內(nèi)存核心頻率、工作頻率,等效頻率、預(yù)讀取技術(shù)詳解

1、內(nèi)存核心頻率、工作頻率，等效頻率、預(yù)讀取技術(shù)詳解何為內(nèi)存頻率對于內(nèi)存條，相信大家并不陌生。因?yàn)閮?nèi)存已經(jīng)成為每臺電腦的必備配件，從EDO、SDRAM、DDR、DDR2再到現(xiàn)如今的DDR3內(nèi)存，變化可謂是翻天覆地。內(nèi)存無論是在容量、速度、性能上都有了顯著的提高。但是內(nèi)存市場中，產(chǎn)品可謂是型號眾多，比如DDR2 667、DDR2 800、DDR3 1600等等，這些各式各樣的各種專業(yè)術(shù)語讓很多讀者感到無所適從。因此，本篇文章，編輯將向大家介紹一下關(guān)于內(nèi)存頻率的一些相關(guān)知識，相信看本文，你就會對內(nèi)存頻率有了一定了解。其實(shí)通俗的講，內(nèi)存的頻率和CPU的主頻一樣，一般是被用來表示內(nèi)存的速度，也就是說它代表

2、著該內(nèi)存所能達(dá)到的最高工作頻率。內(nèi)存主頻是以MHz（兆赫）為單位來計(jì)算的。內(nèi)存主頻頻率越高，在一定程度上也就代表著內(nèi)存所能達(dá)到的速度越快，內(nèi)存主頻還決定著該款內(nèi)存最高能在什么樣的頻率下正常工作。也許有的讀者會以為，DDR2 800的內(nèi)存，核心頻率就是800MHz，如果是這樣理解的話，那就是大錯特錯了。因此，我們還有必要了解一下內(nèi)存顆粒的核心頻率，它并非你想想的那么簡單。內(nèi)存顆粒的核心頻率內(nèi)存顆粒的核心頻率是固定的，一些常見的內(nèi)存顆粒核心頻率如下。DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066顆粒的核心頻率為133MHz，DDR 333、DDR2 667、DDR3 1333顆粒的核心頻率為

3、166MHz，DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600的核心頻率為200MHz。為了讓大家更加直觀的看出核心頻率，編輯制作了一張表格，包括了目前主流DDR2內(nèi)存的相關(guān)參數(shù)。內(nèi)存規(guī)格顆粒核心頻率MHz顆粒工作頻率MHz等效頻率MHzDDR 266/333/400133/166/200266/333/400266/333/400DDR2 533/667/800133/166/200266/333/400533/667/800DDR3 1066/1333/1600133/166/200266/333/4001066/1333/1600相信用心的讀者可能會發(fā)現(xiàn)，在DDR、DDR2、DDR3

4、內(nèi)存中一個(gè)有趣的現(xiàn)象，我們以DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600這三款內(nèi)存為例，他們的核心頻率都是倍數(shù)關(guān)系，也就是400MHz的一半即200MHz。DDR、DDR2、DDR3他們相同之處就在于改進(jìn)了了SDRAM的在一個(gè)周期內(nèi)只能在升的時(shí)候進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋锥耍麄兌伎梢栽谏徒祪蓚€(gè)階段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所以工作頻率擴(kuò)大一倍。但是他們不同的在于他們的預(yù)讀取的能力不相同，DDR預(yù)讀取2bit，DDR2預(yù)讀取4bit，DDR3預(yù)讀取8bit，所以在內(nèi)存顆粒的核心頻率相同的時(shí)候，DDR的等效頻率是核心顆粒頻率的2倍，DDR2是四倍，DDR3是八倍。也就是DDR系列的內(nèi)存有兩個(gè)地方提升了頻率，

5、第一、一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行兩次數(shù)據(jù)傳輸提升了工作頻率。第二、增加了預(yù)讀取技術(shù)提升了等效頻率，而計(jì)算內(nèi)存帶寬的時(shí)候用到的就是等效頻率。看完了核心頻率的介紹，也許有的讀者還是一頭霧水，編輯怎么到現(xiàn)在都還沒有說明DDR2 800內(nèi)存中，“800MHz”的來歷呢？別著急，因?yàn)橹挥心阆攘私饬撕诵念l率，才能明白這“800MHz”。內(nèi)存的工作頻率下面要出場的是內(nèi)存的工作頻率，內(nèi)存的工作頻率有一個(gè)很簡單的計(jì)算公式：內(nèi)存工作頻率=內(nèi)存顆粒核心頻率x2，前面我們提到了，DDR2 800內(nèi)存的核心頻率為200MHz，因此，計(jì)算工作頻率就是200MHz x2=400MHz。也許有的讀者會問，為什么會是兩倍呢？原來，它和

