內存條DDR和DDR2的區別解釋
2020-02-06 09:34:45
供稿：網友
雙通道內存 雙通道內存技術其實是一種內存控制和管理技術，它依賴于芯片組的內存控制器發生作用，在理論上能夠使兩條同等規格內存所提供的帶寬增長一倍。它并不是什么新技術，早就被應用于服務器和工作站系統中了，只是為了解決臺式機日益窘迫的內存帶寬瓶頸問題它才走到了臺式機主板技術的前臺。在幾年前，英特爾公司曾經推出了支持雙通道內存傳輸技術的i820芯片組，它與RDRAM內存構成了一對黃金搭檔，所發揮出來的卓絕性能使其一時成為市場的最大亮點，但生產成本過高的缺陷卻造成了叫好不叫座的情況，最后被市場所淘汰。由于英特爾已經放棄了對RDRAM的支持，所以目前主流芯片組的雙通道內存技術均是指雙通道DDR內存技術，主流雙通道內存平臺英特爾方面是英特爾 865、875系列，而AMD方面則是NVIDIA Nforce2系列。
雙通道內存技術是解決CPU總線帶寬與內存帶寬的矛盾的低價、高性能的方案。現在CPU的FSB（前端總線頻率）越來越高，英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對內存帶寬具有高得多的需求。英特爾 Pentium 4處理器與北橋芯片的數據傳輸采用QDR（Quad Data Rate，四次數據傳輸）技術，其FSB是外頻的4倍。英特爾 Pentium 4的FSB分別是400、533、800MHz，總線帶寬分別是3.2GB/sec，4.2GB/sec和6.4GB/sec，而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的內存帶寬分別是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道內存模式下，DDR內存無法提供CPU所需要的數據帶寬從而成為系統的性能瓶頸。而在雙通道內存模式下，雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的內存帶寬分別是4.2GB/sec，5.4GB/sec和6.4GB/sec，在這里可以看到，雙通道DDR 400內存剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對AMD Athlon XP平臺而言，其處理器與北橋芯片的數據傳輸技術采用DDR（Double Data Rate，雙倍數據傳輸）技術，FSB是外頻的2倍，其對內存帶寬的需求遠遠低于英特爾 Pentium 4平臺，其FSB分別為266、333、400MHz，總線帶寬分別是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec，使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求，所以在AMD K7平臺上使用雙通道DDR內存技術，可說是收效不多，性能提高并不如英特爾平臺那樣明顯，對性能影響最明顯的還是采用集成顯示芯片的整合型主板。
NVIDIA推出的nForce芯片組是第一個把DDR內存接口擴展為128-bit的芯片組，隨后英特爾在它的E7500服務器主板芯片組上也使用了這種雙通道DDR內存技術，SiS和VIA也紛紛響應，積極研發這項可使DDR內存帶寬成倍增長的技術。但是，由于種種原因，要實現這種雙通道DDR（128 bit的并行內存接口）傳輸對于眾多芯片組廠商來說絕非易事。DDR SDRAM內存和RDRAM內存完全不同，后者有著高延時的特性并且為串行傳輸方式，這些特性決定了設計一款支持雙通道RDRAM內存芯片組的難度和成本都不算太高。但DDR SDRAM內存卻有著自身局限性，它本身是低延時特性的，采用的是并行傳輸模式，還有最重要的一點：當DDR SDRAM工作頻率高于400MHz時，其信號波形往往會出現失真問題，這些都為設計一款支持雙通道DDR內存系統的芯片組帶來不小的難度，芯片組的制造成本也會相應地提高，這些因素都制約著這項內存控制技術的發展。
普通的單通道內存系統具有一個64位的內存控制器，而雙通道內存系統則有2個64位的內存控制器，在雙通道模式下具有128bit的內存位寬，從而在理論上把內存帶寬提高一倍。雖然雙64位內存體系所提供的帶寬等同于一個128位內存體系所提供的帶寬，但是二者所達到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能內存控制器，理論上來說，兩個內存控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時運作。比如說兩個內存控制器，一個為A、另一個為B。當控制器B準備進行下一次存取內存的時候，控制器A就在讀/寫主內存，反之亦然。兩個內存控制器的這種互補“天性”可以讓等待時間縮減50%。雙通道DDR的兩個內存控制器在功能上是完全一樣的，并且兩個控制器的時序參數都是可以單獨編程設定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構造、容量、速度的DIMM內存條，此時雙通道DDR簡單地調整到最低的內存標準來實現128bit帶寬，允許不同密度/等待時間特性的DIMM內存條可以可靠地共同運作。
支持雙通道DDR內存技術的臺式機芯片組，英特爾平臺方面有英特爾的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列；VIA的PT880，ATI的Radeon 9100 IGP系列，SIS的SIIS 655，SIS 655FX和SIS 655TX；AMD平臺方面則有VIA的KT880，NVIDIA的nForce2 Ultra 400，nForce2 IGP，nForce2 SPP及其以后的芯片。
