حافظه*هاي ddr3 از سير تا پياز

[MAHDIAR]

حافظه*هاي ddr3 از سير تا پياز
http://www.computernews.ir/Files/Articles/Items/2009/10/1001211_b.jpg
اشاره :
مدت زمان زيادي است که استاندارد حافظه* DDR3 توسط JEDEC* تکميل شده و پلتفورم*هاي مبتني بر اين حافظه جديد در بازار رواج پيدا کرده* است. اما اين سوال همچنان مطرح است که اين حافظه جديد چه نوآوري*هايي را به همراه دارد و چگونه با حافظه*هاي DDR2 به رقابت خواهد پرداخت؟



مقدمه
در اين مقاله قصد داريم به بررسي توانايي*هاي حافظه DDR3 پرداخته و از نقطه نظر فني عملکرد آن را در مقايسه با ديگر استانداردهاي حافظه بررسي کنيم٬ سپس از نقطه نظر کارايي٬ عملکرد آن را نسبت به حافظه DDR2 مورد بررسي قرار خواهيم داد.
چيپ*سيت*هاي اينتل و حافظه*هاي جديد
اينتل به تازگي سري جديد چيپست*هاي خود را با نام P35 و X38 براي کامپيوترهاي خانگي معرفي كرده است. اين چيپست*ها از پردازنده*هايي با FSB برابر با 1333 مگاهرتز و نسل آينده پردازنده*هاي اينتل موسوم به "Penryn" پشتيباني مي*کنند. يكي از تحولات و نو*آوري*هاي جديد بكار گرفته شده در اين سري از چيپ*ست*ها پشتيباني از حافظه*هاي DDR3 است. بطور كلي P35 و X38 داراي کنترل حافظه*ي سازگار با هر دو نوع حافظه DDR2 و DDR3 هستند. بنابراين مادربردهاي مبتني بر اين چيپست از نقطه نظر پشتيباني ماژول*هاي حافظه در سه دسته جاي مي*گيرند :

1ـ مادربردهايي که تنها داراي شيارهاي حافظه DDR3* هستند.
2ـ مادربردهايي که تنها شيارهاي حافظه DDR2 را دارند و
3ـ مادربردهايي که داراي هر دو نوع شيار حافظه ( DDR2 و DDR3 ) هستند.