6、內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑碛嘘P(guān)。在上面的這張示意圖中，T就表示為內(nèi)存的一個(gè)工作周期。以前的內(nèi)存一個(gè)周期就只是在AB上升處傳輸數(shù)據(jù)，速度較慢，而后來DDR內(nèi)存就進(jìn)行了改進(jìn)。不僅在AB段傳輸數(shù)據(jù)，還在CD下降段傳輸數(shù)據(jù)。就相當(dāng)于一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行傳輸了兩次數(shù)據(jù)，因此DDR工作頻率就翻倍了。到目前位置，迷底還是沒有揭開，在下一頁，你就會了解到DDR2 800內(nèi)存的真正由來。內(nèi)存的等效頻率內(nèi)存的等效頻率才是DDR2 800內(nèi)存中，“800MHz”的真正含義。等效頻率和內(nèi)存預(yù)讀有關(guān)，那么內(nèi)存預(yù)讀又是怎么回事呢？我們可以舉一個(gè)簡單的例子，比如說運(yùn)動場上的運(yùn)動員在跑步，有速度快慢之分。跑的快的通常是邁的步伐大，而且步伐

7、的距離長。假設(shè)這名運(yùn)動員每1秒鐘跑了一步，步伐的距離為一米，我們就可以算出，速度為1米/秒。而第二個(gè)人每1秒鐘跑了2步，步伐的距離為2米，他的速度則是2米/秒。因此我們可以理解為DDR2內(nèi)存比DDR內(nèi)存快的原因了，DDR內(nèi)存的預(yù)讀取是2bit，DDR2的預(yù)讀取是4bit，DDR3則提升為8bit。因此，只要是內(nèi)存顆粒的工作頻率相同，DDR2的等效頻率就是DDR等效頻率的2倍，DDR3則是DDR的4倍。以DDR2 800為例，前面已經(jīng)算出來了它的工作頻率為200MHzx2=400MHz，因此400MHz x2，得到的800MHz就是DDR2 800內(nèi)存名稱的真正由來，DDR2 800指的是內(nèi)存的

8、等效頻率內(nèi)存超頻的小知識相信看了上面的內(nèi)容，你已經(jīng)對內(nèi)存的一些知識有了一些了解。有的讀者可能還有所疑問，為什么內(nèi)存可以進(jìn)行超頻呢？大家都知道，內(nèi)存條上的內(nèi)存顆粒，一般都是由流水線上成批生產(chǎn)的，在每一顆內(nèi)存顆粒產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，內(nèi)存顆粒廠商都會對內(nèi)存顆粒進(jìn)行相關(guān)的測試。比如可以成功的在800MHz下運(yùn)行，那么這條顆顆粒就是被標(biāo)注成DDR2 800。同樣的道理，如果只能穩(wěn)定的運(yùn)行在667MHz下，這個(gè)顆粒就被標(biāo)注為DDR2 667。在這些經(jīng)過測試的內(nèi)存顆粒中，有一部分是超頻能力很強(qiáng)的顆粒，就會以較高價(jià)格出售給一些大的內(nèi)存模組廠商，如金士頓等等，廠商再用來生產(chǎn)出超頻專用內(nèi)存條。因此，市場中的內(nèi)存條幾乎

9、都可以進(jìn)行小幅度的超頻，運(yùn)氣好的話還能得到不少的提升。為什么我們會說頻率亂如麻？主要原因是人們在交談中常常把內(nèi)存頻率、顆粒頻率、等效頻率等胡亂用。新接觸電腦的朋友們一聽到這么多版本的頻率，頭怎會不疼呢？首先搞清楚內(nèi)存的三個(gè)頻率，核心頻率，工作頻率，等效頻率（也成接口頻率），平時(shí)常說的DDR2800中的那個(gè)800就是該內(nèi)存的等效頻率（接口頻率），也是最有意義的頻率，和內(nèi)存總線的帶寬直接掛鉤，比如說DDR2800的帶寬算法就是800mhz*64/8,也就是6.4GB/S。而工作頻率則是用等效頻率除以2，這對DDR,DDR2,DDR3都適用（對SD內(nèi)存無效，不過SD內(nèi)存早就淘汰了，這里不作研究）且在

10、CPU-Z中顯示的內(nèi)存頻率也是工作頻率。先為理解打基礎(chǔ)1.內(nèi)存頻率是什么我們平時(shí)掛在嘴邊的DDR2 800、DDR2 667后面的800和667就是內(nèi)存頻率值。內(nèi)存頻率通常以MHz（兆赫茲）為單位來計(jì)量，內(nèi)存頻率在一定程度上決定了內(nèi)存的實(shí)際性能，內(nèi)存頻率越高，說明該內(nèi)存在正常工作下的速度越快。比如DDR2 800就表示這根內(nèi)存條的頻率為800MHz，在其他參數(shù)相同的情況下，它就比DDR2 667（頻率為667MHz）性能要好。小貼士：只要內(nèi)存延遲數(shù)值相差很小，比如5和6，那么它們對內(nèi)存的性能影響就很小。反之如果內(nèi)存延遲數(shù)值相差過大，那對內(nèi)存的性能影響我們就不能不考慮了?？傮w上來說，隨著內(nèi)存頻率

