DDR SDRAM

DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory) on SDRAMiin perustuva tietokoneen muistityyppi.

DDR-SDRAM (engl. double data rate synchronous dynamic random access memory) on vuonna 2000 esitelty muistityyppi.^[1]

DDR-SDRAM on toiminnaltaan hyvin samanlainen kuin SDRAM-muistityyppi. Nimensä mukaisesti se kuitenkin kaksinkertaistaa siirrettävän tiedon määrän verrattaessa aiempaan SDRAM-muistiin.^[1] DDR-SDRAM käyttää sekä nousevaa että laskevaa kellopulssin reunaa tiedonsiirtoon, josta viittaus nimessä olevaan kaksinkertaistumiseen.^[1]

Tyyppinimityksellään DDR-SDRAM eroaa myös edeltäjistään. 100 MHz:n muistiväylässä toimivan muistin tyyppinimi on PC1600 ja 133 MHz:n väylässä PC2100. Nimitykset tulevat muistin hetkellisestä tiedonsiirtonopeudesta ilmoitettuna yksikössä MB/s, esimerkiksi PC1600 (8 tavua × 2 × 100 MHz = 1 600 MB/s) ja PC 2100 (8 tavua × 2 × 133 MHz = 2 100 MB/s). Edellisistä voidaan käyttää myös vanhentuneita nimityksiä PC200 ja PC266. Nopein standardoitu DDR toimii 400 MHz:n nopeudella ja sen mallimerkintä on PC3200.

Tietoa siirretään DDR2-muistissa sekä nousevalla että laskevalla kellopulssilla, kuten DDR-muistissakin.

DDR2 on suunniteltu suurta kellotaajuutta silmällä pitäen, ja muistin ydin toimii puolella kellotaajuudella ulkoiseen nähden, jolloin kellotaajuutta voidaan nostaa selvästi, koska sisäinen nopeus ei tule ongelmaksi. Lisäksi signalointia on parannettu ja jännitettä pienennetty DDR:stä.

Samalla kellotaajuudella DDR2 on kaistanleveydeltään yhtä nopeaa kuin DDR, ja hakuajoiltaan jopa hitaampaa, mutta samalla valmistustekniikalla pystytään tekemään miltei kaksinkertaisella kellotaajuudella toimivia DDR2-muisteja DDR-muisteihin nähden.

DDR2:ta seuraava kehitysaskel on DDR3-muisti. DDR3-muistit on suunniteltu kasvattamaan suorituskykyä ja alentamaan tehonkulutusta DDR2-muisteihin verrattuna. DDR3 käyttää 1,5 voltin jännitettä.^[2] DDR3-moduuli on ulkomitoiltaan samankokoinen kuin DDR2, mutta ei ole yhteensopiva sen kanssa. Muistimoduulin reunassa oleva lovi on eri paikassa, mikä estää muistin asentamisen DDR2-kantaan.^[3]

DDR3:n sisällä on tapahtunut muutoksia. Esihakupuskuri on kahdeksanbittinen.^[2] Virtavuotoja on pyritty vähentämään kaksiporttisilla transistoreilla.^[2] DDR3-muistipiirit tarjoavat 64-bittisen kaistanleveyden. DDR3-muistikampoja voidaan laittaa kolme rinnakkain ja saada näin 192 bittiä leveä muistiväylä, mikäli emolevy tukee sitä.^[2] DDR3-muistipiirissä sisäinen hakuaika on kahdeksasosa dataväylän datansiirtonopeudesta.^[2] Muistipiiri kykenee lukemaan jokaisella sisäisellä kellojaksolla kahdeksan bittiä dataa.^[2] DDR3-teknologia on muuttunut sisäisesti DDR2-teknologiasta siten että siinä missä DDR2 turvautui T-Branch-arkkitehtuuriin,^[2] turvautuu DDR3 Fly-by-arkkitehtuuriin, joka on yksinkertaisempi ratkaisu kuin ensimmäisenä mainittu.^[2] Fly-byssä muistipiirit ketjutetaan sarjaan.^[2] Ketjun päässä on terminointi, jonka tarkoituksena on estää signaalia heijastumasta takaisin.^[2] Fly-bytä käytetään, jotta päästäisiin T-branchin rajoituksista suurilla kellotaajuuksilla.^[2]

Kannettaville tietokoneille on DDR3:sta kehitetty DDR3L (DDR3-Low Voltage), joka käyttää 1,35 V jännitettä. Kannettavien tietokoneiden SoDIMM-moduuleja on sekä DDR3 että DDR3L-tyyppiä. Intelin 4. sukupolven suorittimet vaativat DDR3L-muistin käyttöä. DDR3L on alaspäin yhteensopiva ja toimii sekä 1,5 että 1,35 V:n jännitteellä.^[4]

DDR3:a seuraava kehitysaskel on DDR4. Se käyttää 1,2 voltin jännitettä. Sen kellotaajuus on alkaen 2 133 MHz ja on jopa 3 200 MHz.^[5][6]

JEDECin standardimäärittelyn mukaan DDR4 muistin siirtonopeus on aluksi 1.6 GT/s pinnikohtaisesti, mahdollistaen myöhemmin 3.2 GT/s siirtonopeuden pinnikohtaisesti.^[7][6] DDR4:aa on nopeutettu JEDECin määrittelemästä standardista Intelin määrittelemillä XMP-profiileilla (Extreme Memory Profile), jotka tarjoavat nopeampia taajuuksia ja alempaa latenssia. Nämä otetaan käyttöön yleensä BIOS-ohjelmasta.^[8]

JEDEC on julkaissut DDR5-standardin (JESD79-5) heinäkuussa 2020.^[9] Uusina ominaisuuksina on muun muassa hienojakoinen muistin virkistys kun toiset osiot ovat käytössä.^[9] Ensimmäiset DDR5-muistit olivat nopeudeltaan 4,8 Gb/s kun nopein JEDECin standardoima DDR4 oli nopeudeltaan 3,2 Gbit/s.^[9] DDR5:ssa jokaiselle muistikammalle tulee kaksi erillistä 40-bittistä muistikanavaa (32-bittiä ja ECC-virheenkorjaus). DDR4 käyttää yhtä 72-bittistä (64-bittinen data + 8-bit ECC) muistikanavaa. Merkittävin muutos on että jokaisella muistikammalla on oma virranhallintapiirinsä Power Management IC (PMIC). Aiemmin muisti sai käyttöjännitteensä emolevyltä, nyt virranhallinta siirtyy DDR5-moduulille. Tämä tosin nostaa muistikamman monimutkaisuutta. Lisäksi DDR5 sisältää lisäominaisuuksia muistivirheiden havaitsemiseen (On-die ECC).^[10]

Käyttöjännite laskee 1,2 voltista 1,1 volttiin verrattuna DDR4:ään.^[9]

Päivitetyssä versiosta DDR5-määrittelystä (JESD79-5C) siirtonopeudet kasvavat. Mukaan tulee Per-Row Activation Counting (PRAC) -laskuri, jonka avulla virkistysmääriä voi seurata tavoitteena ehkäistä Rowhammer-hyökkäyksiä. Samalla Partial Array Self Refresh (PASR) on merkitty vanhentuneeksi.^[11][12]

• GDDR SDRAM