با وجود اينکه پهناي باند حافظه*هاي متداول DDR2 در پيکره*بندي دو کاناله از پهناي باندگذرگاه FSB پردازنده*هاي اينتل حتي در پردازنده*هاي با فرکانس FSB* معادل 1333 مگاهرتز بيشتر است ( پردازنده*هاي اينتل با FSB 1333 مگاهرتز داراي پهناي باندي معادل 10.66گيگابايت بر ثانيه* هستند در حاليكه حافظه*هاي DDR2 800 در وضعيت دو كاناله پهناي باندي معادل 12.8 گيگابايت بر ثانيه دارند ) اما مهندسين اينتل معتقدند که پلتفورم*هاي آينده آنها به پهناي باند حافظه بيشتري نياز دارند. بر اساس مشخصات رسمي اعلام شده٬ سريع*ترين نوع حافظه DDR2 که با چيپست P35* سازگاري دارد DDR2-800 با پهناي باندي معادل 12.8گيگابايت بر ثانيه در پيکره*بندي دو کاناله است٬ در حالي*که حافظه*هاي DDR3 امکان استفاده از فركانس 1066 مگاهرتز را براي کامپيوترهاي امروزي فراهم مي*کنند که حداکثر پهناي باندي معادل
17.1 گيگابايت بر ثانيه را در پيکربندي دو کاناله به ارمغان خواهد آورد.
تحول تكنولوژي*هاي حافظه از DDR به DDR2
بطور كلي براي رسيدن به كارايي بالاتر نياز است كه تكنولوژي*هاي بكار گرفته شده در حافظه*ها متحول شود. بعنوان مثال تحول تكنولوژي از حافظه*هاي DDR به DDR2. اين تحول اصولاً چندين دليل دارد كه در ادامه به بررسي آنها خواهيم پرداخت. عمده*ترين دليل تحول از يك استاندارد حافظه قديمي به يك استاندارد حافظه جديدتر ( بعنوان مثال از DDR به DDR2 ) محدوديت فركانس تراشه*هاي حافظه تا سقف 200 مگاهرتز است. افزايش فركانس تراشه*هاي حافظه موجب افزايش فركانس ماژول*هاي حافظه شده و كارايي كلي سيستم حافظه را تحت تاثير قرار خواهد داد. اما از طرفي تراشه*هاي حافظه براي افزايش فركانس نيازمند افزايش ولتاژ هستند. بعنوان مثال در حافظه*هاي DDR 600 كه فركانس تراشه*ها برابر با 300 مگاهرتز است ولتاژ حافظه بايد از 2.5ولت به حدود 2.85ولت تغيير پيدا كند تا توان مورد نياز براي چيپ*هاي حافظه كه فركانس آنها از محدوده 200 مگاهرتز فراتر رفته تامين شود. اين افزايش ولتاژ موجب افزايش مصرف توان و مشكل انتشار حرارت مي*شود. با اين توضيحات مي*توان نتيجه گرفت كه يك تكنولوژي حافظه مانند DDR به خودي خود جهت افزايش كارايي و ارائه پهناي باند بيشتر داراي محدوديت*هاي هست كه تنها راه*حل غلبه بر اين مشكل متحول كردن تكنولوژي*هاي بكار گرفته شده در آن*ها است.
در اولين پيشرفت تكاملي در تكنولوژي حافظه*هاي DDR كه پلتفورم حافظه*هاي كامپيوترها را از DDR به DDR2 تغيير داد، افزايش پهناي باند حافظه، كاهش زمان*هاي تاخير، كاهش مصرف توان و افزايش حجم ماژول*هاي حافظه صورت گرفت. اولين نسخه از حافظه* DDR در فركانس 100 مگاهرتز ( DDR 200 ) عمل مي*كرد كه پهناي باندي برابر با 800 مگابايت بر ثانيه را موجب مي*شد. در طي دو سال حضور اين تكنولوژي فركانس بتدريج به 200 مگاهرتز ( DDR 400 ) افزايش و زمان*هاي تاخير كاهش پيدا كردند. نخستين زمان*بندي حافظه*هاي DDR بصورت 8-3-3-3 بود كه در انتها به 5-2-2-2 بهبود پيدا كرد. البته ماژول*هاي حافظه DDR با فركانس*هاي بالاتر نيز توليد شدند كه هيچ*گاه بصورت رسمي توسط استاندارد JEDEC پذيرفته نشدند ( حداكثر 300 مگاهرتز كه DDR 600 است و پهناي باندي برابر با 4800 مگابايت بر ثانيه را فراهم مي*كند ). بنابراين زماني*كه افزايش فركانس حافظه*هاي DDR براي رسيدن به پهناي باند بيشتر غير ممكن شد نسل دوم حافظه*هاي* DDR موسوم به حافظه*هاي DDR2 عرضه شدند. اين حافظه*ها بتدريج برتري*هاي خود را به اثبات رساندند و سپس جايگزين حافظه*هاي DDR شدند. اولين نسخه از حافظه*هاي DDR2 داراي فركانس 200 مگاهرتز ( DDR2 – 400 ) و 266 مگاهرتز ( DDR2 – 533 ) بود. بعبارتي مي*توان گفت DDR2 از نقطه*ي شروع كرد كه DDR در آن نقطه به پايان راه خود رسيد. استاندارد DDR2 در ادامه راه خود ماژول*هاي حافظه با فركانس*هاي بالاتر يعني DDR2 667 و DDR2 800 را معرفي كرد. JEDEC قصد دارد در آينده*ي نزديك حافظه*هاي DDR2 1066 را نيز بعنوان استاندارد حافظه*هاي DDR2 تصويب كند.
تراشه*هاي DRAM حافظه*هاي DDR2 داراي طراحي و تکنولوژي ساخت مدرني بودند كه اين امر اجازه *داد تا ولتاژ اين حافظه*ها به 1.8 ولت در مقايسه با 2.5 ولت حافظه*هاي DDR کاهش يابد. اين کاهش ولتاژ موجب صرفه*جويي در مصرف توان و كاهش حرارت توليدي در آنها *شده است. علاوه بر اين، تكنولوژي ساخت جديد موجب شده* تا توانايي مجتمع سازي سلول*هاي حافظه در داخل يک تراشه DRAM افزايش يابد و بنابراين شاهد عرضه تراشه*هايي با ظرفيت بالاتر تا سقف 1Gbit و ماژول*هاي حافظه 2 گيگابايتي مبتني بر تكنولوژي DDR2* باشيم.
حافظه*هاي DDR2 چگونه توانستند براي افزايش پهناي باند به فركانس*هاي بالاتر برسند؟ چگونه در اين حافظه*ها همزمان با افزايش پهناي باند مصرف توان كاهش يافت؟ ما به اين سوالات در ادامه پاسخ خواهيم داد اما قبل از آن اجازه دهيد به نحوه انتقال اطلاعات در يك حافظه DDR نگاه كنيم.
در تكنولوژي SDRAM ( نسل قبل از DDR ) در هر سيكل كاري يك* مرتبه عمل انتقال اطلاعات انجام مي*گرفت. اما در تكنولوژي DDR در هر سيكل دو مرتبه عمل انتقال اطلاعات انجام مي*گيرد:

[MAHDIAR]

1ـ لبه* بالارونده
2ـ لبه پايين*رونده ( به شكل 1 توجه كنيد ).

براي همين منظور فركانس موثر حافظه*هاي مبتني بر تكنولوژي DDR هميشه دو برابر فركانس واقعي است. بعنوان مثال يك حافظه DDR 400 داراي فركانس حقيقي 200 مگاهرتز و فركانس موثر 400 مگاهرتز است.


http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_01s_s.jpg
شكل 1: نحوه انتقال اطلاعات در تكنولوژي DDR
در حافظه*هاي مبتني بر تكنولوژي DDR تراشه*هاي حافظه، اطلاعات را از طريق يك گذرگاه ( در شكل 2 با نام Data Bus مشخص شده ) در لبه*هاي بالارونده و پايين*رونده هر سيكل به كنترلر حافظه ( مجتمع شده در چيپ*ست مادربرد و يا پردازنده ) منتقل مي*كنند. همانطور كه در بالا توضيح داديم گذرگاه حافظه*هاي DDR داراي يك فركانس موثر و يك فركانس حقيقي است. بعنوان مثال فركانس موثر گذرگاه DDR 400 برابر با 400 مگاهرتز و فركانس واقعي آن ( فركانس I/O Buffer ) برابر با 200 مگاهرتز است. بنابراين در يك حافظه DDR 400 از آنجاييكه فركانس حقيقي گذرگاه حافظه برابر با 200 مگاهرتز و عرض گذرگاه برابر با 64 بيت است و همچنين در هر سيكل 2 مرتبه عمل انتقال اطلاعات انجام مي*گيرد، نرخ انتقال اطلاعاتي برابر با 3200 مگابايت بر ثانيه فراهم مي*شود.
( 8 بايت ( 64 بيت ) * 200 مگاهرتز * 2 = 3200 مگابايت بر ثانيه ) .

اما طبق استاندارد JEDEC به دلايل توضيح داده شده فركانس اين تراشه*ها نبايد از 200 مگاهرتز بيشتر شود. بعنوان مثال تراشه*هاي حافظه روي ماژول*هاي DDR 400 داراي فركانس 200 مگاهرتز هستند و از آنجاييكه اين تراشه*ها در هر سيكل يك بيت اطلاعات را از طريق هر يك از گذرگاه*هاي داده درون ماژول*هاي حافظه به I/O Buffer انتقال مي*دهند ( گذرگاه داده داخلي كه با فلش*هاي قرمز رنگ در شكل 2 مشخص شده ) بنابراين بايد روشي اتخاذ مي*شد كه نرخ انتقال اطلاعات در دو گذرگاه حافظه و گذرگاه داده داخلي يكسان شود. در طراحي استاندارد DDR مهندسين چاره*ي نداشتند جز آنكه عرض گذرگاه داده داخلي را دو برابر عرض گذرگاه حافظه كنند. بنابراين از آنجاييكه گذرگاه حافظه يك گذرگاهي با عرض 64 بيت است گذرگاه داده داخلي در حافظه*هاي DDR يك گذرگاهي با عرض 128 بيت مي*باشد. اين طرح دسترسي اطلاعات 2n Prefetch ناميده مي*شود.


http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_02s_s.jpg
شكل 2 : ساختار تكنولوژي حافظه DDR