11、的提升，會使內(nèi)存延遲數(shù)值上升。所以與DDR 400內(nèi)存相比，盡管DDR2 533頻率高一些，但一些DDR內(nèi)存具備了較低的延時(shí)參數(shù)，所以其性能與普通的DDR2 533性能相差不大。2.內(nèi)存頻率的由來知道CPU主頻是如何標(biāo)上去的嗎？同一批生產(chǎn)的CPU，在標(biāo)上型號前，它們都是“一奶同母的N胞胎”，除了主頻不同之外，其他參數(shù)都相同。比如當(dāng)同一批次的IntelCore 2 Duo E4000系列生產(chǎn)好以后，廠家就會對這些產(chǎn)品進(jìn)行測試。如果這塊CPU的主頻能穩(wěn)定達(dá)到某個(gè)頻率，而這個(gè)頻率正好是目前現(xiàn)有甲型號CPU的水平，那么它的型號就是“甲”。如果達(dá)到另外一個(gè)頻率且正好是目前乙型號CPU的水平，廠家就命名為

12、“乙”。以此類推，這樣這一批次的所有CPU都定了型號。內(nèi)存也是如此，當(dāng)同一批的內(nèi)存顆粒沒有打上標(biāo)記之前，大家都是“N胞胎”，然后像三星、現(xiàn)代等內(nèi)存顆粒生產(chǎn)廠就會對內(nèi)存顆粒進(jìn)行測試，如果這個(gè)顆粒能穩(wěn)定跑到DDR2 800的水平，那么它就會被命名為DDR2 800。DDR2 667和DDR2 533命名同樣如此。小貼士：在內(nèi)存顆粒廠商測試過程中，肯定會測試到能夠穩(wěn)定運(yùn)行在比DDR2 800更高的頻率上的內(nèi)存顆粒。由于它的性能好，那么內(nèi)存顆粒廠商就會以高價(jià)格賣給像金士頓、宇瞻等內(nèi)存模組廠商。模組廠商購買了這些顆粒之后，也會挑選一些質(zhì)量好的電子元器件與之搭配，這樣一根超頻性能很好的內(nèi)存就出現(xiàn)在了市場上

13、，價(jià)格也比普通內(nèi)存高很多。超頻內(nèi)存套裝價(jià)格不低哪些頻率常亂用介紹了內(nèi)存頻率的由來，下面我們就開始學(xué)習(xí)幾種內(nèi)存頻率的關(guān)系。目前，網(wǎng)上和平時(shí)常用錯的內(nèi)存頻率有等效頻率、內(nèi)存工作頻率、顆粒核心頻率三種。 SDR和DDR1/2/3全系列頻率對照表：1.顆粒核心頻率從核心頻率這四個(gè)字就知道了這是內(nèi)存頻率的基礎(chǔ)，什么等效頻率、工作頻率都是在它的基礎(chǔ)上得出來的。大家一定要記住下面這幾個(gè)核心頻率，DDR 266/DDR2 533/DDR3 1066核心頻率為133MHz，DDR 333/DDR2 667/DDR3 1333核心頻率為166MHz，DDR 400/DDR2 800/DDR3 1600核心頻率為2

14、00MHz，DDR系列的小貼士：非常規(guī)記憶法目前對于DDR、DDR2、DDR3適用。三代內(nèi)存只要它們后面跟的數(shù)值是成倍數(shù)關(guān)系的，那么它們的顆粒內(nèi)部頻率就相等，并且它們顆粒內(nèi)部頻率的數(shù)值等于DDR后面跟的數(shù)值的一半。比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600，它們后面的數(shù)值400、800和1600就成了倍數(shù)關(guān)系，那它們顆粒內(nèi)部頻率的數(shù)值為DDR 400中的400的一半，即200。2.工作頻率大家記住的核心頻率，馬上就會在學(xué)習(xí)內(nèi)存工作頻率過程中派上用場。內(nèi)存工作頻率是顆粒核心頻率的兩倍。比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600的核心頻率為200MHz，那么這三個(gè)內(nèi)存顆

