DDR和SDRAM 理解

SDRAM：SDRAM，即Synchronous DRAM（同步动态随机存储器），曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型，即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”，那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格，而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度，比如PC100，那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。
与系统总线速度同步，也就是与系统时钟同步，这样就避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用，因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压，168Pin的DIMM接口，带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上，在显存上也较为常见。

    DDR SDRAM：严格的说DDR应该叫DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，部分初学者也常看到DDR SDRAM，就认为是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。

    SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

    与SDRAM相比：DDR运用了更先进的同步电路，使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行，又保持与CPU完全同步；DDR使用了DLL(Delay Locked Loop，延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术，当数据有效时，存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据，每16次输出一次，并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDL本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据，因而其速度是标准SDRA的两倍。

目前电脑系统性能的瓶颈主要是在数据的读取和传输上，要提高系统性能主要是提高内存的速度。
一、SDRAM与DDR SDRAM
  SDRAM（Synchronous Dynamic RAM，同步动态随机存储器）内存（如图1）自从Pentium时代以来，就开始了其不可动摇的霸主地位，这种主体结构一直延续至今，它可以使所有的输入输出信号保持与系统时钟同步，内存就是工作在系统的外部频率下。它使用168线的管脚接口，具有64bit的带宽，工作电压为3.3伏，目前最快的内存模块为5.5纳秒。由于其最初的标准是采用将内存与CPU进行同步频率刷新的工作方式，因此，基本上消除了等待时间，提高了系统整体性能。SDRAM内存有66MHz（PC66）、100MHz（PC100）和133MHz（PC133）三种标准规格，某些内存厂商为了满足一些超频爱好者的需求还推出了PC150和PC166内存，SDRAM在DDR和Rambus内存的强势冲击下，可以说露出了已经走到尽头的无奈。
二、DDR SDRAM
   DDR SDRAM （如图2）由VIA、IBM、AMD等在1998年12月确定的完全开放式新一代内存规范，1999年的5月，第一批184pin DDR SDRAM DIMM模组正式获得了认可。DDR SDRAM（Double Date Rate，上下行双数据率SDRAM）在同步动态读写存储器SDRAM的基础上，使用了更多、更先进的同步电路，采用DLL（Delay－Locked Loop，延时锁定环）技术提供数据选通信号对数据进行精确定位，在时钟脉冲的上升沿和下降沿都可传输数据，在相同的总线频率下DDR内存具有更高的数据带宽，即使在133MHz的总线频率下的带宽也能达到2.1GB/S，是PC133标准的两倍。至于地址与控制信号则与传统SDRAM相同，仍在时钟上升沿进行传输。DDR内存采用2.5V电压，SDRAM使用的3.3V电压，DDR SDRAM可以沿用现有SDRAM的生产体系，制造成本比SDRAM略高一些，制造普通SDRAM的设备只需稍作改进就能进行DDR内存的生产。DDR可以在不提高时钟频率的情况下，使数据传输率提高一倍，采用64位的并行数据总线，DDR分为4种主要型号，DDR-200、DDR-266、DDR-333和DDR-433。DDR SDRAM外形上DDR与SDRAM相比差别不大，DDR内存具有184只管脚和一个小缺口，DDR内存管脚数比SDRAM多出16只管脚。
   DDR SDRAM有着先天性的优势，取代SDRAM只是时间上的问题，DDR内存的速度也越来越快，DDR内存的封装。采用不同封装技术的内存条，在性能上也会存在较大差距，而要获得更好的性能，封装技术也相应需要革新。自DDR333开始采用CSP封装，CSP封装内存不但体积小，同时也更薄，其工艺大大提高了内存芯片在长时间运行后的可靠性。   
 
