DDR5 / 4/3/2：每一代DDR如何提高内存密度和速度

DDR5 / 4/3/2：每一代DDR如何提高内存密度和速度

DDR内存技术是现代计算机系统中不可或缺的一部分，从最初的DDR到最新的DDR5，每一代技术都在速度、密度和功耗方面取得了显著进步。本文将带你深入了解DDR内存技术的发展历程，从DDR到DDR5的关键特性和改进。

内存的关键指标包括内存大小、速度、较低的工作电压和更快的访问速度。DDR5支持8Gb至64Gb的内存，并结合了3200 MT/s至6400 MT/s的多种数据速率。DDR5的工作电压从DDR4的1.2V进一步降低到1.1V。

DDR5现在提供的速度比第一个SDRAM快16倍。这是通过在每代DDR中速度和密度的显着提高实现的。从1970年代初期到1990年代中期生产的DRAM使用异步接口，其中输入控制信号直接影响内部功能。SDRAM于1993年推出，提供了一个同步接口，通过该接口，可以在时钟输入的上升沿之后识别控制输入的变化。它支持512Mb的内存。继SDRAM之后，一系列DDR进入市场，每个DDR都有一些新功能并增加了内存大小。DDR5可以确保更高的存储密度和更低功耗和更高速度的许多新功能。

SDRAM（同步动态随机存取存储器）

SDRAM是动态随机存取存储器，与CPU的时钟速度同步。SDRAM也代表SDR SDRAM（单数据速率SDRAM）。单一数据速率意味着SDR SDRAM在一个时钟周期内只能读/写一拍数据。在传输下一个读/写操作之前，需要等待命令完成。SDR速度从66 MHz到133 MHz不等。

DDR（双倍数据速率SDRAM）

DDR SDRAM是双倍数据速率同步动态随机存取存储器。通过在时钟信号的上升沿和下降沿上传输数据，它无需增加时钟频率即可实现双倍数据带宽。预取缓冲区大小为2n（每个存储器访问两个数据字），是SDR SDRAM预取缓冲区大小的两倍。DDR存储器在每个时钟周期从存储器阵列向存储器内部I/O缓冲区传输n位数据。这称为n位预取。

DDR2（双倍数据速率第二代SDRAM）

类似于DDR1，DDR2还以时钟速度的两倍传输数据（在时钟信号的上升沿和下降沿传输数据）。同样，内部时钟以数据总线速度的一半运行，从而导致更高的总线速度和更低的功耗。上述所有因素均有助于DDR2-SDRAM在每个内部时钟周期内完成四次数据传输。DDR2的预取缓冲区是4位（DDR SDRAM的两倍）。DDR2的数据速率为400MT/s至800MT/s。

DDR3（双倍数据速率第三代SDRAM）

DDR3以DDR2 SDRAM速率的两倍传输数据，从而实现更高的带宽和峰值数据速率。还添加了两个新功能，即自动自刷新和自刷新温度范围，从而使存储器可以根据温度变化来控制刷新率。它的预取缓冲区宽度是8位。

DDR4（双倍数据速率第四代SDRAM）

尽管将预取缓冲区的大小保持为DDR3，但DDR4仍可以实现更高的速度和效率。更高的带宽是通过每秒发送更多读/写命令来实现的。DDR4标准将DRAM存储体分为两个或四个可选的存储体组，在其中可以更快地完成向不同存储体组的传输。DDR4的工作电压也比DDR3小。还很少添加新功能，例如DBI（数据总线反转），CRC（循环冗余校验）和CA奇偶校验。这些新功能增强了DDR4存储器的信号完整性，并提高了数据传输/访问的稳定性。

DDR5（双倍数据速率第五代SDRAM）

DDR5 SDRAM通过使用16n预取缓冲器来实现更高的速度。DDR5将DRAM存储体分为两个或四个或八个可选存储体组，而DDR4则使用多达4个存储体组。还添加了一些新功能：

• 写入模式命令–通过不通过总线发送数据来节省功率。
• 增强型PDA：通过为每个DRAM分配唯一的PDA枚举ID，将CA接口用作实现每个DRAM可寻址性的唯一方法。结果，后续命令无需使用DQ信号来决定为该命令选择哪个DRAM。
• 编写成水平的两种训练-用于周期对准的外部WL训练（如DDR4），用于相位对准的内部WL训练。
• 支持各种训练，例如CA训练，CS训练等。

下表列出了DDR代之间的基本区别：