15、粒的工作頻率就是400MHz（數(shù)值正好等于DDR 400中的400）。為什么是兩倍？其實(shí)它和DDR內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸原理有關(guān)。雙倍是指在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)，在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)(通過差分時(shí)鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn))，在存儲陣列頻率不變的情況下，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了SDR的兩倍，此時(shí)就需要I/O從存儲陣列中預(yù)取2bit數(shù)據(jù)，因此I/O的工作頻率是存儲陣列頻率的兩倍。3.等效頻率最后我們再談?wù)劦刃ьl率，其實(shí)它才是DDR2 800中800MHz的正規(guī)名稱。準(zhǔn)確點(diǎn)說，它和內(nèi)存的預(yù)讀取有關(guān)。內(nèi)存標(biāo)貼上的頻率是等效頻率理解預(yù)讀取并不難，同樣打個(gè)比方，看一個(gè)人跑得快或不快，要看兩個(gè)方面，一個(gè)是步伐的頻率，

16、比如每秒鐘跑兩步；另一個(gè)是步伐的距離，比如每一步跑1米。第一個(gè)人（DDR）它每秒鐘跑兩步，每步是1米，所以它的速度是2米/秒；而第二個(gè)人（DDR2）它每秒鐘跑兩步（因?yàn)镈DR2和DDR內(nèi)存顆粒的工作頻率一致），每步是兩米，所以它的速度是4米/秒。第二個(gè)人的速度是第一個(gè)人的兩倍。內(nèi)存也是如此，DDR、DDR2、DDR3內(nèi)存顆粒工作頻率一致，所以速度的快慢就取決于DDR的步伐（預(yù)讀?。?，DDR的預(yù)讀取為2bit，這就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘坎骄嚯x）。而DDR2的預(yù)讀取是4bit（DDR3為8bit），說明DDR2的“每步距離”是DDR的兩倍，所以只要內(nèi)存顆粒工作頻率一致，DDR2等效頻率是DDR等效頻

17、率的2倍，DDR3就是DDR的4倍?？偨Y(jié)講了這么多，最后把幾種內(nèi)存頻率的關(guān)系總結(jié)在下表中。大家可以通過表中內(nèi)容得知，等效頻率就是我們平時(shí)說的頻率，比如DDR2 800等效頻率就是800MHz；雖然DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066等效頻率相同，但由于DDR、DDR2、DDR3的預(yù)讀取不同，所以DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066的顆粒頻率雖同為266MHz；內(nèi)存顆粒核心頻率為內(nèi)存顆粒工作頻率的一半。外頻外頻是由主板為CPU提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，一般常見的有100、133、166、200。我們說的FSB（FrontSystemBus）指的是系統(tǒng)前端總線，它是處理器

18、與主板北橋芯片或內(nèi)存控制集線器之間的數(shù)據(jù)通道，常見頻率有400、333、533、800。作為新手不必掌握那么多概念性的東西，只要記住以下幾個(gè)公式：主頻=外頻*倍頻（MHz）IntelCPU前端總線=外頻*4（MHz）AMDCPU前端總線=外頻*2（MHz）CPU數(shù)據(jù)帶寬=前端總線*8（MB/s）內(nèi)存帶寬=內(nèi)存等效工作頻率*8（MB/s）前端總線頻率總線是將信息以一個(gè)或多個(gè)源部件傳送到一個(gè)或多個(gè)目的部件的一組傳輸線。通俗的說，就是多個(gè)部件間的公共連線，用于在各個(gè)部件之間傳輸信息。人們常常以MHz表示的速度來描述總線頻率。總線的種類很多，前端總線的英文名字是FrontSideBus，通常用FSB表

19、示，是將CPU連接到北橋芯片的總線。計(jì)算機(jī)的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的。北橋芯片負(fù)責(zé)聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量最大的部件，并和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線（FSB）連接到北橋芯片，進(jìn)而通過北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道，因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對計(jì)算機(jī)整體性能作用很大，如果沒足夠快的前端總線，再強(qiáng)的CPU也不能明顯提高計(jì)算機(jī)整體速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)帶寬（總線頻率數(shù)據(jù)位寬）8。目前PC機(jī)上所能達(dá)到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz

20、幾種，最高到1066MHz。前端總線頻率越大，代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大，更能充分發(fā)揮出CPU的功能?，F(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快，運(yùn)算速度提高很快，而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU，較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU，這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮，成為系統(tǒng)瓶頸。外頻與前端總線頻率的區(qū)別前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度，更實(shí)質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。而外頻的概念是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎(chǔ)之上的，也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一萬萬次，它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩

21、個(gè)概念容易混淆，主要的原因是在以前的很長一段時(shí)間里（主要是在Pentium4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium4時(shí)），前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱前端總線為外頻，最終造成這樣的誤會。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻，因此采用了QDR（QuadDateRate）技術(shù)，或者其他類似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。這些技術(shù)的原理類似于AGP的2X或者4X，它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高，從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開始被人們重視起來，目前的主流產(chǎn)品均采用這些技術(shù)。DDR和DDR2內(nèi)存說明DDR傳輸標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的說DDR應(yīng)該叫DDRSDRAM，人們習(xí)慣稱為DDR，

