سنستعرض في هذا المقال إن شاء الله أهم الفروق التقنية بين أصناف الذواكر المستخدمة حالياً DDR , DDR2 & DDR3
مصطلحات ستمر معنا في المقال
الذاكرة - ذواكر : يقصد بها الذاكرة التي نركبها على اللوحة Memory Module
شرائح الذاكرة رقاقة الذاكرة : يقصد بها رقاقة الذاكرة الالكترونية Chip والتي هي المكون الرئيسي لـ Memory Module
وقبل أن نبدأ بالحديث عن الفروق نحب أن نوضح أن الأصناف الثلاثة مبنية على بنية SDRAM " Synchronous Dynamic Random Access Memory " أما مصطلح DDR فهي اختصار لـ Double Data Rate مما يعني نقل معلومتين إن صح التعبير بالهرتز الواحد مما يعني مضاعفة الأداء نظرياً عن الذواكر التي لا تعمل بهذه التقنية , لأجل هذا السبب يكتب على الذاكرة تردد مضاعف عن التردد الحقيقي للذاكرة لأنها تعمل بتقنية DDR والتي تحقق ضعف الأداء عن الذواكر الأخرى , بمعنى عندما يكتب على الذاكرة أنها بتردد 800 فهذا يعني أن التردد الحقيقي للذاكرة هو 400MHz
من المهم أن ننوه إلى أن التردد المكتوب على الذاكرة على سبيل المثال 800 هو التردد الأقصى الذي يمكن أن تعمل به الذاكرة , بمعنى عند تركيب ذاكرة بتردد 800 على لوحة أم تقبل ذواكر 667 كأقصى حد , فإن الذاكرة ستعمل بتردد 667 " 333MHz " وليس 800 " 400MHz " وذلك لأن متحكم الذاكرة ليس مدمجاً مع الذاكرة وإنما يكون مدمجاً مع رقاقة الجسر الشمالي أو المعالج حسب نوع المعالج واللوحة .
أيضاً من المهم أن ننوه إلى أن اللصاقة التي تكون على الذاكرة يكتب عليها أحد الأسلوبين التاليين :
DDRx zzzz حيث يكتب مكان X يكتب صنف الذاكرة أي إما الثاني أو الثالث , بينما يكتب مكان zzzz يكتب التردد الافتراضي للذاكرة أي ليس التردد الحقيقي كأن يكتب DDR2 800MHz هذا يعني أن الذاكرة هي من الصنف DDR2 وتعمل بتردد 800 " 400MHz " .
PCx yyyy حيث يكتب مكان x يكتب صنف الذاكرة أي إما الثاني أو الثالث , بينما يكتب مكان yyyy يكتب معدل نقل المعلومات النظري بين الذاكرة ومتحكم الذاكرة ومعدل نقل المعلومات يحسب بعملية حسابية بسيطة وهي التردد مضروب بـ 8 وتكون النتيجة بالميغا بايت في الثانية , مثلاً يكتب PC2 6400 فهذا يعني أن الذاكرة من الصنف DDR2 وتحقق ناقلية معلومات عظمى نظرياً 6400MB في الثانية أي أنها بتردد 800MHz طبعاً استطعنا تحصيل النتيجة من خلال العملية 6400/8
طبعاً يجب أن نؤكد أن الرقم المذكور عن معدل نقل البيانات هو معدل نظري قد لا يتحقق إلا في حالات نادرة نتيجة لعدة أسباب تصنيعية , لكن على العموم غالباً المعدل الفعلي يكون قريباً من هذا الرقم . الآن نستطيع القول أننا استطلعنا الأمور الرئيسية حول DDR وسننتقل إلى الفروق .
السرعات التردد
أحد أهم الفروق الرئيسية بين أصناف الذواكر هو فرق السرعات التردد بين الأصناف الثلاثة , والتردد الأعلى يعني ناقلية معلومات أكبر ... لأن معدل نقل المعلومات كما مر معنا يعتمد بشكل رئيسي على التردد , لذا كان التطوير في عالم الذواكر يركز بشكل كبير على التردد , الجدول التالي الترددات الافتراضية للذواكر من الأصناف الثلاثة , كما يوجد بعض معامل التصنيع التي تنتج ذواكر مخصصة لعشاق تطبيق مراحل رفع السوية بحيث يكون التردد أعلى بقليل عن الافتراضي وذلك لتحقيق مستوى أداء أعلى .
