　　夏季已置，在五一这举国同庆的节日里，小迈加班给大家带来此篇文章，希望在休闲之余大家的技术能更进一步。近来，诸多全新的可以代表新一个PC年代到来的技术都已浮出水面，比如传说中ATIX800系列将采用的PCI-Express技术，intel下一代主板标准BTX规格技术，在这些全新技术领域中，都将涉及到我们今天的主题，DDR2技术，针对当前标准DDR技术的下一代内存技术。

DDR2原理与新技术全接触（图一）

　　我们今天讲到DDR2技术，其实，已经有很多厂商已经推出了DDR2内存成品出现于市面上，虽然DDR2技术还没有应用于桌面PC平台，但是象征着这些厂商世界领先的技术实力。例如：Micron,Crucial,Kingston,Corsair。

一：DDR2简介：

　　DDR2是由JEDEC( JEDEC （Joint Electron Device Engineering Council），电子元件工业联合会。JEDEC是由生产厂商们制定的国际性协议，主要为计算机内存制定。工业标准的内存通常指的是符合JEDEC标准的一组内存。)定义的全新的下一代DDR内存技术标准，将在intel下一代BTX规格的代号Alderwood的i915P芯片组和代号Grantsdale的i925X芯片组中被完整支持。AMD方面还没有正式宣布下一代芯片组是否完整支持DDR2。

DDR2原理与新技术全接触（图二）

二：DDR2技术规格

　　DDR2内存起始频率将从DDR内存最高标准频率400Mhz开始，现已定义可以生产的频率支持到533Mhz到667Mhz,标准工作频率工作频率分别是200/266/333MHz，工作电压为1.8V。DDR2采用全新定义的240 PIN DIMM接口标准，完全不兼容于现有DDR的184PIN DIMM接口标准，这就意味着，现有所有DDR标准接口的主板，无法使用DDR2内存。这将成为DDR2内存标准普及的一大障碍，幸而INTEL下一代平台将完整支持240PIN的DDR2接口，给DDR2在2005年的普及打下了基础。

　　相信大家都已经看见，市面上已经推出多款采用DDR2显存的显卡产品。然而，应用再显卡上的DDR2内存生产标准与方式是与桌面系统应用上的DDR2技术截然不同的，再次篇文章暂不作详细分辨，不过大家要清楚为什么显卡上已经可以大量应用而桌面系统还不行。

DDR2原理与新技术全接触（图三）

DDR2内存技术相对于上一代标准DDR技术，用简单明了的方式来说，虽然DDR2和DDR一样，采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式，但是最大的区别在于，DDR2内存可进行4bit预读取.两倍于标准DDR内存的2BIT预读取，这就意味着，DDR2拥有两倍于DDR的预读系统命令数据的能力，众看官时看到此处，是否已经明白了什么，认为为此，DDR2则简单的获得两倍于DDR的完整的数据传输能力。那么笔者告诉您，DDR2 400Mhz 同样命名为PC3200，请继续看下去，为什么呢？

　　DDR2内存技术最大的突破点其实不在于看官们所认为的两倍于DDR的传输能力，而是，在采用更低发热量，更低功耗的情况下，反而获得更快的频率提升，突破标准DDR的400MHZ限制。看起来，这似乎更神奇，突破最高频率限制，竟然还能降低发热量和功耗？虽然DDR2技术还采用了几种全新技术配合完整以上能力，然而关键还在于4BIT的预读取能力,笔者将带大家一步步看来。

三：DDR2频率与带宽

　　下表列除了已经发布的三种DDR2内存标准的频率与带宽，值得注意的是，DDR2 400Mhz 与DDR400Mhz 的所拥有的带宽是一样的3.2GB. 还有，在双通道内存技术的辅助下，667MHZ的DDR2将最高提供10.6GB/S的惊人带宽！

DDR2原理与新技术全接触（图四）

　　DDR2内存起始容量为256MB，往上可支持到512MB,1G。在桌面系统上提供了充足的容量保障。理论上DDR2内存颗粒所拥有的高密度特色，可以支持最高4G以上的容量，从而广泛应用于专业领域。更也许会在未来几年内，给PC系统带来nGB级的超级容量。

DDR2原理与新技术全接触（图五）

　　DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP, TSOP-II封装形式，FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。目前应用再显卡上的DDR2内存颗粒也全部采用的FBGA封装模式。DDR2内存采用1.8V电压，相对于DDR标准的2.5V，降低了不少，从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量，这一点的变化是意义重大的，同样也让DDR2内存更适应与笔记本与膝上电脑。既然能以这么低的电压工作，是如何实现频率提升的呢？

四：DDR2工作原理

　　大家都知道，内存基本工作步骤分为：从系统预读数据-----保存在内存单元队列------传输到内存I/O缓存-----传输到CPU系统处理。我们从下图分别分析DDR与DDR2的运作模式。