图1 SDRAM内存 图2 DDR SDRAM 内存
 
图3 PC－1066 RDRAM内存 图4 RIMM－4200 RDRAM内存
三、RAMBUS  
  DDR SDRAM 的对手是RDRAM（如图3），它由Rambus公司开发的具有系统带宽，从芯片到芯片接口设计的新型串行结构的DRAM，得到Intel强力支持的全新架构的内存技术，在高工作频率、高带宽、高持续传输率方面的优势好过DDR SDRAM，其技术引入了RISC（精简指令集），依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量，其数据通道接口只有16bit，RDRAM也是采用双速率传输结构，同时利用时钟脉冲的上升与下降沿进行数据传输，可以提供更大的带宽，单个Direct RDRAM传输率可达1.6GB/s，两个的传输率可达3.2GB/s。以Intel公司推广Direct RDRAM为例，具有300～400MHz的工作速度，它引入了处理器设计中的RISC思想，依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量，在时钟的上升和下降沿同时进行数据传送，因此相当于600～800的速度，数据传送带宽为16位，RDRAM为168Pin管脚，1.8或2.5伏电压，RDRAM的插槽就叫做RIMM，工作时的三根RIMM槽必须全部插满，如果只有一根RDRAM，就必须用终端器将空的槽填上。
  但从制造工艺、生产成本、专利费用以及对传统产品的兼容性等有很多先天的不足，首先DRDRAM对生产制造的工艺水平要求非常高，工艺非常复杂，所以成品率就很低，价格昂贵，其次，生产DRDRAM要重建投资巨大的RDRAM生产线，再次它是RAMBUS公司专利技术，并支付一笔不少的费用。所以目前RDRAM销售不好，随着Intel支持的力度加大，随着成本的不断降低，RDRAM逐渐成为市场的主流。
  DDR SDRAM随着工艺的进步、技术的发展已经实现了良好的兼容性和稳定性，价格比RAMBUS低得多。DDR266或DDR200均是采用TSOP封装技术，自DDR333开始封装方式改为CSP封装。现在，RAMBUS公司推出了更高性能的RAMBUS内存产品PC－1066 RDRAM以及RIMM 4200 RDRAM，已提高竞争力，16bit PC－1066 RDRAM（如图3）属于原来16bit PC－800 RDRAM的升级产品，工作频率达到1066MHz，带宽达到4.26GB/s；32-bit RDRAM （RIMM 4200）（如图4）使用新设计的32bit内存模块，能够提供4.2GB/s带宽，使用的是原来两倍于16bit接口的设计，就是等于将双通道直接整合在了内存模块里面。对于芯片组以及内存来说，都不需要进行任何地调整就可以很好的使用RIMM4200 RDRAM进行工作了。尽管在同样的频率下可以达到一样的带宽，不过新的RIMM 4200与PC－1066 RDRAM相比，就需要新的232 pin接口支持。
  RDRAM系统主要有这几个部分：Rambus ASIC Cell( RAC)被称为专用集成电路单元；Direct Rambus Clock Generator(DRCG)是Rambus时钟发生器；结构上可以划分为：（1）Rambus通道（The Rambus Channel）；（2）Rambus DRAM；（3）内存控制器（The Memory Controller）。RDRAM内存也有一SPD用来记录RDRAM的运行参数。
  RDRAM内存有专门标注格式。其中，A：表示内存容量；B：表示芯片数目；C：表示是否支持ECC；D：预留；E：表示内存的速度。
  现在，Rambus公司公布了其下一代内存技术，Yellowstone（黄石），它可以在传输数据时使传输速率达到3.2GHz甚至是6.4GHz，Yellowstone使用的ODR(Octal Data Rate八倍速率传输）使每个时钟周期可以传输八个bit的数据，另外Yellowstone技术也实现了非常低的DRSL（Differential Rambus Signaling Levels ）电压，达到了从200mV到1.2V的变换。 Rambus的这一Yellowstone技术的架构决定了它是非常容易实现通用性的。

三、三种内存的选用
  SDRAM对于普通的上网、学习、打字、办公等应用仍不失为一种理智选择。注意：千万不要选择杂牌内存！它兼容性和稳定性的问题，常常会地死机，而且故障极难排除。应购买品牌内存条。
  DDR内存在3D游戏和大型图形软件面前，DDR内存已经足以满足一般发烧友的需求，它确实是注重性价比的首选，在选购DDR内存，最好选择品牌内存，要看质量、售后服务有没有保证，另外还要注意采用速度较快的DDR内存，一般至少要选择DDR266。
  Ramus内存在现在选购的人已经不多了，价格也没有那么牛了，如果一位狂热的3D游戏玩家，或者是需要处理大型多媒体文件，而且你又很有钱，它仍然是你的好选择，Rambus内存采用了与SDRAM不同的数据通道架构，带宽达到3.2G/s，这一速度正好与Pentum4处理器的前端总线速度匹配，是以性能完美主义者的首选！选购注意品牌，到有实力、有信誉的品牌内存厂商的专卖店或指定代理那儿去购买。
  总的来说SDRAM对于一般用户而言仍可以算是物美价廉的选择；对于游戏爱好者来说，DDR SDRAM不乏是个明智之选；RDRAM则是那些服务器和工作站的黄金搭档。
四、新型的内存
  新型的内存架构现已出台，QBM（Quad Band Memory，四倍带宽内存）便是其中的一种，Kentron公司将发布带宽达到3.2GB/s（工作频率400MHz）及4.26GB/s（工作频率533MHz）的QBM架构内存，对应同频率的Pentium 4处理器；带宽达到5.4GB/s（工作频率为667MHz）的QBM内存和6.4GB/s（工作频率为800MHz）的QBM内存不久也将发布。还有一种QDR（Quad Data Rate四倍速)内存，QDR SRAM的原理是将以往同时负责读取和写入作用的数据带宽拆解为两组，一组负责读取，而另一组则写入，两组线路都使用了DDR的技术，就是脉冲信号的上升沿和下降沿都可以处理数据资料，这样全速运行正好比传统的SDRAM快上四倍。
  Intel正在开发一种采用聚酯材料的塑料内存。采用的是3D存储技术，数据将被存储在成千上万的聚酯层内，可存储的容量相当大。价格也只有现在采用硅材料生产的同等性质内存的1/10.