DDR的前世與今生（二）

　　SDRAM與DDR SDRAM

　　SDRAM是比較久遠(yuǎn)的事情了，但我們一說到它肯定不會和 DDR混淆，我們通常理解的SDRAM其實是SDR SDRAM,為SDRAM的第一代，而DDR1則為第二代，乃至到我們現(xiàn)在使用的DDR4，其實為第五代SDRAM，在此需要澄清一下。以示區(qū)別，后續(xù)文 章里面用SDR來特指SDR SDRAM，而DDR就特指DDR SDRAM了。

　　就像很多人回復(fù)的一樣，他們的本質(zhì)區(qū)別就是周期操作方 式(也稱時鐘采樣)的差異，這就導(dǎo)致后面設(shè)計上很大的不同。SDR都是“單數(shù)據(jù)傳輸模式”，這種內(nèi)存的特性是在一個內(nèi)存時鐘周期中，在一個波形上升沿時進(jìn) 行一次操作(讀或?qū)?，而DDR則引用了一些新的設(shè)計及技術(shù)，其在一個內(nèi)存時鐘周期中，在波形上升沿時進(jìn)行一次操作，在方波的下降沿時也做一次操作，相當(dāng) 于在一個時鐘周期中，DDR則可以完成SDR兩個周期才能完成的任務(wù)，所以理論上同速率的DDR內(nèi)存與SDR內(nèi)存相比，性能要超出一倍，可以簡單理解為 100MHZ DDR=200MHZ SDR。

　　至于SDR在設(shè)計上等長應(yīng)該如何考慮，我想這個可能是大家最感興趣的問題了，雖然SDR的應(yīng)用已經(jīng)不多了，但還是經(jīng)常有人會來問我們，下面采用個人覺得比較好的上期文章的答復(fù)給大家也來個參考。

　　二 羔子網(wǎng)友說：“雖然都叫同步動態(tài)隨機(jī)存儲器，但是在技術(shù)上有很大差別，sdram屬于第一代ram，ddr-sdram屬于第二代ram，運(yùn)用的是 double data rate和預(yù)存取技術(shù)，傳輸速率是第一代的兩倍以上。在layout時，sdram甚至不用做等長，高性能要求除外。”

　　山水江南網(wǎng)友說：“Sdram是共同時鐘同步，數(shù)據(jù)和時鐘信號不用等長，但有最長的要求，所以走線盡可能的短。”

　　還 有其他的一些網(wǎng)友也有類似的觀點，我們比較同意這種說法，正常來說如果SDR頻率在100MHz以下，等長范圍可以較大，相對來講都可以不用刻意去控了， 而如果頻率超過100MHz以上，在PCB設(shè)計上就需要特別注意了，可以通過一個準(zhǔn)確的時序仿真來計算等長，我們的經(jīng)驗法則是盡量控制所有信號的長度，在 可控的情況下最好是長度不超過3inch。這個在高速先生前期的文章時序設(shè)計里面有說到，在此就不再解釋了。

　　好了，現(xiàn)在正式回到我們的DDR時代，如下圖一是SDR到DDR4的近似發(fā)展路線及速率圖。

　　圖一 DDR發(fā)展路線及速率圖

　　內(nèi) 存的傳輸速度得以快速提升，除了芯片**工藝的進(jìn)步之外，關(guān)鍵的技術(shù)就是雙倍數(shù)據(jù)速率以及預(yù)存取。實際上內(nèi)存的內(nèi)核頻率基本上是保持一致的，都是 100MHz到200MHz之間。一般認(rèn)為200MHz的內(nèi)存內(nèi)核頻率是當(dāng)前技術(shù)的極限(超頻除外)。DDR技術(shù)使數(shù)據(jù)傳輸速度提升了一倍，如圖二所示， DDR在時鐘信號上、下邊沿同時采樣數(shù)據(jù)。這樣如果同樣是200MHz的時鐘，DDR可以達(dá)到400Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。

　　圖二 DDR的時序

　　預(yù) 存取技術(shù)則有效提升了芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸速度。預(yù)存取(Prefetch)增加了DDR存儲陣列的位寬，如圖三所示是DDR2和DDR3的預(yù)存取過程，可 以看到，因為預(yù)存取從4比特提升到了8比特，所以相同的總線頻率和數(shù)據(jù)率下，DDR3的核心頻率是DDR2的一半。核心頻率降低，可以減小功耗，減少發(fā)熱 量，提升內(nèi)存工作穩(wěn)定性。而同樣的內(nèi)存核心頻率下，DDR3的總線頻率和數(shù)據(jù)率是DDR2的一倍。

　　圖三 DDR2和DDR3的預(yù)存取過程