DDR2: Công nghệ bộ nhớ mới nhiều triển vọng potx

DDR2: Công nghệ bộ nhớ mới nhiều triển vọng
Bộ vi xử lý có tốc độ ngày càng nhanh và cũng ngày càng nóng hơn khi chạy.
Hiện nay có những phần cứng đồ họa tiêu thụ công suất tới 75W, bằng một bóng
điện trung bình. Bộ nhớ cũng không phải là một ngoại lệ. Các máy tính được trang
bị bộ nhớ ngày càng nhanh và song song với đó, điện năng tiêu thụ và nhiệt tỏa ra
khi chạy cũng ngày càng tăng lên.

Phần lớn các hệ thống máy tính được bán ra từ trước tới nay sử dụng bộ nhớ DDR.
Bộ nhớ DDR hoạt động nhanh gấp đôi so với các bộ nhớ tiền nhiệm bởi vì nó có
thể đọc/ghi dữ liệu theo cả chu kỳ lên và chu kỳ xuống của đồng hồ hệ thống, tức
mỗi chu kỳ của đồng hồ hệ thống chúng thao tác được 2 mẫu dữ liệu. Chính vì
vậy, các bộ nhớ DDR thường được ghi nhãn với thông số tốc độ đồng hồ thực của
nó, cao gấp hai lần tốc độ của đồng hồ hệ thống. Ví dụ, một bộ nhớ DDR chạy ở
tốc độ đồng hồ hệ thống 200 MHz được ghi nhãn là DDR400.

Một cách ghi nhãn khác là căn cứ vào tốc độ truyền dữ liệu thực của bộ nhớ. Bộ
nhớ DDR400, có thể truyền 3,2 gigabyte dữ liệu một giây, còn được ghi nhãn là
PC320 (3200 Mbit/s). Tốc độ này thoạt đầu tưởng như khá cao, nhưng quả thực so
với các tiêu chuẩn bộ vi xử lý hiện nay nó thực sự chưa thể theo kịp. Bộ vi xử lý
Pentium 4 (3,4 GHz) hoặc Athlon 64 FX-53 (2,4 GHz ) vẫn phải mất khá nhiều
thời gian chờ đợi dữ liệu đọc từ bộ nhớ. Kích thước cache của các bộ vi xử lý đã
tăng lên nhằm giảm thiểu thời gian chờ đợi này.

Còn có một số vấn đề khác liên quan tới DDR làm ảnh hưởng tới sự ổn định và
vận hành của máy tính. Thí dụ, việc kết thúc bộ nhớ (MT - Memory Termination)
là rất cần thiết để giảm thiểu sự phản xạ tín hiệu có thể làm giảm độ ổn định. MT
không được thiết kế bên trong bộ nhớ DDR mà trên thực tế nó được điều khiển
bằng một tập hợp các gói điện trở trong bo mạch chủ. Cách thiết kế này có chi phí
tương đối cao và hơn nữa lại làm tăng khả năng mất ổn định khi tốc độ đồng hồ
tăng lên do các điện trở kiểm soát việc kết thúc bộ nhớ cách xa các chíp DRAM.

DDR2: Giảm năng lượng tiêu thụ và vấn đề về độ trễ

Bộ nhớ mới nhất cho các dòng máy tính cá nhân chủ đạo hiện nay là DDR2.
DDR2 khắc phục một số vấn đề tiềm ẩn với bộ nhớ DDR nguyên thuỷ (còn được
gọi là DDR1). Ví dụ, DDR2 có cơ chế kết thúc bộ nhớ khi thôi sử dụng (on-die
termination) cho phép nâng cao tính toàn vẹn của tín hiệu nếu tốc độ đồng hồ tăng
lên.

DDR2 cũng khắc phục vấn đề điện năng tiêu thụ và nhiệt toả ra cao một cách rất
hiệu quả. Tỉ lệ đồng hồ thực sự của bộ nhớ DDR2 bằng 1/2 tỉ lệ đồng hồ hệ thống
nhận biết biết được. Trong khi đó, đồng hồ bộ nhớ của DDR1 được giữ ở cùng tốc
độ với đồng hồ nhập/xuất (I/O clock) bên ngoài. Ví dụ, một bộ nhớ DDR2/533
(266 MHz) có nhịp đồng hồ nội tại thực tế là 133 MHz. Đồng hồ bộ đệm
nhập/xuất là 266 MHz nhưng đó là nhịp đồng hồ dành riêng cho hệ thống. Để giải
quyết cho sự không đồng bộ về nhịp đồng hồ này, DDR2 sẽ chuyển tới 4 mẫu dữ
liệu cho mỗi chu kỳ đồng hồ. Vì bộ nhớ đệm I/O chạy nhanh gấp đôi, nó chỉ cần
xử lý 2 mẫu dữ liệu cho mỗi chu kỳ đồng hồ I/O. Do đó, trên thực tế bộ nhớ
chuyển dữ liệu tới bộ nhớ đệm I/O ở tốc độ nhanh gấp bốn (quad data rate) nhưng
hệ thống chỉ “nhìn thấy” hai mẫu dữ liệu cho mỗi chu kỳ đồng hồ I/O.

Còn độ trễ là một điều hoàn toàn khác. Độ trễ CAS (xung địa chỉ theo cột ) của bộ
nhớ DDR1 có thể lên tới 2 chu kỳ đồng hồ, đối với một số môđun trong hệ thống
của các nhà sản xuất gốc (OEM) độ trễ có thể lên tới 2,5 hoặc 3 chu kỳ. Độ trễ ghi
dữ liệu của DDR là một chu kỳ nhưng ngay cả khi tần số của phần cứng bên ngoài
tăng lên, chỉ số này vẫn còn khá thấp. Vì vậy DDR2 chấp nhận một hướng tiếp cận
với thuật toán xử lý khá đơn giản, đảm bảo độ trễ ghi luôn kém độ trễ CAS 1 chu
kỳ đồng hồ. Vì vậy, nếu độ trễ CAS là 4 (tiêu biểu cho các mô đun DDR2 hiện
nay) thì độ trễ ghi luôn là 3 chu kỳ.

Đứng trên góc độ của toàn hệ thống, độ trễ thực sự không có ảnh hưởng nhiều

lắm. Độ trễ CAS 2 cho DDR400 chỉ vào khoảng 15ms và độ trễ CAS 3 cho
DDR2.533 cũng tương tự như vậy. Băng thông tổng thể vẫn tăng lên, bởi vì độ trễ
tương đối thấp này chỉ xảy ra đối với lần đọc đầu tiên của một dòng bộ nhớ. Sau
đó, bộ nhớ sẽ chuyển dữ liệu cho hệ thống theo một chu kỳ đồng hồ cao hơn. Nếu
hệ thống chạy với bộ nhớ DDR2/400, bạn sẽ không thấy một sự khác biệt đáng kể
nào trong hiệu suất vận hành.