علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

تکنولوژی DDR انقلاب بزرگی تو صنعت کامپیوتر بوده و در حال حاضر با استفاده از تکنولوژی DDR سرعت لپ تاپ ، تبلت ، گوشی و کامپیوترهای ما دو چندان شده . هنوز خیلی ها نمیدونن که این DDR چیه و از کجا اومده و تفاوت بین نسل های مختلف DDR چیه . امروز می خوام به طور عمیق فرق بین DDR ها رو بگم ، باشد که کامروا شویم . ضمنا فعلا صحبتی از DDR4 نمی کنم اما در آینده که DDR4 جا افتاد به این متن اضافه می کنم .

DDR چیست ؟

DDR مخفف عبارت Double Data Rate هست به مفهوم مقدار انتقال دیتای دو برابر شده . به زبون ساده قبل از اختراع تکنولوژی DDR ، از تکنولوژی SDR یا Single Data Rate استفاده میشد . یعنی در هر کلاک پالس ، یک بیت منتقل میشد . که خب سرعت کندی محسوب میشد . بعدها در سال 2000 تکنولوژی DDR معرفی شد که در هر کلاک پالس 2 بیت رو منتقل میکرد ، یعنی با این کار سرعت رم ها دو برابر شد . در واقع رم ها جوری طراحی شدن که در لبه بالارونده یک بیت و در لبه پایین رونده هم یک بیت منتقل شه . این در حالی بود که در SDR فقط در لبه بالارونده کلاک پالس یک بیت منتقل میشد . در شکل زیر می بینید که در DDR ، هم در لبه پایین رونده کلاک و هم در لبه بالارونده کلاک ، دیتا منتقل میشه ! نسل بعدی هم که QDR هست تو هر کلاک پالس ، 4 بیت دیتا منتقل میشه .

DDR نسل های مختلفی داره . DDR1 و DDR2 و DDR3 و جدیدا هم DDR4 . هر چی نسل جدید تر میشه اون عدده بزرگتر میشه . مثلا DDR3 از DDR2 بهتره . تو همه چی بهتره .

فرق DDR و DDR2 و DDR3 – ظاهر

به طور کلی تفاوت اساسی در ظاهر رم های DDR توی محل شکاف بین پین ها هست . فاصله بین شکاف در DDR و DDR2 خیلی کمه و خیلی نزدیکن به هم ، اما این شکاف در DDR2 و DDR3 خیلی مشخصه و با یه نگاه می تونید به سادگی ماژول DDR3 یا DDR2 رو تشخیص بدید .

تفاوت دیگه ای که الان شاید خیلی به دردتون نخوره اینه که ماژول های DDR2 و DDR3 از تکنولوژی ساخت BGA استفاده میکنن اما ماژول های DDR از تکنولوژی TSOP . حالا یعنی چی ؟ یعنی اگه به ماژول های DDR2 و DDR3 نگاه کنید ، پین چیپ ها (پایه های آی سی ) رو نمی بینید ، فقط چندتا چیپ مشکی می بینید که انگار با چسب روی ماژول سبز رنگ چسبیدن ، در حالی که پایه ها از زیر لحیم شدن . اینو میگن BGA .

اما در ماژول های DDR که الان دیگه کمیاب شدن ، پین ها مشخص بودن . شکل زیر :

 

فرق DDR و DDR2 و DDR3 – سرعت و انتقال دیتا

حافظه رم به دو قسمت اصلی خانه های حافظه و بافر ورودی/خروجی تقسیم میشه . جفت این قسمت ها داخل خود ماژول رم هست و در واقع یه ارتباط داخلی در حافظه رم به حساب میاد . انتقال دیتا بین خانه های حافظه و بافر در رم DDR به صورت 2 بیتی هست . یعنی در هر کلاک پالس ، 2 بیت بین خانه های حافظه و بافر جابجا میشه . این مسئله در رم DDR2 به صورت 4 بیتی هست و در رم DDR3 هم به صورت 8 بیتی . در واقع اینجوریه که ما می تونیم انتقال دیتا در DDR3 رو تا 17066 مگابایت در ثانیه ( باس 2133 مگاهرتز ) بالا ببریم و مقدار ولتاژ رو هم پایین بیاریم .

اگه فرکانس پایه داخلی رم DDR ( فرکانس انتقال اطلاعات بین خونه های حافظه و بافر ) رو 200 مگاهرتز در نظر بگیریم ، چون 2 بیت انتقال دیتا داریم پس در خروجی بافر که به سمت کنترل کننده حافظه میره ، ما 400 مگاهرتز باس داریم ( 2 بیت ضربدر 200 مگاهرتز ) . این کلاک 200 مگاهرتزی در DDR ، توی DDR2 می تونه 100 مگاهرتز باشه چون انتقال اطلاعات داخلی در DDR2 به صورت 4 بیتی هست ( 4 بیت ضربدر 100 مگاهرتز میشه دوباره 400 مگاهرتز ) و همینطور در DDR3 این فرکانس می تونه 50 مگاهرتز باشه ( 8 بیت ضربدر 50 میشه 400 ) . می بینید که با تغییر در فرکانس داخلی رم می تونیم در سرعت تبادل اطلاعات تغییر ایجاد کنیم . می بینید که رم DDR و DDR2 و DDR3 هر 3 تاشون باس 400 مگاهرتزی درست کردن . حالا واسه اینکه ما باس DDR3 رو بالا ببریم کافیه که فرکانس داخلی رو با فرکانس داخلی DDR یکی بگیریم یعنی 200 مگاهرتز . اینجوری 8 بیت ضربدر 200 میشه 1600 مگاهرتز . مثلا برای رسیدن به باس 2133 در DDR3 کافیه کلاک پالس داخلی 266 مگاهرتز باشه . اگر متوجه نشدید یه بار دیگه متن رو بخونید . به تصویر زیر نگاه کنید ، فرکانس داخلی کم میشه اما باس خروجی ثابته چون انتقال اطلاعات داخلی در DDR ها متفاوته ( همون 2 بیت و 4 بیت و 8 بیت ) :

