DDR3内存的优势

1、在最近的那次IDF上，英特尔对DDR3内存的优势以简明的文字作了概括和上一代的DDR2相比，DDR3在许多方面作了新的规范，比如核心电压降低了，预取设计增加了等，这些设计都是围绕着高速度低功耗这一特点来进行的DDR3DDR2电压 VDD/VDDQ1.5V/1.5V (+/-0.075)1.8V/1.8V (+/-0.1)I/O接口SSTL_15SSTL_18数据传输率(Mbps)800/1066/1333/1600400/533/667/800容量标准512MB-8GB256MB-4GBCL(CAS潜伏期)5/6/7/8/9/10/113/4/5/6AL(附加潜伏期)0/CL-1/CL-20/

2、1/2/3/4RL(读取潜伏期)AL+CLAL+CLWL(写入潜伏期)AL+CWL CWL=5/6/7/8RL-1预取设计(bit)84逻辑Bank数量8（512MB/1GB/2GB/4GB/8GB）164（256MB/512MB）8（1GB/2GB/4GB）突发长度BC4/BL8BL4/BL8封装FBGA78-ball:x4/x896-ball:x16FBGA60-ball:x4/x884-ball:x16引脚标准240Pin DIMM240Pin DIMMDDR3和DDR2基本规格对比在上面那张规格对比表上，能看到DDR3相对于DDR2作了许多改良性和突破性的设计，在接下来的文章中，我们将

3、尽可能用浅显的文字去理解DDR3的一些重要设计。 DDR3核心设计：8-bit预取，提升带宽的关键技术 在本文开始就谈到，DDR3的催生是源于处理器外频增加引起的对内存带宽增长需求，也就是说，DDR3它存在的最根本意义在于能提供比DDR2更高的数据传输率。下面这张表列举了目前DDR2/DDR3所能提供的带宽：内存标准核心频率I/O频率有效传输频率单通道带宽双通道带宽DDR2-667PC2-5300166 MHz333 MHz667 MHz5.3 GB/s10.6 GB/sDDR2-800PC2-6400200 MHz400 MHz800 MHz6.4 GB/s12.8 GB/sDDR3-800

4、PC3-6400100 MHz400 MHz800 MHz6.4 GB/s12.8 GB/sDDR3-1066PC3-8500133 MHz533 MHz1066 MHz8.5 GB/s17.0 GB/sDDR3-1333PC3-10600166 MHz667 MHz1333 MHz10.6 GB/s21.3 GB/sDDR3-1600PC3-12800200 MHz800 MHz1600 MHz12.8 GB/s25.6 GB/s在同样核心频率下，DDR3能提供两倍于DDR2的带宽。相信很快能制造核心频率为266MHz的DDR3出来，那样的话，数据传输频率可以达到2133MHz，双通道带宽能

5、达到惊人的34GB/s。我们知道DRAM内部存储单元的核心频率提高比较困难且成本较高，DDR2-800的核心频率已经达到了200MHz，为了解决外部数据传输率和核心速度之间的矛盾，必须引进新的技术也保证数据传输率持续的增长。DDR3的8-bit Prefetch（数据预取架构）技术也应运而生。 DDR3 800内部Cell（存储单元）的核心频率仅为100MHz，采用8-bit的预取技术后，却能提供和核心频率为200MHz的DDR2-800同样的带宽。也就是说引入DDR3，通过这种并行运行的方式来增加内部带宽，可以让内存频率提升回到一个新的起跑线。实际上，Prefetch并不是什么新技术，在DD

6、R1已经就开始应用了，我们以前经常能看到这样描述DDR，“在时钟周期的上沿和下沿都能传输数据，所以传输率比SDRAM快了一倍”，这就说上沿传输一位数据，下沿传输一位数据，在一个时钟周期内一共传输两位数据(2-bit)给北桥，但这2-bit数据得先从存储单元预取出来才行（一个时间周期）。换句话说，一次读2-bit的数据，然后在I/O时钟上升沿和下降沿传输出去，这就是2-bit Prefetch技术。当然这只是表面的解释，实际情况要比这复杂得多，要注意是，这儿是2-bit，是指2位数据，即2倍芯片位宽的数据。在DDR2时代，使用了4-bit预取技术，一次从存储单元预取4-bit的数据，然后在I/O

