DDR的前世與今生（二）

　　SDRAM與DDR SDRAM

　　SDRAM是比較久遠的事情了，但我們一說(shuō)到它肯定不會(huì )和 DDR混淆，我們通常理解的SDRAM其實(shí)是SDR SDRAM,為SDRAM的第一代，而DDR1則為第二代，乃至到我們現在使用的DDR4，其實(shí)為第五代SDRAM，在此需要澄清一下。以示區別，后續文 章里面用SDR來(lái)特指SDR SDRAM，而DDR就特指DDR SDRAM了。

　　就像很多人回復的一樣，他們的本質(zhì)區別就是周期操作方 式(也稱(chēng)時(shí)鐘采樣)的差異，這就導致后面設計上很大的不同。SDR都是“單數據傳輸模式”，這種內存的特性是在一個(gè)內存時(shí)鐘周期中，在一個(gè)波形上升沿時(shí)進(jìn) 行一次操作(讀或寫(xiě))，而DDR則引用了一些新的設計及技術(shù)，其在一個(gè)內存時(shí)鐘周期中，在波形上升沿時(shí)進(jìn)行一次操作，在方波的下降沿時(shí)也做一次操作，相當 于在一個(gè)時(shí)鐘周期中，DDR則可以完成SDR兩個(gè)周期才能完成的任務(wù)，所以理論上同速率的DDR內存與SDR內存相比，性能要超出一倍，可以簡(jiǎn)單理解為 100MHZ DDR=200MHZ SDR。

　　至于SDR在設計上等長(cháng)應該如何考慮，我想這個(gè)可能是大家最感興趣的問(wèn)題了，雖然SDR的應用已經(jīng)不多了，但還是經(jīng)常有人會(huì )來(lái)問(wèn)我們，下面采用個(gè)人覺(jué)得比較好的上期文章的答復給大家也來(lái)個(gè)參考。

　　二 羔子網(wǎng)友說(shuō)：“雖然都叫同步動(dòng)態(tài)隨機存儲器，但是在技術(shù)上有很大差別，sdram屬于第一代ram，ddr-sdram屬于第二代ram，運用的是 double data rate和預存取技術(shù)，傳輸速率是第一代的兩倍以上。在layout時(shí)，sdram甚至不用做等長(cháng)，高性能要求除外。”

　　山水江南網(wǎng)友說(shuō)：“Sdram是共同時(shí)鐘同步，數據和時(shí)鐘信號不用等長(cháng)，但有最長(cháng)的要求，所以走線(xiàn)盡可能的短。”

　　還 有其他的一些網(wǎng)友也有類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)，我們比較同意這種說(shuō)法，正常來(lái)說(shuō)如果SDR頻率在100MHz以下，等長(cháng)范圍可以較大，相對來(lái)講都可以不用刻意去控了， 而如果頻率超過(guò)100MHz以上，在PCB設計上就需要特別注意了，可以通過(guò)一個(gè)準確的時(shí)序仿真來(lái)計算等長(cháng)，我們的經(jīng)驗法則是盡量控制所有信號的長(cháng)度，在 可控的情況下最好是長(cháng)度不超過(guò)3inch。這個(gè)在高速先生前期的文章時(shí)序設計里面有說(shuō)到，在此就不再解釋了。

　　好了，現在正式回到我們的DDR時(shí)代，如下圖一是SDR到DDR4的近似發(fā)展路線(xiàn)及速率圖。

　　圖一 DDR發(fā)展路線(xiàn)及速率圖

　　內 存的傳輸速度得以快速提升，除了芯片**工藝的進(jìn)步之外，關(guān)鍵的技術(shù)就是雙倍數據速率以及預存取。實(shí)際上內存的內核頻率基本上是保持一致的，都是 100MHz到200MHz之間。一般認為200MHz的內存內核頻率是當前技術(shù)的極限(超頻除外)。DDR技術(shù)使數據傳輸速度提升了一倍，如圖二所示， DDR在時(shí)鐘信號上、下邊沿同時(shí)采樣數據。這樣如果同樣是200MHz的時(shí)鐘，DDR可以達到400Mb/s的數據傳輸速度。

　　圖二 DDR的時(shí)序

　　預 存取技術(shù)則有效提升了芯片內部的數據傳輸速度。預存取(Prefetch)增加了DDR存儲陣列的位寬，如圖三所示是DDR2和DDR3的預存取過(guò)程，可 以看到，因為預存取從4比特提升到了8比特，所以相同的總線(xiàn)頻率和數據率下，DDR3的核心頻率是DDR2的一半。核心頻率降低，可以減小功耗，減少發(fā)熱 量，提升內存工作穩定性。而同樣的內存核心頻率下，DDR3的總線(xiàn)頻率和數據率是DDR2的一倍。

　　圖三 DDR2和DDR3的預存取過(guò)程