手机、笔记本电脑、云计算和网络等现代电子设计要求非常高的性能。除了处理器速度/性能外， 存储器 在整体系统性能中起着非常关键的作用。双数据速率（DDR）存储器由于其低延迟、更大的存储空间和低功耗，一直是所有复杂设计的常见选择。

内存系统简介

存储器是电子产品中的数据存储设备。他们存储已处理的信息/数据，并在提出要求时将其提供给控制器。存储器被分为主存储器和辅助存储器。

内存类型

主存储器进一步分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM是一个易失性内存，电源关闭后数据将丢失。即使在电源关闭后，ROM内存也会保留数据。随着VLSI工艺的进步，内存结构、内存芯片密度、尺寸、速度和通信接口得到了很大改善。

SRAM和SDRAM的区别

RAM进一步分为SRAM和SDRAM。SRAM是静态RAM，SDRAM是同步动态RAM。两者之间的架构区别在于，DRAM每个内存位使用1个晶体管和1个电容器，而SRAM使用1个触发器（每个触发器触发器约6个晶体管）来形成一个位。由于与SRAM相比，SDRAM的访问时间稍慢。由于电容器/晶体管的尺寸比触发器小，与SRAM相比，SDRAM的内存密度更高。SDRAM是动态存储，因为电容器往往会随着时间的推移而放电，除非定期刷新，否则SDRAM不会保留存储的数据。

SRAM一直是缓存cache的默认选择，因为它们速度非常快，访问时间非常短。它们驻留在处理器内部，也可以外部接口。cache充当外部RAM和处理器之间的缓冲区。cache存储经常使用的数据/指令，并在请求时立即向处理器提供。一般来说，cache减少了从主内存访问数据的平均时间。

如前所述，SDRAM代表同步动态RAM，其中I/O、内部时钟和总线时钟是同步的。例如，PC133 I/O、内部时钟和总线时钟都是133MHz。单数据速率表示SDR SDRAM每个时钟周期只能读/写一次。

DDR RAM有哪些不同类型？

对更高数据速率和更大数据密度的需求导致SDR演变为DDR概念。对更高数据速率和更大数据密度的需求导致SDR演变为DDR。在DDR SDRAM中，数据在两个边缘（正边缘和负边缘）进行时钟，这导致数据速率翻了一番。通过这种方式，与SDR SDRAM相比，DDR实现了更大的带宽；它在不增加时钟频率的情况下将传输速率翻了一番。

在过去的几十年里，DDR技术提出了许多内存改进。DDR提供了许多增强功能，如提高操作速度，提高存储密度，降低功耗，并增加了CRC等错误检测功能，通过实现位反转概念来降低SSN噪声。

第一代 – DDR SDRAM

第一代DDR内存具有2位的预取缓冲区，是SDR SDRAM的两倍。内部时钟速度为133~200MHz，DDR1的传输速率为266至400MT/s（每秒百万传输）。DDR1集成电路于1998年在市场上发布。

第一代双数据速率时序图

第二代 – DDR2 SDRAM

DDR2的外部数据总线运行速度是DDR1 SDRAM的两倍。这是通过改进的总线信号来实现的。DDR2的预取缓冲区是4位，是DDR SDRAM的两倍。DDR2内存具有与DDR内存相同的内部时钟速度（133~200 MHz）。然而，DDR2内存提高了传输速率（533~800 MT/s）和I/O总线信号。DDR2-533和DDR2-800内存类型于2003年在市场上发布。

第三代 – DDR3 SDRAM

DDR3的运行速度是DDR2的两倍。这是通过进一步改进总线信号来实现的。DDR3的预取缓冲区宽度为8位，是DDR2的两倍。DDR3内存的传输速率为800~1600 MT/s。DDR3在1.5V的低电压下工作，而DDR2的1.8V，则能耗降低了40%。DDR3有两个附加功能，即ASR（自动自刷新）和SRT（自刷新温度）。

DDR3 IC于2007年在市场上发布。

第四代 – DDR4 SDRAM

DDR4的运行速度是DDR3的两倍。DDR4在低工作电压（1.2V）和更高的传输速率下运行。DDR4的传输速率为2133~3200MT/s。DDR4增加了bank group技术。DDR4可以在时钟周期内处理4个数据，因此DDR4的效率优于DDR3。DDR4有一些附加功能，如DBI（数据总线反转）、数据总线上的CRC（循环冗余检查）和命令/地址奇偶校验。这些功能可以增强DDR4内存的信号完整性，并提高数据传输/访问的稳定性。DIMM上单个DRAM的独立编程可以更好地控制端接。

DDR4 IC于2014年在市场上发布。

第五代-DDR5 SDRAM

DDR5的运行速度是DDR4的两倍。DDR5的传输速率为3200~6400 MT/s。DDR5规范于2018年11月发布。

DDR5与DDR4的增强功能

速度改进：

改进的时钟速度（1.6GHz至3.2GHz） 提高数据速度（3.2Gbps到6.4 Gbps） 包含决策反馈均衡（DFE）等新功能

较低的电压水平：

工作电压VDD从1.2V改为1.1V，这降低了功耗。另一方面，较低的VDD意味着噪声抗扰性的幅度较小。

DDR5的电源架构介绍：

随着DDR5 DIMM的加入，电源管理从主板转移到DIMM本身。DDR5 DIMM具有12V电源管理IC，可实现更好的系统电源加载粒度，并有助于解决信号完整性和噪声问题。

通道架构DDR5的改进：

DDR4 DIMM有一个72位总线，包括64个数据位和8个ECC位（错误更正代码）。在DDR5中，每个DIMM将有两个40位通道（32个数据位和8个ECC位）。虽然数据宽度相同（共64位），但有两个较小的独立通道可以提高DDR内存访问效率。

在DDR4中，RCD寄存时钟驱动器（RCD）每侧提供两个输出时钟。DDR5中的RCD每侧提供4个输出时钟，为每个通道提供一个独立的时钟。这提高了信号的完整性，并有助于我们解决由于减少VDD而出现的较低的噪声边距问题。

在DDR5中增强的突发长度到16：

DDR4突发长度为8，而对于DDR5，突发长度将延长到8和16。突发长度为16（BL16）允许单个突发访问64字节的数据，这提高了内存效率。

支持更高容量的DRAM：

DDR5缓冲芯片DIMM使系统设计人员能够在单芯片封装中使用高达64 Gb的DRAM的密度。DDR4在单模封装中提供16 Gb DRAM