第七讲存储层次结构zhu cun ji de

1、主存技术的发展· 慕课计算机组成制作人：林本节主题SDRAM的典型规格注：SDRAM，又称SDR SDRAMDDR SDRAM，又称DDR1 SDRAM示例：DDR3-1600 等效时钟频率1600MHz 传输带宽12.8GB/s 1600MHz×64bit÷8类型典型规格（等效频率）时间SDRAMPC66 / 100 / 1331993年DDR SDRAMDDR-266 / 333 / 4002000年DDR2 SDRAMDDR2-533 / 667 / 8002003年DDR3 SDRAMDDR3-1066 / 1333 / 1600 / 2006年DDR4

2、SDRAMDDR4-2133/2013年SDRAM内存的带宽12.8DDR3-1600DDR3-10668.56.4DDR2-800DDR2-533 数据位宽：64-bit 带宽：GB/s4.23.2DDR-400DDR-2662.11.060.53PC133(SDR)PC66(SDR)处理器与器的性能30年来，处理器与器性能差距日益加大? 处理器性能增长超过10000倍器（DRAM）性能增长不到10倍*Computer Architecture A Quantitative Approach, 4th Edition影响SDRAM性能的关键因素Column DecoderData In/Ou

3、tBuffersSense AmplifiersBit Lines的充放电时间MemoryArrayDRAM内存模组DRAM（DRAM Chip）（Memory Module）（DRAM Chip）Row DecoderWord Lines电容DDR与SDR SDRAM的对比内存模组位宽64-bitDRAM位宽8-bitDDR SDRAMSDR SDRAMbitlinebitlineMemoryMemoryArrayArraywordlinewordline16-bit8-bitDDR的基本概念DDR：Double Data RateDDR传输DDDDDDDDSDR传输DataDataData

4、DataDDR SDRAM的基本原理I/O频率100MHz数据传输率200Mbps频率100MHzData In/Out BuffersDDR-200Memory ArrayI/O频率100MHz数据传输率100Mbps频率100MHzSDRAM PC100Data In/Out BuffersMemoryArraySDRAM系列的频率和带宽注：带宽按照位宽64-bit的内存模组计算标准模组标准频率I/O频率等效频率带宽GB/sPC66(SDR)PC-6666MHz66MHz66MHz0.53PC100(SDR)PC-100100MHz100MHz100MHz0.80PC133(SDR)PC-

5、133133MHz133MHz133MHz1.06DDR-200PC-2100100MHz100MHz200MHz1.6DDR-266PC-2100133MHz133MHz266MHz2.1DDR-333PC-2700166MHz166MHz333MHz2.7DDR-400PC-3200200MHz200MHz400MHz3.2SDR与DDR的性能对比（1）PC133频率133MHz 等效频率133MHz带宽1.06GB/s约15nsCL约15nstRCD每周期1个数据，约30ns总计约60nsDDR200频率100MHz 等效频率200MHz带宽1.6GB/s约20nsCL每周期2个数据，约

6、20ns总计约60ns约20ns列地址C1tRCD行地址R1数据数据数据数据列地址C1行地址R1数据数据数据数据SDR与DDR的性能对比（2）PC133频率133MHz 等效频率133MHz带宽1.06GB/s约15nsCL约15nstRCD每周期1个数据，约30ns总计约60nsDDR266频率133MHz 等效频率266MHz带宽2.1GB/s约15nsCL每周期2个数据，约15ns总计约50ns约20ns列地址C1tRCD行地址R1数据数据数据数据列地址C1行地址R1数据数据数据数据SDRAM系列的时序参数标准tRCDmin(ns)tRCDmax(ns)CLmin(cycle)CLmax

7、(cycle)PC66(SDR)30302 (30ns)3PC100(SDR)20302 (20ns)3PC133(SDR)15232 (15ns)3DDR-20020/2 (20ns)2.5DDR-26620/2 (15ns)2.5DDR-33318/2 (12ns)2.5DDR-40015/2 (10ns)3DDR2 SDRAM的基本原理I/O频率200MHz数据传输率400Mbps频率100MHzData In/Out BuffersDDR2-400Memory ArrayI/O频率100MHz数据传输率200Mbps频率100MHzData In/Out BuffersDDR-200M

8、emory ArraySDRAM系列的频率和带宽（DDR1DDR2）标准模组标准频率I/O频率等效频率带宽GB/sDDR-200PC-2100100MHz100MHz200MHz1.6DDR-266PC-2100133MHz133MHz266MHz2.1DDR-333PC-2700166MHz166MHz333MHz2.7DDR-400PC-3200200MHz200MHz400MHz3.2DDR2-400PC2-3200100MHz200MHz400MHz3.2DDR2-533PC2-4200133MHz266MHz533MHz4.2DDR2-667PC2-5300166MHz333MHz6

9、67MHz5.3DDR2-800PC2-6400200MHz400MHz800MHz6.4注：带宽按照位宽64-bit的内存模组计算SDRAM系列的时序参数（DDR2DDR3）标准tRCDmin(ns)tRCDmax(ns)CLmin(cycle)CLmax(cycle)DDR2-40015203 (15ns)4DDR2-53311.25153 (11ns)4DDR2-66712154 (12ns)5DDR2-80010154 (10ns)6DDR3-80012.5155 (13ns)6DDR3-106611.25156 (11ns)8DDR3-133310.5157 (10ns)10DDR3-16001013.758 (10ns)11SDRAM时序参数tRCDtRCD min (ns)353025DDR3-1600202008年1510PC1331999年延迟降低约30%50SDR-66DDR-200DDR2-400DDR3-800SDRAM时序参数CLCL min (ns)353025DDR3-1600202008年1510PC1331999年延迟降低约30%50SDR-66DDR-200DDR2-400DD