برخلاف تصور اكثريت مردم، در حافظه*هاي DDR2 هنوز نحوه انتقال اطلاعات بصورت DDR است و در هر سيكل دو مرتبه عمليات انتقال اطلاعات صورت مي*پذيرد. بنابراين در حافظه*هاي DDR2 نيز مانند حافظه*هاي DDR فركانس حقيقي گذرگاه حافظه هميشه نصف فركانس موثر است. بعنوان مثال فركانس حقيقي يك حافظه DDR2 800 برابر با 400 مگاهرتز است. در اين حافظه*ها نيز طبق استاندارد JEDEC براي عملكرد صحيح نبايد فركانس تراشه*هاي حافظه به بيش از 200 مگاهرتز برسد. براي مثال در يك حافظه* DDR2 800 فركانس تراشه*هاي حافظه برابر با 200 مگاهرتز است. همانطور كه در بخش اول مقاله نيز ذكر كرديم فركانس گذرگاه داده داخلي برابر با فركانس چيپ*هاي حافظه* است. بنابراين در يك حافظه DDR2 براي انتقال يك بيت داده از گذرگاه حافظه لازم است 4 بيت از گذرگاه داده داخلي انتقال پيدا كند. بعبارت ساده*تر، گذرگاه داده داخلي DDR2 مي*بايست 4 برابر عريض*تر از گذرگاه حافظه*** و برابر با 256 بيت باشد. اين شيوه دسترسي به اطلاعات كه در حافظه*هاي DDR2 بكار گرفته شده 4n-Prefetch ناميده مي*شود. اين روش برتري*هاي آشكاري نسبت به روش 2n-Prefetch مورد استفاده در DDR دارد. بعنوان مثال در نرخ انتقال اطلاعات يكسان مثلاً 3200 مگابايت بر ثانيه تراشه**هاي حافظه*هاي DDR 400 داراي فركانس 200 مگاهرتز هستند در حاليكه فركانس تراشه*هاي حافظه*هاي DDR2 400 برابر با 100 مگاهرتز است. بنابراين براي رسيدن به نرخ انتقال اطلاعات يكسان تراشه*هاي حافظه*هاي DDR2 قادرند از نصف فركانس تراشه*هاي حافظه*هاي DDR استفاده كنند كه اين موضوع موجب كاهش حرارت و مصرف توان به ميزان قابل توجهي مي*شود. از طرف ديگر زمانيكه تراشه*هاي حافظه DDR و DDR2 در يك فركانس يكسان عمل كنند نرخ انتقال اطلاعات حافظه DDR2 دو برابر بيشتر از DDR خواهد بود. بطور مثال در حافظه**هاي DDR 400 و DDR2 800 كه فركانس تراشه*هاي حافظه در هر دوي آنها برابر با 200 مگاهرتز است نرخ انتقال اطلاعات براي حافظه DDR 400 برابر با 3200 مگابايت بر ثانيه است در حاليكه براي DDR2 800 برابر با 6400 مگابايت بر ثانيه است.

همانطور كه در شكل 3 مشاهده مي*كنيد چيپ*هاي حافظه DDR2 از يك مبدل خيلي پيچيده 4 به 1 استفاده مي*كنند ( حافظه*هاي DDR داراي مبدل 2 به 1 بودند ) كه موجب افزايش زمان*هاي تاخير به مقدار قابل توجهي مي*شود. اگر به نتايج آزمايشات در ابتداي زمان معرفي حافظه*هاي DDR2 توجه كرده* باشيد بطور قطع متوجه اين موضوع شده*ايد. البته 4n-Perfetch تنها نوآوري بكار گرفته شده در حافظه*هاي DDR2 نيست. اما اين نوآوري عمده*ترين تفاوت را نسبت به نسل قبلي حافظه*ها ايجاد مي*كند. بنابراين ما در اين مقاله تنها به توضيح در مورد اين نوآوري اكتفا مي*كنيم.

[MAHDIAR]