DDR2原理与新技术全接触（图六）

　　如图所示，DDR内存采用200MHZ的核心频率，通过两条路线同步传输到I/O缓存，实现400MHZ的是实际频率。

DDR2原理与新技术全接触（图七）

　　DDR2采用100MHZ的核心频率，通过四条传输路线同步传输至I/O缓存，同样实现400MHZ的实际频率。

　　聪明的看官已经看出来其中奥妙。正是因为DDR2可以预读4BIT数据，所以，可以采用四路传输，而由于DDR只能预读2BIT数据，则只能采用200MHZ的两条传输线路实现400MHZ。这样，DDR2就完全实现了在不降低总频率的情况下，将核心频率降低到100MHZ，从而很轻松能够实现更小散热量，更低电压要求。而且，核心频率可以进一步提升，从而实现133*4 ，166*4 ，最大200*4达到800MHZ的程度。然而，大家都知道，更低的内存延迟，能带来更高的性能，然后，在DDR2中，为了保证4路传输的稳定流畅性，避开电气干扰与数据冲突，采用了稍大于DDR的延迟设定。相信聪明的看官也能看出来，这其实是一个很有远见的设计。

DDR2原理与新技术全接触（图八）

五：DDR2的全新特征技术

　　了解了DDR II的技术原理，再来看看DDR II的三个主要新特征：它们分别是OCD、ODT和Post CAS。

DDR2原理与新技术全接触（图九）

　　OCD（Off-Chip Driver），也就是所谓的离线驱动调整，DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的电阻值使两者电压相等。也就是Pull-up=Pull-down。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性；通过控制电压来提高信号品质。

DDR2原理与新技术全接触（图十）

　　ODT是内建核心的终结电阻器，我们知道使用DDR I SDRAM的主板上面需要大量的终结电阻，至少每根数据线需要一个终结电阻，这对主板来说也是不小的成本。信号线上使用终结电阻是为了防止数据线终端反射信号，因此需要一定阻值的终结电阻器。这个阻值太大或者太小都不好，阻值较大线路的信噪比较高但是信号反射较为严重，阻值小可以减小信号反射但是会造成信噪比下降。此外由于不同的内存模组对终结电阻的要求不可能完全一样，因此主板对内存模组也比较"挑剔"。

　　DDR II内建了终结电阻器，在DRAM颗粒工作时把终结电阻器关掉，而对于不工作的DRAM颗粒则打开终结电阻，减少信号的反射。ODT至少为DDR II带来了两个好处，一个是去掉了主板上的终结电阻器使主板的成本降低，也使PCB板的设计更加容易。第二个好处是终结电阻器可以和内存颗粒的"特性"相符，使DRAM处于最佳状态。

DDR2原理与新技术全接触（图十）

　　Post CAS，它是为了提高DDR II内存的利用效率而设定的。在Post CAS操作中，CAS信号（读写/命令）能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期，CAS命令可以在附加延迟（Additive Latency）后面保持有效。原来的tRCD（RAS到CAS和延迟）被AL（Additive Latency）所取代，AL可以在0，1，2，3，4中进行设置。从上图的时序可以看出，Post CAS和Additive Latency的好处。由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期，因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。

　　在上图正常的操作中，此时的各项内存参数为：tRRD=2，tRCD=4，CL=4，AL=0，BL=4(BL就是突发数据长度，Burst Length）。我们看到tRRD（RAS到RAS的延迟）为两个时钟周期，tRCD（RAS到CAS的延迟）是四个时钟周期，因此在第四个时钟周期上面ACT（段激活）和CAS信号产生了碰撞，ACT向后移动一个时钟周期，因此大家可以看到后面的数据传输中间出现了一个时钟周期的BUBBLE

　　再来看看Post CAS的操作，此时的各项内存参数是：tRRD=2，tRCD=4，CL=4，AL=3，BL=4。RAS被设在ACT信号后的一个时钟周期上，因此CAS和ACT不会产生冲突，tRCD被AL所取代（实际上大家可以想象到tRCD并没有减小，只是在概念上的转变，CAS向后一个时钟周期，但是AL要比tRCD短，通过调整可以取消信号命令的碰撞），在附加延迟过程中DRAM保持读命令。由于这种设计，ACT和CAS不会再有碰撞，内存读取时序中也没有BUBBLE出现。

使用Post CAS加Additive Latency会带来三个好处：

1、可以很容易的取消掉命令总线上的Collision（碰撞）现象

2、提高了命令和数据总线的效率

3、没有了Bubble，可以提高实际的内存带宽

DDR2原理与新技术全接触（图十二）

　　在以上三项新特性的保证下，DDR2提供了比较完美的解决方案，为未来的发展铺好了道路。预计在从BTX构架的I915系列开始，DDR2将在2005年迅速普及。

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