Tìm hiểu về DDR SDRAM và DDR2 SDRAM

Bộ nhớ SDRAM tốc độ truyền dữ liệu đôi (DDR: Double data rate) là một tiêu chuẩn JEDEC, một nâng cấp phát triển trong đó dữ liệu được truyền gấp đôi nhanh bằng SDRAM chuẩn. Thay vì gấp đôi xung thực tế, bộ nhớ DDR lại đạt được gấp đôi tốc độ bằng cách truyền gấp hai lần cho mỗi chu kỳ chuyển giao: một lần ở phần trước (giảm) và một lần tại phần cuối (tăng) của chu kỳ. Điều này làm tăng gấp đôi một cách hiệu quả tốc độ truyền, mặt dù sử dụng cùng tổng thể những tín hiệu đồng hồ và định thời gian.

DDR SDRAM

DDR SDRAM đầu tiên vào thị trường năm 2000 và được dùng trên các card đồ họa cao cấp do không có bất kỳ chipset bo mạch chủ hỗ trợ nó tại thời điểm đó. Cuối cùng DDR trở thành thông dụng năm 2002 với xu hướng hỗ trợ bo mạch chủ và chipset. Từ năm 2002 đến 2005, DDR là loại bộ nhớ phổ biến nhất trong các PC chủ đạo. DDR SDRAM dùng thiết kế module DIMM với 184 chân.

DDR DIMM xuất hiện đa dạng tốc độ hay những tốc độ băng thông và thông thường chạy ở 2.5 volt. Chúng cơ bản là một sự mở rộng tiêu chuẩn SDRAM DIMM được thiết kế lại để hỗ trợ gấp đôi ghi thời gian, nơi dữ liệu được gửi ở mỗi chuyển tiếp đồng hồ (gấp hai cho mỗi chu kỳ) hơn là một lần cho mỗi chu kỳ như với SDRAM tiêu chuẩn. Để loại bó sự rối rắm với DDR, SDRAM chuẩn mực được gọi là tốc độ truyền dữ liệu đơn (SDR: single data rate). Bảng 1 so sánh những loại khác nhau của các module DDR SDRAM tiêu chuẩn công nghiệp. Như bạn thấy, những chip thô được thiết kế theo tốc độ chuyển giao mega cho mỗi giây, trong khi các module được thiết kế theo băng thông gần đúng theo megabyte cho mỗi giây.

Bảng 1: Các tốc độ module DDR tiêu chuẩn JEDEC (DIMM 184 chân) và các tốc  độ truyền

Tiêu chuẩn module	Loại chip	Tốc độ đồng hồ (MHz)	Những chu kỳ/đồng hồ	Tốc độ Bus (Bytes)	Dung lượng bus (Bytes)	Tốc độ truyền (MBps)	Tốc độ kênh đổi
PC1600	DDR200	100	2	200	8	1,600	3,200
PC2100	DDR266	133	2	266	8	2,133	4,266
PC2700	DDR333	166	2	333	8	2,667	5,333
PC3200	DDR400	200	2	400	8	3,200	6,400

MTps = Megatransfers/second

Mbps = Megabytes/second

DIMM = Dual inline memory module

DDR = Double data rate

Các nhà sản xuất chip và module thông thường sản xuất những linh kiện theo những đánh giá tốc độ tiêu chuẩn JEDEC chính thức. Tuy nhiên, để hỗ trợ vượt xung, vài nhà sản xuất module bộ nhớ mua những chip không tiêu chuẩn và không được kiểm tra từ những nhà sản xuất chip nhớ, kế tiếp kiểm tra độc lập và phân loại chúng theo tốc độ. Những chip này sau đó được đóng gói thành các module với tên không chính thức và số liệu tốc độ vượt các đánh giá tiêu chuẩn. Bảng 2 thể hiện các đánh giá tốc độ không chính thức phổ biến mà tôi đã thấy trên thị trường. Nhận xét ràng do các tốc độ của những module này vượt xa các tốc độ chipset và bo mạch chủ tiêu chuẩn mặc định, bạn sẽ không thấy bất kỳ thuận lợi nào để sử dụng chúng trừ khi bạn đang vượt xung hệ thống của bạn để phù hợp.

Bảng 2: Các tốc độ Module DDR (không là tiêu chuẩn JEDEC) bị vượt xung (DIMM  184 chân) và các tốc độ truyền.

