Technologie pamięci

DDR-SDRAM to jedna z najważniejszych technologii pamięci komputerów PC. Zatwierdzenie ostatecznej specyfikacji DDR400 w marcu 2003 roku spowodowało w tej chwili stopniowe przejście z DDR333-SDRAM na szybszy standard. Jednak dni tej technologii są policzone. Do premiery przygotowuje się kolejna generacja - DDR2.

DDR-SDRAM to jedna z najważniejszych technologii pamięci komputerów PC. Zatwierdzenie ostatecznej specyfikacji DDR400 w marcu 2003 roku spowodowało w tej chwili stopniowe przejście z DDR333-SDRAM na szybszy standard. Jednak dni tej technologii są policzone. Do premiery przygotowuje się kolejna generacja - DDR2.

Komitet JEDEC zatwierdził odpowiednią specyfikację już we wrześniu 2003 roku, a pierwsze seryjnie produkowane chipsety z obsługą tego standardu spodziewane są w połowie 2004 roku. Niezależnie od tego JEDEC rozpoczął już prace nad specyfikacją następnej generacji - DDR3.

Ciesząca się swego czasu dużym poparciem Intela pamięć RDRAM nie zrobiła kariery na bardzo trudnym rynku. Mimo to firma Rambus nie zarzuciła tej technologii. Z jej produktów korzysta między innymi tajwański producent chipsetów SiS (R658 i R659), a także niektórzy producenci konsoli do gier. Rambus opracował na bazie technologii RDRAM kolejny standard, XDR-DRAM, i będzie się nadal starał wykroić dla siebie jakiś kawałek tortu.

Producent chipsetów VIA planuje wprowadzić na rynek na początku 2004 roku, we współpracy z projektantem pamięci, firmą Kentron, zupełnie odmienną architekturę o nazwie Quad Band Memory (QBM). Także Intel pracuje. Firma przewiduje, że w roku 2005 przedstawi nową technologię pamięci do serwerów i stacji roboczych - Fully Buffered DIMMs (FB-DIMMs).

DDR2 na pasie do wyprzedzania

Dzięki 4-bitowemu odczytowi wyprzedzającemu (technologia prefetch) można zmniejszyç rzeczywistą częstotliwość rdzenia pamięci DDR2 w stosunku do tradycyjnych modułów DDR. W ten sposób technologia DDR2 dysponuje wystarczającym potencjałem, żeby w przyszłości zwiększyć częstotliwość taktowania rdzenia i tym samym uzyskaç większą przepustowość.

Dzięki 4-bitowemu odczytowi wyprzedzającemu (technologia prefetch) można zmniejszyç rzeczywistą częstotliwość rdzenia pamięci DDR2 w stosunku do tradycyjnych modułów DDR. W ten sposób technologia DDR2 dysponuje wystarczającym potencjałem, żeby w przyszłości zwiększyć częstotliwość taktowania rdzenia i tym samym uzyskaç większą przepustowość.

Technologia pamięci DDR2 to rozwinięcie aktualnego standardu DDR-SDRAM. Na początek planowane są moduły DDR2-400, DDR2-533 oraz DDR2-667. Będą one dysponowały teoretyczną przepustowością odpowiednio 2,98, 3,97 oraz 4,97 GB/s.

DDR2 przesyła dane, podobnie jak DDR-SDRAM, na wznoszącym i opadającym zboczu sygnału. Dzięki 4-bitowemu odczytowi wyprzedzającemu (prefetch) moduły DDR2 uzyskują w porównaniu z modułami DDR-SDRAM podwójną zewnętrzną szerokość pasma przy tej samej wewnętrznej częstotliwości taktowania. Moduły DDR400 i DDR2-400 mają tę samą przepustowość 2,98 GB/s, ale DDR400 pracują z częstotliwością rdzenia 200 MHz, natomiast DDR2-400 - tylko 100 MHz. Częstotliwość magistrali zewnętrznej wynosi w obu przypadkach 200 MHz. Moduły DDR2 wymagają zasilania napięciem 1,8 V, a nie 2,5/2,6 V, jak w przypadku DDR. Ponieważ na pobór mocy składa się kwadrat wielkości napięcia, całkowity pobór mocy modułów DDR2 jest o połowę mniejszy niż modułów DDR.

Zastosowana w modułach DDR2 technologia On Die Termination (ODT) powinna poprawić jakość sygnału w stosunku do modułów DDR. Oznacza to zwiększenie stabilności podczas pracy. Oprócz tego DDR2 korzysta też z technologii Off Chip Driver Calibration (OCD), która dynamicznie wyrównuje wahania obciążenia, eliminując tym samym błędy sygnału. Ponadto funkcja Posted CAS - metoda generowania poleceń - zwiększa wydajność przesyłu danych w magistrali pamięci. Są już pierwsze próbne egzemplarze pamięci DDR2; masowa produkcja rozpocznie się niedługo. Ostateczna specyfikacja pamięci DDR2 została opublikowana przez komitet JEDEC w dokumencie JESD-79-2 we wrześniu roku 2003. Intel rozpocznie dostawy chipsetów do pamięci DDR2 od drugiej połowy tego roku. Chipset Intela do pamięci DDR2 do komputerów stacjonarnych ma kryptonim Grantsdale. Kandydaci do systemów serwerowych to Lindenhurst, Tumwater oraz Twin Castle. Komputery przenośne otrzymają chipset z obsługą DDR2 o nazwie Alviso.

RDRAM w odstawkę?

Technologia On Die Termination eliminuje szkodliwe odbicia sygnału w liniach sygnałowych, zwiększając w ten sposób stabilność systemu.

Technologia On Die Termination eliminuje szkodliwe odbicia sygnału w liniach sygnałowych, zwiększając w ten sposób stabilność systemu.

