
Поехали!

Оперативная память и её основные характеристики.

При выборе оперативной памяти для своего компьютера нужно обязательно отталкиваться от вашей материнской платы и процессора потому что модули оперативки устанавливаются на материнку и она же поддерживает определенные типы оперативной памяти. Таким образом получается взаимосвязь между материнской платой, процессором и оперативной памятью.

Узнать о том, какую оперативную память поддерживает ваша материнка и процессор можно на сайте производителя, где необходимо найти модель своей материнской платы, а также узнать какие процессоры и оперативную память для них она поддерживает. Если этого не сделать, то получится, что вы купили супер современную оперативку, а она не совместима с вашей материнской платой и будет пылиться где нибудь у вас в шкафу. Теперь давайте перейдем непосредственно к основным техническим характеристикам ОЗУ, которые будут служить своеобразными критериями при выборе оперативной памяти. К ним относятся:

Вот я перечислил основные характеристики ОЗУ, на которые стоит обращать внимание в первую очередь при её покупке. Теперь раскроем каждый из ни по очереди.

Тип оперативной памяти.

На сегодняшний день в мире наиболее предпочтительным типом памяти являются модули памяти DDR (double data rate). Они различаются по времени выпуска и конечно же техническими параметрами.

• DDR или DDR SDRAM (в переводе с англ. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных). Модули данного типа имеют на планке 184 контакта, питаются напряжением в 2,5 В и имеют тактовую частоту работы до 400 мегагерц. Данный тип оперативной памяти уже морально устарел и используется только в стареньких материнских платах.
• DDR2 — широко распространенный на данное время тип памяти. Имеет на печатной плате 240 контактов (по 120 на каждой стороне). Потребление в отличие от DDR1 снижено до 1,8 В. Тактовая частота колеблется от 400 МГц до 800 МГц.
• DDR3 — лидер по производительности на момент написания данной статьи. Распространен не менее чем DDR2 и потребляет напряжение на 30-40% меньше в отличии от своего предшественника (1,5 В). Имеет тактовую частоту до 1800 МГц.
• DDR4 — новый, супер современный тип оперативной памяти, опережающий своих собратьев как по производительности (тактовой частоте) так и потреблением напряжения (а значит отличающийся меньшим тепловыделением). Анонсируется поддержка частот от 2133 до 4266 Мгц. На данный момент в массовое производство данные модули ещё не поступили (обещают выпустить в массовое производство в середине 2012 года). Официально, модули четвертого поколения, работающие в режиме DDR4-2133 при напряжении 1,2 В были представлены на выставке CES, компанией Samsung 04 января 2011 года.

Объём оперативной памяти.

Про объём памяти много писать не буду. Скажу лишь, что именно в этом случае размер имеет значение 🙂
Все несколько лет назад оперативная память объёмом в 256-512 МБ удовлетворяла все нужды даже крутых геймерских компьютеров. В настоящее же время для нормального функционирования отдельно лишь операционной системы windows 7 требуется 1 Гб памяти, не говоря уже о приложениях и играх. Лишней оперативка никогда не будет, но скажу Вам по секрету, что 32-х разрядная windows использует лишь 3,25 Гб ОЗУ, если даже вы установите все 8 Гб ОЗУ. Подробнее об этом вы можете прочитать .

Габариты планок или так называемый Форм — фактор.

Form — factor — это стандартные размеры модулей оперативки, тип конструкции самих планок ОЗУ.
DIMM (Dual InLine Memory Module — двухсторонний тип модулей с контактами на обоих сторонах) — в основном предназначены для настольных стационарных компьютеров, а SO-DIMM используются в ноутбуках.

Тактовая частота.

Это довольно таки важный технический параметр оперативной памяти. Но тактовая частота есть и у материнской платы и важно знать рабочую частоту шины этой платы, так как если вы купили например модуль ОЗУ DDR3-1800 , а слот (разъём) материнской платы поддерживает максимальную тактовую частоту DDR3-1600 , то и модуль оперативной памяти в результате будет работать на тактовой частоте в 1600 МГц . При этом возможны всяческие сбои, ошибки в работе системы и .

Примечание: Частота шины памяти и частота процессора — совершенно разные понятия.

Из приведенных таблиц можно понять, что частота шины, умноженная на 2, дает эффективную частоту памяти (указанную в графе «чип»), т.е. выдает нам скорость передачи данных. Об этом же нам говорит и название DDR (Double Data Rate) — что означает удвоенная скорость передачи данных.
Приведу для наглядности пример расшифровки в названии модуля оперативной памяти — Kingston/PC2-9600/DDR3(DIMM)/2Gb/1200MHz , где:
— Kingston — производитель;
— PC2-9600 — название модуля и его пропускная способность;
— DDR3(DIMM) — тип памяти (форм фактор в котором выполнен модуль);
— 2Gb — объем модуля;
— 1200MHz — эффективная частота, 1200 МГц.

