內(nèi)存核心頻率、工作頻率,等效頻率、預讀取技術詳解

1、內(nèi)存核心頻率、工作頻率，等效頻率、預讀取技術詳解何為內(nèi)存頻率對于內(nèi)存條，相信大家并不陌生。因為內(nèi)存已經(jīng)成為每臺電腦的必備配件，從EDO、SDRAM、DDR、DDR2再到現(xiàn)如今的DDR3內(nèi)存，變化可謂是翻天覆地。內(nèi)存無論是在容量、速度、性能上都有了顯著的提高。但是內(nèi)存市場中，產(chǎn)品可謂是型號眾多，比如DDR2 667、DDR2 800、DDR3 1600等等，這些各式各樣的各種專業(yè)術語讓很多讀者感到無所適從。因此，本篇文章，編輯將向大家介紹一下關于內(nèi)存頻率的一些相關知識，相信看本文，你就會對內(nèi)存頻率有了一定了解。其實通俗的講，內(nèi)存的頻率和CPU的主頻一樣，一般是被用來表示內(nèi)存的速度，也就是說它代表

2、著該內(nèi)存所能達到的最高工作頻率。內(nèi)存主頻是以MHz（兆赫）為單位來計算的。內(nèi)存主頻頻率越高，在一定程度上也就代表著內(nèi)存所能達到的速度越快，內(nèi)存主頻還決定著該款內(nèi)存最高能在什么樣的頻率下正常工作。也許有的讀者會以為，DDR2 800的內(nèi)存，核心頻率就是800MHz，如果是這樣理解的話，那就是大錯特錯了。因此，我們還有必要了解一下內(nèi)存顆粒的核心頻率，它并非你想想的那么簡單。內(nèi)存顆粒的核心頻率內(nèi)存顆粒的核心頻率是固定的，一些常見的內(nèi)存顆粒核心頻率如下。DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066顆粒的核心頻率為133MHz，DDR 333、DDR2 667、DDR3 1333顆粒的核心頻率為

3、166MHz，DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600的核心頻率為200MHz。為了讓大家更加直觀的看出核心頻率，編輯制作了一張表格，包括了目前主流DDR2內(nèi)存的相關參數(shù)。內(nèi)存規(guī)格顆粒核心頻率MHz顆粒工作頻率MHz等效頻率MHzDDR 266/333/400133/166/200266/333/400266/333/400DDR2 533/667/800133/166/200266/333/400533/667/800DDR3 1066/1333/1600133/166/200266/333/4001066/1333/1600相信用心的讀者可能會發(fā)現(xiàn)，在DDR、DDR2、DDR3

4、內(nèi)存中一個有趣的現(xiàn)象，我們以DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600這三款內(nèi)存為例，他們的核心頻率都是倍數(shù)關系，也就是400MHz的一半即200MHz。DDR、DDR2、DDR3他們相同之處就在于改進了了SDRAM的在一個周期內(nèi)只能在升的時候進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋锥?，他們都可以在升和降兩個階段進行數(shù)據(jù)傳輸，所以工作頻率擴大一倍。但是他們不同的在于他們的預讀取的能力不相同，DDR預讀取2bit，DDR2預讀取4bit，DDR3預讀取8bit，所以在內(nèi)存顆粒的核心頻率相同的時候，DDR的等效頻率是核心顆粒頻率的2倍，DDR2是四倍，DDR3是八倍。也就是DDR系列的內(nèi)存有兩個地方提升了頻率，

5、第一、一個時間周期內(nèi)進行兩次數(shù)據(jù)傳輸提升了工作頻率。第二、增加了預讀取技術提升了等效頻率，而計算內(nèi)存帶寬的時候用到的就是等效頻率?？赐炅撕诵念l率的介紹，也許有的讀者還是一頭霧水，編輯怎么到現(xiàn)在都還沒有說明DDR2 800內(nèi)存中，“800MHz”的來歷呢？別著急，因為只有你先了解了核心頻率，才能明白這“800MHz”。內(nèi)存的工作頻率下面要出場的是內(nèi)存的工作頻率，內(nèi)存的工作頻率有一個很簡單的計算公式：內(nèi)存工作頻率=內(nèi)存顆粒核心頻率x2，前面我們提到了，DDR2 800內(nèi)存的核心頻率為200MHz，因此，計算工作頻率就是200MHz x2=400MHz。也許有的讀者會問，為什么會是兩倍呢？原來，它和