Licencję firmy Rambus na technologię pamięci RDRAM mają obecnie dwie firmy - Intel i SiS. Jeżeli wierzyć planom rozwojowym Intela, nie będzie innych chipsetów z obsługą RDRAM poza 850E. Wykorzystuje to tajwańska firma SiS. Pod koniec 2002 przedstawiła chipset R658 z magistralą Dual Channel i obsługą modułów PC1066. W listopadzie 2003 pojawił się chipset R659 z architekturą Quad Channel i obsługą modułów PC1200. Chipsety Intel 850E oraz SiS R658 z magistralą Dual Channel i modułami PC1066 RDRAM uzyskują przepustowość 3,97 GB/s. Nowa magistrala Quad Channel w chipsecie SiS R659 z modułami PC1200 to już przepustowość 8,94 GB/s, czyli aż nadto dla procesora Pentium 4 z magistralą FSB 800 MHz. Szyna procesora FSB800 uzyskuje teoretyczną przepustowość 5,98 GB/s.

Rzut oka na plany liczących się producentów pamięci ujawnia, że RDRAM będzie się rozwijać nawet bez Intela. W tej chwili powinny już być dostępne 64-bitowe moduły PC1200 i PC1333. Przy szerokości magistrali 4x16 bitów (Quad Channel) uzyskują maksymalną przepustowość 8,94 względnie 9,93 GB/s. Producenci ptyt głównych mogą połączyć te moduły z magistralą Quad Channel chipsetu SiS R659. Na lata 2004/2005 planowane są kolejne rozwinięcia wspomnianej technologii w postaci modułów PC1600 o przepustowości 11,92 GB/s (Quad Channel).

Technologia Quad Band Memory

Technologia Quad Band Memory została zaprezentowana przez firmę Kentron już w marcu 2000. Jej dotychczasowe zastosowanie ograniczyło się do nielicznych modułów SRAM. Sytuacja powinna się zmienić wraz zakupem licencji przez VIA i 3S Graphics. Pierwsze moduły QBM w postaci układów DDR533 i DDR667 wkrótce zapewne pojawią się na rynku.

Diagram taktowania przedstawia w uproszczeniu sposób obróbki sygnału w technologii Quad Band Memory.

Diagram taktowania przedstawia w uproszczeniu sposób obróbki sygnału w technologii Quad Band Memory.

Moduły QBM składają się w zasadzie z dwóch połączonych modułów DDR. W module DDR667 jeden bank pamięci pracuje ze zwykłą częstotliwością 333 MHz modułu DDR333-SDRAM, natomiast drugi z tą samą częstotliwością, ale przesuniętą o 90 stopni. W ten sposób oba moduły wysyłają dane z częstotliwością 333 MHz z przesunięciem fazowym - odpowiednio na rosnącym i opadającym zboczu sygnału. Sygnały wyjściowe obu modułów są multipleksowane w szybkim przełączniku i w efekcie do magistrali wysyłany jest sygnał o efektywnej częstotliwości 667 MHz. Szerokość magistrali danych 64-bitowych układów DDR-SDRAM pozostaje w technologii QBM niezmieniona. W ten sposób możliwe jest podwojenie szybkości przesyłania danych układów DDR333-SDRAM do 667 MHz. Moduł DDR667 QBM dysponuje przepustowością 5,3 GB/s (przyjmując 1000 za bazę) przy takiej samej częstotliwości taktowania, jak moduł DDR333-SDRAM.

Producent chipsetów VIA spodziewa się dużego zapotrzebowania na układy DDR2 dopiero na przełomie lat 2004/2005 i zamierza do tego czasu korzystać z technologii QBM. Według VIA, moduły QBM są kompatybilne z używanym obecnie 184-tykowym gniazdem DDR-SDRAM. Płyty główne do pamięci QBM nie wymagają przeprojektowywania ani kosztownego dostosowania i powinny być kompatybilne wstecz z pamięciami DDR-SDRAM. Ponadto producenci pamięci QBM nie muszą wnosić żadnych opłat licencyjnych. Płyty główne z pamięcią QBM są poza tym tańsze w produkcji od płyt z pamięcią Dual Channel DDR-SDRAM, które wymagają projektowania od nowa. Pierwsze płyty główne do pamięci QBM powinny pojawić się na rynku już na początku 2004. Jednakże mnożą się pogłoski, jakoby z pamięciami QBM wiązały się jeszcze ogromne problemy techniczne. Tak więc można wątpić, czy VIA w ogóle zdoła z nimi wystartować.

DDR3 - pamięć przyszłości

Komitet JEDEC pracuje już od połowy 2002 roku nad przyszłościową technologią pamięci DDR3. Nie są jeszcze znane ich parametry techniczne, nawet podstawowe. Rozwiązanie tak złożone, jak technologia DDR3, wymaga nowych specyfikacji układów pamięci, modułów, rejestrów i buforów. JEDEC ujawnił jednak pewne szczegóły. Pierwsze układy DDR3-SDRAM będą dysponowały szybkością 800 Mb/s. Kolejne układy powinny osiągnąć przepustowość do 1,5 Gb/s. W celu zmniejszenia poboru mocy układy będą zasilane napięciem 1,5 lub 1,2 V. Dla porównania, układy DDR2 wymagają 1,8 V, a DDR3 - 2,6 V. Podobnie jak DDR i DDR2, również pamięci DDR3 pokryją cały zakres zastosowań, od komputerów biurkowych do serwerów. Ostateczna specyfikacja JEDEC standardu DDR3 będzie gotowa najwcześniej pod koniec 2005 roku, a masowa produkcja powinna rozpocząć się w 2007 roku. Wśród prekursorów znajdą się z pewnością: Samsung, Infineon i Micron.


Zobacz również