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DDR内存核心频率、工作频率,等效频率、预读取技术详解

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发表于 2015-12-15 16:19:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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DDR内存核心频率、工作频率,等效频率、预读取技术详解
何为内存频率


 对于内存条,相信大家并不陌生。因为内存已经成为每台电脑的必备配件,从EDOSDRAMDDRDDR2再到现如今的DDR3内存,变化可谓是翻天覆地。内存无论是在容量、速度、性能上都有了显著的提高。

    但是内存市场中,产品可谓是型号众多,比如DDR2 667、DDR2 800、DDR3 1600等等,这些各式各样的各种专业术语让很多读者感到无所适从。因此,本篇文章,编辑将向大家介绍一下关于内存频率的一些相关知识,相信看本文,你就会对内存频率有了一定了解。
    其实通俗的讲,内存的频率和CPU的主频一样,一般是被用来表示内存的速度,也就是说它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz(兆赫)为单位来计算的。内存主频频率越高,在一定程度上也就代表着内存所能达到的速度越快,内存主频还决定着该款内存最高能在什么样的频率下正常工作。
    也许有的读者会以为,DDR2 800的内存,核心频率就是800MHz,如果是这样理解的话,那就是大错特错了。因此,我们还有必要了解一下内存颗粒的核心频率,它并非你想想的那么简单。
■内存颗粒的核心频率


    内存颗粒的核心频率是固定的,一些常见的内存颗粒核心频率如下。
    DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066颗粒的核心频率为133MHz,DDR 333、DDR2 667、DDR31333颗粒的核心频率为166MHz,DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600的核心频率为200MHz。
    为了让大家更加直观的看出核心频率,编辑制作了一张表格,包括了目前主流DDR2内存的相关参数。

  
内存规格
  
颗粒核心频率MHz
颗粒工作频率MHz
等效频率MHz
DDR 266/333/400
133/166/200
266/333/400
266/333/400
DDR2 533/667/800
133/166/200
266/333/400
533/667/800
DDR3 1066/1333/1600
133/166/200
266/333/400
1066/1333/1600
    相信用心的读者可能会发现,在DDR、DDR2、DDR3内存中一个有趣的现象,我们以DDR 400、DDR2 800、DDR31600这三款内存为例,他们的核心频率都是倍数关系,也就是400MHz的一半即200MHz。
DDR、DDR2、DDR3他们相同之处就在于改进了了SDRAM的在一个周期内只能在升的时候进行数据传输的弊端,他们都可以在升和降两个阶段进行数据传输,所以工作频率扩大一倍。但是他们不同的在于他们的预读取的能力不相同,DDR预读取2bit,DDR2预读取4bit,DDR3预读取8bit,所以在内存颗粒的核心频率相同的时候,DDR的等效频率是核心颗粒频率的2倍,DDR2是四倍,DDR3是八倍。也就是DDR系列的内存有两个地方提升了频率,第一、一个时间周期内进行两次数据传输提升了工作频率。第二、增加了预读取技术提升了等效频率,而计算内存带宽的时候用到的就是等效频率。
    看完了核心频率的介绍,也许有的读者还是一头雾水,编辑怎么到现在都还没有说明DDR2 800内存中,“800MHz”的来历呢?别着急,因为只有你先了解了核心频率,才能明白这“800MHz”。
内存的工作频率


    下面要出场的是内存的工作频率,内存的工作频率有一个很简单的计算公式:内存工作频率=内存颗粒核心频率x2,前面我们提到了,DDR2 800内存的核心频率为200MHz,因此,计算工作频率就是200MHz x2=400MHz。
    也许有的读者会问,为什么会是两倍呢?原来,它和内存数据传输的原理有关。

    在上面的这张示意图中,T就表示为内存的一个工作周期。以前的内存一个周期就只是在AB上升处传输数据,速度较慢,而后来DDR内存就进行了改进。不仅在AB段传输数据,还在CD下降段传输数据。就相当于一个周期内进行传输了两次数据,因此DDR工作频率就翻倍了。
    到目前位置,迷底还是没有揭开,在下一页,你就会了解到DDR2 800内存的真正由来。
内存的等效频率