6、內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑碛嘘P。在上面的這張示意圖中，T就表示為內(nèi)存的一個工作周期。以前的內(nèi)存一個周期就只是在AB上升處傳輸數(shù)據(jù)，速度較慢，而后來DDR內(nèi)存就進行了改進。不僅在AB段傳輸數(shù)據(jù)，還在CD下降段傳輸數(shù)據(jù)。就相當于一個周期內(nèi)進行傳輸了兩次數(shù)據(jù)，因此DDR工作頻率就翻倍了。到目前位置，迷底還是沒有揭開，在下一頁，你就會了解到DDR2 800內(nèi)存的真正由來。內(nèi)存的等效頻率內(nèi)存的等效頻率才是DDR2 800內(nèi)存中，“800MHz”的真正含義。等效頻率和內(nèi)存預讀有關，那么內(nèi)存預讀又是怎么回事呢？我們可以舉一個簡單的例子，比如說運動場上的運動員在跑步，有速度快慢之分。跑的快的通常是邁的步伐大，而且步伐

7、的距離長。假設這名運動員每1秒鐘跑了一步，步伐的距離為一米，我們就可以算出，速度為1米/秒。而第二個人每1秒鐘跑了2步，步伐的距離為2米，他的速度則是2米/秒。因此我們可以理解為DDR2內(nèi)存比DDR內(nèi)存快的原因了，DDR內(nèi)存的預讀取是2bit，DDR2的預讀取是4bit，DDR3則提升為8bit。因此，只要是內(nèi)存顆粒的工作頻率相同，DDR2的等效頻率就是DDR等效頻率的2倍，DDR3則是DDR的4倍。以DDR2 800為例，前面已經(jīng)算出來了它的工作頻率為200MHzx2=400MHz，因此400MHz x2，得到的800MHz就是DDR2 800內(nèi)存名稱的真正由來，DDR2 800指的是內(nèi)存的

8、等效頻率內(nèi)存超頻的小知識相信看了上面的內(nèi)容，你已經(jīng)對內(nèi)存的一些知識有了一些了解。有的讀者可能還有所疑問，為什么內(nèi)存可以進行超頻呢？大家都知道，內(nèi)存條上的內(nèi)存顆粒，一般都是由流水線上成批生產(chǎn)的，在每一顆內(nèi)存顆粒產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，內(nèi)存顆粒廠商都會對內(nèi)存顆粒進行相關的測試。比如可以成功的在800MHz下運行，那么這條顆顆粒就是被標注成DDR2 800。同樣的道理，如果只能穩(wěn)定的運行在667MHz下，這個顆粒就被標注為DDR2 667。在這些經(jīng)過測試的內(nèi)存顆粒中，有一部分是超頻能力很強的顆粒，就會以較高價格出售給一些大的內(nèi)存模組廠商，如金士頓等等，廠商再用來生產(chǎn)出超頻專用內(nèi)存條。因此，市場中的內(nèi)存條幾乎

9、都可以進行小幅度的超頻，運氣好的話還能得到不少的提升。為什么我們會說頻率亂如麻？主要原因是人們在交談中常常把內(nèi)存頻率、顆粒頻率、等效頻率等胡亂用。新接觸電腦的朋友們一聽到這么多版本的頻率，頭怎會不疼呢？首先搞清楚內(nèi)存的三個頻率，核心頻率，工作頻率，等效頻率（也成接口頻率），平時常說的DDR2800中的那個800就是該內(nèi)存的等效頻率（接口頻率），也是最有意義的頻率，和內(nèi)存總線的帶寬直接掛鉤，比如說DDR2800的帶寬算法就是800mhz*64/8,也就是6.4GB/S。而工作頻率則是用等效頻率除以2，這對DDR,DDR2,DDR3都適用（對SD內(nèi)存無效，不過SD內(nèi)存早就淘汰了，這里不作研究）且在

