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DDR2 SDRAM-Speicher

DDR2 SDRAM-Speicher


DDR2 SDRAM war die zweite Generation von SDRAM mit doppelter Datenrate. Der externe Bus könnte doppelt so schnell wie sein Vorgänger betrieben werden, was die Gesamtsystemleistung erheblich steigern würde.

Der DDR2-SDRAM-Speicher wurde erstmals im Jahr 2003 eingeführt. Zunächst übertraf der neue DDR2-SDRAM-Speicher die vorherige DDR1-SDRAM-Generation aufgrund eines Latenzproblems nicht.

Später wurde das Problem behoben und als die neuen Speicher im Jahr 2004 gestartet wurden, konnten sie die DDR1-Speicher problemlos ausführen.

DDR2 SDRAM Grundlagen

DDR2-Speicher ist komplizierter als sein Vorgänger. Die Speicherzellen werden so aktiviert, dass sie mit einem externen Bus arbeiten können. Wie bei DDR überträgt DDR2 Daten mit der doppelten Taktrate, indem Daten an den steigenden und fallenden Taktflanken übertragen werden, aber der Bus wird mit der doppelten Geschwindigkeit der DDR getaktet. Diese Erhöhung der Taktrate wird durch die Verwendung einer Reihe von Schnittstellenverbesserungen erreicht, einschließlich sogenannter Pre-Fetch-Puffer und Off-Chip-Treiber. Das Problem mit DDR2 besteht darin, dass die Puffer eine Latenz einführen, die doppelt so hoch ist wie die von DDR, was eine Verdoppelung der Busgeschwindigkeit erfordert, um der Latenz entgegenzuwirken.

Die Verbesserungen von DDR2 sind kostenpflichtig. Aufgrund der zusätzlichen Schaltung und der höheren Verpackungsanforderungen sind DDR2-Chips teurer als ihre DDR- oder Straight-SDRAM-Vorgänger.

Eine der Änderungen, die DDR2 SDRAM implementiert hat, ist eine Reduzierung der Versorgungs- oder Betriebsspannung. Es läuft mit einer Netzspannung von 1,8 Volt gegenüber 2,5 Volt für DDR SDRAM. Obwohl dies eine Spannungsreduzierung von 72% darstellt, würde dies den Stromverbrauch für dieselbe Schaltung um ungefähr 50% reduzieren.

Der Stromverbrauch wird nicht nur durch die niedrigere Betriebsspannung reduziert, sondern auch die Betriebsgeschwindigkeit verbessert. Bei gleicher Anstiegsgeschwindigkeit kann der Chip schneller zwischen dem hohen und dem niedrigen Zustand wechseln - in absoluten Zahlen ist weniger Spannungshub erforderlich.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass der Daten-Strobe so programmiert werden kann, dass er in einem Differenzialmodus arbeitet. Die Verwendung eines Differenzsignals reduziert Rauschen, Übersprechen, dynamischen Stromverbrauch und elektromagnetische Störungen.


DDR2 SDRAM-Datenraten und Taktraten
DDR2 SDRAM-TypDatenrate
Mb / s / Pin
Speichertaktgeschwindigkeit
(MHz)
DDR2-400400200
DDR2-533533266
DDR2-667667333
DDR2-800800400
DDR2-10661066533

DDR2 SDRAM-Signalintegrität

Da die Geschwindigkeit der Signale für DDR2-SDRAM viel höher ist als für frühere Versionen von SDRAM, wird die Signalintegrität zu einem immer wichtigeren Thema. Es gibt eine Reihe von Hauptpunkten, die mit der DDR2-Signalintegrität verbunden sind:

  • Leiterplattenlayout: Um sicherzustellen, dass keine Probleme aufgrund der Signalintegrität für die DDR2-SDRAM-Chips auftreten, müssen Vorsichtsmaßnahmen für das PCB-Layout getroffen werden, da die PCB-Spuren als Übertragungsleitungen mit den sehr hohen übertragenen Frequenzen reagieren.

    Die Linien müssen kurz gehalten und ordnungsgemäß abgeschlossen werden, um Reflexionen zu vermeiden, die mehrere Kanten verursachen.

  • Linienanweisungen: Beim DDR2-SDRAM sind die Adress-, Takt- und Befehlssignale relativ einfach, da diese Signale nur unidirektional sind. Dies vereinfacht die Terminierungstechniken und ermöglicht das Terminieren der Leitungen auf der Leiterplatte.

    Die Datensignale und Strobe-Leitungen sind jedoch bidirektional - sie werden während einer Schreiboperation vom Speichercontroller und während Leseoperationen vom DDR2-SDRAM angesteuert.

    Zusätzlich dazu sind mehrere DDR2-SDRAM-Chips mit denselben Daten- und Strobe-Leitungen verbunden. Darüber hinaus können sich mehrere DDR2-SDRAMs auf denselben oder sogar unterschiedlichen DIMMs in einem Gesamtspeichersystem befinden. Dies bedeutet, dass große Sorgfalt darauf verwendet werden muss, dass die Signalintegrität im gesamten Speichersystem erhalten bleibt.

  • On-Die-Kündigung: Um sicherzustellen, dass die richtige Terminierung für das System angewendet wird, wird die Terminierung auf dem Chip vom Hub des Speichercontrollers gesteuert. Der ODT-Prozess (On-Die Termination) ermöglicht eine viel engere Anpassung des Leitungsabschlusses an die tatsächlichen Anforderungen. Dies verbessert die Signalintegrität und erhöht die Spannungsspannen, verringert die Anstiegsgeschwindigkeit und das Überschwingen. Dies alles führt zu einer verringerten Interferenz zwischen Symbolen und reduziert Datenfehler.
  • Additive Latenz: Ein weiteres eingeführtes Merkmal ist die additive Latenz. Dies bietet dem DDR2 SDRAM-Controller-Hub die Flexibilität, Lese- oder Schreibbefehle früher nach dem zuvor möglichen Aktivierungsbefehl zu senden. Dies verbessert den Speicherdatendurchsatz.

DDR2-SDRAM ermöglichte eine signifikante Leistungssteigerung im Vergleich zu früheren SDRAM-Formen. Die erhöhte Betriebsgeschwindigkeit führte zu einer deutlichen Leistungssteigerung des gesamten Systems und zu einer wesentlich schnelleren Gesamtverarbeitung.

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