Warum sollten Sie DDR verwenden, anstatt die Taktrate zu erhöhen?

Warum sollten Sie DDR-RAM verwenden und bei jeder steigenden und fallenden Flanke der Uhr lesen / schreiben, anstatt nur Ihre Taktrate zu verdoppeln und bei nur einer steigenden oder fallenden Flanke lesen / schreiben?

Gibt es Vor- und Nachteile für jeden?

clock ram ddr

— Ethan
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Manchmal können Sie die Taktfrequenz nicht erhöhen, da die Signalintegrität bei der höheren Frequenz nicht erhalten bleibt.

— Nick Alexeev

Antworten:

Bei SDR gibt es zwei Taktflanken pro Bit, jedoch höchstens eine Flanke auf der Datenleitung.

Bei der Hochfrequenzkommunikation begrenzt die analoge Bandbreite, wie nahe Sie Kanten an einem bestimmten Draht zusammenfügen können. Wenn Ihr Taktsignal diese Grenze erreicht, verschwenden Sie die Hälfte der Bandbreite der Datenleitungen.

Daher wurde DDR so erfunden, dass alle Drähte ihre Bandbreitenbegrenzung mit der gleichen Bitrate erreichen.

— Dave Tweed
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+1. Perfekte Antwort. DDR ermöglicht die Verdoppelung der Datenrate ohne Erhöhung der Flankenanstiegsrate, auch "Bandbreite" genannt.

— Ale..chenski

DDR ist also sinnvoll, um Ihre Datenleitungen auf die gleiche Geschwindigkeit wie die Taktleitung zu bringen ... aber was ist dann mit DDR2, DDR3, DDR4?

— user253751

@immibis: es ist immer noch ddr, nur 2., 3., 4. Generation (unterschiedliche Bandbreite, Spannungen, Protokoll). Sie denken wahrscheinlich an QDR, das hier nicht anwendbar ist.

— PlasmaHH

Ich war mir sicher, dass ich mich daran erinnerte, etwas über die Verdoppelung der Übertragungen pro Taktzyklus in jeder Generation gelesen zu haben. Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass dies wahrscheinlich doppelt so viele Übertragungen pro internem Speichertaktzyklus bedeutet , aber der E / A-Takt läuft immer noch mit der halben Datenrate wie in DDR.

— user253751

Das eigentliche Problem ist die Bandbreite. Die höchste Frequenz, die eine Datenleitung erzeugen kann (also keine Anstiegsrate), ist das Senden eines 101010-Datenmusters, das bei der Hälfte der Datenrate auftritt. Bei der Übertragung mit einfacher Datenrate (SDR) erzeugt der Takt einen vollständigen Zyklus für jedes Datenbit und läuft somit doppelt so häufig wie im schlimmsten Fall auf einer Datenleitung. Durch die doppelte Datenrate wird der Takt mit einer Flanke pro Datenbit auf die Hälfte der Datenrate gesetzt, sodass das Datenmuster im ungünstigsten Fall dieselbe Frequenz wie der Takt erzeugt.

Im Allgemeinen wird die Geschwindigkeit einer Schnittstelle durch die verfügbare Bandbreite durch die Chipgehäuse, Pins, Platinen, Steckverbinder usw. begrenzt. Wenn der Takt die doppelte Bandbreite als die Daten erfordert, begrenzt die hohe Frequenz des Taktsignals die Gesamtbandbreite des Links. Bei DDR ist die erforderliche Bandbreite für die Uhr und die Daten gleich, sodass die Verbindung die verfügbare Bandbreite effizienter nutzen kann.

Der Nachteil der Verwendung von DDR ist, dass es schwieriger zu entwerfen ist. Flip-Flops, die zum Erfassen der Datenbits auf der Empfangsseite verwendet werden, arbeiten mit einer Taktflanke, entweder der Anstiegsflanke oder der Abfallflanke. Die Daten müssen für eine Rüstzeit vor der Flanke und eine Haltezeit nach der Flanke am Eingang stabil sein, um zuverlässig eingespeichert zu werden. Mit SDR kann die Uhr einfach irgendwo invertiert werden, um die Timing-Anforderungen zu erfüllen. Bei DDR ist jedoch eine 90-Grad-Phasenverschiebung erforderlich, die schwieriger zu erzeugen ist und PLLs oder Verzögerungsleitungen erfordert.

Also, um zusammenzufassen:

SDR

Pro: Einfach zu implementieren
Con: Ineffiziente Bandbreitennutzung als Taktsignal erfordert doppelt so viel Bandbreite wie die Datensignale

DDR

Pro: Effiziente Bandbreitennutzung, da alle Signale die gleiche Bandbreite benötigen
Con: Komplex zu implementieren

— alex.forencich
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Gelegentlich werden Geräte angezeigt, die direkt eine Zweiphasenuhr verwenden. Effektiv DDR mit der Phasenverschiebung auf der Seite der Takterzeugung.

— TLW