10、CPU-Z中顯示的內(nèi)存頻率也是工作頻率。先為理解打基礎1.內(nèi)存頻率是什么我們平時掛在嘴邊的DDR2 800、DDR2 667后面的800和667就是內(nèi)存頻率值。內(nèi)存頻率通常以MHz（兆赫茲）為單位來計量，內(nèi)存頻率在一定程度上決定了內(nèi)存的實際性能，內(nèi)存頻率越高，說明該內(nèi)存在正常工作下的速度越快。比如DDR2 800就表示這根內(nèi)存條的頻率為800MHz，在其他參數(shù)相同的情況下，它就比DDR2 667（頻率為667MHz）性能要好。小貼士：只要內(nèi)存延遲數(shù)值相差很小，比如5和6，那么它們對內(nèi)存的性能影響就很小。反之如果內(nèi)存延遲數(shù)值相差過大，那對內(nèi)存的性能影響我們就不能不考慮了?？傮w上來說，隨著內(nèi)存頻率

11、的提升，會使內(nèi)存延遲數(shù)值上升。所以與DDR 400內(nèi)存相比，盡管DDR2 533頻率高一些，但一些DDR內(nèi)存具備了較低的延時參數(shù)，所以其性能與普通的DDR2 533性能相差不大。2.內(nèi)存頻率的由來知道CPU主頻是如何標上去的嗎？同一批生產(chǎn)的CPU，在標上型號前，它們都是“一奶同母的N胞胎”，除了主頻不同之外，其他參數(shù)都相同。比如當同一批次的IntelCore 2 Duo E4000系列生產(chǎn)好以后，廠家就會對這些產(chǎn)品進行測試。如果這塊CPU的主頻能穩(wěn)定達到某個頻率，而這個頻率正好是目前現(xiàn)有甲型號CPU的水平，那么它的型號就是“甲”。如果達到另外一個頻率且正好是目前乙型號CPU的水平，廠家就命名為

12、“乙”。以此類推，這樣這一批次的所有CPU都定了型號。內(nèi)存也是如此，當同一批的內(nèi)存顆粒沒有打上標記之前，大家都是“N胞胎”，然后像三星、現(xiàn)代等內(nèi)存顆粒生產(chǎn)廠就會對內(nèi)存顆粒進行測試，如果這個顆粒能穩(wěn)定跑到DDR2 800的水平，那么它就會被命名為DDR2 800。DDR2 667和DDR2 533命名同樣如此。小貼士：在內(nèi)存顆粒廠商測試過程中，肯定會測試到能夠穩(wěn)定運行在比DDR2 800更高的頻率上的內(nèi)存顆粒。由于它的性能好，那么內(nèi)存顆粒廠商就會以高價格賣給像金士頓、宇瞻等內(nèi)存模組廠商。模組廠商購買了這些顆粒之后，也會挑選一些質量好的電子元器件與之搭配，這樣一根超頻性能很好的內(nèi)存就出現(xiàn)在了市場上

13、，價格也比普通內(nèi)存高很多。超頻內(nèi)存套裝價格不低哪些頻率常亂用介紹了內(nèi)存頻率的由來，下面我們就開始學習幾種內(nèi)存頻率的關系。目前，網(wǎng)上和平時常用錯的內(nèi)存頻率有等效頻率、內(nèi)存工作頻率、顆粒核心頻率三種。 SDR和DDR1/2/3全系列頻率對照表：1.顆粒核心頻率從核心頻率這四個字就知道了這是內(nèi)存頻率的基礎，什么等效頻率、工作頻率都是在它的基礎上得出來的。大家一定要記住下面這幾個核心頻率，DDR 266/DDR2 533/DDR3 1066核心頻率為133MHz，DDR 333/DDR2 667/DDR3 1333核心頻率為166MHz，DDR 400/DDR2 800/DDR3 1600核心頻率為2

14、00MHz，DDR系列的小貼士：非常規(guī)記憶法目前對于DDR、DDR2、DDR3適用。三代內(nèi)存只要它們后面跟的數(shù)值是成倍數(shù)關系的，那么它們的顆粒內(nèi)部頻率就相等，并且它們顆粒內(nèi)部頻率的數(shù)值等于DDR后面跟的數(shù)值的一半。比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600，它們后面的數(shù)值400、800和1600就成了倍數(shù)關系，那它們顆粒內(nèi)部頻率的數(shù)值為DDR 400中的400的一半，即200。2.工作頻率大家記住的核心頻率，馬上就會在學習內(nèi)存工作頻率過程中派上用場。內(nèi)存工作頻率是顆粒核心頻率的兩倍。比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600的核心頻率為200MHz，那么這三個內(nèi)存顆

