Memorias DDR

De Departamento de Informatica
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Memoria ram DDR.

Las memorias DDR (Double Data Rate) también llamadas DDR SDRAM, son un tipo de memoria principal encargada de almacenar datos de programa e información, para ser usada por la CPU, basada en SDRAM (Memoria Dinámica de Acceso Aleatorio con una interfaz Sincrónica).


Contenido

Reseña Histórica

Creadas a principios del año 2000, nacen como el sucesor directo de las memorias SDRAM ya que producto de que los computadores se volvían mas populares y mas complicados, y por lo tanto, la complejidad y frecuencia de las solicitudes a la memoria aumentaban; las limitaciones de las memorias SDRAM estaban disminuyendo el desempeño.

Organización y Estructura Física

La imagen muestra la diferencia entre una memoria DIMM y una SO-DIMM.

Cada modulo de memoria DDR es un placa plástica en la que se encuentran soldados todos sus componentes (chip, pines) y poseen una cavidad en la parte de la conexión y 2 cavidades en sus lados para mantenerla fija a la CPU.

En su versión para computador de escritorio posee en su estructura 184 pines (SD RAM tiene 168) y en su versión para computadores portátiles SO-DIMM posee 200 pines trabajando entre 0ºC y 70ºC.

El interior de cada chip puede ser visto como matriz en la que cada celda tiene la capacidad de almacenar un bit, el que sera localizado directamente proporcionando una fila y una columna de la matriz. En el fondo, la CPU identifica cada celda a través de un número llamado dirección de memoria, a partir de ésta, se calcula cual es la fila y columna asociada con lo que se logra acceder a la celda requerida.

Las DDR RAM se organizan en filas o páginas de memoria, que a su vez, se dividen en 4 secciones llamados bancos. Cada banco tiene un tipo de registro asociado a él. Para poder acceder a estas filas de memoria DDR, se debe especificar en los pines el banco de memoria y dirección de la fila. Así, el acceso se realiza en 2 pasos; primero comunicando la fila y después la columna utilizando los mismos terminales de conexión (técnica llamada multiplexado).

La CPU no suele usar bits independientes sino que agrupaciones de éstos, en palabras binarios, lo que hace que la RAM no se presente en un solo chip, sino que en agrupaciones de estos, por ejemplo, 8 chips agrupados, en el que cada chip almacene X bits, proporcionando en conjunto X K

Nomenclatura

En memorias DDR, se suele usar como nomenclatura la cantidad de datos transferidos por segundo (DDR-200, DDR-266, etc) o la cantidad máxima de transferencia de MB por segundo (PC-1600, PC-2100, etc).

Ejemplos:

  • DDR-200 100 MHz 10 ns 100 MHz 200 Million PC-1600 1.600 GB/s
  • DDR-266 133 MHz 7.5 ns 133 MHz 266 Million PC-2100 2.133 GB/s
  • DDR-333 166 MHz 6 ns 166 MHz 333 Million PC-2700 2.667 GB/s
  • DDR-400 200 MHz 5 ns 200 MHz 400 Million PC-3200 3.200 GB/s

Ram Timings

Simplificación de como se transmiten dos bloques de datos por cada ciclo completo de señal.

Ram Timings o Memory Timings mide el desempeño de la memoria DRAM usando cuatro parámetros: CL, tRCD, tRP y tRAS en unidades de ciclos de reloj (clock cycles). Se suelen escribir como cuatro números separados por guiones, ej: 5-5-5-15. El cuarto número (tRAS) se suele omitir y un quinto, el Command Rate, a veces se agrega. Estos parámetros especifican la latencia que afecta la velocidad de la RAM, de modo que números menores implican un desempeño más rápido. DIMMs modernos incluyen un chup SPD ROM que contiene los tiempos de memoria recomendadas para una configuración automática. La BIOS de un PC puede permitir al usuario realizar ajustes para aumentar el desempeño (con el riesgo de alterar la estabilidad del sistema) o, en algunos casos, aumentar la estabilidad (disminuyendo el desempeño).

El Ram Timings es distinto que el ancho de banda de la memoria, el último mide el rendimiento de la memoria. Es posible, en un avance en la tecnología, incrementar ambos, el ancho de banda y la latencia. Por ejemplo, la memoria DDR ha sido sustituida por la memoria DDR2, y aún así la memoria DDR2 tiene una latencia significantemente mayor a la misma frecuencia de reloj. Sin embargo, la memoria DDR2 puede ser clockeada más rápido, disminuyendo su tiempo de ciclo; La memoria DDR2 clockeada significantemente más que la DDR también tiene una latencia menor (en nanosegundos) que la DDR. Pero la memoria DDR2 ha sido sustituida por la memoria DDR3 y la tendencia de una latencia mayor acoplado con una mayor velocidad de clock ha continuado. Aumentando el ancho de banda de la memoria, incluso mientras se aumenta la latencia de la memoria, puede aumentar el desempeño de un computador con múltiples preocesadores y además sistemas con procesadores que tienen múltiples hebras de ejecución.