22、部分初學(xué)者也?？吹紻DRSDRAM，就認(rèn)為是SDRAM。DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器的意思。DDR內(nèi)存是在SDRAM內(nèi)存基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，仍然沿用SDRAM生產(chǎn)體系，因此對于內(nèi)存廠商而言，只需對制造普通SDRAM的設(shè)備稍加改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)DDR內(nèi)存的生產(chǎn)，可有效的降低成本。SDRAM在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時(shí)鐘的上升期進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；而DDR內(nèi)存則是一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸率

23、。與SDRAM相比：DDR運(yùn)用了更先進(jìn)的同步電路，使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨(dú)立執(zhí)行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(DelayLockedLoop，延時(shí)鎖定回路提供一個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號)技術(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，存儲控制器可使用這個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號來精確定位數(shù)據(jù)，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲器模塊的數(shù)據(jù)。DDR本質(zhì)上不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，因而其速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRA的兩倍。從外形體積上DDR與SDRAM相比差別并不大，他們具有同樣的尺寸和同樣的針腳距離。但DDR為184針腳，比SDRAM多出了16個(gè)針腳，主

24、要包含了新的控制、時(shí)鐘、電源和接地等信號。DDR內(nèi)存采用的是支持2.5V電壓的SSTL2標(biāo)準(zhǔn)，而不是SDRAM使用的3.3V電壓的LVTTL標(biāo)準(zhǔn)。DDR內(nèi)存的頻率可以用工作頻率和等效頻率兩種方式表示，工作頻率是內(nèi)存顆粒實(shí)際的工作頻率，但是由于DDR內(nèi)存可以在脈沖的上升和下降沿都傳輸數(shù)據(jù)，因此傳輸數(shù)據(jù)的等效頻率是工作頻率的兩倍。PC1600如果按照傳統(tǒng)習(xí)慣傳輸標(biāo)準(zhǔn)的命名，PC1600（DDR200）應(yīng)該是PC200。在當(dāng)時(shí)DDR內(nèi)存正在與RDRAM內(nèi)存進(jìn)行下一代內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)之爭，此時(shí)的RDRAM按照頻率命名應(yīng)該叫PC600和PC800。這樣對于不是很了解的人來說，自然會認(rèn)為PC200遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于PC6

25、00，而JEDEC基于市場競爭的考慮，將DDR內(nèi)存的命名規(guī)范進(jìn)行了調(diào)整。傳統(tǒng)習(xí)慣是按照內(nèi)存工作頻率來命名，而DDR內(nèi)存則以內(nèi)存?zhèn)鬏斔俾拭?。因此才有了今天的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500等（在用CPU-Z工具查看機(jī)器時(shí)，在SPD中顯示的最大帶寬）。PC1600的實(shí)際工作頻率是100MHz，而等效工作頻率是200MHz，那么它的數(shù)據(jù)傳輸率就為“數(shù)據(jù)傳輸率頻率*每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)”，就是200MHz*64bit=12800Mb/s，再除以8就換算為MB為單位，就是1600MB/s，從而命名為PC1600。DDR2傳輸標(biāo)準(zhǔn)DDR2可以看作是DDR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一種升

26、級和擴(kuò)展：DDR的核心頻率與時(shí)鐘頻率相等，但數(shù)據(jù)頻率為時(shí)鐘頻率的兩倍，也就是說在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)必須傳輸兩次數(shù)據(jù)。而DDR2采用“4bitPrefetch(4位預(yù)取)”機(jī)制，核心頻率僅為時(shí)鐘頻率的一半、時(shí)鐘頻率再為數(shù)據(jù)頻率的一半，這樣即使核心頻率還在200MHz，DDR2內(nèi)存的數(shù)據(jù)頻率也能達(dá)到800MHz也就是所謂的DDR2800。目前，已有的標(biāo)準(zhǔn)DDR2內(nèi)存分為DDR2400和DDR2533，DDR2667和DDR2800，其核心頻率分別為100MHz、133MHz、166MHz和200MHz，其總線頻率(時(shí)鐘頻率)分別為200MHz、266MHz、333MHz和400MHz，等效的數(shù)據(jù)傳輸頻

