Различия между памятями SDR, DDR, DDR2 , DDR3, DDR4

По большей части микросхемы DDR, DDR2, DDR3, DDR4 похожи на микросхемы SDR так, все типы микросхем, как правило, имеют одинаковую логическую организацию (при одинаковой емкости) и одинаковый командно-адресный интерфейс. Фундаментальные различия между SDR и DDR, DDR2, DDR3, DDR4 лежат в организации логического слоя интерфейса данных.

По использовании памяти типа SDR данные передаются только по положительному перепаду («фронту») синхросигнала. При этом внутренняя частота функционирования микросхем совпадает с частотой внешней шины данных (между контроллером памяти и источником запроса (например, процессором), а ширина внутренней шины данных SDR (от непосредственно ячеек до буферов ввода-вывода) совпадает с шириной внешней шины данных.

При использовании памяти типа:

DDR - данные передаются дважды за один такт шины данных — как по положительному перепаду синхросигнала («фронту»), так и по отрицательному («срезу»);

DDR2 - данные передаются четыре раза за один такт шины данных;

DDR3 - данные передаются восемь раз за один такт шины данных.

DDR4 - данные передаются 16 раз за один такт шины данных.

Возникает вопрос — как можно организовать увеличенную в 2ⁱ (i=1,2,3,4) скорость передачи данных по отношению к частоте шины памяти? Возможны два решения — можно либо увеличить в 2ⁱ раз внутреннюю частоту функционирования микросхем памяти (по сравнению с частотой внешней шины), либо увеличить в 2ⁱ раз внутреннюю ширину шины данных (по сравнению с шириной внешней шины) и передавать данные из микросхемы большей в 2ⁱ раз частотой.

Более простым и эффективным, исходя как из технологических, так и экономических соображений, является второе решение, которое и применяется в устройствах с памятью типа DDRn . Такая структура, применяемая в компьютерах с памятью DDRn, называется структурой «2ⁱn-предвыборки» (2ⁱn-prefetch). В этой структуре из памяти читается 2ⁱn байтов, а по внешней шине данных n раз передаются 2ⁱ элементов (разрядность внешней шины данных равна 2ⁱ). Аналогично, каждая команда записи данных ожидает поступления 2ⁱ элементов по внешней шине данных. Именно это обстоятельство объясняет, почему величина «длины пакета» (Burst Length, BL) при передаче данных в устройствах DDRn не может быть меньше 2ⁱ.

Различия между оперативными памятями стандартов SDR, DDR, DDR2, DDR3 приведены на рис. 8.3.

Рисунок 8.3а . Передача данных из памяти SDR

Рисунок 8.3б. Передача данных из памяти DDR1

Рисунок 8.3в. Передача данных из памяти DDR2

Рисунок 8.3г. Передача данных из памяти DDR3

Среди плюсов памяти DDRn по сравнению с памятью DDR(n-1) следует отметить снизившееся напряжение питания. Этот эффект достигнут благодаря внедрению производителями микросхем памяти более современных технологических процессов.