Tiêu chuẩn module	Loại chip	Tốc độ đồng hồ (MHz)	Những chu kỳ/đồng hồ	Tốc độ bus(Bỵtcs)	Dung luợng bus (Bytes)	Tốc độ truyền (MBps)	Tốc độ kênh đôi
PC3500	DDR433	216	2	433	8	3,466	6,933
PC3700	DDR466	233	2	466	8	3,733	7,466
PC4000	DDR500	250	2	500	8	4,000	8,000
PC4200	DR533	266	2	533	8	4,266	8,533
PC4400	DDR550	275	2	550	8	4,400	8,800
PC4800	DR600	300	2	600	8	4,800	9,60

MTps – Uegatransfers/second

Mbps – Megabytes second

DIMM = Dual inline memory module

DDR = Double data rate

Các băng thông được liệt kê trong các bằng biểu này là cho mỗi module. Phần lớn các chipset hỗ trợ DDR cũng hỗ trợ hoạt động kênh đôi một kỹ thuật mà trong đó hai DIMM phù hợp được lắp đặt để có chức năng như một dãy đơn với gấp đôi băng thông của một module đơn. Ví dụ như nếu một chipset hỗ trợ các module PC3200 tiêu chuẩn, băng thông cho một module đơn sẽ là 3.200MBps. Tuy nhiên trong chế độ kênh đôi bộ nhớ kênh đôi tổng băng thông sẽ gấp đôi 6.400MBps. Hoạt động kênh đôi tối ưu hoá thiết kế PC bằng cách đảm bảo ràng bus CPL và bus bộ nhớ đều chạy chính xác cùng tốc độ (nghĩa là băng thông, không phải MHz) vì vậy dữ liệu có thể di chuyển đồng bộ giữa các bus không có những chậm trễ.

DDR2 SDRAM

DDR2 SDRAM đơn giản chỉ là một phiên bản nhanh hơn của bộ nhớ DDR: nó đạt được băng thông cao hơn bằng cách sử dụng các cặp dây tín hiệu khác nhau cho phép truyền tín hiệu nhanh hơn mà không bị các sự cố ổn và nhiều. DDR2 vẫn là tốc độ truyền dữ liệu gấp đôi, giống như với DDR nhưng phương pháp truyền tín hiệu sửa đôi cho phép đạt được các tốc độ cao hơn mà không bị nhiều tiếng ồn hay bị xen ngang vào giữa các tín hiệu. Các tín hiệu thêm vào đòi hỏi các cặp khác nhau bổ sung vào chân chốt DDR2 DIMM có 240 chân nhiều hơn 184 chân của DDR. Đặc điểm kỹ thuật DDR ban đầu chính thức dừng lại ở 400MHz (mặc dù nhanh hơn các module vượt xung không chính thức được sản xuất), trong khi DDR2 khởi điểm từ 400MHz và phát triển chính thức lên đến tối đa 1066MHz. Bảng 3 cho thấy các loại module DDR2 khác nhau chính thức được chấp thuận của JEDEC và các chi tiết kỹ thuật của băng thông.

Bảng 3: Các tốc độ module DDR2 tiêu chuẩn JEDEC (DIMM 240 chân) và các tốc độ truyền.

Tiêu chuẩn module	Loại chip	Tốc độ đồng hồ (MHz)	Những chu kỳ/ đồng hồ	Tốc độ Bus (Bytes)	Dung lượng bus (Bytes)	Tốc độ truyền (MBps)	Tốc độ kênh đôi
PC2-3200	DDR2-400	200	2	400	8	3,200	6,400
PC2-4200	DDR2-533	266	2	533	8	4.266	8.533
PC2-5300	DDR2-667	333	2	667	8	5,333	10,667
PC2-6400	DDR2-800	400	2	800	8	6.400	12,800
PC2-8500	DDR2-1066	533	2	1066	8	8.533	17,06

MTps = Megatransfers/giây

Mbps = Megabytes/giây

DIMM = Dual inline memory module

DDR = Double data rate

Tiêu chuẩn được JEDEC chấp thuận chính thức nhanh nhất là DDR2-1066 bao gồm các chip chạy ở tốc độ hiệu quả 1.066MHz (các truyền mega thực sự trong mỗi giây), dẫn đến các module được định rõ PC2-8500 có một băng thông 8,533MBps. Tuy nhiên, giống như với DDR, nhiều nhà sản xuất sản xuất những module nhanh hơn cho những hệ thống vượt xung. Những module này được bán như những module với các tên không chính thức và số liệu tốc độ vượt các đánh giá tiêu chuẩn. Bảng 4 thể hiện các đánh giá tốc độ không chính thức phổ biến tôi từng thấy trên thị trường. Nhận xét rằng do các tốc độ của những module này vượt xa các tốc độ chipset và bo mạch chu mặc định tiêu chuẩn bạn sẽ không thấy bất kỳ thuận lợi nào để sử dụng chúng trừ khi bạn đang cho vượt xung hệ thống của bạn để phù hợp.

Bảng 4: Các tốc độ module DDR2 (DIMM 240 chân) vượt xung (không là tiêu chuẩn JEDEC) và các tốc độ truyền.

