Dlaczego warto korzystać z DDR zamiast zwiększać częstotliwość taktowania?

Dlaczego miałbyś chcieć używać pamięci RAM DDR i czytać / zapisywać na każdym wznoszącym się i opadającym zboczu zegara zamiast podwajać taktowanie zegara i czytać / zapisywać tylko na jednym zboczu narastającym lub opadającym?

Czy są zalety i wady każdego z nich?

clock ram ddr

— Ethan
źródło

Czasami nie można zwiększyć częstotliwości taktowania, ponieważ integralność sygnału nie utrzyma się na wyższej częstotliwości.

— Nick Alexeev

Odpowiedzi:

W przypadku SDR istnieją dwa zbocza zegara na bit, ale tylko najwyżej jedno zbocze linii danych.

Dzięki komunikacji o wysokiej częstotliwości analogowe pasmo ogranicza, jak blisko można połączyć krawędzie na danym przewodzie. Jeśli Twój sygnał zegarowy przekroczy ten limit, marnujesz połowę przepustowości przewodów danych.

Dlatego wymyślono DDR, aby wszystkie przewody osiągnęły limit przepustowości z tą samą przepływnością.

— Dave Tweed
źródło

+1. Idealna odpowiedź. DDR pozwala podwoić szybkość transmisji danych bez zwiększania szybkości narastania krawędzi, zwanej także „przepustowością”.

— Ale..chenski

Więc DDR ma sens, aby twoje linie danych osiągnęły taką samą prędkość jak linia zegara ... ale co z DDR2, DDR3, DDR4?

— user253751

@immibis: wciąż jest ddr, tylko 2., 3., 4. generacji (inna przepustowość, napięcia, protokół). Prawdopodobnie myślisz o QDR, który nie ma tutaj zastosowania.

— PlasmaHH

Byłem pewien, że przypomniałem sobie, że czytałem coś o podwojeniu transferów na cykl w każdym pokoleniu. Po dalszych badaniach wydaje się, że prawdopodobnie oznaczało to dwa razy więcej transferów na cykl zegara pamięci wewnętrznej , ale zegar I / O nadal działa z połową szybkości przesyłania danych, jak w przypadku DDR.

— user253751

Prawdziwym problemem jest przepustowość. Najwyższą częstotliwością, jaką może wygenerować linia danych (cóż, nie licząc prędkości narastania) jest, gdy wysyła ona wzorzec danych 101010, co występuje przy połowie prędkości transmisji. Przy transmisji z pojedynczą szybkością transmisji danych (SDR) zegar wytwarza jeden pełny cykl dla każdego bitu danych, a zatem działa w podwójnej częstotliwości w stosunku do tego, co można zobaczyć na linii danych w najgorszym przypadku. Podwójna szybkość przesyłu danych powoduje, że zegar osiąga połowę szybkości przesyłu danych z jednym zboczem na bit danych, stąd najgorszy przypadek wzorca danych wytwarza taką samą częstotliwość jak zegar.

Zasadniczo prędkość interfejsu będzie ograniczona dostępną przepustowością poprzez pakiety układów, piny, płytkę, złącza itp. Jeśli zegar wymaga dwukrotnie większej przepustowości niż dane, wówczas wysoka częstotliwość sygnału zegara ograniczy ogólną szerokość pasma linku. W przypadku DDR wymagana szerokość pasma jest taka sama dla zegara i danych, umożliwiając linkowi bardziej efektywne wykorzystanie dostępnej przepustowości.

Minusem korzystania z DDR jest to, że trudniej jest go zaprojektować. Klapki używane do przechwytywania bitów danych po stronie odbiorczej działają na jednym zboczu zegara, albo zboczu narastającym zbocza opadającego. Dane muszą być stabilne na wejściu przez czas ustawienia przed zboczem i czas podtrzymania po zboczu, aby można je było niezawodnie zatrzasnąć. Dzięki SDR zegar można po prostu odwrócić gdzieś, aby spełnić wymagania dotyczące taktowania. Jednak w przypadku DDR wymagane jest przesunięcie fazowe o 90 stopni, które jest trudniejsze do wygenerowania, wymagające PLL lub linii opóźniających.

Podsumowując:

SDR

Pro: Prosty do wdrożenia
Wada: nieefektywne wykorzystanie przepustowości, ponieważ sygnał zegara wymaga dwukrotnie większej przepustowości niż sygnały danych

NRD

Pro: Efektywne wykorzystanie przepustowości, ponieważ wszystkie sygnały wymagają tej samej przepustowości
Con: Kompleks do wdrożenia

— alex.forencich
źródło

Czasami zobaczysz urządzenia, które pobierają bezpośrednio dwufazowy zegar. Skutecznie DDR z przesunięciem fazowym po stronie generacji zegara.

— TLW