15、粒的工作頻率就是400MHz（數(shù)值正好等于DDR 400中的400）。為什么是兩倍？其實它和DDR內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸原理有關。雙倍是指在一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)，在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)(通過差分時鐘技術實現(xiàn))，在存儲陣列頻率不變的情況下，數(shù)據(jù)傳輸率達到了SDR的兩倍，此時就需要I/O從存儲陣列中預取2bit數(shù)據(jù)，因此I/O的工作頻率是存儲陣列頻率的兩倍。3.等效頻率最后我們再談談等效頻率，其實它才是DDR2 800中800MHz的正規(guī)名稱。準確點說，它和內(nèi)存的預讀取有關。內(nèi)存標貼上的頻率是等效頻率理解預讀取并不難，同樣打個比方，看一個人跑得快或不快，要看兩個方面，一個是步伐的頻率，

16、比如每秒鐘跑兩步；另一個是步伐的距離，比如每一步跑1米。第一個人（DDR）它每秒鐘跑兩步，每步是1米，所以它的速度是2米/秒；而第二個人（DDR2）它每秒鐘跑兩步（因為DDR2和DDR內(nèi)存顆粒的工作頻率一致），每步是兩米，所以它的速度是4米/秒。第二個人的速度是第一個人的兩倍。內(nèi)存也是如此，DDR、DDR2、DDR3內(nèi)存顆粒工作頻率一致，所以速度的快慢就取決于DDR的步伐（預讀?。珼DR的預讀取為2bit，這就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘坎骄嚯x）。而DDR2的預讀取是4bit（DDR3為8bit），說明DDR2的“每步距離”是DDR的兩倍，所以只要內(nèi)存顆粒工作頻率一致，DDR2等效頻率是DDR等效頻

17、率的2倍，DDR3就是DDR的4倍?？偨Y講了這么多，最后把幾種內(nèi)存頻率的關系總結在下表中。大家可以通過表中內(nèi)容得知，等效頻率就是我們平時說的頻率，比如DDR2 800等效頻率就是800MHz；雖然DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066等效頻率相同，但由于DDR、DDR2、DDR3的預讀取不同，所以DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066的顆粒頻率雖同為266MHz；內(nèi)存顆粒核心頻率為內(nèi)存顆粒工作頻率的一半。外頻外頻是由主板為CPU提供的基準時鐘頻率，一般常見的有100、133、166、200。我們說的FSB（FrontSystemBus）指的是系統(tǒng)前端總線，它是處理器

18、與主板北橋芯片或內(nèi)存控制集線器之間的數(shù)據(jù)通道，常見頻率有400、333、533、800。作為新手不必掌握那么多概念性的東西，只要記住以下幾個公式：主頻=外頻*倍頻（MHz）IntelCPU前端總線=外頻*4（MHz）AMDCPU前端總線=外頻*2（MHz）CPU數(shù)據(jù)帶寬=前端總線*8（MB/s）內(nèi)存帶寬=內(nèi)存等效工作頻率*8（MB/s）前端總線頻率總線是將信息以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線。通俗的說，就是多個部件間的公共連線，用于在各個部件之間傳輸信息。人們常常以MHz表示的速度來描述總線頻率?？偩€的種類很多，前端總線的英文名字是FrontSideBus，通常用FSB表

19、示，是將CPU連接到北橋芯片的總線。計算機的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的。北橋芯片負責聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量最大的部件，并和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線（FSB）連接到北橋芯片，進而通過北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道，因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對計算機整體性能作用很大，如果沒足夠快的前端總線，再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)帶寬（總線頻率數(shù)據(jù)位寬）8。目前PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz

20、幾種，最高到1066MHz。前端總線頻率越大，代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大，更能充分發(fā)揮出CPU的功能?，F(xiàn)在的CPU技術發(fā)展很快，運算速度提高很快，而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU，較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU，這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮，成為系統(tǒng)瓶頸。外頻與前端總線頻率的區(qū)別前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度，更實質性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取６忸l的概念是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎之上的，也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一萬萬次，它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩

21、個概念容易混淆，主要的原因是在以前的很長一段時間里（主要是在Pentium4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium4時），前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱前端總線為外頻，最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻，因此采用了QDR（QuadDateRate）技術，或者其他類似的技術實現(xiàn)這個目的。這些技術的原理類似于AGP的2X或者4X，它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高，從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開始被人們重視起來，目前的主流產(chǎn)品均采用這些技術。DDR和DDR2內(nèi)存說明DDR傳輸標準嚴格的說DDR應該叫DDRSDRAM，人們習慣稱為DDR，

