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当前DDR主要有DDR、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5等不同的内存标准。本文主要是对比不同标准的DDR#xff0c;了解其差异性以及优劣势#xff0c;以便在以后在以后做DDR选型的时候做一定的参考。
嵌入式设备常见的DDR内存标准
嵌入式常见的DDR内存标准有DDR、D…摘要
当前DDR主要有DDR、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5等不同的内存标准。本文主要是对比不同标准的DDR了解其差异性以及优劣势以便在以后在以后做DDR选型的时候做一定的参考。
嵌入式设备常见的DDR内存标准
嵌入式常见的DDR内存标准有DDR、DDR2、DDR3和DDR4。其中DDR2是DDR的升级版DDR3是DDR2的升级版DDR4是DDR3的升级版。这些内存标准的主要区别在于它们的时钟速度、带宽和电压等方面的不同。DDR2内存的时钟速度比DDR内存快两倍带宽也比DDR内存大一倍而DDR3内存的时钟速度比DDR2内存快两倍带宽也比DDR2内存大一倍。DDR4内存则比DDR3内存的时钟速度快两倍带宽也比DDR3内存大一倍。因此在选择内存时需要根据实际需求来选择适合的内存标准。
各个DDR内存的规格
内存规格工作电压核心频率MHz工作频率MHz内存预取IO频率MHz等效频率MHz 理论带宽 -单通道 -64位宽 DDR 266/333/4002.5V133/166/200266/333/4002133/166/200266/333/4002.1GB/s - 3.2GB/sDDR2 533/667/8001.8V133/166/200266/333/4004266/333/400533/667/8004.2GB/s - 6.4GB/sDDR3 1066/1333/16001.5V133/166/200266/333/4008533/667/8001066/1333/16008.4GB/s - 12.8GB/sDDR4 2133/2667/32001.2V133/166/200266/333/400161066/1333/16002133/2667/320016.8GB/s - 25.6GB/sDDR5 4266/5333/64001.1V133/166/200266/333/400322133/2667/32004266/5333/640033.6GB/s - 51.2GB/s
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、DDR4 2133、DDR5 4266颗粒的核心频率为133MHz
DDR 333、DDR2 667、DDR3 1333、DDR4 2667、DDR5 5333颗粒的核心频率为166MHz
DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600、DDR4 3200、DDR5 6400颗粒的核心频率为200MHz。
工作频率
工作频率记住工作频率是核心频率的两倍即可由双沿传输引起。
DDR内存的工作频率是指内存颗粒的工作频率它是内存颗粒核心频率的两倍。
比如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600、DDR4 3200、DDR5 6400的核心频率为200MHz那么这几个内存颗粒的工作频率就是400MHz。
这个计算方式与DDR内存的数据传输原理有关因为DDR内存可以在一个时钟周期内完成两次数据传输所以工作频率是核心频率的两倍。
内存预取
DDR内存预取是指内存控制器在一次读取操作中可以同时读取的数据位数。
这种预取技术可以提高内存的读取速度和带宽因为在读取一个内存地址时实际上会将这个地址附近的8个字节都读取到缓存中这样下次读取相邻的地址时就可以直接从缓存中读取而不需要再次从内存中读取从而提高了读取速度和带宽。
例如DDR1的2位预取意味着内存控制器可以在一次读取操作中同时读取2位数据。而DDR3和DDR4的8位预取意味着内存控制器可以在一次读取操作中同时读取8位数据。预取位数越高内存控制器在同一时间内可以读取更多的数据从而提高内存读取速度。
IO频率
即I/O Buffer输入/输出缓冲的传输频率。IO频率和内存预取有关
DDR 是 2bit预取频率不变但是双沿出数才满足进来的2bit送出去核心频率x1
DDR2 是4bit预取频率增加一倍双沿出数才能进来的4bit送出去核心频率x2
DDR3 是8bit预取频率要比4bit预取再增加一倍双沿出数才能进来的8bit送出去核心频率x4
DDR4 是16bit预取频率要比8bit预取再增加一倍双沿出数才能进来的16bit送出去核心频率x8
DDR5 是32bit预取频率要比16bit预取再增加一倍双沿出数才能进来的32bit送出去核心频率x16
因为IO频率是上升沿和下降沿都进行数据传输等效到只有单沿一般为上升沿传输的情况下等效频率为IO频率的两倍。
等效频率
内存的等效频率才是DDR2 800内存中“800MHz”的真正含义。
等效频率和内存预取有关那么内存预取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内存的预取是2bitDDR2的预取是4bitDDR3的预取是8bitDDR4的预取是16bitDDR5的预取是32bit。
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200MHzx2400MHz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。 DDR理论带宽计算公式
DDR的理论内存带宽计算公式为内存带宽时钟频率 × 内存位宽 × 内存通道数 ÷ 8。
其中时钟频率指的是DDR的主频内存位宽指的是数据总线的位宽通道数是内存的通道数8是一个字节的位数。因此以2400MHz主频64bit位宽单通道计算DDR4的理论带宽为2400 × 64 × 1÷ 8 19200MB/s 18.75GB/s。
而DDR的实际带宽则需要考虑到理论带宽效率一般为70%左右。因此DDR的实际带宽 理论带宽 * 理论带宽效率。例如以2400MHz主频64bit位宽计算的DDR4理论带宽为2400 * 64 * 1 / 8 19200MB/s实际带宽为19200 * 70% 13.125GB/s。
DDR内存位宽
DDR内存位宽是指内存数据总线的宽度它决定了内存一次能传输多少数据。
DDR内存的位宽范围通常是从8位到64位不等。其中DDR3和DDR4内存的位宽通常为64位而DDR2内存的位宽通常为32位。此外DDR内存的位宽越大其带宽也就越高因此在选择内存时需要根据实际需求进行选择。
需要注意的是这些位宽范围是基于标准配置。实际上一些制造商可能会提供不同的配置因此位宽可能会有所不同。
DDR内存通道数
DDR内存通道数是指内存控制器与内存通信的通道数量。通道数越多内存带宽越大系统性能也就越好。通常情况下DDR内存的通道数为单通道、双通道或四通道。但是一些高端服务器或工作站可能会使用更多通道的DDR内存。
Linux下内存带宽测试
Linux下有多种内存带宽测试工具可供选择其中比较常用的是mbw和Stream。
mbw
mbw是一款简单易用的内存带宽测试工具可以测试内存的读写速度和带宽。使用mbw测试内存带宽的命令格式如下
mbw -t num_threads -s mem_size
其中num_threads表示测试线程数mem_size表示测试内存大小。例如测试4个线程下1GB内存的读写速度和带宽可以使用以下命令
mbw -t 4 -s 1G
Stream
Stream是一款多核内存带宽测试工具可以测试内存的读写速度和带宽。使用Stream测试内存带宽的命令格式如下
stream -P num_threads -M mem_size
其中num_threads表示测试线程数mem_size表示测试内存大小。例如测试4个线程下1GB内存的读写速度和带宽可以使用以下命令
stream -P 4 -M 1G