    内存的等效频率才是DDR2 800内存中,“800MHz”的真正含义。等效频率和内存预读有关,那么内存预读又是怎么回事呢?我们可以举一个简单的例子,比如说运动场上的运动员在跑步,有速度快慢之分。跑的快的通常是迈的步伐大,而且步伐的距离长。假设这名运动员每1秒钟跑了一步,步伐的距离为一米,我们就可以算出,速度为1米/秒。而第二个人每1秒钟跑了2步,步伐的距离为2米,他的速度则是2米/秒。

    因此我们可以理解为DDR2内存比DDR内存快的原因了,DDR内存的预读取是2bit,DDR2的预读取是4bit,DDR3则提升为8bit。因此,只要是内存颗粒的工作频率相同,DDR2的等效频率就是DDR等效频率的2倍,DDR3则是DDR的4倍。以DDR2 800为例,前面已经算出来了它的工作频率为200MHzx2=400MHz,因此400MHz x2,得到的800MHz就是DDR2 800内存名称的真正由来,DDR2 800指的是内存的等效频率
内存超频的小知识


    相信看了上面的内容,你已经对内存的一些知识有了一些了解。有的读者可能还有所疑问,为什么内存可以进行超频呢?
    大家都知道,内存条上的内存颗粒,一般都是由流水线上成批生产的,在每一颗内存颗粒产品生产完成后,内存颗粒厂商都会对内存颗粒进行相关的测试。比如可以成功的在800MHz下运行,那么这条颗颗粒就是被标注成DDR2 800。同样的道理,如果只能稳定的运行在667MHz下,这个颗粒就被标注为DDR2 667。

    在这些经过测试的内存颗粒中,有一部分是超频能力很强的颗粒,就会以较高价格出售给一些大的内存模组厂商,如金士顿等等,厂商再用来生产出超频专用内存条。因此,市场中的内存条几乎都可以进行小幅度的超频,运气好的话还能得到不少的提升。
 为什么我们会说频率乱如麻?主要原因是人们在交谈中常常把内存频率、颗粒频率、等效频率等胡乱用。新接触电脑的朋友们一听到这么多版本的频率,头怎会不疼呢?
       首先搞清楚内存的三个频率,核心频率,工作频率,等效频率(也成接口频率),平时常说的DDR2 800中的那个800就是该内存的等效频率(接口频率),也是最有意义的频率,和内存总线的带宽直接挂钩,比如说DDR2 800的带宽算法就是800mhz*64/8,也就是6.4GB/S。而工作频率则是用等效频率除以2,这对DDR,DDR2,DDR3都适用(对SD内存无效,不过SD内存早就淘汰了,这里不作研究)且在CPU-Z中显示的内存频率也是工作频率。
 先为理解打基础
  1.内存频率是什么
  我们平时挂在嘴边的DDR2 800、DDR2 667后面的800和667就是内存频率值。内存频率通常以MHz(兆赫兹)为单位来计量,内存频率在一定程度上决定了内存的实际性能,内存频率越高,说明该内存在正常工作下的速度越快。比如DDR2 800就表示这根内存条的频率为800MHz,在其他参数相同的情况下,它就比DDR2 667(频率为667MHz)性能要好。
  小贴士:只要内存延迟数值相差很小,比如5和6,那么它们对内存的性能影响就很小。反之如果内存延迟数值相差过大,那对内存的性能影响我们就不能不考虑了。总体上来说,随着内存频率的提升,会使内存延迟数值上升。所以与DDR 400内存相比,尽管DDR2 533频率高一些,但一些DDR内存具备了较低的延时参数,所以其性能与普通的DDR2 533性能相差不大。
  2.内存频率的由来
  知道CPU主频是如何标上去的吗?同一批生产的CPU,在标上型号前,它们都是“一奶同母的N胞胎”,除了主频不同之外,其他参数都相同。比如当同一批次的Intel Core 2 Duo E4000系列生产好以后,厂家就会对这些产品进行测试。如果这块CPU的主频能稳定达到某个频率,而这个频率正好是目前现有甲型号CPU的水平,那么它的型号就是“甲”。如果达到另外一个频率且正好是目前乙型号CPU的水平,厂家就命名为“乙”。以此类推,这样这一批次的所有CPU都定了型号。
  内存也是如此,当同一批的内存颗粒没有打上标记之前,大家都是“N胞胎”,然后像三星、现代等内存颗粒生产厂就会对内存颗粒进行测试,如果这个颗粒能稳定跑到DDR2 800的水平,那么它就会被命名为DDR2 800。DDR2 667和DDR2 533命名同样如此。
  小贴士:在内存颗粒厂商测试过程中,肯定会测试到能够稳定运行在比DDR2 800更高的频率上的内存颗粒。由于它的性能好,那么内存颗粒厂商就会以高价格卖给像金士顿、宇瞻等内存模组厂商。模组厂商购买了这些颗粒之后,也会挑选一些质量好的电子元器件与之搭配,这样一根超频性能很好的内存就出现在了市场上,价格也比普通内存高很多。
超频内存套装价格不低
  哪些频率常乱用
  介绍了内存频率的由来,下面我们就开始学习几种内存频率的关系。目前,网上和平时常用错的内存频率有等效频率、内存工作频率、颗粒核心频率三种。
● SDR和DDR1/2/3全系列频率对照表:
111.png

