Arutelu:DDR SDRAM

Miks niisugune pealkiri? Andres 12. detsember 2010, kell 20:04 (EET)

Tundub, et tõlkija eeldas, et kui on olemas DDR2 mälud, siis enne seda olid ka DDR1 mälud. Õigem oleks ikka DDR SDRAM.--AivoK 12. detsember 2010, kell 20:18 (EET)

---

Artiklit võib lugeda kui arvuti muutmälu ajalugu 2010. aastani; termiloogia osas masintõlke tasemel. – LAviki (arutelu) 29. november 2021, kell 10:50 (EET)

Lauaarvuti DDR1-266

DDR1-400

DDR SDRAM (Double data rate synchronous dynamic random access memory) on arvuti põhimälu integraallülitus.

Võttes võrdluseks single data rate (SDR) SDRAM-i, teeb DDR SDRAM kasutajaliides võimalikuks kiiremini andmeid saata tänu nende ajastamisele ning kella signaalide rangemale kontrollile. Et saada kätte õiget ajastust, peavad rakendused tihti kasutama skeeme nagu näiteks faasi keskne silmus ja ise-kalibreerimine.

Liides kasutab topeltpumpamist (double pumping; saadab andmeid kellasignaali tõusval ja langeval serval), et võimaldada aeglasemat taktsagedust. Üheks taktsageduse all hoidmise eeliseks on ohutusnõudete vähenemine mälu ja kontrolleri vahel.

"Double data rate" viitab sellele, et DDR saavutab teatud sagedusel peaaegu kahekordse ülekandekiiruse samal ajal, kui SDR vajab selleks topeltpumpamist.

Kui saatmine toimub 64 bitti ajaühikus (antud juhul on selleks pool takti), siis DDR SDRAM annab andmeedastuskiiruseks (mälu siini taktsagedus) ×2 (kahekordsel määral) ×64 (saadetud bittide arv) / 8 (bittide arv baidis). Seega, siini sagedusel 100 MHz, annab DDR SDRAM maksimaalseks edastuskiiruseks 1600 MB/s.

Alates aastast 1996 kuni 2000. aasta juunini arendas JEDEC välja DDR (Double Data Rate) SDRAM spetsifikatsiooni (JESD79). JEDEC seadis DDR SDRAM andmete mahule standardid, lahutades selle kaheks osaks. Esimene spetsifikatsioon on mälu kiipidele ja teine mälu moodulitele. DDR SDRAM-i (DDR1 SDRAM) vahetavad välja uuemad mälud nagu DDR2 SDRAM ja DDR3 SDRAM.

DDR1 mälu maksimaalne andmete edastamise kiirus on 3200 MB sekundis. See on oluliselt kiirem kui vanem standard SDRAM, kuid on aeglasem kui DDR2 ja DDR3. Kiireim mälu on 2009. aastal PC3-12800 DDR3-SDRAM, mille andmeedastuskiiruseks on 12 800 MB sekundis.

Spetsifikatsioon

Kiibid ja moodulid

Nimi	Mälu kiirus (MHz)	Tsükli aeg (ns)	I/O-siini töösagedus (MHz)	Andme määr (MT/s)	VDDQ (V)	Mooduli nimi	Max laadimiskiirus (MB/s)	Ajastus (CL-tRCD-tRP)
DDR-200	100	10	100	200	2,5±0,2	PC-1600	1600
DDR-266	133	7,5	133	266	2,5±0,2	PC-2100	2133
DDR-333	166	6	166	333	2,5±0,2	PC-2700	2667
DDR-400A DDR-400B DDR-400C	200	5	200	400	2,6±0,1	PC-3200	3200	2,5-3-3 3-3-3 3-4-4

NB! See tabel on kinnitatud JESD79F-iks JEDEC-i poolt. Pakendite suurused, mille sees DDR SDRAM on toodetud, on samuti standardiseeritud JEDEC-i poolt.

Erinevate kiirustega DDR SDRAM-idel pole ülesehituselt mingeid erinevusi. Näiteks PC-1600, mis on mõeldud töötama kiirusel 100 MHz ja PC-2100 133 MHz. See number näitab lihtsalt, millistel kiirustel see kiip on garanteeritud töötama. Seega DDR SDRAM on garanteeritud töötama madalamatel kiirustel, aga suudab töötada ka suurematel kiirustel nendest, millel oli mõeldud töötama. Töökiiruse muutmist nimetatakse alakiirendamiseks või ülekiirendamiseks.

DDR SDRAM-id, mis on mõeldud lauaarvutitele, tuntud ka kui DIMM-id, omavad 184 ühendust (erinevalt SDRAM-i 168 ja DDR2 SDRAM-i 240 ühendusele) ja neid on võimalik eristada SDRAM DIMM-st täkete arvu järgi (DDR SDRAM omab ühte, SDRAM kahte). DDR SDRAM sülearvutitele, SO-DIMM, omab 200 ühendust, mis on sama palju kui DDR2 SO-DIMM-il. Nendel kahel variandil on väga sarnased täkked ja nende sisestamisel peab olema hoolas, kui pole kindel, kumma variandiga tegu. DDR SDRAM-id töötavad pingel 2,5 V, erinevalt SDRAM-ist (3,3 V). See võib märgatavalt vähendada elektri tarbimist. Kiibid ja moodulid DDR-400 ja PC-3200 standardiga kasutavad nominaalset pinget 2,6 V.