22、部分初學者也?？吹紻DRSDRAM，就認為是SDRAM。DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器的意思。DDR內(nèi)存是在SDRAM內(nèi)存基礎上發(fā)展而來的，仍然沿用SDRAM生產(chǎn)體系，因此對于內(nèi)存廠商而言，只需對制造普通SDRAM的設備稍加改進，即可實現(xiàn)DDR內(nèi)存的生產(chǎn)，可有效的降低成本。SDRAM在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時鐘的上升期進行數(shù)據(jù)傳輸；而DDR內(nèi)存則是一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率

23、。與SDRAM相比：DDR運用了更先進的同步電路，使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨立執(zhí)行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(DelayLockedLoop，延時鎖定回路提供一個數(shù)據(jù)濾波信號)技術，當數(shù)據(jù)有效時，存儲控制器可使用這個數(shù)據(jù)濾波信號來精確定位數(shù)據(jù)，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲器模塊的數(shù)據(jù)。DDR本質上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù)，因而其速度是標準SDRA的兩倍。從外形體積上DDR與SDRAM相比差別并不大，他們具有同樣的尺寸和同樣的針腳距離。但DDR為184針腳，比SDRAM多出了16個針腳，主

24、要包含了新的控制、時鐘、電源和接地等信號。DDR內(nèi)存采用的是支持2.5V電壓的SSTL2標準，而不是SDRAM使用的3.3V電壓的LVTTL標準。DDR內(nèi)存的頻率可以用工作頻率和等效頻率兩種方式表示，工作頻率是內(nèi)存顆粒實際的工作頻率，但是由于DDR內(nèi)存可以在脈沖的上升和下降沿都傳輸數(shù)據(jù)，因此傳輸數(shù)據(jù)的等效頻率是工作頻率的兩倍。PC1600如果按照傳統(tǒng)習慣傳輸標準的命名，PC1600（DDR200）應該是PC200。在當時DDR內(nèi)存正在與RDRAM內(nèi)存進行下一代內(nèi)存標準之爭，此時的RDRAM按照頻率命名應該叫PC600和PC800。這樣對于不是很了解的人來說，自然會認為PC200遠遠落后于PC6

25、00，而JEDEC基于市場競爭的考慮，將DDR內(nèi)存的命名規(guī)范進行了調整。傳統(tǒng)習慣是按照內(nèi)存工作頻率來命名，而DDR內(nèi)存則以內(nèi)存?zhèn)鬏斔俾拭?。因此才有了今天的PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500等（在用CPU-Z工具查看機器時，在SPD中顯示的最大帶寬）。PC1600的實際工作頻率是100MHz，而等效工作頻率是200MHz，那么它的數(shù)據(jù)傳輸率就為“數(shù)據(jù)傳輸率頻率*每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)”，就是200MHz*64bit=12800Mb/s，再除以8就換算為MB為單位，就是1600MB/s，從而命名為PC1600。DDR2傳輸標準DDR2可以看作是DDR技術標準的一種升

26、級和擴展：DDR的核心頻率與時鐘頻率相等，但數(shù)據(jù)頻率為時鐘頻率的兩倍，也就是說在一個時鐘周期內(nèi)必須傳輸兩次數(shù)據(jù)。而DDR2采用“4bitPrefetch(4位預取)”機制，核心頻率僅為時鐘頻率的一半、時鐘頻率再為數(shù)據(jù)頻率的一半，這樣即使核心頻率還在200MHz，DDR2內(nèi)存的數(shù)據(jù)頻率也能達到800MHz也就是所謂的DDR2800。目前，已有的標準DDR2內(nèi)存分為DDR2400和DDR2533，DDR2667和DDR2800，其核心頻率分別為100MHz、133MHz、166MHz和200MHz，其總線頻率(時鐘頻率)分別為200MHz、266MHz、333MHz和400MHz，等效的數(shù)據(jù)傳輸頻

