SDRAM, hay Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ [Synchronous Dynamic Random Access Memory] là một dạng bộ nhớ bán dẫn DRAM có thể chạy với tốc độ nhanh hơn DRAM thông thường.
Bộ nhớ SDRAM được sử dụng rộng rãi trong máy tính và các công nghệ liên quan đến máy tính khác. Sau khi SDRAM được giới thiệu, các thế hệ RAM tốc độ dữ liệu gấp đôi [DDR - double data rate] đã gia nhập thị trường như DDR1, DDR2, DDR3 và DDR4.
Việc sử dụng SDRAM hiệu quả đến mức chỉ mất khoảng 4 năm sau khi được giới thiệu vào năm 1996, việc sử dụng nó đã vượt qua DRAM trong PC do tốc độ hoạt động cao hơn.
Ngày nay, bộ nhớ dựa trên SDRAM chủ yếu là loại RAM động được sử dụng trên phổ máy tính.
Sự phát triển của SDRAM
Ý tưởng cơ bản đằng sau SDRAM đã tồn tại trong nhiều năm. Những ý tưởng đầu tiên xuất hiện ngay từ những năm 1970. Khái niệm SDRAM cũng được sử dụng trong một số bộ vi xử lý Intel đời đầu.
Một trong những sản phẩm SDRAM thương mại đầu tiên là KM48SL2000 được Samsung giới thiệu vào năm 1993. Mặc dù không nhận được sự chấp nhận rộng rãi ngay lập tức nhưng sự hấp thụ tương đối nhanh chóng. Do tốc độ được cải thiện của SDRAM nên khoảng đầu thế kỷ, tức là năm 2000, SDRAM hầu như đã thay thế công nghệ DRAM tiêu chuẩn trong hầu hết các ứng dụng máy tính.
Để đảm bảo công nghệ SDRAM có thể hoán đổi cho nhau, JEDEC, cơ quan công nghiệp về tiêu chuẩn bán dẫn, đã thông qua tiêu chuẩn SDRAM đầu tiên vào năm 1993. Điều này tạo điều kiện cho một tiêu chuẩn chung mở để phát triển SDRAM. Nó cũng cho phép các nhà phát triển có thể có phương tiện sử dụng sản phẩm từ nhiều nhà sản xuất và có tùy chọn nguồn thứ hai khả thi.
Từ khi SDRAM cơ bản được thiết lập, các bước phát triển tiếp theo đã diễn ra. Một dạng SDRAM được gọi là tốc độ dữ liệu gấp đôi, DDR SDRAM xuất hiện vào năm 2000 với bản phát hành 1 được cập nhật lên bản phát hành 2 vào tháng 5 năm 2002 và sau đó là bản phát hành C vào tháng 3 năm 2003.
DDR SDRM được theo sau bởi phiên bản tiếp theo có tên là DDR2 SDRAM. Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào giữa năm 2003 khi có hai tốc độ xung nhịp: 200 MHz [gọi tắt là PC2-3200] và 266 MHz [PC2-4200]. Các sản phẩm đầu tiên của DDR2 SDRAM kém hơn so với DDR SDRAM trước đó, nhưng vào cuối năm 2004, hiệu suất của nó đã được cải thiện vượt xa các định dạng DDR.
Sau đó, phiên bản tiếp theo của SDRAM đã được đưa ra. Được biết đến với cái tên DDR3 SDRAM, các nguyên mẫu đầu tiên được công bố vào đầu năm 2005. Tuy nhiên, phải đến giữa năm 2007, các bo mạch chủ máy tính đầu tiên sử dụng DDR3 mới có mặt.
Những phát triển tiếp theo của SDRAM là DDR4 SDRAM.
SDRAM là gì
Các dạng bộ nhớ truyền thống bao gồm DRAM hoạt động theo cách không đồng bộ. Chúng phản ứng với những thay đổi khi các đầu vào điều khiển thay đổi và chúng cũng chỉ có thể hoạt động khi các yêu cầu được trình bày cho chúng, xử lý từng thứ một.
SDRAM có thể hoạt động hiệu quả hơn. Nó được đồng bộ hóa với đồng hồ của bộ xử lý và với bus
Với SDRAM có giao diện đồng bộ, nó có một máy trạng thái hữu hạn bên trong dẫn các lệnh đến. Điều này cho phép SDRAM hoạt động theo kiểu phức tạp hơn so với DRAM không đồng bộ ở tốc độ cao hơn nhiều.
