Pamięć na przyszłość

Układy DDR3, tak jak moduły DDR2 oraz nadal sprzedawane DDR, są wykorzystywane w komputerze jako pamięć operacyjna RAM. Wszystkie trzy należą do grupy pamięci synchronicznych i dynamicznych SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). Do swojej pracy wykorzystują sygnał podawany przez zegar systemowy. Ten sam zegar odpowiada też za taktowanie procesora oraz różnego rodzaju magistral znajdujących się w komputerze, np. PCI Express. Działanie pamięci SDRAM jest zsynchronizowane (stąd określenie ich jako „synchronicznych”) z pracą procesora, dzięki czemu przesyłanie danych z pamięci do procesora oraz w kierunku przeciwnym odbywa się szybciej niż w używanych wcześniej pamięciach asynchronicznych, które nie były związane w żaden sposób z zegarem taktującym.

Z kolei słowo „dynamiczny” w nazwie pamięci SDRAM bierze się stąd, że do działania wymagają one ciągłego, dynamicznego odświeżania zawartości ich komórek. W przeciwnym wypadku zgromadzone w nich informacje zostaną utracone. Sygnały odświeżające, które zapobiegają zniknięciu danych, podaje kontroler pamięci.

Pamięci DDR3 w porównaniu z poprzednikami mogą zapewnić szybszą komunikację z procesorem i krótszy czas odświeżania komórek pamięci, a więc bardziej komfortową pracę z komputerem. Nie dotyczy to jednak wszystkich modułów, a wynika z konstrukcji i sposobu działania tych układów.

Podwajanie przepustowości

W pamięciach DDR (Double Data Rate) dane i sygnały sterujące mogą być przesyłane dwukrotnie podczas jednego cyklu zegarowego. Oznacza to, że dla modułu DDR taktowanego zegarem o nominalnej częstotliwości 200 MHz tzw. efektywna częstotliwość jest dwa razy większa i wynosi 400 MHz. To właśnie efektywna częstotliwość jest podawana w nazwach układów pamięci. Uzyskanie takiego wyniku umożliwiają dwa wewnętrzne kontrolery pamięci, sterujące oddzielnymi potokami przesyłania danych. Pobierają one dane z różnych komórek pamięci, ponadto działają naprzemiennie, tzn. jeden nadaje sygnały wskazujące adres komórki, z której mają być pobrane dane, a drugi w tym czasie odbiera dane.

Podobne rozwiązanie konstrukcyjne wykorzystano w pamięciach DDR2. Podwojono w nich liczbę wewnętrznych kontrolerów w stosunku do DDR – są więc łącznie cztery, i tym samym zwiększono dwukrotnie ich wydajność w przesyłaniu danych z i do procesora w porównaniu z układami DDR. Zatem układ DDR2 pracujący z zegarem o nominalnej częstotliwości 200 MHz zapewnia efektywną częstotliwość aż 800 MHz.

Z kolei pamięci DDR3 mają dwukrotnie większą przepustowość niż DDR2, gdyż zastosowano w nich nie cztery, a osiem wewnętrznych kontrolerów. Dzięki temu moduł taktowany zegarem 200 MHz pracuje z efektywną częstotliwością taktowania 1600 MHz.
Podsumowując, moduły DDR, DDR2 i DDR3, taktowane tym samym zegarem, mają efektywne częstotliwości odpowiednio 2, 4 i 8 razy większe od tego zegara. Zatem przepustowość DDR2 powinna być dwa razy większa od przepustowości DDR, a przepustowość DDR3 – dwa razy większa od DDR2. Tak mówi teoria.

DDR3 kontra DDR2

W praktyce okazuje się, że pamięci DDR3 nie są wcale dwa razy szybsze od DDR2. Przyczyną są opóźnienia (tzw. timingi), czyli liczba taktów zegara, które muszą upłynąć pomiędzy wykonaniem określonych operacji przez układ pamięci, np. między wskazaniem komórki, z której mają być pobrane dane, a ich przesłaniem do określonego miejsca. Dłuższe timingi spowolniają proces odczytu i zapisu danych.