ddr2内存技术解析

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1、云间彩凤望双飞：DDR2内存技术全面解析Topic:技术前沿      荐  ★★★★★作者：Rowan    文章来源：本站原创    点击数：475    更新时间：2007-5-3编者按：2002年12月22日，我撰写了这篇DDR2的技术文章。当时DDR2距离我们还很遥远，直到2006年DDR2才全面在市场铺开。因此当时这篇文章算是非常前沿的。其中涉及到的一些技术和原理都比较深奥。这篇文章发表在2002年2月份的《大众硬件》杂志上。云间彩凤望双飞DDR-II内存技术遵循着摩尔定律，CPU的速度每12至18个月就翻一番。伴随着NVIDIA的开发周期，3D图形芯片每6至8个月就推出新一代产品

2、。拥有2GMHz的CPU已经不是什么新鲜事儿了，昔日的发烧显卡GeForce4Ti也已经飞入了寻常百姓家。相比这些部件性能的提升，虽然内存子系统的频率和带宽也在不断提升，但是它的性能已不能满足目前CPU和显示芯片的数据吞吐量的需求。很快内存将成为新的系统的瓶颈。为了适应更新更快的系统，一时间，各个大厂纷纷发布了自己的解决方案。下面就给各位看官介绍一下具有“双倍”性能的DDR-II内存。从差分时钟信号说起新的内存技术都是在原有的技术的基础上改进而来的。如果我们想深入了解最新的内存技术，我们不妨先来回顾一下基础的DDR技术，这对各位理解后续的各种技术有很大帮助。DDR的全称是——DoubleDat

3、aRateSDRAM，双倍数据流SDRAM。从这个名字就道出了DDRSDRAM内存的特征：在系统时钟的上升沿和下降沿都可以传输数据。在DDR内存芯片的内部会同时激发两个信号：ck和ck#，这两个信号的时钟相位正好相反，这样的两个信号就形成了差分时钟信号。（如图差分信号）DDR在工作的时候，仅由ck一路信号承载数据。当数据选取脉冲处于低电平的时候，ck的上升沿有效，下降沿无效。当数据选取脉冲处于高电平的时候，ck的上升沿无效，下降沿有效。ck在数据选取脉冲的帮助下可以在上升沿和下降沿都可以触发数据。其实差分时钟信号，是一种信道复用技术，即利用一个物理通道同时传输多个信号的技术。这已经不是什么新技

4、术了，早在很多年以前它就被使用在通信领域。当然信道复用还包括：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用等等。这些信道复用技术，有些还仅仅适用于模拟信号的传输。在这里提到的差分复用技术，是适用于数字信号的传输的。不仅仅是内存领域使用了差分复用技术。显卡中的AGP总线，从AGP2X开始已经在使用这种技术了。在硬盘领域中从UDMA66通道开始也是使用了差分复用的原理。既然使用了差分复用方式传输数据信号。在DDR内部相对SDRAM也有了不少改进。例如，一颗32×4bit的128Mbit的DDR内存芯片，芯片存储单元的容量是芯片接口位宽的一倍。在系统读取内存芯片的数据时，在内部时钟信号的触发下逻辑芯片一次

5、传送8bit的数据给读取缓存器。再由它分成两路4bit数据传给差分复用器，然后复用器将数据合并为一路4bit数据流，然后由发送器在数据选取脉冲（DQS）的控制下在外部时钟（即系统总线频率）上升沿与下降沿分两次传输4bit的数据给北桥芯片。最终在4bit的物理带宽上实现了8bit的数据传输。这就是DDR中“双倍”的意思。DDR-II的带宽技术 终于说道正题了！通过上面的介绍，大家对DDR的工作方式有了了解。那么DDR-II又有什么不同呢？我们首先要弄清楚三个词：内存核心频率、内存时钟频率、数据传输率。顾名思义，核心频率是指的内存芯片内核的频率。而时钟频率是指的内存的外部接口的频率。那么数据传输率

6、，就是最终等效的数据流量，这也可以认为是北桥芯片最终获取的数据量。在DDR中如果芯片内核的频率是100MHz，那么内存时钟频率就是100MHz，而最终等效的数据传输率为200Mbps。而在DDR-II中，如果内存核心频率为100MHz。请注意！内存时钟频率却是200MHz。最终内存同北桥芯片的数据传输率高达400Mbps！这就是DDR-II中“双倍”的意思。（如图双倍） 但是有些人会问：为什么内存内部时钟频率和外部时钟频率会不同呢？这就要讲到DDRII的关键技术——4bitPrefetch。先解释一下这个名词。Prefetch可以译为"数据预取"技术。比如DDR为2bitPrefetch。再回

7、过头来看看SDRAM，它首次实现了DRAM和系统时钟之间的同步。SDRAM采用称作Pipeline的技术，也就是管线技术，可以认为SDRAM为1bitPrefetch。刚才我们讲到了在DDR中同时激发了两个信号ck和ck#。这两个信号仅仅是其中一路在附则传输数据信号，另一路是无效的。一颗32X4bit的128Mbit的DDR-II内存芯片，其芯片存储单元的容量与芯片接口位宽之比是4：1。那么在DD