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DDR layout要求规范

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2024年5月27日发(作者:昝灵萱)

DDR要求规范

1、认识DDR:

严格的说DDR应该叫DDR SDRAM,人们习惯称为DDR,部分初学者也常看到DDR SDRAM,

就认为是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存

储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对

于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的

降低成本。

SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存

则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双

倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既

独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数

据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输

出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDR本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高

SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRAM的两倍。

从外形体积上DDR与SDRAM相比差别并不大,他们具有同样的尺寸和同样的针脚距离。但DDR

为184针脚,比SDRAM多出了16个针脚,主要包含了新的控制、时钟、电源和接地等信号。DDR

内存采用的是支持2.5V电压的SSTL2标准,而不是SDRAM使用的3.3V电压的LVTTL标准。

DDR内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示,工作频率是内存颗粒实际的工作频

率,但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据,因此传输数据的等效频率是工作频

率的两倍。

DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生

代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下

降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:

4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够

以内部控制总线4倍的速度运行。

此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的

TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳

定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程,从第一代应用到个人电脑的

DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术,第一代DDR的发展也走到了技术的

极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度;随着Intel最新处理器技术的发展,前端总线对内

存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

DDR3是针对Windows Vista的新一代内存技术(目前主要用于显卡内存),频率在800M以上,

和DDR2相比优势如下:

(1)功耗和发热量较小:吸取了DDR2的教训,在控制成本的基础上减小了能耗和发热量,使得DDR3

更易于被用户和厂家接受。

(2)工作频率更高:由于能耗降低,DDR3可实现更高的工作频率,在一定程度弥补了延迟时间较长的

缺点,同时还可作为显卡的卖点之一,这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。

(3)降低显卡整体成本:DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit,搭配中高端显卡常用的128MB显存便

需8颗。而DDR3显存规格多为8M X 32bit,单颗颗粒容量较大,4颗即可构成128MB显存。如此

一来,显卡PCB面积可减小,成本得以有效控制,此外,颗粒数减少后,显存功耗也能进一步降低。

(4)通用性好:相对于DDR变更到DDR2,DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特

性不变,搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存,这对厂商降低成本

大有好处。

目前,DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应用。

2、 认识DIMM

常见的内存模组有三种:Unbuffered DIMM(UDIMM),Registered DIMM(RDIMM)和SODIMM。

首先解释DIMM的含义,DIMM指Dual Inlined Memory Module,即双列直插式内存模组。

Unbuffered DIMM:

Unbuffered DIMM,指没有经过缓冲,定位在桌面市场,是市面上最常见的内存模组。

早期的SDR内存模组,有Buffered类型的,现在已经很少见了。Buffered内存模组和后面提到的

Registered内存模组并不是同一个东西,Buffered内存模组是将地址和控制信号等经过缓冲器,没有做

任何时序调整(缓冲器延迟是有的);而Registered内存模组则对地址和控制信号等进行寄存,在下一

个时钟到来时再触发输出。

Registered DIMM:

Registered DIMM,其地址和控制信号经过寄存,时钟经过PLL锁相,定位在工作站和服务器市

Registered内存模组,相对于Unbuffered内存模组,优点是无论是模组级还是主板级,都更易于

实现更高的容量,稳定性也有所加强,但对于单个的读写访问,会滞后一个时钟周期。

SODIMM:

Small Outline DIMM,定位于笔记本市常

SODIMM是相对于DIMM而言的,前面提到的Unbufferd DIMM和Registered DIMM都隶属于DIMM,

内存模组的长度等,包括金手指的信号分布在内都是一样的。而SODIMM可以理解为小一号的内存

模组。

Registered DIMM的时序:Registered DIMM和其他内存条相比增加了两种关键的器件,PLL和register。

PLL:

Phase Locked Loop,锁相环,在模组中起到调节时序,增加时钟驱动力的作用。

一般而言,无论是SDR还是DDR或DDR2的PLL,其输入输出管脚及其工作原理都是相似的。

应用在内存模组上的PLL一般都有一个时钟输入,一个Feedback反馈输入,数个时钟输出及一个

Feedback反馈输出。PLL的两个输入间为零延迟,也就是,FBin和CKin之间的相位差为零;而所有

输出包括FBout之间也是零相位差。

2024年5月27日发(作者:昝灵萱)