Пропускная способность.

Пропускная способность — характеристика памяти, от которой зависит производительность системы. Выражается она как произведение частоты системной шины на объём данных передаваемых за один такт. Пропускная способность (пиковый показатель скорости передачи данных) – это комплексный показатель возможности RAM , в нем учитывается частота передачи данных , разрядность шины и количество каналов памяти. Частота указывает потенциал шины памяти за такт – при большей частоте можно передать больше данных.
Пиковый показатель вычисляется по формуле: B = f * c , где:
В — пропускная способность, f — частота передачи, с — разрядность шины. Если Вы используете два канала для передачи данных, все полученное умножаем на 2. Чтобы получить цифру в байтах/c, Вам необходимо полученный результат поделить на 8 (т.к. в 1 байте 8 бит).
Для лучшей производительности пропускная способность шины оперативной памяти и пропускная способность шины процессора должны совпадать. К примеру, для процессора Intel core 2 duo E6850 с системной шиной 1333 MHz и пропускной способностью 10600 Mb/s , можно установить два модуля с пропускной способностью 5300 Mb/s каждый (PC2-5300 ), в сумме они будут иметь пропускную способность системной шины (FSB ) равную 10600 Mb/s .
Частоту шины и пропускную способность обозначают следующим образом: «DDR2-XXXX » и «PC2-YYYY «. Здесь «XXXX » обозначает эффективную частоту памяти, а «YYYY » пиковую пропускную способность.

Тайминги (латентность).

Тайминги (или латентность) — это временные задержки сигнала, которые, в технической характеристике ОЗУ записываются в виде «2-2-2 » или «3-3-3 » и т.д. Каждая цифра здесь выражает параметр. По порядку это всегда «CAS Latency » (время рабочего цикла), «RAS to CAS Delay » (время полного доступа) и «RAS Precharge Time » (время предварительного заряда).

Примечание

Чтобы вы могли лучше усвоить понятие тайминги, представьте себе книгу, она будет у нас оперативной памятью, к которой мы обращаемся. Информация (данные) в книге (оперативной памяти) распределены по главам, а главы состоят из страниц, которые в свою очередь содержат таблицы с ячейками (как например в таблицах Excel). Каждая ячейка с данными на странице имеет свои координаты по вертикали (столбцы) и горизонтали (строки). Для выбора строки используется сигнал RAS (Raw Address Strobe) , а для считывания слова (данных) из выбранной строки (т.е. для выбора столбца) — сигнал CAS (Column Address Strobe) . Полный цикл считывания начинается с открытия «страницы» и заканчивается её закрытием и перезарядкой, т.к. иначе ячейки разрядятся и данные пропадут.Вот так выглядит алгоритм считывания данных из памяти:

1. выбранная «страница» активируется подачей сигнала RAS ;
2. данные из выбранной строки на странице передаются в усилитель, причем на передачу данных необходима задержка (она называется RAS-to-CAS );
3. подается сигнал CAS для выбора (столбца) слова из этой строки;
4. данные передаются на шину (откуда идут в контроллер памяти), при этом также происходит задержка (CAS Latency );
5. следующее слово идет уже без задержки, так как оно содержится в подготовленной строке;
6. после завершения обращения к строке происходит закрытие страницы, данные возвращаются в ячейки и страница перезаряжается (задержка называется RAS Precharge ).

Каждая цифра в обозначении указывает, на какое количество тактов шины будет задержан сигнал. Тайминги измеряются в нано-секундах. Цифры могут иметь значения от 2 до 9 . Но иногда к трем этим параметрам добавляется и четвертый (например: 2-3-3-8 ), называющийся «DRAM Cycle Time Tras/Trc ” (характеризует быстродействие всей микросхемы памяти в целом).
Случается, что иногда хитрый производитель указывает в характеристике оперативки лишь одно значение, например «CL2 » (CAS Latency ), первый тайминг равный двум тактам. Но первый параметр не обязательно должен быть равен всем таймингам, а может быть и меньше других, так что имейте это в виду и не попадайтесь на маркетинговый ход производителя.
Пример для наглядности влияния таймингов на производительность: система с памятью на частоте 100 МГц с таймингами 2-2-2 обладает примерно такой же производительностью, как та же система на частоте 112 МГц , но с задержками 3-3-3 . Другими словами, в зависимости от задержек, разница в производительности может достигать 10 % .
Итак, при выборе лучше покупать память с наименьшими таймингами, а если Вы хотите добавить модуль к уже установленному, то тайминги у покупаемой памяти должны совпадать с таймингами установленной памяти.

Режимы работы памяти.