27、率分別為400MHz、533MHz、667MHz和800MHz，其對應(yīng)的內(nèi)存?zhèn)鬏攷挿謩e為3.2GB/sec、4.3GB/sec、5.3GB/sec和6.4GB/sec，按照其內(nèi)存?zhèn)鬏攷挿謩e標(biāo)注為PC23200、PC24300、PC25300和PC26400。歡迎瀏覽雅心樓個(gè)人圖書館的文章，想收藏這篇好文章嗎？花一分鐘吧！預(yù)讀取技術(shù)4-bit prefetch DDR 2提高帶寬的關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)在的DRAM內(nèi)部都采用4個(gè)bank的結(jié)構(gòu)，每個(gè)bank由存儲單元（cell）隊(duì)列構(gòu)成，存儲單元隊(duì)列通過行（row）和列（column）地址定位。讓我們看看基本的內(nèi)存讀操作的工作流程：首先是命令和地址信息輸

28、入，經(jīng)過地址解碼器分解成bank（段）和Word（字）選擇，Word選擇就是行選擇，之后是對存儲單元進(jìn)行再存儲（Restore）和預(yù)充電（Precharge）。然后是Column（列）選擇，到此為止存儲單元（cell）已經(jīng)被定位。存儲單元的數(shù)據(jù)被輸出到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線（Internal Data Bus），最后通過輸出電路輸出數(shù)據(jù)。從內(nèi)存的讀操作中可以了解到內(nèi)存工作的幾個(gè)瓶頸，它們分別是內(nèi)存單元的再存儲和預(yù)充電的延時(shí)，這個(gè)延遲屬于bank內(nèi)部的延遲，由于DRAM結(jié)構(gòu)的限制這個(gè)延遲本身不太好解決。還有內(nèi)部數(shù)據(jù)總線（Internal Data Bus）的頻率限制，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線是連接DRAM顆粒中4個(gè)b

29、ank的總線，最后一個(gè)DRAM的瓶頸是輸入/輸出電路的延遲。對于內(nèi)部數(shù)據(jù)總線頻率較低的瓶頸，可以通過使用Prefetch（數(shù)據(jù)預(yù)?。┘軜?gòu)來解決，舉例來說PC133 SDRAM采用了管線突發(fā)架構(gòu)（Pipeline）或者說是1bit Prefetch，因此它內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的頻率是133MHz和數(shù)據(jù)輸出端的數(shù)據(jù)傳輸率是一樣的。DDR內(nèi)存采用了2bit Prefetch技術(shù)，因此它輸出端的數(shù)據(jù)傳輸率是內(nèi)部數(shù)據(jù)總線頻率的2倍，以DDR400為例，它的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的頻率是200MHz，而輸出端的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了400MHz。我們知道DRAM內(nèi)部存儲單元的頻率提高比較困難且成本較高，DDR333的核心頻率已經(jīng)

30、達(dá)到了167MHz，為了解決外部數(shù)據(jù)傳輸率和核心速度之間的矛盾，DDR2采用了4bit Prefetch（數(shù)據(jù)預(yù)取架構(gòu)），因此DDR2 400的核心頻率僅為100MHz，DDR2 533的核心頻率為133MHz，因此DDR2很好的解決了DRAM核心頻率和外部數(shù)據(jù)傳輸頻率之間的問題。從SDRAM開始，內(nèi)存就可以和時(shí)鐘同步，最初的SDRAM采用了管線架構(gòu)（Pipeline architecture），首先是地址信號（Add）和時(shí)鐘(CLK)同步，地址信號經(jīng)過譯碼選取內(nèi)存隊(duì)列中相應(yīng)的單元，內(nèi)存隊(duì)列中選中的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸出到信號放大電路。SDRAM的信號輸出部分也是和時(shí)鐘信號同步的，這就好象一

31、條連續(xù)的管線一樣。由于全部操作都和時(shí)鐘同步，因此也叫同步內(nèi)存。DDR采用了2位預(yù)取（2-bit prefetch），也就是2：1的數(shù)據(jù)預(yù)取，2bit預(yù)取架構(gòu)允許內(nèi)部的隊(duì)列（column）工作頻率僅僅為外部數(shù)據(jù)傳輸頻率的一半。在SDRAM中數(shù)據(jù)傳輸率完全參考時(shí)鐘信號，因此數(shù)據(jù)傳輸率和時(shí)鐘頻率一樣。DDR2采了4位預(yù)?。?-bit prefetch），這就是DDR2提高數(shù)據(jù)傳輸率的關(guān)鍵，可以在不提高內(nèi)部存儲陣列頻率的情況下提高數(shù)據(jù)輸出帶寬，未來的DDR3還有現(xiàn)在的RDRAM采用了8位數(shù)據(jù)預(yù)取。相對于SDRAM，DDR擴(kuò)展了原來SDRAM的設(shè)計(jì)。由于2bit Prefetch架構(gòu)可以同存取兩個(gè)ban

