DDR3-SDRAM - DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM
Double Data Rate 3 Synchroner dynamischer Direktzugriffsspeicher
RAM- Typ
2013 Transcend TS512MLK72V6N-(begradigt).jpg
4 GB PC3-12800 ECC DDR3-DIMM
Entwickler JEDEC
Typ Synchroner dynamischer Direktzugriffsspeicher (SDRAM)
Generation 3. Generation
Veröffentlichungsdatum 2007 ( 2007 )
Normen
Taktfrequenz 400–1066 MHz
Stromspannung Referenz 1,5 V
Vorgänger DDR2-SDRAM (2003)
Nachfolger DDR4-SDRAM (2014)

Double Data Rate 3 Synchronous Dynamic Random-Access Memory ( DDR3 SDRAM ) ist eine Art synchroner dynamischer Random-Access-Memory (SDRAM) mit einer Schnittstelle mit hoher Bandbreite (" Double Data Rate ") und wird seit 2007 verwendet. Es ist der schnellere Nachfolger von DDR und DDR2 und Vorgänger von DDR4 Synchron Dynamic Random Access Memory (SDRAM)-Chips. DDR3-SDRAM ist aufgrund unterschiedlicher Signalspannungen, Timings und anderer Faktoren weder vorwärts- noch rückwärtskompatibel mit einem früheren Typ von Direktzugriffsspeicher (RAM).

DDR3 ist eine DRAM-Schnittstellenspezifikation. Die tatsächlichen DRAM-Arrays, die die Daten speichern, ähneln früheren Typen mit ähnlicher Leistung. Der Hauptvorteil von DDR3-SDRAM gegenüber seinem unmittelbaren Vorgänger, DDR2-SDRAM, ist seine Fähigkeit, Daten mit doppelter Geschwindigkeit (achtmal schneller als seine internen Speicher-Arrays) zu übertragen, was eine höhere Bandbreite oder Spitzendatenraten ermöglicht.

Der DDR3-Standard erlaubt DRAM-Chip-Kapazitäten von bis zu 8 Gigabit (Gbit) und bis zu vier Ranks zu je 64 Bit für insgesamt maximal 16  Gigabyte (GB) pro DDR3-DIMM. Aufgrund einer Hardwarebeschränkung, die erst bei Ivy Bridge-E im Jahr 2013 behoben wurde, unterstützen die meisten älteren Intel-CPUs nur bis zu 4-Gbit-Chips für 8-GB-DIMMs (Intels Core 2 DDR3-Chipsätze unterstützen nur bis zu 2 Gbit). Alle AMD-CPUs unterstützen korrekt die vollständige Spezifikation für 16-GB-DDR3-DIMMs.

Geschichte

Im Februar 2005 stellte Samsung den ersten Prototyp eines DDR3-Speicherchips vor. Samsung spielte eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Standardisierung von DDR3. Im Mai 2005 erklärte Desi Rhoden, Vorsitzender des JEDEC- Komitees, dass DDR3 seit "ungefähr 3 Jahren" in der Entwicklung sei.

DDR3 wurde 2007 offiziell eingeführt, aber es wurde nicht erwartet, dass die Verkäufe DDR2 bis Ende 2009 oder möglicherweise Anfang 2010 überholen werden, so Intel-Stratege Carlos Weissenberg, der zu Beginn der Einführung im August 2008 sprach Zeitplan für die Marktdurchdringung hatte festgestellt worden Market Intelligence Unternehmen DRAMeXchange über ein Jahr zuvor im April 2007 und von Desi Rhoden 2005) die primären Triebfeder der zunehmenden Verwendung von DDR3 hat neu Core i7 - Prozessoren von Intel und Phenom II Prozessoren von AMD, die beide über interne Speichercontroller verfügen: Ersteres erfordert DDR3, letzteres empfiehlt es. IDC gab im Januar 2009 bekannt, dass die DDR3-Verkäufe 29 % der gesamten verkauften DRAM-Einheiten im Jahr 2009 ausmachen würden und bis 2011 auf 72 % steigen würden.

Nachfolger

Im September 2012 veröffentlichte JEDEC die endgültige Spezifikation von DDR4. Zu den Hauptvorteilen von DDR4 im Vergleich zu DDR3 gehören ein höherer standardisierter Bereich von Taktfrequenzen und Datenübertragungsraten sowie eine deutlich niedrigere Spannung .

