内存规格和技术介绍

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,内存规格和技术介绍,DDR,DDR,严格来说应该叫,DDR SDRAM.,DDR:Double Data Rate.,DDR SDRAM:,双倍速率同步动态随机储器,针对,Intel,新型芯片的一代,内存,技术（但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。,一、,DDR3,在,DDR2,基础上采用的新型设计：,DDR3,1,8bit,预取设计，而,DDR2,为,4bit,预取，这样,DRAM,内核的频率只有接口频率的,1/8,，,DDR3-800,的核心工作频率只有,100MHz,。,2,采用点对点的拓朴架构，以减轻地址,/,命令与控制总线的负担。,3,采用,100nm,以下的生产工艺，将工作电压从,1.8V,降至,1.5V,，增加异步重置（,Reset,）与,ZQ,校准功能。,二、,DDR3,与,DDR2,几个主要的不同之处：,1.,突发长度（,Burst Length,，,BL,）,由于,DDR3,的预取为,8bit,，所以突发传输周期（,Burst Length,，,BL,）也固定为,8,，而对于,DDR2,和早期的,DDR,架构系统，,BL=4,也是常用的，,DDR3,为此增加了一个,4bit Burst Chop,（突发突变）模式，即由一个,BL=4,的读取操作加上一个,BL=4,的写入操作来合成一个,BL=8,的数据突发传输，届时可通过,A12,地址线来控制这一突发模式。而且需要指出的是，任何突发中断操作都将在,DDR3,内存中予以禁止，且不予支持，取而代之的是更灵活的突发传输控制（如,4bit,顺序突发）。,2.,寻址时序（,Timing,）,就像,DDR2,从,DDR,转变而来后延迟周期数增加一样，,DDR3,的,CL,周期也将比,DDR2,有所提高。,DDR2,的,CL,范围一般在,2,5,之间，而,DDR3,则在,5,11,之间，且附加延迟（,AL,）的设计也有所变化。,DDR2,时,AL,的范围是,0,4,，而,DDR3,时,AL,有三种选项，分别是,0,、,CL-1,和,CL-2,。另外，,DDR3,还新增加了一个时序参数,写入延迟（,CWD,），这一参数将根据具体的工作频率而定。,3.DDR3,新增的重置（,Reset,）功能,重置是,DDR3,新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。,DRAM,业界很早以前就要求增加这一功能，如今终于在,DDR3,上实现了。这一引脚将使,DDR3,的初始化处理变得简单。当,Reset,命令有效时，,DDR3,内存将停止所有操作，并切换至最少量活动状态，以节约电力。,在,Reset,期间，,DDR3,内存将关闭内在的大部分功能，所有数据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将复位，,DLL,（延迟锁相环路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使,DDR3,达到最节省电力的目的。,4.DDR3,新增,ZQ,校准功能,ZQ,也是一个新增的脚，在这个引脚上接有一个,240,欧姆的低公差参考电阻。这个引脚通过一个命令集，通过片上校准引擎（,On-Die Calibration Engine,，,ODCE,）来自动校验数据输出驱动器导通电阻与,ODT,的终结电阻值。当系统发出这一指令后，将用相应的时钟周期（在加电与初始化之后用,512,个时钟周期，在退出自刷新操作后用,256,个时钟周期、在其他情况下用,64,个时钟周期）对导通电阻和,ODT,电阻进行重新校准。,5.,参考电压分成两个,在,DDR3,系统中，对于内存系统工作非常重要的参考电压信号,VREF,将分为两个信号，即为命令与地址信号服务的,VREFCA,和为数据总线服务的,VREFDQ,，这将有效地提高系统数据总线的信噪等级。,6.,点对点连接（,Point-to-Point,，,P2P,）,这是为了提高系统性能而进行的重要改动，也是,DDR3,与,DDR2,的一个关键区别。在,DDR3,系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，而且这个内存通道只能有一个插槽，因此，内存控制器与,DDR3,内存模组之间是点对点（,P2P,）的关系（单物理,Bank,的模组），或者是点对双点（,Point-to-two-Point,，,P22P,）的关系（双物理,Bank,的模组），从而大大地减轻了地址,/,命令,/,控制与数据总线的负载。而在内存模组方面，与,DDR2,的类别相类似，也有标准,DIMM,（台式,PC,）、,SO-DIMM/Micro-DIMM,（笔记本电脑）、,FB-DIMM2,（服务器）之分，其中第二代,FB-DIMM,将采用规格更高的,AMB2,（高级内存缓冲器）。,面向,64,位构架的,DDR3,显然在频率和速度上拥有更多的优势，此外，由于,DDR3,所采用的根据温度自动自刷新、局部自刷新等其它一些功能，在功耗方面,DDR3,也要出色得多，因此，它可能首先受到移动设备的欢迎，就像最先迎接,DDR2,内存的不是台式机而是服务器一样。在,CPU,外频提升最迅速的,PC,台式机领域，,DDR3,未来也是一片光明。目前,Intel,所推出的新芯片,-,熊湖,(Bear Lake),，其将支持,DDR3,规格，而,AMD,也预计同时在,K9,平台上支持,DDR2,及,DDR3,两种规格。,在前面的介绍中，我们已经了解，当前市场上主流的内存还是,DDR,系列，且现在主打得是,DDR2,系列，未来的主流将是,DDR3,系列。