DDR要求规范

1、认识DDR:

严格的说DDR应该叫DDR SDRAM,人们习惯称为DDR,部分初学者也常看到DDR SDRAM,

就认为是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存

储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对

于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的

降低成本。

SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存

则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双

倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既

独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数

据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输

出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDR本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高

SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRAM的两倍。

从外形体积上DDR与SDRAM相比差别并不大,他们具有同样的尺寸和同样的针脚距离。但DDR

为184针脚,比SDRAM多出了16个针脚,主要包含了新的控制、时钟、电源和接地等信号。DDR

内存采用的是支持2.5V电压的SSTL2标准,而不是SDRAM使用的3.3V电压的LVTTL标准。

DDR内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示,工作频率是内存颗粒实际的工作频

率,但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据,因此传输数据的等效频率是工作频

率的两倍。

DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生

代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下

降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:

4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够

以内部控制总线4倍的速度运行。

此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的

TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳

定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程,从第一代应用到个人电脑的

DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术,第一代DDR的发展也走到了技术的

极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度;随着Intel最新处理器技术的发展,前端总线对内

存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

DDR3是针对Windows Vista的新一代内存技术(目前主要用于显卡内存),频率在800M以上,

和DDR2相比优势如下:

(1)功耗和发热量较小:吸取了DDR2的教训,在控制成本的基础上减小了能耗和发热量,使得DDR3

更易于被用户和厂家接受。

(2)工作频率更高:由于能耗降低,DDR3可实现更高的工作频率,在一定程度弥补了延迟时间较长的

缺点,同时还可作为显卡的卖点之一,这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。

(3)降低显卡整体成本:DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit,搭配中高端显卡常用的128MB显存便

需8颗。而DDR3显存规格多为8M X 32bit,单颗颗粒容量较大,4颗即可构成128MB显存。如此

一来,显卡PCB面积可减小,成本得以有效控制,此外,颗粒数减少后,显存功耗也能进一步降低。

(4)通用性好:相对于DDR变更到DDR2,DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特

性不变,搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存,这对厂商降低成本

大有好处。

目前,DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应用。

2、 认识DIMM

常见的内存模组有三种:Unbuffered DIMM(UDIMM),Registered DIMM(RDIMM)和SODIMM。

首先解释DIMM的含义,DIMM指Dual Inlined Memory Module,即双列直插式内存模组。

Unbuffered DIMM:

Unbuffered DIMM,指没有经过缓冲,定位在桌面市场,是市面上最常见的内存模组。

早期的SDR内存模组,有Buffered类型的,现在已经很少见了。Buffered内存模组和后面提到的

Registered内存模组并不是同一个东西,Buffered内存模组是将地址和控制信号等经过缓冲器,没有做

任何时序调整(缓冲器延迟是有的);而Registered内存模组则对地址和控制信号等进行寄存,在下一

个时钟到来时再触发输出。

Registered DIMM:

Registered DIMM,其地址和控制信号经过寄存,时钟经过PLL锁相,定位在工作站和服务器市

Registered内存模组,相对于Unbuffered内存模组,优点是无论是模组级还是主板级,都更易于

实现更高的容量,稳定性也有所加强,但对于单个的读写访问,会滞后一个时钟周期。

SODIMM:

Small Outline DIMM,定位于笔记本市常

SODIMM是相对于DIMM而言的,前面提到的Unbufferd DIMM和Registered DIMM都隶属于DIMM,

内存模组的长度等,包括金手指的信号分布在内都是一样的。而SODIMM可以理解为小一号的内存

模组。

Registered DIMM的时序:Registered DIMM和其他内存条相比增加了两种关键的器件,PLL和register。

PLL:

Phase Locked Loop,锁相环,在模组中起到调节时序,增加时钟驱动力的作用。

一般而言,无论是SDR还是DDR或DDR2的PLL,其输入输出管脚及其工作原理都是相似的。

应用在内存模组上的PLL一般都有一个时钟输入,一个Feedback反馈输入,数个时钟输出及一个

Feedback反馈输出。PLL的两个输入间为零延迟,也就是,FBin和CKin之间的相位差为零;而所有

输出包括FBout之间也是零相位差。

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