Tiêu chuẩn module	Loại chip	Tốc độ đồng hồ (MHz)	Những chu kỳ/ đồng hồ	Tốc độ Bus (Bytes)	Dung lượng bus (Bytes)	Tốc độ truyền (MBps)	Tốc độ kênh đôi
PC2-6000	DDR2-750	375	2	750	8	6,000	12,000
PC2-7200	DDR2-900	450	2	900	8	7.200	14,400
PC2-8000	DDR2-1000	500	2	1000	8	8,000	16,000
PC2-8800	DDR2-1100	550	2	1100	8	8,800	17,600
PC2-8888	DDR2-1111	556	2	nil	8	8,888	17,777
PC2-9I36	DDR2-1142	571	2	1142	8	9,136	18,272
PC2-9200	DDR2-1150	575	2	1150	8	9,200	18,400
PC2-9600	DDR2-1200	600	2	1200	8	9,600	19,200
PC2-10000	DDR2-1250	625	2	1250	8	10,000	20,00

MTps = Megatransfers/giây

Mbps – Megabytes/giây

DIMM = Dual inline memory module

DDR = Double data rate

Ngoài việc cung cấp tốc độ và băng thông lớn hơn, DDR2 còn có những lợi thế khác. Chúng dùng điện áp thấp hơn DDR quy ước (1.8Vso với 2.5V), do đó điện năng tiêu thụ và sự phát sinh nhiệt giảm. Do chip DDR2 cần số lượng lớn các chân chốt, các chip thường sử dụng đóng gói FBGA (fine-pitch ball grid array) hơn là đóng gói TSOP (thin small outline package) được hầu hết các chip DDR và SDRAM quy ước sử dụng. Các chip FPGA liên kết với lớp nền cơ sở (nghĩa là trong hầu hết các trường hợp là module bộ nhớ) qua các banh hàn đặt cách nhau sít sao trên nền của các chip.

Các DDR2 DIMM tương tự với DDR DIMM quy ước nhưng có nhiều chân hơn và các vết khía (Notch) khác nhau một tý để ngăn ngừa sự nhầm lẫn hay ứng dụng sai. Cho ví dụ, những vết khía vật lý khác nhau ngăn ngừa bạn cắm module DDR2 vào socket DDR hay (SDR). Những thiết kế module bộ nhớ DDR2 kết hợp 240 chân chốt, nhiều hơn đáng kể DDR quy ước hay các DIMM SDRAM tiêu chuẩn.

JEDEC bắt đầu làm việc về đặc điểm kỹ thuật DDR2 vào tháng 4 năm 1998 và công bố tiêu chuẩn vào tháng 9 năm 2003. Sự sản xuất chip và module DDR2 thực sự bắt đầu vào giữa năm 2003 và các chipset, bo mạch chủ, hệ thống hỗ trợ DDR2 xuất hiện trong các hệ thống trên cơ sở bộ xử lý Intel vào giữa năm 2004. Tại thời điểm đó các biến thể của DDR2 như G- DDR2 (Graphics DDR2) bắt đầu có trong một số card đồ họa. Chipset bo mạch chủ hỗ trợ cho DDR2 trong các hệ thống nền bộ xử lý Intel xuất hiện năm 2005. Có thể nhận thấy AMD thiếu sự hỗ trợ cho DDR2 suốt năm 2005, các họ bộ xử lí Athlon 64 và Opteron bao gồm tích hợp bộ điều khiển bộ nhớ DDR Các hệ thống trên nền bộ xử lý AMD đầu tiên hỗ trợ DDR2 vào giữa năm 2006, với sự phát hành các bo mạch chủ socket AM2 và các bộ xử lý cho phù hợp (Socket F của AMD, cũng được biết như 1207 FX, hỗ trợ bộ nhớ DDR2).

Thật thú vị để nhận xét rằng AMD hầu như mất hai năm sau Intel trong sự chuyển tiếp từ DDR sang DDR2. Đó là bởi vì AMD bao gồm bộ điều khiển bộ nhớ trong Athlon 64 và tất cả bộ xử lý tiếp theo, hơn là kết hợp bộ điều khiển bộ nhớ vào chipset North Bridge, như nhiều thiết kế Intel đầu tiên. Mặc dù có những lợi thế để tích hợp bộ điểu khiển bộ nhớ vào CPU, một bất lợi là không khả năng để nhanh chóng chấp nhận các kiến trúc bộ nhớ mới, bởi vì làm vậy đòi hỏi cả bộ xử lý và socket bộ xử lý phải được thiết kế lại. Tuy nhiên với sự phát hành các bộ xử lý Core i7 năm 2008, Intel cũng đã di chuyển bộ điều khiển bộ nhớ từ chipset vào bộ xử lý, do vậy đặt Intel và AMD cùng tình huống đến chừng mực mà các kiến trúc bộ nhớ được quan tâm.

Tìm hiểu thêm về các loại màn hình!