Оперативная память может работать в нескольких режимах, если конечно такие режимы поддерживаются материнской платой. Это одноканальный , двухканальный , трехканальный и даже четырехканальный режимы. Поэтому при выборе оперативной памяти стоит обратить внимание и на этот параметр модулей.
Теоретически скорость работы подсистемы памяти при двухканальном режиме увеличивается в 2 раза, трехканальном – в 3 раза соответственно и т.д., но на практике при двухканальном режиме прирост производительности в отличии от одноканального составляет 10-70%.
Рассмотрим подробнее типы режимов:

• Single chanell mode (одноканальный или асимметричный) – этот режим включается, когда в системе установлен только один модуль памяти или все модули отличаются друг от друга по объему памяти, частоте работы или производителю. Здесь неважно, в какие разъемы и какую память устанавливать. Вся память будет работать со скоростью самой медленной из установленной памяти.
• Dual Mode (двухканальный или симметричный) – в каждом канале устанавливается одинаковый объем оперативной памяти (и теоретически происходит удвоение максимальной скорости передачи данных). В двухканальном режиме модули памяти работают попарно 1-ый с 3-им и 2-ой с 4-ым.
• Triple Mode (трехканальный) – в каждом из трех каналов устанавливается одинаковый объем оперативной памяти. Модули подбираются по скорости и объему. Для включения этого режима модули должны быть установлены в 1, 3 и 5/или 2, 4 и 6 слоты. На практике, кстати говоря, такой режим не всегда оказывается производительнее двухканального, а иногда даже и проигрывает ему в скорости передачи данных.
• Flex Mode (гибкий) – позволяет увеличить производительность оперативной памяти при установке двух модулей различного объема, но одинаковых по частоте работы. Как и в двухканальном режиме платы памяти устанавливаются в одноименные разъемы разных каналов.

Обычно наиболее распространенным вариантом является двухканальный режим памяти.
Для работы в многоканальных режимах существуют специальные наборы модулей памяти — так называемая Kit-память (Kit-набор) — в этот набор входит два (три) модуля, одного производителя, с одинаковой частотой, таймингами и типом памяти.
Внешний вид KIT-наборов:
для двухканального режима

для трехканального режима

Но самое главное, что такие модули тщательно подобраны и протестированы, самим производителем, для работы парами (тройками) в двух-(трёх-) канальных режимах и не предполагают никаких сюрпризов в работе и настройке.

Производитель модулей.

Сейчас на рынке ОЗУ хорошо себя зарекомендовали такие производители, как: Hynix , amsung , Corsair , Kingmax , Transcend , Kingston , OCZ …
У каждой фирмы к каждому продукту имеется свой маркировочный номер , по которому, если его правильно расшифровать, можно узнать для себя много полезной информации о продукте. Давайте для примера попробуем расшифровать маркировку модуля Kingston семейства ValueRAM (смотрите изображение):

Расшифровка:

• KVR – Kingston ValueRAM т.е. производитель
• 1066/1333 – рабочая/эффективная частота (Mhz)
• D3 — тип памяти (DDR3 )
• D (Dual) – rank/ранг . Двухранговый модуль – это два логических модуля, распаянных на одном физическом и пользующихся поочерёдно одним и тем же физическим каналом (нужен для достижения максимального объёма оперативной памяти при ограниченном количестве слотов)
• 4 – 4 чипа памяти DRAM
• R – Registered , указывает на стабильное функционирование без сбоев и ошибок в течение как можно большего непрерывного промежутка времени
• 7 – задержка сигнала (CAS=7 )
• S – термодатчик на модуле
• K2 – набор (кит) из двух модулей
• 4G – суммарный объем кита (обеих планок) равен 4 GB.

Приведу еще один пример маркировки CM2X1024-6400C5 :
Из маркировки видно, что это модуль DDR2 объемом 1024 Мбайт стандарта PC2-6400 и задержками CL=5 .
Марки OCZ , Kingston и Corsair рекомендуют для оверклокинга, т.е. имеют потенциал для разгона. Они будут с небольшими таймингами и запасом тактовой частоты, плюс ко всему они снабжены радиаторами, а некоторые даже кулерами для отвода тепла, т.к. при разгоне количество тепла значительно увеличивается. Цена на них естественно будет гораздо выше.
Советую не забывать про подделки (их на прилавках очень много) и покупать модули оперативной памяти только в серьезных магазинах, которые дадут Вам гарантию.

Напоследок:
На этом все. С помощью данной статьи, думаю, вы уже не ошибетесь при выборе оперативной памяти для своего компьютера. Теперь вы сможете правильно выбрать оперативку для системы и повысить её производительность без каких либо проблем. Ну, а тем кто купит оперативную память (или уже купил), я посвящу следующую статью, в которой я подробно опишу как правильно устанавливать оперативную память в систему. Не пропустите…