 

فرق DDR و DDR2 و DDR3 – ولتاژ

هرچی نسل DDR ها جدید تر شده ولتاژ کاری اونا و نهایتا مصرف انرژی اونا هم کمتر شده . این مسئله به خاطر کم شدن فرکانس داخلی چیپ های ماژول رم هست . خاصیت DDR ها اینه که با فرکانس داخلی کمتر ، همون فرکانس کاری رو بسازه . در جدول زیر ولتاژ کاری نسل های مختلف DDR رو می بینید .

نسل DDR	ولتاژ کاری
DDR	2.5 ولت
DDR2	1.8 ولت
DDR3	1.5 ولت
DDR4	1.2 ولت

فرق DDR و DDR2 و DDR3 – تاخیر زمانی

در مورد تاخیر زمانی یا تایمینگ ( زمان بندی ) در رم تو یه پست جداگونه توضیح دادم . اما در حالت کلی بگم که کنترل کننده رم ، یه زمانی رو بین درخواست اطلاعات و گرفتن اطلاعات از رم منتظر می مونه . این زمان رو با CAS و یا CL نشون میدن و با کلاک پالس بیان می کنن . مثلا میگن این رم CL7 هست یعنی 7 تا کلاک پالس طول می کشه تا اطلاعات از رم به کنترل کننده حافظه بره . هرچی این عدد بیشتر باشه ، تاخیر زمانی بیشتر و نهایتا سرعت کلی رم کمتره . مثلا در شکل زیر می بینید که رمی که تاخیر زمانی 3 داره سریع تر خروجی میده تا اون رمی که تاخیر زمانی 5 داره .

اما نکته مهم اینه که هرچی نسل DDR بیشتر میشه تاخیر زمانی هم بیشتر میشه که این مسئله شاید تو ذهن شما ابهام ایجاد کنه که آقا مگه نسل جدید تر نباید بهتر و سریع تر باشه ؟ منم تو جواب میگم آره همینطوره . حالا قضیه چیه ؟ ببینید ، تاخیر زمانی ارتباط مستقیم با سرعت کلاک پالس داره . کلاک پالس 800 مگاهرتز از 400 مگاهرتز سریع تره . حالا ما یه رم DDR2 با تاخیر زمانی 3 پالس و با سرعت 400 مگاهرتز داریم و یه رم DDR3 با تاخیر زمانی 5 پالس و سرعت کلاک 800 مگاهرتز داریم . به نظر شما تو نگاه اول رم DDR3 که 5 تا کلاک تاخیر زمانی داره ، کند تره . اما اینجوری نیست . چون کلاک های رم DDR3 بیشتر و سریع تره پس طی شدن 5 تا کلاک زودتر اتفاق میفته تا طی شدن 3 تا کلاک توی 400 مگاهرتز .

مثلا در شکل زیر می بینید که طی شدن 3 تا کلاک در 400 مگاهرتز ، از نظر زمانی دیرتر از طی شدن 5 تا کلاک در 800 مگاهرتز اتفاق میفته ( با اینکه 5 از 3 بزرگتره )

اما اگه رم DDR2 با CL5 داریم 800 مگاهرتز و رم DDR3 با CL7 داریم 800 مگاهرتز ، چون هر دوی اینها سرعت کلاک یکسانی دارن پس اون DDR3 کند تره . در حالت کلی هرچی نسل بالاتر میره تاخیر زمانی بیشتر میشه اما چون سرعت کلاک هم بیشتر میشه پس نهایتا تاخیر زمانی در نسل جدید DDR از نسل قبلی کمتر میشه . امیدوارم متوجه منظور شده باشید .

با اینکه خیلی ها می دونن که رم DDR2 و DDR3 به جای هم قابل تعویض نیستن اما خیلی ها هم این مسئله رو نمی دونن و بارها تو علم فردا از ما سوال کردن . دلیل اینکه ماژول رم DDR2 با DDR3 قابل تعویض نیست اینه که از نظر ظاهری باهم فرق دارن یعنی جای شکاف بین پایه ها در DDR و DDR2 و DDR3 با هم فرق داره . دلیل دوم اینه که کنترل کننده حافظه رم که یا داخل پردازنده هست یا روی مادربورد ، برای هرکدوم از DDR ها فرق میکنه چون کلاک پالس اینا با هم فرق داره ، سرعت پردازش و پهنای باند و کلی چیز دیگه که توسط Memory Controller کنترل می شن . به همین دلایل ، ما نمی تونیم رم DDR2 رو روی مادربورد با اسلات DDR3 قرار بدیم و بر عکس .

راستی دوستان ، پیشنهاد میکنم دوره های انگلیسی علم فردا رو تهیه کنید ، دنیاتون عوض میشه ! خیلی فرقه بین کسی که انگلیسی میدونه و نمیدونه !

حتما مطالب زیر رو هم بخونید