Spezifikation

Überblick

Physischer Vergleich von DDR , DDR2 und DDR3 SDRAM
Drei lange grüne Platinen, identisch in der Größe, aber jede mit einer Kerbe an einer anderen Stelle
Desktop-PCs (DIMM)
Drei kurze grüne Platinen, identisch in der Größe, aber jede mit einer Kerbe an einer anderen Stelle
Notebook- und Convertible-PCs (SO-DIMM)

Im Vergleich zu DDR2-Speicher verbraucht DDR3-Speicher weniger Strom. Einige Hersteller schlagen weiterhin vor, "Dual-Gate"-Transistoren zu verwenden, um den Leckstrom zu reduzieren .

Laut JEDEC sollten 1,575 Volt als absolutes Maximum angesehen werden, wenn die Speicherstabilität im Vordergrund steht, beispielsweise in Servern oder anderen geschäftskritischen Geräten. Darüber hinaus gibt JEDEC an, dass Speichermodule bis zu 1,80 Volt aushalten müssen, bevor sie dauerhaft beschädigt werden, obwohl sie auf diesem Niveau nicht ordnungsgemäß funktionieren müssen.

Ein weiterer Vorteil ist der Prefetch-Puffer , der 8-burst-tief ist. Im Gegensatz dazu ist der Prefetch-Puffer von DDR2 4 Burst-tief und der Prefetch-Puffer von DDR 2 Burst-tief. Dieser Vorteil ist eine entscheidende Technologie für die Übertragungsgeschwindigkeit von DDR3.

DDR3-Module können Daten mit einer Rate von 800–2133  MT /s übertragen, indem sie sowohl steigende als auch fallende Flanken eines 400–1066 MHz I/O- Takts verwenden . Dies entspricht der doppelten Datenübertragungsrate von DDR2 (400–1066 MT/s bei einem E/A-Takt von 200–533 MHz) und der vierfachen Rate von DDR (200–400 MT/s bei einem E/A-Takt von 100–200 MHz). . Hochleistungsgrafiken waren ein erster Treiber für solche Bandbreitenanforderungen, bei denen eine Datenübertragung mit hoher Bandbreite zwischen Framebuffern erforderlich ist.

Da Hertz ein Maß für Zyklen pro Sekunde ist und kein Signal häufiger als jede andere Übertragung taktet, ist die Beschreibung der Übertragungsrate in MHz-Einheiten technisch falsch, wenn auch sehr häufig. Es ist auch irreführend, weil verschiedene Speicher-Timings in Einheiten von Taktzyklen angegeben werden, was der halben Geschwindigkeit von Datenübertragungen entspricht.

DDR3 verwendet den gleichen elektrischen Signalisierungsstandard wie DDR und DDR2, Stub Series Terminated Logic , jedoch mit unterschiedlichen Timings und Spannungen. DDR3 verwendet insbesondere SSTL_15.

Im Februar 2005 demonstrierte Samsung den ersten DDR3-Speicherprototyp mit einer Kapazität von 512 Mb und einer Bandbreite von 1.066 Gbit/s . Produkte in Form von Motherboards auf dem Markt erschienen im Juni 2007 auf Basis von Intel ‚s P35‚Bearlake‘Chipsatz mit DIMMs mit Bandbreite bis DDR3-1600 bis (PC3-12800). Der im November 2008 veröffentlichte Intel Core i7 verbindet sich direkt mit dem Speicher und nicht über einen Chipsatz. Die Core i7, i5 & i3 CPUs unterstützten zunächst nur DDR3. AMD ‚s Sockel AM3 Phenom II X4 - Prozessoren, die im Februar 2009 veröffentlicht, waren ihre ersten DDR3 - Unterstützung (während noch DDR2 für die Abwärtskompatibilität unterstützt).   

Dual-Inline-Speichermodule

DDR3- Dual-Inline-Speichermodule (DIMMs) haben 240 Pins und sind elektrisch nicht kompatibel mit DDR2. Eine Schlüsselkerbe, die bei DDR2- und DDR3-DIMMs unterschiedlich angeordnet ist, verhindert ein versehentliches Vertauschen. Sie sind nicht nur anders getastet, DDR2 hat auch seitlich abgerundete Kerben und die DDR3-Module haben seitliche quadratische Kerben. DDR3- SO-DIMMs haben 204 Pins.

Für die Skylake-Mikroarchitektur hat Intel auch ein SO-DIMM-Paket namens UniDIMM entworfen , das entweder DDR3- oder DDR4-Chips verwenden kann. Der integrierte Speichercontroller der CPU kann dann mit beiden arbeiten. Der Zweck von UniDIMMs besteht darin, den Übergang von DDR3 zu DDR4 zu bewältigen, bei dem Preis und Verfügbarkeit einen Wechsel des RAM-Typs wünschenswert machen. UniDIMMs haben die gleichen Abmessungen und die gleiche Anzahl von Pins wie normale DDR4 SO-DIMMs, aber die Kerbe ist anders platziert, um eine versehentliche Verwendung in einem inkompatiblen DDR4 SO-DIMM-Sockel zu vermeiden.