27、率分別為400MHz、533MHz、667MHz和800MHz，其對應的內(nèi)存?zhèn)鬏攷挿謩e為3.2GB/sec、4.3GB/sec、5.3GB/sec和6.4GB/sec，按照其內(nèi)存?zhèn)鬏攷挿謩e標注為PC23200、PC24300、PC25300和PC26400。歡迎瀏覽雅心樓個人圖書館的文章，想收藏這篇好文章嗎？花一分鐘吧！預讀取技術4-bit prefetch DDR 2提高帶寬的關鍵技術現(xiàn)在的DRAM內(nèi)部都采用4個bank的結構，每個bank由存儲單元（cell）隊列構成，存儲單元隊列通過行（row）和列（column）地址定位。讓我們看看基本的內(nèi)存讀操作的工作流程：首先是命令和地址信息輸

28、入，經(jīng)過地址解碼器分解成bank（段）和Word（字）選擇，Word選擇就是行選擇，之后是對存儲單元進行再存儲（Restore）和預充電（Precharge）。然后是Column（列）選擇，到此為止存儲單元（cell）已經(jīng)被定位。存儲單元的數(shù)據(jù)被輸出到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線（Internal Data Bus），最后通過輸出電路輸出數(shù)據(jù)。從內(nèi)存的讀操作中可以了解到內(nèi)存工作的幾個瓶頸，它們分別是內(nèi)存單元的再存儲和預充電的延時，這個延遲屬于bank內(nèi)部的延遲，由于DRAM結構的限制這個延遲本身不太好解決。還有內(nèi)部數(shù)據(jù)總線（Internal Data Bus）的頻率限制，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線是連接DRAM顆粒中4個b

29、ank的總線，最后一個DRAM的瓶頸是輸入/輸出電路的延遲。對于內(nèi)部數(shù)據(jù)總線頻率較低的瓶頸，可以通過使用Prefetch（數(shù)據(jù)預取）架構來解決，舉例來說PC133 SDRAM采用了管線突發(fā)架構（Pipeline）或者說是1bit Prefetch，因此它內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的頻率是133MHz和數(shù)據(jù)輸出端的數(shù)據(jù)傳輸率是一樣的。DDR內(nèi)存采用了2bit Prefetch技術，因此它輸出端的數(shù)據(jù)傳輸率是內(nèi)部數(shù)據(jù)總線頻率的2倍，以DDR400為例，它的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的頻率是200MHz，而輸出端的數(shù)據(jù)傳輸率達到了400MHz。我們知道DRAM內(nèi)部存儲單元的頻率提高比較困難且成本較高，DDR333的核心頻率已經(jīng)

30、達到了167MHz，為了解決外部數(shù)據(jù)傳輸率和核心速度之間的矛盾，DDR2采用了4bit Prefetch（數(shù)據(jù)預取架構），因此DDR2 400的核心頻率僅為100MHz，DDR2 533的核心頻率為133MHz，因此DDR2很好的解決了DRAM核心頻率和外部數(shù)據(jù)傳輸頻率之間的問題。從SDRAM開始，內(nèi)存就可以和時鐘同步，最初的SDRAM采用了管線架構（Pipeline architecture），首先是地址信號（Add）和時鐘(CLK)同步，地址信號經(jīng)過譯碼選取內(nèi)存隊列中相應的單元，內(nèi)存隊列中選中的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸出到信號放大電路。SDRAM的信號輸出部分也是和時鐘信號同步的，這就好象一

31、條連續(xù)的管線一樣。由于全部操作都和時鐘同步，因此也叫同步內(nèi)存。DDR采用了2位預取（2-bit prefetch），也就是2：1的數(shù)據(jù)預取，2bit預取架構允許內(nèi)部的隊列（column）工作頻率僅僅為外部數(shù)據(jù)傳輸頻率的一半。在SDRAM中數(shù)據(jù)傳輸率完全參考時鐘信號，因此數(shù)據(jù)傳輸率和時鐘頻率一樣。DDR2采了4位預?。?-bit prefetch），這就是DDR2提高數(shù)據(jù)傳輸率的關鍵，可以在不提高內(nèi)部存儲陣列頻率的情況下提高數(shù)據(jù)輸出帶寬，未來的DDR3還有現(xiàn)在的RDRAM采用了8位數(shù)據(jù)預取。相對于SDRAM，DDR擴展了原來SDRAM的設計。由于2bit Prefetch架構可以同存取兩個ban

