記憶體技術:DRAM、DDR 與新興記憶體

DDR 同步動態記憶體(DDR SDRAM)

/ DEE-DEE-arr ESS-DEE-ram /

想像一隊人沿著一條線、隨著鼓點傳水桶(這樣大家就同步一起動)。「同步」的意思是記憶體跟系統其他部分踩著同一個時脈前進,而不是想回應才回應。「雙倍資料率」是個巧妙的升級:不是每個鼓點傳一桶,而是在下拍傳一桶、上拍再傳一桶——每個時脈拍兩次傳輸——在不加快鼓的情況下把吞吐量翻倍。DDR SDRAM 就是兼具這兩者的主記憶體 DRAM。

具體來說,SDRAM 把 DRAM 的操作同步到一個時脈上,讓控制器與晶片步調一致,使得管線化、可預測的時序成為可能。DDR 在時脈的上升緣與下降緣都加上一次傳輸,所以一個內部時脈跑在比如 1600 MHz 的記憶體,能以等效 3200 百萬次傳輸/秒的速度送出資料(這正是為何 DDR4-3200 命名的是傳輸率、不是時脈)。各個世代——DDR3、DDR4、DDR5——每一代都提高傳輸率與匯流排效率、降低工作電壓、增加記憶庫/記憶庫組,而底下仍是同一個會漏電的電容單元。

為何重要與誠實之處:DDR 整個故事講的是頻寬,不是延遲。把每時脈資料翻倍、一代代往上爬,已把你每秒能串流的位元組數翻了好幾倍,但滿足一次隨機存取的時間(以奈秒計的 RAS/CAS 延遲)卻幾乎沒動。所以較新的 DDR 對於循序、受頻寬限制的工作大幅變好,對於追指標、受延遲限制的工作只溫和變好。「記憶體牆」正住在這道飆升的頻寬與頑固的延遲之間的鴻溝裡。

DDR4-3200 代表每接腳每秒 3200 百萬次傳輸。在一個 64 位元(8 位元組)的通道上,那就是 3200 x 10^6 x 8 位元組 = 約 25.6 GB/s 的尖峰頻寬——然而存取一個全新隨機列的延遲仍是數十奈秒。

DDR 各世代把頻寬(資料率)翻倍的速度,遠快過它縮減延遲的速度。

「DDR4-3200」命名的是傳輸率、不是內部時脈——晶片真正的時脈是那的一半。而且數字較高不代表延遲較低;它代表每秒更多位元組,那是完全不同的一個軸向。

又稱
DDRdouble data rate SDRAMsynchronous DRAMSDRAMDDR3DDR4DDR5