http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_03s_s.jpg
شكل 3 : ساختار تكنولوژي حافظه DDR2
زمان*هاي تاخير در حافظه*هاي DDR2
زمان*هاي تاخير در حافظه*هاي DDR2 با گذشت زمان و معرفي حافظه*هاي با فركانس بالاتر كاهش پيدا كرد و بنابراين در حافظه*هاي DDR2 667 و DDR2 800 شاهد كاهش زمان*هاي تاخير به ميزان قابل توجهي بوديم. در حال حاضر يك نسخه رسمي جديد از JEDEC ) JESD72-2B ) انتشار يافته كه اجازه مي*دهد زمان*بندي براي حافظه*هاي DDR2 533 از 4-4-4 به 3-3-3 ؛ حافظه*هاي DDR2 667 از 5-5-5 به 4-4-4 و براي حافظه*هاي DDR2 800 از 6-6-6 به 5-5-5 و يا حتي 4-4-4 كاهش پيدا كند. توليدكنندگان حافظه*ها همانطور كه در قبل نيز اشاره كرديم از هيچ* استاندارد خاصي براي بهبود عملكرد حافظه*هاي DDR2 خود پيروي نمي*كنند و اكنون برخي از آنها حافظه*هاي DDR2 800 با زمان*بندي 3-3-3 و يا حافظه*هاي DDR2 با فركانس 625 مگاهرتز ( DDR2 1250 ) و زمان*بندي 5-5-5 توليد كرده*اند. همانطور كه قبلاً نيز اشاره كرديم اين تغييرات نيازمند افزايش ولتاژ به ميزان قابل توجهي است. براي مثال حافظه*هاي DDR2 1250 و يا DDR2 800 با زمان*بندي 3-3-3 بجاي 1.8ولت به 2.4ولت توان نياز دارند. اين افزايش ولتاژ بطور قطع موجب افزايش مصرف توان و حرارت خواهد شد. بنابراين سازندگان چنين محصولاتي مجبور هستند كه محصولات خود را همراه با خنك*كننده*ها و حرارت*گيرهاي پيشرفته معرفي كنند.
همانند حافظه*هاي DDR، حافظه*هاي DDR2 نيز به انتهاي راه خود رسيده*اند. حافظه DDR2-800 مسلماً نقطه توقف تکنولوژي*هاي حافظه نخواهد بود. همانطور كه گفتيم ماژول**هاي حافظه از تراشه*هاي DRAM تشكيل شده* است و استاندارد JEDEC اجازه نمي*دهد كه اين تراشه*ها داراي فركانسي بالاتر از 200 مگاهرتز باشند. از آنجاييكه DDR-400 نقطه توقف رشد تکنولوژي حافظه*ها نبود٬ DDR2-800 نيز چنين وضعيتي خواهد داشت. حافظه DDR3 و پس از آن DDR4 گام*هاي بعدي در تکنولوژي حافظه*هاي اصلي به شمار مي*روند. اکنون دوران جانشيني DDR3 فرا رسيده و دو شركت اينتل و AMD به عنوان متوليان بزرگ صنعت کامپيوترهاي شخصي با تمام نيرو از اين تکنولوژي* جديد حمايت خواهند کرد.
ارتقا از DDR2 به DDR3 از نظر تكنولوژي تقريباً مشابه با ارتقا از DDR به DDR2 است. نحوه انتقال اطلاعات در حافظه*هاي DDR3 هنوز بصورت DDR است و در هر سيكل كاري گذرگاه حافظه دو داده توسط هر يك از اتصالات انتقال داده مي*شود. در اين حافظه*ها نيز گذرگاه حافظه داراي يك فركانس حقيقي و يك فركانس موثر است كه در نتيجه همانند گذشته فركانس موثر از ضرب فركانس حقيقي در عدد 2 بدست مي*آيد. حافظه*هاي DDR3 قرار است در نسخه*هاي DDR3 800 تا DDR3 1600 ( و احتمالاً فركانس*هاي بالاتر ) معرفي شوند. در اين حافظه*ها يكبار ديگر فركانس گذرگاه داخلي و تراشه*هاي حافظه به نصف كاهش يافته در حاليكه پهناي باند حافظه 2 برابر شده است. اگر به شكل 4 توجه كنيد خواهيد ديد كه در هر سيكل به ازاي انتقال يك بيت داده از گذرگاه حافظه لازم است كه 8 بيت اطلاعات از گذرگاه داخلي حافظه انتقال پيدا كند. بنابراين در حافظه*هاي DDR3 گذرگاه داده داخلي ماجول حافظه DDR3 ، بايد از گذرگاه حافظه 8 برابر عريض*تر باشد. اين طرح انتقال اطلاعات با مبدل 8 به 1،
8n-Prefetch ناميده مي*شود. مزاياي ارتقا از DDR2 به DDR3 دقيقاً مشابه با ارتقا از
DDR به DDR2 است، از يك طرف مصرف توان حافظه كاهش پيدا مي*كند و از طرف ديگر فرصت جديدي براي افزايش فركانس و پهناي باند حافظه ايجاد مي*شود. البته اين تكنولوژي جديد مانند DDR2 نيز داراي معايبي است. حافظه*هاي DDR3 بدليل استفاده از مبدل 8n-Prefetch داراي وقفه*هاي زيادي هستند. اين وقفه*ها موجب زمان*هاي تاخير بالايي در حافظه*هاي DDR3 خواهد شد.


