在我们聊DDR发展的每一代时,无疑重中之重就是DDR的读写速率,也就是频率。从DDR 第一代一直到现在的DDR5,以及以后的DDR6。每一代都是速率的提升的一个阶梯。我们知道DDR是在时钟频率的上下升沿均去做读写的采样,所以读写速率也就是频率的两倍。下面就来捋一捋从DDR时代到现在DDR5的速率提升以及每一代提升的关键点是什么。
core frequency:内存Cell阵列Memory Cell Array 即内存内电容的刷新频率,它是内存的真实运行频率;单位: MhzIO CLK Frequency: I/O Buffer(输入/输出缓冲)的传输频率;单位: MhzIO Data Rate: 有效数据传输频率就是指数据传送的频率(即等效频率). 单位: Mbps
历年来,DRAM的核心频率始终都是在100Mhz-266Mhz,不会有太大的变化,但是对于DDR-DDR5,读写速率提升的变化,其一个最为重要的概念就是N-bit的prefetch。
什么是Prefetch呢,其实就是并转串行。由DDR core Area 并行操作读取数据,然后转成串行输出给IO buffer,最后通过DQ输送给memory controller.
下面以DDR3 x8的颗粒举例,更能形象地表达prefetch的概念。fifo两端的位宽就是8倍的差距,所以可以实现8bits的prefetch。
从DDR到DDR3,每一代频率的提升都是Prefetch的翻倍,那从DDR3到DDR4,Prefetch没有改变,但是速率却依然提升,这是因为DDR4引入了Bank Group概念,对于x4,x8的颗粒,有4个BG,x16则只有2个BG。
每个BG都可独立进行操作(读写,刷新等)。所以当prefetch仍然只有8n时,依然能够做到IO速率的翻倍提升。
在计算F_core与IO data之间的关系时,除了Prefetch之外,必须得考虑BG之间的独立操作,DDR4是两个BG同时操作,所以这里除以2。
从DDR4到DDR5,JEDEC又回到了从prefetch增大16n,从而达到读写速率的翻倍。按照F_core与IO data之间的关系,所以DDR5理论上最大的IO data速率可以达到266*16*2=8533Mbps. 当然这也仅限于理论上。
所以当颗粒选定对应的F_core之后,所做成的其他产品形态的内存速率也就会受到限制。比如同样是DDR4,如果用100Mhzh核心频率的cell,最大读写速率就只能达到1600Mbps,达不到3200Mbps。读到这,聪明的你是不是会有更深入的思考,当我用3200的DDR4 条子时,如果我BIOS强制降频到2666,那么此时我内存的core 频率会不会也随之变化呢?
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