Nombre Símbolo Definicion
CAS latency CL El tiempo entre enviar una columna de dirección a la memoria y el comienzo de la información en respuesta, Este es el tiempo que transcurre en hasta leer el primer bit de memoria desde una DRAM con la fila correcta ya abierta.
Delay de Dirección de Fila a Dirección de Columna TRCD El número de ciclos de reloj requeridos entre abrir una fila de memoria y acceder a las columnas en ella. El tiempo para leer el primer bit de memoria de una DRAM sin una fila activa es TRCD + CL.
Tiempo de precarga de la fila TRP El número de ciclos de reloj requierodos entre emitir el comando de precarga y abrir la siguiente fila. El tiempo para leer el primer bit de memoria de una DRAM con la fila abierta equivocada es TRP + TRCD + CL.
Tiempo activo de la Fila TRAS El número de ciclos de reloj requeridos entre un comando de banco activo y la emisión del comando de precarga. Este es el tiempo necesario para internamente refrescar la fila, y superponerla con TRCD. En módulos SDRAM, es simplemente TRCD + CL. En otro caso, se aproxima a TRCD + (2 * CL).
Notas:
  • RAS : Row Address Strobe
  • CAS : Column Address Strobe
  • TWR : Write Recovery Time, el tiempo que debe pasar entre el último comando de escritura a una fila y recargarla. Generalmente, TRAS = TRCD + TWR.
  • TRC : Row Cycle Time. TRC = TRAS + TRP.

Estándares de Modulos

De acuerdo a los estándares propuesto por la JEDEC (asociación encargada de estandarizar desarrollo de tecnologias basadas en semiconductores) la denominación estándar para las memorias basadas en DDR es:

DDR

Nombre Estándar Módulo Frecuencia
de reloj
Frecuencia
de bus I/O
Velocidad de
Transferencia
Ancho de banda
máximo por canal
Ancho de banda
máximo doble canal
Valores en Megahertz (MHz) Valores en Gigabytes por segundo (GB/s)
DDR-200 PC-1600 100 100 200 1,6 3,2
DDR-266 PC-2100 133 133 266 2,1 4,2
DDR-333 PC-2700 166 166 333 2,7 5,4
DDR-400 PC-3200 200 200 400 3,2 6,4

DDR2

Nombre Estándar Módulo Frecuencia
de reloj
Frecuencia
de bus I/O
Velocidad de
Transferencia
Ancho de banda
máximo por canal
Ancho de banda
máximo doble canal
Valores en Megahertz (MHz) Valores en Gigabytes por segundo (GB/s)
DDR2-400 PC2-3200 100 200 400 3,2 6,4
DDR2-533 PC2-4200 133 266 533 4,2 8,4
DDR2-667 PC2-5300 166 333 667 5,3 10,6
DDR2-800 PC2-6400 200 400 800 6,4 12,8
DDR2-1066 PC2-8500 266 533 1066 8,5 17,0

DDR3

Nombre Estándar Módulo Frecuencia
de reloj
Frecuencia
de bus I/O
Velocidad de
Transferencia
Ancho de banda
máximo por canal
Ancho de banda
máximo doble canal
Valores en Megahertz (MHz) Valores en Gigabytes por segundo (GB/s)
DDR3-800 PC3-6400 100 400 800 6,4 12,8
DDR3-1066 PC3-8500 133 533 1066 8,5 17,0
DDR3-1333 PC3-10600 166 666 1333 10,6 21,2
DDR3-1600 PC3-12800 200 800 1600 12,8 25,6
DDR3-1866 PC3-14900 233 933 1866 14,9 29,8
DDR3-2133 PC3-17000 266 1066 2133 17,0 34,0

DDR vs SDRAM

Simplificación de como se transmiten dos bloques de datos por cada ciclo completo de señal.







  • La memoria puede correr a menor frecuencia de reloj (100-200Mhz).
  • Menor uso de energía (2.5 Volts en relación a los 3.3 Volts de SDRAM).
  • Permite un mayor volumen de datos transmitido por unidad de tiempo.
  • La memoria SDRAM tiene 168 pines mientras que la DDR tiene 184 y una sola muesca en el conector.







Tipos de memorias

Comparación gráfica de memoria DDR2 con DDR3 a distintas frecuencias.

DDR

  • Voltaje de 2.5 Volts.
  • Velocidad de reloj que va desde los 100Mhz hasta los 200Mhz.

DDR2

  • Creadas en el año 2003 corresponden a la segunda generación de las memorias DDR.
  • Velocidad de bus de datos corre dos veces más rápida que las DDR, duplicando rendimiento de procesamiento en memoria.
  • Posee un voltaje de 1.8 Volts.
  • De 240 pines.
  • Cuadruplican la velocidad de la SDRAM.

DDR3

  • Posee un voltaje de 1.5 Volts.
  • De 240 pines,.
  • 8 veces mas rápidas que las SDRAM.

DDR4

  • Su desarrollo comienza cercano al año 2005 (2 años antes del lanzamiento de DDR3 que fue en 2007) de la mano de la JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).
  • Memoria DIMM (Módulo de Memoria en línea doble) de 284 pines y SO-DIMM de 256 pines.
  • Voltaje inicial estimado de 1.2 Volts, con potencial de 1.05 Volts.
  • Inicialmente 2133 MT/s, con el potencial de 4266 MT/s.

Referencias

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