32、k的數(shù)據(jù)，使內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的帶寬提高兩倍，因此在內(nèi)存的輸出端可以在時鐘信號的上升延和下降延傳輸數(shù)據(jù)，DDR的數(shù)據(jù)傳輸率是實際工作頻率的兩倍。DDR2通過使用4-bit預取架構來提高數(shù)據(jù)傳輸率，降低對內(nèi)部bank頻率的要求。采用4-bit prefetch架構使DDR2僅能使用兩種數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸長度（burst length），BL=4或BL=8。這個比較容易理解，因為DDR2一次存取4bit數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)突發(fā)長度也就成了4或8。下面是DDR2和DDR主要思想的區(qū)別，實際上，這兩種內(nèi)存的差別不僅僅在帶寬上。除了帶寬，這里還有一個重要的參數(shù)是延遲，就象我前面所說的，存儲單元不會一直處于可用狀態(tài)，因此它

33、們要進行刷新操作。而且，即使存儲單元可用，也不可能立即得到它的內(nèi)存：這里還有其它類型的延遲，如設置行和列的地址，這此延遲都是不能避免的，它們由DRAM單元的本質所決定。讓我們看看會有那些延遲，例如內(nèi)存陣列工作的時鐘組合是2-2-2，如果內(nèi)存陣列在所有的方案中以相同的頻率工作，那么所有的模組都具有同樣的延遲（我是說PC100，DDR200，DDR2-400）。它們僅僅是帶寬的區(qū)別。順便提一下，2-2-2組合的含義是：CAS延遲，RAS到CAS的延遲和RAS預充電時間。第一個數(shù)字是取得列地址的延遲時間，第二個數(shù)字是行和列地址之間的延遲，第三個數(shù)字是存儲單元充電時間，預充電實際上是對行數(shù)據(jù)進行讀操作

34、。但實際上，存儲單元不會工作在相同的頻率上，舉例來說PC133就是一個使用非常普遍的SDRAM，它的DRAM單元工作在133MHz上。因此，DDR200雖然有著比PC133更高的帶寬，但是它的相應延遲卻更慢（內(nèi)部陣列的工作頻率僅100MHz），PC133的存儲單元的頻率要比DDR200存儲單元的頻率高33%。結果就是，DDR266才具有和PC133一樣的延遲上的優(yōu)勢。今天我們也看到類似的情形，DDR200和DDR2-400具有相同的延遲，而后者具有高一倍的帶寬。實際上，DDR2-400和DDR400具有相同的帶寬，它們都是3.2GB/s，但是，DDR400的存儲陣列工作頻率是200MHz，而D

35、DR2-400的存儲陣列工作頻率是100MHz，也就是說DDR2-400的延遲要高于DDR400。讓我們來比較一下數(shù)字，以DDR400為例，我們通常設置2或者2.5個時鐘延遲，有時是3。也就是10到15納秒，對于DDR2-400，來計算一下它的延遲：核心工作在100MHz，具有2個時鐘延遲，它意味著20ns的延遲，接口部分占用4個時鐘延遲（不過接口工作的頻率更高），結果就是DDR2模組的延遲將會是4-4-4個時鐘周期，考慮到這里使用很低的核心頻率，我們希望看到未來DDR2-400具有3-3-3的特征，但是即使如此，DDR2-400也是輸給DDR400的。情況看上去有些荒謬，DDR2雖然能提供更

36、大的帶寬，具有潛在的優(yōu)勢，但是，DDR2初期的產(chǎn)品在性能上甚至落后于DDR。我們都知道，一樣產(chǎn)品需要有其優(yōu)勢才能吸引購買者，那DDR2還有那些優(yōu)勢呢。SDRAM和DDR的區(qū)別DRAM(Synchronous Dynamic Random-Access Memory)SDRAM的工作原理，實際上，它內(nèi)部包括了許多存儲單元陣列，以及輸入/輸出緩存和電源/刷新電路，最后一個單元(電源/刷新電路)和我們下面的描述沒有關系。它的三個子系統(tǒng)(存儲單元陣列，輸入/輸出緩存)都以相同的頻率工作，這就是它為什么稱為同步內(nèi)存的原因。舉例來說，一個100MHz，64位總線寬度的SDRAM，內(nèi)存的數(shù)據(jù)通過I/O緩存然