AMD的64位CPU，由于集成了內存控制器，因此是否支持內存雙通道看CPU就可以。目前AMD的臺式機CPU，只有939接口的才支持內存雙通道，754接口的不支持內存雙通道。除了AMD的64位CPU，其他計算機是否可以支持內存雙通道主要取決于主板芯片組，支持雙通道的芯片組上邊有描述，也可以查看主板芯片組資料。此外有些芯片組在理論上支持不同容量的內存條實現雙通道，不過實際還是建議盡量使用參數一致的兩條內存條。
內存雙通道一般要求按主板上內存插槽的顏色成對使用，此外有些主板還要在BIOS做一下設置，一般主板說明書會有說明。當系統已經實現雙通道后，有些主板在開機自檢時會有提示，可以仔細看看。由于自檢速度比較快，所以可能看不到。因此可以用一些軟件查看，很多軟件都可以檢查，比如cpu-z，比較小巧。在“memory”這一項中有“channels”項目，如果這里顯示“Dual”這樣的字，就表示已經實現了雙通道。兩條256M的內存構成雙通道效果會比一條512M的內存效果好，因為一條內存無法構成雙通道。
DDR和DDR2的區別
嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM，人們習慣稱為DDR，部分初學者也常看到DDR SDRAM，就認為是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDR內存是在SDRAM內存基礎上發展而來的，仍然沿用SDRAM生產體系，因此對于內存廠商而言，只需對制造普通SDRAM的設備稍加改進，即可實現DDR內存的生產，可有效的降低成本。
SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據，它是在時鐘的上升期進行數據傳輸；而DDR內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據，因此稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR內存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數據傳輸率。
與SDRAM相比：DDR運用了更先進的同步電路，使指定地址、數據的輸送和輸出主要步驟既獨立執行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(Delay Locked Loop，延時鎖定回路提供一個數據濾波信號)技術，當數據有效時，存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲器模塊的數據。DDL本質上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數據，因而其速度是標準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個針腳，主要包含了新的控制、時鐘、電源和接地等信號。DDR內存采用的是支持2.5V電壓的SSTL2標準，而不是SDRAM使用的3.3V電壓的LVTTL標準。
DDR2內存起始頻率從DDR內存最高標準頻率400Mhz開始，現已定義可以生產的頻率支持到533Mhz到667Mhz,標準工作頻率工作頻率分別是200/266/333MHz，工作電壓為1.8V。DDR2采用全新定義的240 PIN DIMM接口標準，完全不兼容于DDR的184PIN DIMM接口標準。
DDR2和DDR一樣，采用了在時鐘的上升延和下降延同時進行數據傳輸的基本方式，但是最大的區別在于，DDR2內存可進行4bit預讀取。兩倍于標準DDR內存的2BIT預讀取，這就意味著，DDR2擁有兩倍于DDR的預讀系統命令數據的能力，因此，DDR2則簡單的獲得兩倍于DDR的完整的數據傳輸能力。
DDR2內存技術最大的突破點其實不在于所謂的兩倍于DDR的傳輸能力，而是，在采用更低發熱量，更低功耗的情況下，反而獲得更快的頻率提升，突破標準DDR的400MHZ限制。
DDR2與DDR的區別
與DDR相比，DDR2最主要的改進是在內存模塊速度相同的情況下，可以提供相當于DDR內存兩倍的帶寬。這主要是通過在每個設備上高效率使用兩個DRAM核心來實現的。作為對比，在每個設備上DDR內存只能夠使用一個DRAM核心。技術上講，DDR2內存上仍然只有一個DRAM核心，但是它可以并行存取，在每次存取中處理4個數據而不是兩個數據。
DDR2與DDR的區別示意圖
與雙倍速運行的數據緩沖相結合，DDR2內存實現了在每個時鐘周期處理多達4bit的數據，比傳統DDR內存可以處理的2bit數據高了一倍。DDR2內存另一個改進之處在于，它采用FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式。
然而，盡管DDR2內存采用的DRAM核心速度和DDR的一樣，但是我們仍然要使用新主板才能搭配DDR2內存，因為DDR2的物理規格和DDR是不兼容的。首先是接口不一樣，DDR2的針腳數量為240針，而DDR內存為184針；其次，DDR2內存的VDIMM電壓為1.8V，也和DDR內存的2.5V不同。
DDR2的定義：
DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（電子設備工程聯合委員會）進行開發的新生代內存技術標準，它與上一代DDR內存技術標準最大的不同就是，雖然同是采用了在時鐘的上升/下降延同時進行數據傳輸的基本方式，但DDR2內存卻擁有兩倍于上一代DDR內存預讀取能力（即：4bit數據讀預取）。換句話說，DDR2內存每個時鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數據，并且能夠以內部控制總線4倍的速度運行。
此外，由于DDR2標準規定所有DDR2內存均采用FBGA封裝形式，而不同于目前廣泛應用的TSOP/TSOP-II封裝形式，FBGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性，為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展歷程，從第一代應用到個人電腦的DDR200經過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術，第一代DDR的發展也走到了技術的極限，已經很難通過常規辦法提高內存的工作速度；隨著Intel最新處理器技術的發展，前端總線對內存帶寬的要求是越來越高，擁有更高更穩定運行頻率的DDR2內存將是大勢所趨。
DDR2與DDR的區別：
在了解DDR2內存諸多新技術前，先讓我們看一組DDR和DDR2技術對比的數據。
1、延遲問題：
從上表可以看出，在同等核心頻率下，DDR2的實際工作頻率是DDR的兩倍。這得益于DDR2內存擁有兩倍于標準DDR內存的4BIT預讀取能力。換句話說，雖然DDR2和DDR一樣，都采用了在時鐘的上升延和下降延同時進行數據傳輸的基本方式，但DDR2擁有兩倍于DDR的預讀取系統命令數據的能力。也就是說，在同樣100MHz的工作頻率下，DDR的實際頻率為200MHz，而DDR2則可以達到400MHz。
這樣也就出現了另一個問題：在同等工作頻率的DDR和DDR2內存中，后者的內存延時要慢于前者。舉例來說，DDR 200和DDR2-400具有相同的延遲，而后者具有高一倍的帶寬。實際上，DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬，它們都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作頻率是200MHz，而DDR2-400的核心工作頻率是100MHz，也就是說DDR2-400的延遲要高于DDR400。
2、封裝和發熱量：
DDR2內存技術最大的突破點其實不在于用戶們所認為的兩倍于DDR的傳輸能力，而是在采用更低發熱量、更低功耗的情況下，DDR2可以獲得更快的頻率提升，突破標準DDR的400MHZ限制。
DDR內存通常采用TSOP芯片封裝形式，這種封裝形式可以很好的工作在200MHz上，當頻率更高時，它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容，這會影響它的穩定性和頻率提升的難度。這也就是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的原因。而DDR2內存均采用FBGA封裝形式。不同于目前廣泛應用的TSOP封裝形式，FBGA封裝提供了更好的電氣性能與散熱性，為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好的保障。
DDR2內存采用1.8V電壓，相對于DDR標準的2.5V，降低了不少，從而提供了明顯的更小的功耗與更小的發熱量，這一點的變化是意義重大的。
DDR2采用的新技術：
除了以上所說的區別外，DDR2還引入了三項新的技術，它們是OCD、ODT和Post CAS。
OCD（Off-Chip Driver）：也就是所謂的離線驅動調整，DDR II通過OCD可以提高信號的完整性。DDR II通過調整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的電阻值使兩者電壓相等。使用OCD通過減少DQ-DQS的傾斜來提高信號的完整性；通過控制電壓來提高信號品質。
ODT：ODT是內建核心的終結電阻器。我們知道使用DDR SDRAM的主板上面為了防止數據線終端反射信號需要大量的終結電阻。它大大增加了主板的制造成本。實際上，不同的內存模組對終結電路的要求是不一樣的，終結電阻的大小決定了數據線的信號比和反射率，終結電阻小則數據線信號反射低但是信噪比也較低；終結電阻高，則數據線的信噪比高，但是信號反射也會增加。因此主板上的終結電阻并不能非常好的匹配內存模組，還會在一定程度上影響信號品質。DDR2可以根據自已的特點內建合適的終結電阻，這樣可以保證最佳的信號波形。使用DDR2不但可以降低主板成本，還得到了最佳的信號品質，這是DDR不能比擬的。
Post CAS：它是為了提高DDR II內存的利用效率而設定的。在Post CAS操作中，CAS信號（讀寫/命令）能夠被插到RAS信號后面的一個時鐘周期，CAS命令可以在附加延遲（Additive Latency）后面保持有效。原來的tRCD（RAS到CAS和延遲）被AL（Additive Latency）所取代，AL可以在0，1，2，3，4中進行設置。由于CAS信號放在了RAS信號后面一個時鐘周期，因此ACT和CAS信號永遠也不會產生碰撞沖突。
總的來說，DDR2采用了諸多的新技術，改善了DDR的諸多不足，雖然它目前有成本高、延遲慢能諸多不足，但相信隨著技術的不斷提高和完善，這些問題終將得到解決