Paljud uued kiibistikud kasutavad kaksikkanali konfiguratsiooni, mis kahe- või neljakordistab efektiivset ülekandekiirust.

Kiibi omadused

Kiip

DRAM-i sagedus

Kiipide mahtu mõõdetakse megabittides või megabaitides, näiteks 256 Mbit või 32 MB kiibi kohta. Peaaegu kõik emaplaadid tunnevad ära 1 GB mooduleid, kui nad kasutavad madala tihedusega 64M×8 mooduleid. Kui kasutatakse 128M×4 1GB mooduleid, siis need arvatavasti ei tööta. Standardid ei luba seda.

DRAM-i ülesehitus

DRAM-i lugemine

Kirjalikul kujul 64M×4, kus 64M tähendab paigutatud ühikuid (64 miljonit), ×4 (hääldatakse "4") – bittide arv kiipide kohta, mis on võrdne bittide arvuga ühiku kohta. Need sisaldavad ×4, ×8 ja ×16 DDR kiipe. Kiibid ×4 võimaldavad kasutada arenenud veaparanduse funktsioone, nagu Chipkill, mälu puhastamine ja Intel SDDC, samas ×8 ja ×16 kiibid on mõnevõrra kallimad.

Moodulid ja nende suutlikkus

ECC vs non-ECC

Moodulid, mis omavad veaparanduskoodi, on märgistatud kui ECC. Moodulid, mis ei oma veaparanduskoodi, nimetatakse non-ECC.

DRAM-i järgud (samuti tuntud kui read või küljed)

Moodulitel võib olla 1, 2 või 4 järku, aga ainult 1 järk saab olla aktiivne igal ajahetkel. Kui moodulil on kaks või rohkem järke, siis mälukontroller peab perioodiliselt tegema "open-close" ümberlülitamisi. Mitte ajada segamini ridu selle kontektis, kus rida kirjeldab kiibi sisemist ehitust. Küljed on ka segadust tekitav mõiste, sest siit võib järeldada, et see on seotud kiipide füüsilise paigutusega moodulil.

DRAM-seadmete arv

Non-ECC ja ECC on arvukas oma kiipide poolest. Kiipe saab hõivata ühelt (single sided) või mõlemalt poolelt (dual sided). Maksimaalne kiipide arv DDR mooduli kohta on ECC-l 36 (9×4) ja non-ECC-l 32 (8×4).

Moodulite omadused ja seosed

Mooduli maksimum mahutavus on toote ühe kiibi mahutuvusest kõikidest kiipidest. ECC moodulit tuleb korrutada 8/9, sest nad kasutavad veaparanduseks ühte bitti baidi kohta. Moodul lahtivõetuna moodustab 32 väikest kiipi või 16, 18 suurt kiipi.

Näide 1GB PC2100 DDR SDRAM moodul ECC

Suurus (GB)	Kiipide arv	Kiibi suurus (Mbit)	Kiibi org.	Järkude arv
1	36	256	64M×4	2
1	18	512	64M×8	2
1	18	512	128M×4	1

Võrdluseks on toodud siin erinevate serverite 1 GB mälud. Esiteks peab olema kindlasti ettevaatlik ostes 1 GB mälumoodulit, sest kõik variandid on müüa märkideta, kas see on ×4 või ×8, üksik või topeltjärguga.

On üldine arvamus, et mooduli järkude arv on võrdne külgedega. Nagu eespool andmed näitavad, siis see ei ole tõsi.

Alternatiivid

DDR-ide võrdlus

DDR SDRAM-i standard	Mälu kiirus (MHz)	Ülekande sagedus (MHz)	Pinge (V)
DDR	100–200	200–400	2,5/2,6
DDR2	100–266	400–1066	1,8
DDR3	100–200	800–1600	1,5

DDR1 mälu on hakanud asendama DDR2 SDRAM, millel on mõningate muudatustega saadud suurem taktsagedus, kuid see tegutseb samal põhimõttel nagu DDR. DDR1 kaotab samas vaikselt oma kehtivuse ja standardiks on saanud juba DDR2. Samuti on uus standard DDR3 SDRAM, mis pakub veelgi suuremat jõudlust ja uusimaid funktsioone.

DDR-i puhvri sügavus on 2 bitti, samas kui DDR2 kasutab 4 bitti. DDR2 müük suurenes 2004. aasta lõpus, kui oli saadavad madala latentsusega mooduleid.

Mälutootjad on väitnud, et ebapraktiline oleks massiliselt toota DDR1 mälu, mille tõhus sagedus on üle 400 MHz. DDR2 on kättesaadav nii 400 MHz kui ka kõrgema sagedusega. RDRAM on eriti kallis alternatiiv DDR SDRAM-ile, ja enamik tootjaid on loobunud nende kiibistikust. DDR1 mälu hinnad on oluliselt suurenenud alates 2008. aastast. Samas DDR2 hinnad on jõudnud kõigi aegade madalaimale tasemele. Jaanuaris 2009 oli 1 GB DDR1 2–3 korda kallim kui 1 GB DDR2.

Ühilduvus

DDR1 mälud ei ole asendatavad SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM-iga. Iga emaplaat nõuab oma õiget SDRAM-i. Need andmed saab kätte emaplaadi juhendist. Muutmälu peaks oma pessa minema sujuvalt ja mitte tugevalt pressides. DDR1, DDR2 ja DDR3 mäludel on erinev ühenduvus, st. kontaktid on erinevate kohtade peal.