http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_04s_s.jpg
شكل 4 : ساختار حافظه*هاي DDR3

[MAHDIAR]

حقايقي در مورد حافظه*هاي DDR3
ما توضيح در مورد حافظه*هاي DDR3 را با بررسي تراشه**هاي اين حافظه شروع مي*كنيم. تراشه**هاي حافظه DDR3 نخستين مرتبه در سال 2005 ميلادي معرفي شدند و داراي تكنولوژي ساخت 90 نانومتر بودند. ولتاژ مورد نياز براي اين تراشه*ها
1.5 ولت بود كه در مقايسه با تراشه**هاي DDR2 كه در ولتاژ 1.8 ولت عمل مي*كردند شامل 30 درصد كاهش مصرف توان مي*شد.
البته كاهش مصرف توان در مقايسه با تراشه*هاي DDR2 در فركانس مشابه به ميزان 40 درصد است كه اين مقدار براي سيستم*هاي موبايل نظير كامپيوترهاي همراه ( نوت*بوك*ها ) بسيار با اهميت است. ظرفيت تراشه**ها در مشخصات اوليه JEDEC براي حافظه*هاي DDR3 از 1 گيگابيت ( ظرفيت چيپ*هاي حافظه DDR2 ) به 8 گيگابيت تغيير پيدا كرده است كه اين موضوع موجب توليد ماژول*هاي حافظه با ظرفيت*هاي بالاتر مي*شود. البته تراشه*هاي DDR3* كه امروز در بازارها موجود هستند بيشتر از 4 گيگابيت ظرفيت ندارند. بطور كلي از نظر تئوري پهناي باند تراشه*هاي حافظه DDR3 دو برابر بيشتر از تراشه*هاي حافظه DDR2 در فركانس مشابه است. تعداد بلوك*هاي منطقي در چيپ*هاي حافظه DDR3 نيز دو برابر شده و از 4 بانك در DDR2 به 8 بانك رسيده* است. بعبارت ساده*تر ماژول*هاي حافظه* DDR2 را با 4 عدد چيپ مي*توان توليد كرد اما ماژول*هاي حافظه*هاي DDR3 حداقل به 8 چيپ نياز دارند. از نظر تئوري اين موضوع سبب مي*شود كه كارايي Interleaving بانك*هاي منطقي افزايش پيدا كرده و زمان*هاي تاخير و آدرس*دهي سطرهاي يكسان حافظه (tpr) كاهش پيدا كند. تراشه**هاي DDR3 در بسته*بندي FBGA عرضه مي*شوند كه بسته بندي جديد در موارد زير نسبت به بسته بندي FBGA تراشه*هاي DDR2 بهبود داده شده است. ( به شكل 5 توجه كنيد ).

پين*هاي زمين و توان بيشتر
بهبود Pin out اتصالات سيگنال و توان، كه سيگنال*هاي الكتريكي كيفيت بالاتري را فراهم مي*كند ( اين موضوع براي پايداري سيستم در فركانس*هاي بالاتر مورد نياز است ).




http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_05smalls_s.jpg (http://www.dvb5.info/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.computernews.i r%2Fimg.aspx%3Fl%3D%2Ffiles%2Fgallery%2F2009%2F10% 2Fddr3_05s_s.jpg)
شكل 5
اكنون قصد داريم به آزمايش ماژول*هاي حافظه DDR3 بپردازيم. ماژول*هاي DDR3 همانند ماژول*هاي DDR2 داراي برد ( PCB ) 240 پايه هستند ( 120 اتصال در هر طرف از ماژول ). اما اين پايه*ها از نظر الكتريكي همساز با DDR2 نيستند بنابراين شيار حافظه*هاي DDR2 و DDR3 از نظر ظاهري با يكديگر كاملاً متفاوت است ( به شكل 6 توجه كنيد ).



http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_06s_s.jpg
شكل 6 : حافظه DDR3 شماره 1 و حافظه DDR2 شماره 2


ماژول*هاي حافظه DDR3 از معماري Fly-By گذرگاه كنترل/ آدرس/ فرمان با پايان*دهي On-DIMM ( با يك مقاومت در هر ماژول حافظه ) استفاده مي*كنند. دياگرام اين معماري در شكل 7 نمايش داده شده است. اين معماري موجب بهبود كيفيت انتقال سيگنال شده و براي مواقعي كه اجزا الكترونيكي در فركانس بالا عمل مي*كنند، مورد نياز است. بطور كلي اين معماري براي حافظه*هاي DDR2 مورد نياز نيست.