Latenzen

DDR3-Latenzen sind numerisch höher, da die I/O-Bus- Taktzyklen, mit denen sie gemessen werden, kürzer sind; das tatsächliche Zeitintervall ist ähnlich wie bei DDR2-Latenzen, etwa 10 ns. Da DDR3 im Allgemeinen neuere Herstellungsverfahren verwendet, gibt es einige Verbesserungen, die jedoch nicht direkt durch den Wechsel zu DDR3 verursacht werden.

CAS-Latenz (ns) = 1000 × CL (Zyklen) ÷ Taktfrequenz (MHz) = 2000 × CL (Zyklen) ÷ Übertragungsrate (MT/s)

Während die typischen Latenzen für ein JEDEC DDR2-800-Gerät 5-5-5-15 (12,5 ns) betrugen, umfassen einige Standardlatenzen für JEDEC DDR3-Geräte 7-7-7-20 für DDR3-1066 (13,125 ns) und 8- 8-8-24 für DDR3-1333 (12 ns).

Wie bei früheren Speichergenerationen wurde nach der Veröffentlichung der ersten Versionen schnellerer DDR3-Speicher verfügbar. DDR3-2000-Speicher mit 9-9-9-28-Latenz (9 ns) war rechtzeitig zum Intel Core i7-Release Ende 2008 verfügbar, während spätere Entwicklungen DDR3-2400 weithin verfügbar machten (mit CL 9-12 Zyklen = 7,5–10 ns) und Geschwindigkeiten bis zu DDR3-3200 verfügbar (mit CL 13 Zyklen = 8,125 ns).

Energieverbrauch

Der Stromverbrauch einzelner SDRAM-Chips (oder als Erweiterung DIMMs) hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Geschwindigkeit, Nutzungsart, Spannung usw. Dells Power Advisor berechnet, dass 4 GB ECC DDR1333 RDIMMs jeweils etwa 4 W verbrauchen. Im Gegensatz dazu ist ein moderner Mainstream-Desktop-orientierter Teil 8 GB, DDR3/1600 DIMM, mit 2,58 W bewertet, obwohl er deutlich schneller ist.

Module

Liste der Standard-DDR3-SDRAM-Module
Name Chip Bus Zeiten
Standard Typ Modul Taktrate ( MHz ) Zykluszeit ( ns ) Taktrate (MHz) Übertragungsrate (MT/s) Bandbreite ( MB/s ) CL-T RCD -T RP CAS-Latenz (ns)
DDR3-800 D PC3-6400 100 10 400 800 6400 5-5-5 12,5
E 6-6-6 fünfzehn
DDR3-1066 E PC3-8500 133⅓ 7,5 533⅓ 1066⅔ 8533⅓ 6-6-6 11.25
F 7-7-7 13.125
g 8-8-8 fünfzehn
DDR3-1333 F* PC3-10600 166⅔ 6 666⅔ 1333⅓ 10666⅔ 7-7-7 10,5
g 8-8-8 12
h 9-9-9 13,5
J* 10-10-10 fünfzehn
DDR3-1600 G* PC3-12800 200 5 800 1600 12800 8-8-8 10
h 9-9-9 11.25
J 10-10-10 12,5
K 11-11-11 13,75
DDR3-1866 DDR3-1866J*
DDR3-1866K
DDR3-1866L
DDR3-1866M*
PC3-14900 233⅓ 4.286 0933⅓ 1866⅔ 14933⅓ 10-10-10
11-11-11
12-12-12
13-13-13
10,56
11,786
12,857
13,929
DDR3-2133 DDR3-2133K*
DDR3-2133L
DDR3-2133M
DDR3-2133N*
PC3-17000 266⅔ 3.75 1066⅔ 2133⅓ 17066⅔ 11-11-11
12-12-12
13-13-13
14-14-14
10,313
11,25 
12,188
13,125 

* Optional

DDR3-xxx bezeichnet die Datenübertragungsrate und beschreibt DDR-Chips, während PC3-xxxx die theoretische Bandbreite (mit den letzten beiden Ziffern abgeschnitten) bezeichnet und verwendet wird, um zusammengebaute DIMMs zu beschreiben. Die Bandbreite wird berechnet, indem Übertragungen pro Sekunde genommen und mit acht multipliziert werden. Dies liegt daran, dass DDR3-Speichermodule Daten auf einem 64 Datenbit breiten Bus übertragen, und da ein Byte 8 Bit umfasst, entspricht dies 8 Byte Daten pro Übertragung.