7、时钟上升沿和下降沿传输出去，由于4-bit需要2个时钟周期才能完成传输，这就是为什么DDR2的I/O时钟频率为存储单元频率两倍的原因。到了DDR3，8-bit预取技术也自然水到渠成，一次从存储单元预取8-bit的数据，在I/O端口处上下沿触发传输，8-bit需要4个时钟周期完成，所以DDR3的I/O时钟频率是存储单元核心频率的4倍，由于是上下沿都在传输数据，所以实际有效的数据传输频率达到了核心频率的8倍。比如，核心频率为200MHz的DDR3-1600，其I/O时钟频率为800MHz，有效数据传输频率为1600MHz。显然，通过使用Prefetch架构可以解决存储单元内部数据总线频率（核心频率

8、）较低的瓶颈。8-bit预取，正是DDR3提升带宽的关键技术。同样的核心频率，DDR3能提供两倍于DDR2的带宽。 DDR3：更低功耗的架构 Kingston DDR3-1066 标签上注明为1.5V内存频率越来越高，带来负面影响就是功耗的增加，所以新一代的内存都会在功耗上作些改进，以抵消频率提高带来的负面影响。最通常的方式就是降低内存的核心电压。DDR1的核心电压为2.5V，DDR2的核心电压为1.8V，DDR3的核心电压进一步降低了，仅有1.5V。DDR3内存模块拥有比DDR2更好的带宽功耗比（Bandwitdh per watt）。对比现有的DDR2-800产品，DDR3-800、106

9、6的功耗比分别为0.72X、0.83X，不单内存带宽大幅提升，功耗表现也比上代更好。除了更低的核心电压外，DDR3还有许多节能方面的改进：· 重置（Reset）重置是DDR3新增的一项重要功能，将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有的操作，并切换至最少量活动的状态，以节约电力。在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所以有数据接收与发送器都将关闭。所有内部的程序装置将复位，DLL（延迟锁定回路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静，将使DDR3达到最节省电力的目的。事实上，业界对重置功能早就有所要求，此次DDR3

10、总算是响应“号召”了。DDR3低功耗在实际应用中的优势很明显· 根据温度自刷新（SRT）之所以称为DRAM，就是因为它要不断进行刷新（Refresh）才能保留住数据，它是DRAM最重要的操作，刷新操作分为两种：自动刷新（Auto Refresh，简称AR）与自刷新（Self Refresh，简称SR）。为了最大的节省电力，DDR3采用了一种新型的自动自刷新设计（ASR，Automatic Self-Refresh）。当开始ASR之后，将通过一个内置于DRAM芯片的温度传感器来控制刷新的频率，因为刷新频率高的话，温度也随之升高。而温度传感器则在保证数据不丢失的情况下，尽量减少刷新频率，

11、降低工作温度。不过DDR3的ASR是可选设计，并不见得市场上的DDR3内存都支持这一功能，因此还有一个附加的功能就是自刷新温度范围（SRT，Self-Refresh Temperature）。通过模式寄存器，可以选择两个温度范围，一个是普通的的温度范围（例如0至85），另一个是扩展温度范围，比如最高到95。对于DRAM内部设定的这两种温度范围，DRAM将以恒定的频率和电流进行刷新操作。· 局部自刷新（RASR，Partial Array Self-Refresh）这是DDR3的一个可选项，通过这一功能，DDR3内存芯片可以只刷新部分逻辑Bank，而不是全部刷新，从而最大限度的减少因自刷新产生的电力消耗。这个功能对于移动计算的意义将会更为重要，使得笔记本电脑厂商可以在系统未处于最高性能模式下时，通过更少的刷新循环节省更多的电能。小知识：什么是逻辑BankDRAM的内部是一个存储阵列。因为如果是管道式存储（就如排队买票），就