http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_07s_s.jpg
شكل 7 : معماري Fly-by ارسال سيگنال در DDR3

[MAHDIAR]

تفاوت بين گذرگاه*هاي آدرس/ فرمان / كنترل / كلاك در حافظه*هاي DDR2 و DDR3 در شكل 8 نمايش داده شده است. در يك ماژول حافظه DDR2 آدرس*ها و فرمان*ها براي همه چيپ*ها به صورت موازي ارسال مي*شود. براي مثال زماني*كه اطلاعات خوانده مي*شود همه 8 خانه داده 8 بيتي در همان زمان قابل دسترس خواهند بود ( البته بعد از فرستادن فرمان*هاي مناسب و سپري كردن زمان*هاي تاخير ) و كنترلر حافظه بطور همزمان قادر است همه 64 بيت اطلاعات را بخواند. در حاليكه هر تراشه در يك ماژول DDR3 فرمان*ها و آدرس*ها را كمتر از تراشه*هاي نسل پيشين بواسطه معماري Fly-by دريافت مي*كند. بنابراين اطلاعات درون يك تراشه با يك تاخير زماني معين كه وابسته به تراشه قبلي يك بانك فيزيكي است قابل دسترس خواهد بود. حداكثر زمان*هاي تاخير در حافظه*هاي DDR3 جديد داراي رويكردي متفاوت نسبت به اثر متقابل بين كنترلر حافظه و گذرگاه داده يك ماژول حافظه است. اين رويكرد سطح*بندي خواندن / نوشتن ( Read / Write leveling ) ناميده* مي*شود. اين روش اجازه مي*دهد كه كنترلر حافظه از تغيير معين در زمان موقعيكه اطلاعات دريافت و يا ارسال مي*شود استفاده كند، كه مطابق با تاخير دريافت فرمان / آدرس در يك چيپ حافظه معين است. بنابراين همه اطلاعات بطور همزمان خوانده و يا نوشته مي*شوند.



http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_08small_s.jpg (http://www.dvb5.info/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.computernews.i r%2Fimg.aspx%3Fl%3D%2Ffiles%2Fgallery%2F2009%2F10% 2Fddr3_08s_s.jpg)
شكل 8 : سطح بندي خواندن و نوشتن در ماژول*هاي حافظه DDR3

http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_javal1smal_s.jpg (http://www.dvb5.info/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.computernews.i r%2Fimg.aspx%3Fl%3D%2Ffiles%2Fgallery%2F2009%2F10% 2Fddr3_javal1_s.jpg)
جدول1 : مشخصات انواع مختلف ماژول*هاي حافظه DDR3