Kết quả là SDRAM có khả năng giữ hai bộ địa chỉ bộ nhớ mở đồng thời. Bằng cách truyền dữ liệu luân phiên từ một tập hợp địa chỉ và sau đó là tập hợp địa chỉ khác, SDRAM cắt giảm độ trễ so với RAM không đồng bộ, vì bộ nhớ này phải đóng một ngân hàng địa chỉ trước khi mở cái tiếp theo.
Thuật ngữ pipelining được sử dụng để mô tả quá trình SDRAM có thể chấp nhận một lệnh mới trước khi nó xử lý xong lệnh trước đó. Nói cách khác, nó có thể xử lý hiệu quả hai lệnh cùng một lúc.
Để ghi, một lệnh ghi có thể được theo sau ngay lập tức bởi lệnh khác mà không cần đợi dữ liệu gốc được lưu trữ trong bộ nhớ SDRAM.
Để đọc dữ liệu được yêu cầu, xuất hiện một số xung đồng hồ cố định sau khi hướng dẫn đọc được trình bày. Có thể gửi các hướng dẫn bổ sung trong khoảng thời gian trễ được gọi là độ trễ của SDRAM.
Các loại SDRAM: phiên bản DDR
Công nghệ SDRAM đã trải qua rất nhiều bước phát triển. Kết quả là một số họ bộ nhớ kế tiếp đã được giới thiệu, mỗi họ đều có hiệu suất được cải thiện hơn thế hệ trước.
SDR SDRAM: Đây là loại SDRAM cơ bản lần đầu tiên được giới thiệu. Bây giờ nó đã được thay thế bởi các loại khác bên dưới. Nó được gọi là SDRAM tốc độ dữ liệu đơn lẻ, hoặc SDRAM.
DDR SDRAM: DDR SDRAM, còn được gọi là DDR1 SDRAM lấy tên từ Double Data Rate SDRAM. Loại SDRAM này cung cấp khả năng truyền dữ liệu với tốc độ gấp đôi so với loại bộ nhớ SDRAM truyền thống bằng cách truyền dữ liệu hai lần mỗi chu kỳ.
DDR2 SDRAM: DDR2 SDRAM có thể vận hành bus bên ngoài nhanh gấp đôi so với tiền nhiệm của nó và được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2003.
DDR3 SDRAM: DDR3 SDRAM là sự phát triển thêm của loạiSDRAM tốc độ dữ liệu kép. Nó cung cấp những cải tiến hơn nữa về hiệu suất và tốc độ tổng thể.
DDR4 SDRAM: DDR4 SDRAM là thế hệ tiếp theo của DDR SDRAM. Nó cung cấp hiệu suất nâng cao để đáp ứng nhu cầu hàng ngày. Nó được giới thiệu vào nửa cuối năm 2014.
DDR5 SDRAM: Công nghệ SDRAM đang được phát triển và thế hệ tiếp theo của SDRAM, có nhãn là DDR5 hiện đang được phát triển. Đặc điểm kỹ thuật được đưa ra vào năm 2016 với dự kiến sản xuất đầu tiên vào năm 2020. DDR5 sẽ giảm tiêu thụ điện năng trong khi tăng gấp đôi băng thông và dung lượng.
Nhìn vào việc sử dụng số lượng lớn SDRAM, quá trình phát triển luôn diễn ra để đảm bảo hiệu suất luôn theo đúng nhu cầu. SDRAM DDR4 là phiên bản mới nhất đã được tung ra thị trường và sự phát triển đang diễn ra vì nhu cầu rất lớn về các dạng bộ nhớ bán dẫn ngày càng hiệu quả hơn.
Cũng giống như DDR3, DDR4 sẽ có thêm một "chuẩn phụ" là LPDDR4. Đây cũng là DDR4 mà thôi, có điều nó được thiết kế với mức điện năng tiêu thụ thậm chí còn thấp hơn nữa và chủ yếu dùng trong những thiết bị di động. Smatphone, tablet ngày nay phần lớn đang xài LPDDR3, một số ít đã xài LPDDR4 như Samsung Galaxy S6, Galaxy Note 5 và iPhone 6s.