37、后到達內(nèi)存控制器。這個內(nèi)存模組就是我們所熟知的PC100內(nèi)存，它的帶寬為800MB/s(100MHz8 bytes或64 bits)，每個時鐘周期傳輸一次數(shù)據(jù)，它在時鐘的上升沿傳輸數(shù)據(jù)。 如果以實際的數(shù)字來衡量，SDRAM內(nèi)部的存儲陣列的總線是32位，工作頻率為100MHz，緩存到外部控制器的總線也是32位，工作頻率100MHz。這里數(shù)據(jù)流沒什么改變，內(nèi)部和外部總線寬度與頻率都沒有變化，SDRAM模組通過同步讀取兩顆芯片達到64位的帶寬。從SDRAM開始，內(nèi)存就可以和時鐘同步，最初的SDRAM采用了管線架構(Pipeline architecture)，首先是地址信號(Add)和時鐘(CLK)

38、同步，地址信號經(jīng)過譯碼選取內(nèi)存隊列中相應的單元，內(nèi)存隊列中選中的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸出到信號放大電路。SDRAM的信號輸出部分也是和時鐘信號同步的，這就好象一條連續(xù)的管線一樣。由于全部操作都和時鐘同步，因此也叫同步內(nèi)存。DDR(Double Data Rate SDRAM)DDR之所以叫這個名字，是因為它能夠以相同頻率SDRAM的兩倍來傳輸數(shù)據(jù)，也就是說，每時鐘周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，它在時鐘信號的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)。但是加倍的數(shù)據(jù)從何而來，設計人員使用了一個小小的詭計：內(nèi)存的存儲單元工作在相同的時鐘頻率下，但是內(nèi)部總線加寬，以這種方式推進內(nèi)存模組的速度。換句話說，從內(nèi)部陣列到緩存之間的總線寬

39、度是外部總線(buffer到控制器)的兩倍，結果就使得緩存到控制器的數(shù)據(jù)傳輸率達到內(nèi)部存儲單元工作頻率的兩倍。也就是說，存儲單元使用一個很寬但較慢的總線，但是當數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鲿r使用了一個較窄但是快速的總線。DDR內(nèi)部的存儲陣列通過一條64位，100MHz的總線連接I/O緩存(或者叫信號放大器)，但是數(shù)據(jù)到內(nèi)存控制器需要兩次通過32位的總線。換句話說，每時鐘周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，分別通過時鐘的上升沿和下降沿傳輸信號。結果就是，數(shù)據(jù)傳輸率是內(nèi)部存儲陣列頻率的兩倍。我們可以描繪一個明顯的場景：數(shù)據(jù)流慢慢通過寬的管道，然后進入一個狹窄的管道，但是流動的速度更快。DDR內(nèi)存模組也是64位，模組上的兩顆芯片

40、同步讀寫。這樣的內(nèi)存被稱為DDR200(通過數(shù)據(jù)傳輸率來命名)或者稱為PC1600。實際上，內(nèi)部的DRAM存儲單元在DDR266內(nèi)存中的工作頻率是133MHz，在DDR333中，存儲陣列的工作頻率是166MHz，DDR400中的存儲陣列工作頻率是200MHz，目前最快的DDR SDRAM的頻率(這里不包括那些超頻的內(nèi)存)達到了550MHz，它的內(nèi)部陣列工作頻率達到275MHz，這個頻率已經(jīng)很難再繼續(xù)提高。此時，就需要一個新的內(nèi)存標準可以在今后一段時間內(nèi)保證內(nèi)存頻率和性能可以穩(wěn)定的提高。DDR2DDR2的特性和DDR一樣，它的內(nèi)部存儲陣列到I/O緩存之間通過一條寬敞的64位，100MHz總線，但是數(shù)據(jù)從緩存?zhèn)鬏數(shù)酵獠靠刂破魍ㄟ^一條快速而狹窄的總線(16位，200MHz)，外部總線仍然使用雙倍傳輸數(shù)據(jù)的策略，我們得到的數(shù)據(jù)傳輸率為400MHz。因此，64位模組需要同時使用4個段(banks)。這個內(nèi)存模組被稱為DDR2-400，它的標記方法和DDR內(nèi)存相同，都是以內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸率來標識。因此，以同樣100MHz頻率工作的DRAM存儲單元，我們使用不同的內(nèi)存模組寬度，得到不同的內(nèi)存帶寬，SDRAM是800MB/s，DDR SDRAM是1600MB/s，DDR2 SDRAM則達到了3200MB/s的數(shù)據(jù)傳輸率！由于多路復用技