Mit zwei Übertragungen pro Zyklus eines vervierfachten Taktsignals , ein 64- Bit breiten DDR3 - Modul kann eine Übertragungsrate von bis zu 64 - mal die Speicher erreicht Taktgeschwindigkeit. Bei einer gleichzeitigen Übertragung von 64 Bit pro Speichermodul bietet DDR3 SDRAM eine Übertragungsrate von (Speichertaktrate) × 4 (für Bustaktmultiplikator) × 2 (für Datenrate) × 64 (Anzahl der übertragenen Bits) / 8 (Anzahl der Bits in einem Byte). So bietet DDR3 SDRAM bei einer Speichertaktfrequenz von 100 MHz eine maximale Transferrate von 6400 MB/s .

Die Datenrate (in MT/s ) beträgt aufgrund der doppelten Datenrate des DDR-Speichers das Doppelte des I/O-Bus-Takts (in MHz ) . Wie oben erläutert, ist die Bandbreite in MB/s die Datenrate multipliziert mit acht.

CL - CAS - Latenztaktzyklen , zwischen einer Spaltenadresse an den Speicher und den Beginn der Daten als Antwort das Senden

tRCD – Taktzyklen zwischen Zeilenaktivierung und Lese-/Schreibvorgängen

tRP – Taktzyklen zwischen Reihenvorladung und Aktivierung

Bruchhäufigkeiten werden normalerweise abgerundet, aber das Aufrunden auf 667 ist üblich, da die genaue Zahl 666⅔ beträgt und auf die nächste ganze Zahl gerundet wird. Manche Hersteller runden auch auf eine gewisse Genauigkeit oder runden stattdessen auf. PC3-10666-Speicher könnte beispielsweise als PC3-10600 oder PC3-10700 aufgelistet werden.

Hinweis: Alle oben aufgeführten Elemente werden von JEDEC als JESD79-3F spezifiziert. Alle RAM-Datenraten zwischen oder über diesen aufgeführten Spezifikationen werden von JEDEC nicht standardisiert – oft handelt es sich lediglich um Herstelleroptimierungen mit höher tolerierten oder übervoltierten Chips. Von diesen nicht standardmäßigen Spezifikationen entsprach die höchste gemeldete Geschwindigkeit, die im Mai 2010 erreicht wurde, DDR3-2544.

Alternative Namensgebung: DDR3-Module werden aus Marketinggründen oft fälschlicherweise mit dem Präfix PC (statt PC3) gefolgt von der Datenrate beschriftet. Unter dieser Konvention wird PC3-10600 als PC1333 aufgeführt.

Serielle Anwesenheitserkennung

DDR3-Speicher verwendet serielle Präsenzerkennung . Serial Presence Detect (SPD) ist eine standardisierte Methode, um automatisch über eine serielle Schnittstelle auf Informationen über ein Computerspeichermodul zuzugreifen . Es wird normalerweise während des Selbsttests beim Einschalten zur automatischen Konfiguration von Speichermodulen verwendet.

4 . freigeben

Release 4 des DDR3 Serial Presence Detect (SPD)-Dokuments (SPD4_01_02_11) fügt Unterstützung für Load Reduction DIMMs und auch für 16b-SO-DIMMs und 32b-SO-DIMMs hinzu.

Die JEDEC Solid State Technology Association gab die Veröffentlichung von Release 4 des DDR3 Serial Presence Detect (SPD)-Dokuments am 1. September 2011 bekannt.

XMP-Erweiterung

Die Intel Corporation hat am 23. März 2007 offiziell die eXtreme Memory Profile ( XMP ) -Spezifikation eingeführt , um Enthusiasten Leistungserweiterungen der traditionellen JEDEC- SPD- Spezifikationen für DDR3-SDRAM zu ermöglichen.

Varianten

Neben Bandbreitenbezeichnungen (z. B. DDR3-800D) und Kapazitätsvarianten können Module eines der folgenden sein:

  1. ECC-Speicher , der über eine zusätzliche Datenbyte-Lane verfügt, die zum Korrigieren kleinerer Fehler und zum Erkennen größerer Fehler für eine bessere Zuverlässigkeit verwendet wird. Module mit ECC sind durch ein zusätzliches ECC oder E in ihrer Bezeichnung gekennzeichnet. Beispiel: "PC3-6400 ECC" oder PC3-8500E.
  2. Registrierter oder gepufferter Speicher , der die Signalintegrität (und damit potentiell Taktraten und physikalische Slot-Kapazität) verbessert, indem die Signale mit einem Register elektrisch gepuffert werden , auf Kosten eines zusätzlichen Takts mit erhöhter Latenz. Diese Module sind durch ein zusätzliches R in ihrer Bezeichnung gekennzeichnet, zB PC3-6400R.
  3. Nicht registrierter (auch bekannt als " ungepufferter ") RAM kann durch ein zusätzliches U in der Bezeichnung identifiziert werden .
  4. Vollgepufferte Module, die mit F oder FB bezeichnet sind und nicht die gleiche Kerbenposition wie andere Klassen haben. Vollständig gepufferte Module können nicht mit Motherboards verwendet werden, die für registrierte Module entwickelt wurden, und die unterschiedliche Kerbenposition verhindert physikalisch ihr Einsetzen.
  5. Lastreduzierte Module, die mit LR bezeichnet werden und registriertem/gepuffertem Speicher ähneln, in einer Weise, dass LRDIMM-Module sowohl Steuer- als auch Datenleitungen puffern und gleichzeitig die Parallelität aller Signale beibehalten. Als solcher bietet LRDIMM-Speicher große maximale Gesamtspeicherkapazitäten und adressiert gleichzeitig einige der Leistungs- und Stromverbrauchsprobleme von FB- Speichern, die durch die erforderliche Umwandlung zwischen seriellen und parallelen Signalformen verursacht werden.

Sowohl die Speichertypen FBDIMM (vollständig gepuffert) als auch LRDIMM (lastreduziert) sind in erster Linie darauf ausgelegt, die Menge des elektrischen Stroms, der zu und von den Speicherchips zu einem bestimmten Zeitpunkt fließt, zu steuern. Sie sind nicht mit registriertem/gepuffertem Speicher kompatibel, und Motherboards, die sie benötigen, akzeptieren normalerweise keine andere Art von Speicher.

DDR3L- und DDR3U-Erweiterungen

Der DDR3L- Standard ( DDR3 L ow Voltage) ist eine Ergänzung zum JESD79-3 DDR3-Speichergerätestandard, der Niederspannungsgeräte spezifiziert. Der DDR3L-Standard ist 1,35 V und trägt das Label PC3L für seine Module. Beispiele sind DDR3L-800 (PC3L-6400), DDR3L-1066 (PC3L-8500), DDR3L-1333 (PC3L-10600) und DDR3L-1600 (PC3L-12800). Der nach DDR3L- und DDR3U-Spezifikationen spezifizierte Speicher ist mit dem ursprünglichen DDR3-Standard kompatibel und kann entweder mit der niedrigeren Spannung oder mit 1,50 V betrieben werden. Geräte, die ausdrücklich DDR3L erfordern, die mit 1,35 V arbeiten, wie z -Generation Intel Core Prozessoren, sind nicht kompatibel mit 1,50 V DDR3-Speicher. DDR3L unterscheidet sich vom mobilen Speicherstandard LPDDR3 und ist mit diesem nicht kompatibel .

Der DDR3U ( DDR3 U ltra Low Voltage) Standard ist 1,25 V und trägt das Label PC3U für seine Module.

Die JEDEC Solid State Technology Association gab die Veröffentlichung von JEDEC DDR3L am 26. Juli 2010 und des DDR3U für Oktober 2011 bekannt.

Funktionszusammenfassung

Komponenten

  • Einführung des asynchronen RESET-Pins
  • Unterstützung der Flugzeitkompensation auf Systemebene
  • On- DIMM- Spiegelfreundliche DRAM-Pinbelegung
  • Einführung von CWL (CAS Write Latency) pro Takt-Bin
  • On-Die-E/A-Kalibrierungs-Engine
  • LESEN- und SCHREIBEN-Kalibrierung
  • Dynamische ODT-Funktion (On-Die-Termination) ermöglicht verschiedene Abschlusswerte für Lese- und Schreibvorgänge

Module

  • Fly-by-Befehls-/Adress-/Steuerbus mit On-DIMM-Terminierung
  • Hochpräzise Kalibrierwiderstände
  • Sind nicht abwärtskompatibel – DDR3-Module passen nicht in DDR2-Sockel; Gewalt gegen sie kann das DIMM und/oder das Motherboard beschädigen

Technologische Vorteile gegenüber DDR2

  • Höhere Bandbreitenleistung, bis zu 2133 MT/s standardisiert
  • Leicht verbesserte Latenzen, gemessen in Nanosekunden
  • Höhere Leistung bei geringem Stromverbrauch (längere Akkulaufzeit bei Laptops)
  • Verbesserte Energiesparfunktionen

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Externe Links