3. Và mỗi con chip nhớ trên DDR4 có thể có mật độ lớn hơn, đồng nghĩa với việc mỗi thanh RAM DDR4 sẽ có dung lượng lớn hơn. Về mặt lý thuyết, một thanh DDR4 có thể hỗ trợ tối đa đến 512GB, còn DDR3 hiện tại là 128GB mà thôi. Trên thực tế, thanh DDR4 16GB đã ra đời từ năm 2014 và hứa hẹn sẽ còn tăng nhanh trong vài năm tới. Trong khi đó, trên thị trường DDR3 thì có thể dễ dàng tìm mua thanh 8GB, thanh 16GB thì hiếm hơn còn mức cao hơn nữa thì chưa thấy.
Nói về xung nhịp bus, DDR3 có các mức sau: 800, 1066, 1333, 1600, 1866, 2133MHz. Còn với DDR4, chúng ta có 1600, 1866, 2133, 2400, 2666, 3200MHz, thậm chí là 4266MHz. Bus là đường kết nối giữa RAM với bộ điều khiển, và bus cao hơn tức là dữ liệu có thể được truyền đi với tốc độ cao hơn. Lúc mua RAM thì anh em nhớ để ý xem máy mình hỗ trợ bus bao nhiêu để mua đúng số đó.Khả năng tương thích
Tính đến thời điểm mình viết bài này, RAM DDR4 được hỗ trợ bởi mainboard dùng chipset Intel X99 và các CPU thuộc dòng Haswell-EX, bao gồm Intel Xeon E7, E5, E3 và D, ngoài ra còn có Intel Core i7-59XX và 58XX. Nhiều CPU mới thuộc dòng Intel Skylake, cả bản cho desktop và cho laptop, với chipset H110, B150, Q150, H170, Q170 và Z170 cũng đã hỗ trợ cho RAM DDR4.
Phía AMD thì chưa có chipset hay APU / CPU nào hỗ trợ chính thức cho RAM DDR4. Hãng hứa hẹn sẽ ra mắt thêm nhiều vi xử lý như thế trong năm 2016.
Thoạt nhìn, DDR4 dường như không mấy khác biệt, nhưng có một số điểm thay đổi nhỏ ở thẻ nhớ này. RAM DDR4 không tương tích với bo mạch chủ DDR3 và ngược lại. Rãnh khóa đã được dời sang vị trí khác để tránh việc vô tình cắm nhầm loại bộ nhớ. Mỗi mô-đun được trang bị 288 chân, thay vì 240 chân. Để cải thiện độ bền và khả năng tiếp xúc điện, phần đáy của PCB đã được thiết kế theo hình dáng hơi cong nhẹ.
Tốc độ nhanh hơn
Đối với các khác biệt về công nghệ, DDR4 có tốc độ nhanh hơn, bắt đầu từ 2133MHz – một mức có thể đã là rất cao đối với DDR3. Các kế hoạch tăng tốc có thể đưa tốc độ của thẻ nhớ này vượt ngoài 3200MHz.
Giảm tiêu thụ điện năng
DDR4 hiệu quả hơn DDR3, tiêu thụ điện năng ít hơn đến 40% và chỉ yêu cầu 1,2V cho mỗi mô-đun. Đây là một lợi ích tuyệt vời cho máy tính xách tay, vì sẽ giúp kéo dài thời lượng pin.
Dung lượng tăng lên
Với khả năng hỗ trợ các chip mật độ cao hơn và các công nghệ xếp chồng, DDR4 có thể cho phép tạo ra các mô-đun bộ nhớ đơn lẻ có mức dung lượng cao lên đến 512GB.
Tăng cường độ tin cậy
Với những cải thiện trong tính năng kiểm tra dự phòng theo chu kỳ, khả năng phát hiện chẵn lẻ trong quá trình truyền "lệnh và địa chỉ" ngay trên chip và tính toàn vẹn của tín hiệu được tăng cường, DDR4 chính là sản phẩm DDR đáng tin cậy nhất hiện nay.
SDRAM [Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ]: “Đồng bộ” cho biết về hoạt động của loại DRAM. Cuối năm 1996, SDRAM bắt đầu xuất hiện trong các hệ thống. Không giống như các công nghệ trước đây, SDRAM được thiết kế để tự đồng bộ hóa với thời gian của CPU. Điều này cho phép bộ điều khiển bộ nhớ biết chính xác chu kỳ xung nhịp khi dữ liệu được yêu cầu sẽ sẵn sàng, do đó CPU không còn phải chờ giữa các lần truy cập bộ nhớ. Ví dụ: PC66 SDRAM chạy ở tốc độ 66 MT/s, PC100 SDRAM chạy ở tốc độ 100 MT/s, PC133 SDRAM chạy ở tốc độ 133 MT/s, v.v.