32、k的數(shù)據(jù)，使內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的帶寬提高兩倍，因此在內(nèi)存的輸出端可以在時(shí)鐘信號的上升延和下降延傳輸數(shù)據(jù)，DDR的數(shù)據(jù)傳輸率是實(shí)際工作頻率的兩倍。DDR2通過使用4-bit預(yù)取架構(gòu)來提高數(shù)據(jù)傳輸率，降低對內(nèi)部bank頻率的要求。采用4-bit prefetch架構(gòu)使DDR2僅能使用兩種數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸長度（burst length），BL=4或BL=8。這個(gè)比較容易理解，因?yàn)镈DR2一次存取4bit數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)突發(fā)長度也就成了4或8。下面是DDR2和DDR主要思想的區(qū)別，實(shí)際上，這兩種內(nèi)存的差別不僅僅在帶寬上。除了帶寬，這里還有一個(gè)重要的參數(shù)是延遲，就象我前面所說的，存儲單元不會一直處于可用狀態(tài)，因此它

33、們要進(jìn)行刷新操作。而且，即使存儲單元可用，也不可能立即得到它的內(nèi)存：這里還有其它類型的延遲，如設(shè)置行和列的地址，這此延遲都是不能避免的，它們由DRAM單元的本質(zhì)所決定。讓我們看看會有那些延遲，例如內(nèi)存陣列工作的時(shí)鐘組合是2-2-2，如果內(nèi)存陣列在所有的方案中以相同的頻率工作，那么所有的模組都具有同樣的延遲（我是說PC100，DDR200，DDR2-400）。它們僅僅是帶寬的區(qū)別。順便提一下，2-2-2組合的含義是：CAS延遲，RAS到CAS的延遲和RAS預(yù)充電時(shí)間。第一個(gè)數(shù)字是取得列地址的延遲時(shí)間，第二個(gè)數(shù)字是行和列地址之間的延遲，第三個(gè)數(shù)字是存儲單元充電時(shí)間，預(yù)充電實(shí)際上是對行數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作

34、。但實(shí)際上，存儲單元不會工作在相同的頻率上，舉例來說PC133就是一個(gè)使用非常普遍的SDRAM，它的DRAM單元工作在133MHz上。因此，DDR200雖然有著比PC133更高的帶寬，但是它的相應(yīng)延遲卻更慢（內(nèi)部陣列的工作頻率僅100MHz），PC133的存儲單元的頻率要比DDR200存儲單元的頻率高33%。結(jié)果就是，DDR266才具有和PC133一樣的延遲上的優(yōu)勢。今天我們也看到類似的情形，DDR200和DDR2-400具有相同的延遲，而后者具有高一倍的帶寬。實(shí)際上，DDR2-400和DDR400具有相同的帶寬，它們都是3.2GB/s，但是，DDR400的存儲陣列工作頻率是200MHz，而D

35、DR2-400的存儲陣列工作頻率是100MHz，也就是說DDR2-400的延遲要高于DDR400。讓我們來比較一下數(shù)字，以DDR400為例，我們通常設(shè)置2或者2.5個(gè)時(shí)鐘延遲，有時(shí)是3。也就是10到15納秒，對于DDR2-400，來計(jì)算一下它的延遲：核心工作在100MHz，具有2個(gè)時(shí)鐘延遲，它意味著20ns的延遲，接口部分占用4個(gè)時(shí)鐘延遲（不過接口工作的頻率更高），結(jié)果就是DDR2模組的延遲將會是4-4-4個(gè)時(shí)鐘周期，考慮到這里使用很低的核心頻率，我們希望看到未來DDR2-400具有3-3-3的特征，但是即使如此，DDR2-400也是輸給DDR400的。情況看上去有些荒謬，DDR2雖然能提供更

36、大的帶寬，具有潛在的優(yōu)勢，但是，DDR2初期的產(chǎn)品在性能上甚至落后于DDR。我們都知道，一樣產(chǎn)品需要有其優(yōu)勢才能吸引購買者，那DDR2還有那些優(yōu)勢呢。SDRAM和DDR的區(qū)別DRAM(Synchronous Dynamic Random-Access Memory)SDRAM的工作原理，實(shí)際上，它內(nèi)部包括了許多存儲單元陣列，以及輸入/輸出緩存和電源/刷新電路，最后一個(gè)單元(電源/刷新電路)和我們下面的描述沒有關(guān)系。它的三個(gè)子系統(tǒng)(存儲單元陣列，輸入/輸出緩存)都以相同的頻率工作，這就是它為什么稱為同步內(nèi)存的原因。舉例來說，一個(gè)100MHz，64位總線寬度的SDRAM，內(nèi)存的數(shù)據(jù)通過I/O緩存然