  1.颗粒核心频率
  从核心频率这四个字就知道了这是内存频率的基础,什么等效频率、工作频率都是在它的基础上得出来的。大家一定要记住下面这几个核心频率,DDR 266/DDR2 533/DDR31066核心频率为133MHz,DDR 333/DDR2 667/DDR3 1333核心频率为166MHz,DDR 400/DDR2 800/DDR3 1600核心频率为200MHz,DDR系列的
  小贴士:非常规记忆法
  目前对于DDR、DDR2、DDR3适用。三代内存只要它们后面跟的数值是成倍数关系的,那么它们的颗粒内部频率就相等,并且它们颗粒内部频率的数值等于DDR后面跟的数值的一半。比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600,它们后面的数值400、800和1600就成了倍数关系,那它们颗粒内部频率的数值为DDR 400中的400的一半,即200。
  2.工作频率
  大家记住的核心频率,马上就会在学习内存工作频率过程中派上用场。内存工作频率是颗粒核心频率的两倍。比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600的核心频率为200MHz,那么这三个内存颗粒的工作频率就是400MHz(数值正好等于DDR 400中的400)。为什么是两倍?其实它和DDR内存的数据传输原理有关。
  双倍是指在一个时钟周期内传输两次数据,在时钟的上升期和下降期各传输一次数据(通过差分时钟技术实现),在存储阵列频率不变的情况下,数据传输率达到了SDR的两倍,此时就需要I/O从存储阵列中预取2bit数据,因此I/O的工作频率是存储阵列频率的两倍。
  3.等效频率
  最后我们再谈谈等效频率,其实它才是DDR2 800中800MHz的正规名称。准确点说,它和内存的预读取有关。


内存标贴上的频率是等效频率
  理解预读取并不难,同样打个比方,看一个人跑得快或不快,要看两个方面,一个是步伐的频率,比如每秒钟跑两步;另一个是步伐的距离,比如每一步跑1米。第一个人(DDR)它每秒钟跑两步,每步是1米,所以它的速度是2米/秒;而第二个人(DDR2)它每秒钟跑两步(因为DDR2和DDR内存颗粒的工作频率一致),每步是两米,所以它的速度是4米/秒。第二个人的速度是第一个人的两倍。
  内存也是如此,DDR、DDR2、DDR3内存颗粒工作频率一致,所以速度的快慢就取决于DDR的步伐(预读取),DDR的预读取为2bit,这就是数据传输的带宽(每步距离)。而DDR2的预读取是4bit(DDR3为8bit),说明DDR2的“每步距离”是DDR的两倍,所以只要内存颗粒工作频率一致,DDR2等效频率是DDR等效频率的2倍,DDR3就是DDR的4倍。
  总结
  讲了这么多,最后把几种内存频率的关系总结在下表中。大家可以通过表中内容得知,等效频率就是我们平时说的频率,比如DDR2 800等效频率就是800MHz;虽然DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066等效频率相同,但由于DDR、DDR2、DDR3的预读取不同,所以DDR 266、DDR2 533、DDR3 1066的颗粒频率虽同为266MHz;内存颗粒核心频率为内存颗粒工作频率的一半。

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