SDRAM có thể là viết tắt của SDR SDRAM [SDRAM tốc độ dữ liệu đơn], trong đó I/O, clock bên trong và clock bus là như nhau. Ví dụ, I/O, clock bên trong và clock bus của PC133 đều là 133 Mhz. Tốc độ dữ liệu đơn có nghĩa là SDR SDRAM chỉ có thể đọc/ghi một lần trong chu kỳ clock. SDRAM phải chờ hoàn thành lệnh trước đó để có thể thực hiện một thao tác đọc/ghi khác.
DDR SDRAM [SDRAM tốc độ dữ liệu kép]:
Thế hệ SDRAM tiếp theo là DDR, đạt được băng thông lớn hơn so với SDRAM tốc độ dữ liệu đơn trước đó bằng cách truyền dữ liệu trên các cạnh tăng và giảm của tín hiệu clock [được bơm hai lần]. Hiệu quả, nó tăng gấp đôi tốc độ truyền mà không làm tăng tần số clock. Tốc độ truyền của DDR SDRAM là gấp đôi SDR SDRAM mà không thay đổi clock bên trong. DDR SDRAM, là thế hệ bộ nhớ DDR đầu tiên, bộ đệm tìm nạp trước là 2 bit, gấp đôi SDR SDRAM. Tốc độ truyền của DDR nằm trong khoảng 266 ~ 400 MT/s. DDR266 và DDR400 thuộc loại này.
DDR2 SDRAM [Tốc độ dữ liệu kép hai SDRAM]:
Lợi ích chính của nó là khả năng vận hành bus dữ liệu ngoài nhanh gấp đôi so với DDR SDRAM. Điều này đạt được bằng tín hiệu bus được cải thiện. Bộ đệm tìm nạp trước của DDR2 là 4 bit [gấp đôi DDR SDRAM]. Bộ nhớ DDR2 có cùng tốc độ xung nhịp [133 ~ 200 MHz] với DDR, nhưng tốc độ truyền của DDR2 có thể đạt 533 ~ 800 MT/s với tín hiệu bus I/O được cải thiện. Các loại bộ nhớ DDR2 533 và DDR2 800 đang có trên thị trường.
DDR3 SDRAM [Tốc độ dữ liệu kép ba SDRAM]:
Bộ nhớ DDR3 giảm 40% mức tiêu thụ năng lượng so với các mô-đun DDR2 hiện tại, cho phép dòng điện và điện áp hoạt động thấp hơn [1,5 V, so với 2,5 V hoặc DDR của 2,5 V]. Tốc độ truyền của DDR3 là 800 ~ 1600 MT/s. Độ rộng bộ đệm tìm nạp trước của DDR3 là 8 bit, trong khi DDR2 là 4 bit và DDR là 2 bit. DDR3 cũng bổ sung hai chức năng, chẳng hạn như ASR [Tự động làm mới] và SRT [Nhiệt độ tự làm mới]. Chúng có thể làm cho bộ nhớ kiểm soát tốc độ làm mới theo sự thay đổi nhiệt độ.
DDR4 SDRAM [SDRAM thứ tư tốc độ dữ liệu kép]:
DDR4 SDRAM cung cấp điện áp hoạt động thấp hơn [1.2V] và tốc độ truyền cao hơn. Tốc độ truyền của DDR4 là 2133 ~ 3200 MT/s. DDR4 bổ sung bốn công nghệ Bank Groups mới. Mỗi Bank Groups có tính năng hoạt động độc lập. DDR4 có thể xử lý 4 dữ liệu trong một chu kỳ xung nhịp, vì vậy rõ ràng hiệu quả của DDR4 tốt hơn DDR3. DDR4 cũng bổ sung một số chức năng, chẳng hạn như DBI [Data Bus Inversion], CRC [Cyclic Redundancy Check] và CA chẵn lẻ. Chúng có thể tăng cường tính toàn vẹn tín hiệu của bộ nhớ DDR4 và cải thiện tính ổn định của việc truyền / truy cập dữ liệu.