,我们下面就主要针对,DDR,系列进行介绍。,内存的一些技术参数,内存容量,内存容量是指存放计算机运行所需的程序和数据的多少。内存容量直接关系到计算机的整体性能，是除,CPU,之外能表明计算机档次等级的一个重要指标。,数据带宽,数据带宽是指内存一次输出,/,输入的数据量，是衡量内存性能的重要指标。通常情况下，,PC100,的,SDRAM,在额定频率（,100MHz,）下工作时，其峰值传输率可以达到,800MBps,；工作在,133MHz,的情况下，其峰值的传输率已经达到了,1.06GBps,，这一速度比,PC100,提高了,200MBps,。在实际应用中，其性能提高的效果是很明显的。对于,DDR,而言，由于在同一个时钟的上升沿和下降沿都能传输数据，所以工作在,133MHz,时，它的实际传输率可以达到,2.1GBps,。计算内存带宽的公式也很简单：内存带宽总量（,Mbytes,）最大时钟速频率（,MHz,）,总线宽度（,bits,）,每时钟数据段数量,8,。,内存频率,内存主频和,CPU,主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以,MHz,（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。,内存本身并不具备晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的，也就是说内存无法决定自身的工作频率，其实际工作频率是由主板来决定的。,DDR,内存和,DDR2,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；而,DDR2,内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读,/,写数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如,DDR200/266/333/400,的工作频率分别是,100/133/166/200MHz,，而等效频率分别是,200/266/333/400MHz,；,DDR2400/533/667/800,的工作频率分别是,100/133/166/200MHz,，而等效频率分别是,400/533/667/800MHz,。,内存的封装,颗粒封装其实就是内存芯片所采用的封装技术类型，封装就是将内存芯片包裹起来，以避免芯片与外界接触，防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体，乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路，进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大，封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。,内存的封装经历了从,DIP,、,TSOP,到,BGA,的发展历程。芯片的封装技术已经历了几代的变革，性能日益先进，芯片面积与封装面积之比越来越接近，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，以及引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便。,DIP,封装,上个世纪的,70,年代，芯片封装基本都采用,DIP,（,Dual,ln,-line Package,，双列直插式封装）封装，此封装形式在当时具有适合,PCB,（印刷电路板）穿孔安装，布线和操作较为方便等特点。,DIP,封装的结构形式多种多样，包括多层陶瓷双列直插式,DIP,，单层陶瓷双列直插式,DIP,，引线框架式,DIP,等。但,DIP,封装形式封装效率是很低的，其芯片面积和封装面积之比为,1,：,1.86,，这样封装产品的面积较大，内存条,PCB,板的面积是固定的，封装面积越大在内存上安装芯片的数量就越少，内存条容量也就越小。同时较大的封装面积对内存频率、传输速率、电器性能的提升都有影响。理想状态下芯片面积和封装面积之比为,1,：,1,将是最好的，但这是无法实现的，除非不进行封装，但随着封装技术的发展，这个比值日益接近，现在已经有了,1,：,1.14,的内存封装技术。,TSOP,封装,到了上个世纪,80,年代，内存第二代的封装技术,TSOP,出现，得到了业界广泛的认可，时至今日仍旧是内存封装的主流技术。,TSOP,是“,Thin Small Outline Package”,的缩写，意思是薄型小尺寸封装。,TSOP,内存是在芯片的周围做出引脚，采用,SMT,技术（表面安装技术）直接附着在,PCB,板的表面。,TSOP,封装外形尺寸时，寄生参数,(,电流大幅度变化时，引起输出电压扰动,),减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。同时,TSOP,封装具有成品率高，价格便宜等优点，因此得到了极为广泛的应用。,TSOP,封装方式中，内存芯片是通过芯片引脚焊接在,PCB,板上的，焊点和,PCB,板的接触面积较小，使得芯片向,PCB,办传热就相对困难。而且,TSOP,封装方式的内存在超过,150MHz,后，会产品较大的信号干扰和电磁干扰。,BGA,封装,20,世纪,90,年代随着技术的进步，芯片集成度不断提高，,I/O,引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，,BGA,封装开始被应用于生产。,BGA,是英文,Ball Grid Array Package,的缩写，即球栅阵列封装。,采用