انواع ماژول*هاي حافظه DDR3
ماژول*هاي حافظه DDR3 به احتمال زياد در مدل*هاي بين DDR3-800 تا DDR3-1600 عرضه خواهند شد. البته اين احتمال وجود دارد كه ماژول*هاي حافظه DDR3-1866 نيز در آينده عرضه شود. حافظه*هاي DDR3 بصورت PC3-xxxx نامگذاري مي*شوند كه xxxx همانند نسل*هاي گذشته حافظه*ها تعيين كننده پهناي باند حافظه بر حسب مگابايت بر ثانيه در وضعيت تك كاناله است. بعنوان مثال حافظه*هاي DDR3-800 بصورت
PC3-6400 نامگذاري خواهند شد.
به زمان*بندي حافظه*ها در جدول 1 توجه كنيد ( براي مثال DDR3-1600 داراي زمان*بندي 9-9-9 است ). البته نبايد فراموش كرد كه بعد از تبديل زمان*بندي*هاي بالا به مقادير مطلق ( بر حسب نانوثانيه ) اين زمان**بندي*ها تا حدودي قابل قبول مي*شوند و با زمان*بندي**هاي حافظه*هاي DDR قابل رقابت خواهد بود. براي مثال CAS latency ( tcl) براي DDR3 800 با زمان*بندي 6-6-6 برابر با 15 نانوثانيه است كه در مقايسه با يك حافظه DDR2 800 با زمان*بندي 5-5-5 كه داراي tcl 5 / 12نانوثانيه است، اندكي بيشتر است. لازم بذكر است كه tcl حافظه*هاي DDR3 1600 با زمان*بندي 9-9-9 ، 25 / 11 نانوثانيه است كه برابر با DDR2 533 با زمان*بندي 3-3-3 است. بطور قطع بتدريج زمان دسترسي در DDR3 كاهش پيدا خواهد كرد و حافظه*هاي با زمان*هاي تاخير پايين*تر توليد خواهد شد.
آزمايشات
شركت اينتل اخيراً چيپ*ست*هاي با پشتيباني از حافظه*هاي DDR2 و DDR3 معرفي كرده است. در حال حاضر مي*توان مادربردهاي فراواني را در بازار يافت كه مبتني بر اين سري از چيپ*ست*ها باشند. در اين بخش براي آزمايش حافظه*هاي
DDR2 و DDR3 از مادربردي مبتني بر چيپ*ست P35 استفاده شده است. نكته قابل توجه در مورد تمامي اين مادربردها اين است كه آنها قادر نيستند بطور همزمان از هر دو مدل حافظه استفاده كنند.
براي بررسي نحوه عملكرد حافظه*ها از نرم*افزار Everest Ultimate Edition 4.00 استفاده شده كه سرعت خواندن، سرعت نوشتن، سرعت كپي كردن و زمان*هاي تاخير حافظه*ها را مورد بررسي قرار مي*دهد.
Memory Read
نتايج آزمايش سرعت خواندن از حافظه خيلي جالب است. اين نتايج نشان مي*دهند كه هنوز خيلي زود است كه بخواهيم DDR2 را بازنشسته كنيم. اين حافظه*ها بواسطه زمان*هاي تاخير پايين*تر نتايج بهتري را نسبت به DDR3 بدست آورده*اند. بعنوان مثال DDR2 800 با زمان بندي 12-4-4-4 قابل مقايسه با DDR3 1066 با زمان*بندي 22-8-8-8 است و يا DDR2 1066 با زمان*بندي 15-5-5-5 رقابت شانه به شانه با DDR3 1333 با زمان*بندي 24-9-9-9 دارد. بنابراين مي*توان نتيجه گرفت كه زمان*هاي تاخير نسبتاً بالا در حافظه*هاي DDR3 حال حاضر تاثير منفي روي عملكرد آنها داشته*اند.



http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_09s_s.jpg
شکل 9 : نتيجه خواندن از حافظه

[MAHDIAR]

Memory Write
سرعت نوشتن روي حافظه به پهناي باند گذرگاه پردازنده بستگي دارد. بنابراين اين آزمايش هيچ*گونه اطلاعاتي در مورد عملكرد* حافظه*ها ارايه نمي*كند و ما نيز از ارايه نتايج اين آزمايش خوداري مي*كنيم.
Memory Copy
در اين آزمايش باز شاهد اين موضوع هستيم كه حافظه*هاي DDR2 نتايج بهتري را نسبت به DDR3 بدست آورده*اند. در اين آزمايش حافظه DDR3 1333 با زمان*بندي 18-7-7-7 را مي*توان با حافظه*هاي DDR2 1066 با زمان*بندي 15-5-5-5 و يا حتي DDR2 800 با زمان*بندي 10-3-3-3 مقايسه *كرد. نتايج اين آزمايش نشان مي*دهد كه زمان*هاي تاخير روي سرعت كپي* تاثير بيشتري نسبت به سرعت خواندن دارد.



http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_10s_s.jpg
شکل 10
Memory Latency
آخرين آزمايش كه مربوط به زير سيستم حافظه است و ما آن را مورد بررسي قرار مي*دهيم، آزمايش زمان*هاي تاخير است. در اين آزمايش نيز حافظه*هاي DDR3 نشان داده*اند كه هنوز به بلوغ كامل نرسيده*اند.



http://www.computernews.ir/Files/Gallery/2009/10/DDR3_11s_s.jpg
شکل 11

سخن پاياني
يکي از قطعاتي که تغيرات در آن نسبت به ديگر قطعات سريع*تر اتفاق مي*افتد حافظه ( RAM ) است. برخلاف ديگر مقالات که معمولا هرگاه درباره حافظه صحبت مي*شود فرض مي*شود خواننده خيلي مطالب را مي*داند. در اين مقاله سعي شد بصورت بنيادي درباره حافظه*هاي DDR مطلب کاملي را تقديم نماييم.





منبع: computernews.ir