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DDR2 (Double Data Rate 2) SDRAM 是由 JEDEC(聯合電子設備工程委員會)開發的新一代存儲器技術標準。 它與上一代DDR內存技術標準最大的不同在於,雖然同樣採用上升時鐘/下降延遲同時傳輸數據的基本方式,但DDR2內存的預讀能力是上一代DDR內存的兩倍(即:4 位數據讀取預取)。 也就是說,DDR2內存每時鐘可以以4倍於外部總線的速度讀寫數據,並且可以以4倍於內部控制總線的速度運行。
一、基本原則:
與DDR相比,DDR2的主要改進在於,在內存模塊的速度相同的情況下,它可以提供兩倍於DDR內存的帶寬。 這主要是通過在每個設備上高效使用兩個 DRAM 內核來實現的。 相比之下,DDR 內存只能在每個設備上使用一個 DRAM 內核。 從技術上講,DDR2 內存上仍然只有一個 DRAM 內核,但它可以並行訪問,每次訪問處理 4 個數據而不是兩個。
結合雙速運行的數據緩衝器,DDR2內存每個時鐘週期最多可以處理4位數據,是傳統DDR內存可以處理的2位數據的兩倍。 DDR2內存的另一個改進是它使用FBGA封裝,而不是傳統的TSOP方法。
然而,雖然DDR2內存使用與DDR相同的DRAM核心速度,但由於DDR2的物理規格與DDR不兼容,我們仍然需要使用新的主板來匹配DDR2內存。 首先,界面不同。 DDR2 有 240 個引腳,而 DDR 內存有 184 個引腳。 其次,DDR2內存的VDIMM電壓是1.8V,這也和DDR內存的2.5V不同。
另外,由於DDR2標準規定所有DDR2內存都採用FBGA封裝,與目前廣泛使用的TSOP/TSOP-II封裝不同,FBGA封裝可以提供更好的電性能和散熱,是一款穩定的DDR2內存。 未來頻率的工作和發展提供了堅實的基礎。 回顧DDR的發展歷程,從第一代DDR200通過DDR266、DDR333應用於個人電腦,再到今天的雙通道DDR400技術,第一代DDR的發展已經到了技術的極限,已經難以提升通過常規方法記憶。 隨著英特爾最新處理器技術的發展,前端總線對內存帶寬的要求越來越高,工作頻率更高、更穩定的DDR2內存將是大勢所趨。
在了解DDR2內存的諸多新技術之前,我們先來看一組DDR和DDR2技術對比的數據。
1) 延遲問題:
從上表可以看出,在相同的核心頻率下,DDR2的實際工作頻率是DDR的兩倍。 這是因為 DDR2 內存的 4BIT 預讀能力是標準 DDR 內存的兩倍。 換句話說,雖然DDR2和DDR一樣,採用了與時鐘上升延遲和下降延遲同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2預讀系統命令數據的能力是DDR的兩倍。 也就是說,在100MHz相同的工作頻率下,DDR的實際頻率是200MHz,而DDR2可以達到400MHz。
這樣,就會出現另一個問題:在具有相同工作頻率的DDR和DDR2內存中,後者的內存等待時間比前者要慢。 例如,DDR 200和DDR2-400具有相同的延遲,而後者俱有兩倍的帶寬。 實際上,DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬,均為3.2GB / s,但是DDR400的核心工作頻率為200MHz,而DDR2-400的核心工作頻率為100MHz,這意味著DDR2的延遲。 -400高於DDR400。
2) 封裝和發熱:
DDR2內存技術的最大突破實際上並不是用戶認為DDR的傳輸容量是兩倍,而是DDR2具有較低的發熱量和較低的功耗,因此可以實現更快的頻率增加和突破。 標準DDR的400MHZ限制。
DDR 內存通常封裝在 TSOP 芯片中。 該封裝可以在 200MHz 下很好地工作。 當頻率較高時,其長引腳會產生高阻抗和寄生電容,從而影響其性能。 穩定性和頻率的難度增加。 這也是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的原因。 而DDR2內存採用FBGA封裝形式。 與目前廣泛使用的TSOP封裝不同,FBGA封裝提供了更好的電氣性能和散熱性能,為DDR2內存的穩定運行和未來頻率的發展提供了很好的保障。
DDR2內存使用1.8V電壓,該電壓大大低於DDR標準的2.5V,從而顯著降低了功耗並減少了發熱量。 此更改意義重大。
2、DDR2採用的新技術:
除了上述差異之外,DDR2還引入了三種新技術,它們是OCD,ODT和Post CAS。
強迫症 (Off-Chip Driver):這就是所謂的離線驅動調整。 DDR II 可以通過 OCD 提高信號完整性。 DDR II 調整上拉/下拉電阻值,使兩個電壓相等。 使用 OCD 通過減少 DQ-DQS 的傾斜來提高信號完整性; 通過控制電壓來提高信號質量。
ODT:ODT 是內置內核的終端電阻。 我們知道,使用DDR SDRAM的主板上需要大量的終端電阻,以防止信號在數據線終端反射。 大大增加了主板的製造成本。 事實上,不同的內存模塊對端接電路有不同的要求。 終端電阻的大小決定了數據線的信號比和反射率。 如果終端電阻小,數據線信號反射低,但信噪比也低; 如果終端電阻高,數據線的信噪比會高,但信號反射也會增加。 因此,主板上的終端電阻不能很好地匹配內存模塊,在一定程度上會影響信號質量。 DDR2 可以根據自身的特性內置合適的端接電阻,以保證最佳的信號波形。 使用DDR2不僅可以降低主板成本,還能獲得最佳的信號質量,這是DDR無法比擬的。
後CAS:設置為提高DDR II內存的使用效率。 在Post CAS操作中,CAS信號(讀/寫/命令)可以在RAS信號後一個時鐘週期插入,CAS命令可以在附加延遲(Additive Latency)後保持有效。 原來的tRCD(RAS to CAS and delay)換成AL(Additive Latency),可以設置為0、1、2、3、4。由於CAS信號放在RAS信號後一個時鐘週期,ACT和 CAS 信號永遠不會衝突。
通常,DDR2使用許多新技術來改善DDR的許多缺點。 儘管目前在高成本和低延遲方面存在許多缺點,但是可以相信,隨著技術的不斷改進和完善,這些問題最終將得到解決。 。
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