37、后到達(dá)內(nèi)存控制器。這個(gè)內(nèi)存模組就是我們所熟知的PC100內(nèi)存，它的帶寬為800MB/s(100MHz8 bytes或64 bits)，每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸一次數(shù)據(jù)，它在時(shí)鐘的上升沿傳輸數(shù)據(jù)。 如果以實(shí)際的數(shù)字來衡量，SDRAM內(nèi)部的存儲陣列的總線是32位，工作頻率為100MHz，緩存到外部控制器的總線也是32位，工作頻率100MHz。這里數(shù)據(jù)流沒什么改變，內(nèi)部和外部總線寬度與頻率都沒有變化，SDRAM模組通過同步讀取兩顆芯片達(dá)到64位的帶寬。從SDRAM開始，內(nèi)存就可以和時(shí)鐘同步，最初的SDRAM采用了管線架構(gòu)(Pipeline architecture)，首先是地址信號(Add)和時(shí)鐘(CLK)

38、同步，地址信號經(jīng)過譯碼選取內(nèi)存隊(duì)列中相應(yīng)的單元，內(nèi)存隊(duì)列中選中的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸出到信號放大電路。SDRAM的信號輸出部分也是和時(shí)鐘信號同步的，這就好象一條連續(xù)的管線一樣。由于全部操作都和時(shí)鐘同步，因此也叫同步內(nèi)存。DDR(Double Data Rate SDRAM)DDR之所以叫這個(gè)名字，是因?yàn)樗軌蛞韵嗤l率SDRAM的兩倍來傳輸數(shù)據(jù)，也就是說，每時(shí)鐘周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，它在時(shí)鐘信號的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)。但是加倍的數(shù)據(jù)從何而來，設(shè)計(jì)人員使用了一個(gè)小小的詭計(jì)：內(nèi)存的存儲單元工作在相同的時(shí)鐘頻率下，但是內(nèi)部總線加寬，以這種方式推進(jìn)內(nèi)存模組的速度。換句話說，從內(nèi)部陣列到緩存之間的總線寬

39、度是外部總線(buffer到控制器)的兩倍，結(jié)果就使得緩存到控制器的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到內(nèi)部存儲單元工作頻率的兩倍。也就是說，存儲單元使用一個(gè)很寬但較慢的總線，但是當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鲿r(shí)使用了一個(gè)較窄但是快速的總線。DDR內(nèi)部的存儲陣列通過一條64位，100MHz的總線連接I/O緩存(或者叫信號放大器)，但是數(shù)據(jù)到內(nèi)存控制器需要兩次通過32位的總線。換句話說，每時(shí)鐘周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，分別通過時(shí)鐘的上升沿和下降沿傳輸信號。結(jié)果就是，數(shù)據(jù)傳輸率是內(nèi)部存儲陣列頻率的兩倍。我們可以描繪一個(gè)明顯的場景：數(shù)據(jù)流慢慢通過寬的管道，然后進(jìn)入一個(gè)狹窄的管道，但是流動的速度更快。DDR內(nèi)存模組也是64位，模組上的兩顆芯片

40、同步讀寫。這樣的內(nèi)存被稱為DDR200(通過數(shù)據(jù)傳輸率來命名)或者稱為PC1600。實(shí)際上，內(nèi)部的DRAM存儲單元在DDR266內(nèi)存中的工作頻率是133MHz，在DDR333中，存儲陣列的工作頻率是166MHz，DDR400中的存儲陣列工作頻率是200MHz，目前最快的DDR SDRAM的頻率(這里不包括那些超頻的內(nèi)存)達(dá)到了550MHz，它的內(nèi)部陣列工作頻率達(dá)到275MHz，這個(gè)頻率已經(jīng)很難再繼續(xù)提高。此時(shí)，就需要一個(gè)新的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)可以在今后一段時(shí)間內(nèi)保證內(nèi)存頻率和性能可以穩(wěn)定的提高。DDR2DDR2的特性和DDR一樣，它的內(nèi)部存儲陣列到I/O緩存之間通過一條寬敞的64位，100MHz總線，但是數(shù)據(jù)從緩存?zhèn)鬏數(shù)酵獠靠刂破魍ㄟ^一條快速而狹窄的總線(16位，200MHz)，外部總線仍然使用雙倍傳輸數(shù)據(jù)的策略，我們得到的數(shù)據(jù)傳輸率為400MHz。因此，64位模組需要同時(shí)使用4個(gè)段(banks)。這個(gè)內(nèi)存模組被稱為DDR2-400，它的標(biāo)記方法和DDR內(nèi)存相同，都是以內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸率來標(biāo)識。因此，以同樣100MHz頻率工作的DRAM存儲單元，我們使用不同的內(nèi)存模組寬度，得到不同的內(nèi)存帶寬，SDRAM是800MB/s，DDR SDRAM是1600MB/s，DDR2 SDRAM則達(dá)到了3200MB/s的數(shù)據(jù)傳輸率！由于多路復(fù)用技