Memory
Real Clock
Maximum Theoretical Transfer Rate
Memory Module
DDR200
100 MHz
1,600 MB/s
PC-1600
DDR266
133 MHz
2,133 MB/s
PC-2100
DDR333
166 MHz
2,666 MB/s
PC-2700
DDR400
200 MHz
3,200 MB/s
PC-3200
DDR2-400
200 MHz
3,200 MB/s
PC2-3200
DDR2-533
266 MHz
4,266 MB/s
PC2-4200
DDR2-667
333 MHz
5,333 MB/s
PC2-5300
DDR2-800
400 MHz
6,400 MB/s
PC2-6400
DDR2-1066
533 MHz
8,533 MB/s
PC2-8500
DDR3-800
400 MHz
6,400 MB/s
PC3-6400
DDR3-1066
533 MHz
8,500 MB/s
PC3-8500
DDR3-1333
666 MHz
10,666 MB/s
PC3-10600
DDR3-1600
800 MHz
12,800 MB/s
PC3-12800
الجهود Voltages
أيضاً من النقاط المهمة في تطوير الذواكر هو تحصيل أقل جهد ممكن للذاكرة , فذواكر DDR3 تستهلك جهد أقل من DDR2 والتي أيضاً هي تستهلك جهد أقل من ذواكر DDR , الجدول التالي يبين الجهود الافتراضية لكل جهد ... أيضاً بعض معامل التصنيع تنتج ذواكر مخصصة لعشاق تطبيق مراحل رفع السوية تعمل بجهد مرتفع عن الجهد الافتراضي لهذه الذواكر
Technology
Typical Voltage
DDR
2.5 V
DDR2
1.8 V
DDR3
1.5 V
زمن التأخير
زمن التأخير هو الزمن الذي يجب أن ينتظره متحكم الذاكرة الذي يكون مدمجاً إما مع رقاقة اللوحة الأم أو المعالج بينما يطلب المعلومات من الذاكرة إلى أن يتم وصول المعلومات إليه أي إلى متحكم الذاكرة - , ويسمى زمن التأخير CAS (Column Address Strobe) Latency ويطلق عليها اختصاراً CL ويقاس زمن التأخير بوحدة حلقة الساعة Clock Cycles مثلاً عندما نقول أن الذاكرة CL3 هذا يعني أنه على متحكم الذاكرة أن ينتظر ثلاث حلقات بعد طلب المعلومات حتى تصل المعلومات إليه , هذا الكلام يعني أنه كلما انخفض الرقم كلما كان الأداء أفضل , في الجدول التالي زمن التأخير لكل صنف
Technology
Typical Latency
DDR
3
DDR2
5
DDR3
7
كما نلاحظ في الجدول فإن الصنف DDR3 لديه زمن تأخير أكبر من زمن DDR2 والتي هي أيضاً أكبر من زمن DDR, وقد يسأل أحدهم أنه حسب الجدول فإن DDR3 تقل أداءً عن DDR2 ؟ والجواب أنه لا يمكننا المقارنة بين الصنفين إلا في حال كانتا نفس التردد , بمعنى لو أنه لدينا DDR2 800MHz وَ DDR3 800MHz وكلاهما بنفس معدل نقل البيانات حينها يمكننا القول أن DDR2 800 بالفعل أفضل أداء من DDR3 لأنها تحقق زمن تأخير أقل ,
بينما عندما نريد مقارنة ذاكرتين كل منهما بمعدل نقل معلومات مختلف عن الآخر حينها يجب أن ندخل في معادلة حسابية , يجب أن ننوه في البداية إلى أن حلقة الساعة Clock Cycle تختلف من صنف إلى آخر فكلما زاد التردد الحقيقي كلما قصرت حلقة الساعة Clock Cycle , على سبيل المثال : الذاكرة DDR2 800 كل تردد يستهلك زمن مقداره 2.5 نانو ثانية "" كل نانو يساوي جزء من بليون جزء من الثانية "" , الجدول التالي فيه جميع الترددات الموجودة حالياً مع زمن التأخير مقدراً بالنانو ثانية
DDR Clock
Real Clock
Clock Period
200 MHz
100 MHz
10 ns
266 MHz
133 MHz
7.5 ns
333 MHz
166 MHz
6 ns
400 MHz
200 MHz
5 ns
533 MHz
266 MHz
3.75 ns
666 MHz
333 MHz
3 ns
800 MHz
400 MHz
2.5 ns
1,066 MHz
533 MHz
1.875 ns
1,333 MHz
666 MHz
1.5 ns
1,600 MHz
800 MHz
1.25 ns
فلو أردنا مثلاً حساب زمن التأخير لذاكرة DDR2 800MHz لقمنا بالعملية التالية : 5 والذي هو خمسة حلقات مضروباً بـ 2.5 والذي هو زمن التأخير للحلقة الواحدة , إذاً المعادلة ببساطة هي 5*2.5 فيكون الناتج 12.5 نانو ثانية هو زمن التأخير للذاكرة DDR2 800 , فإذا طبقنا نفس المعادلة على ذاكرة DDR3 1333 لأصبحت أطراف المعادلة 1.5*7 لتكون النتيجة 10.5 نانو ثانية هو زمن تأخير ذاكرة DDR3 1333 وبالتالي فالذاكرة DDR3 أسرع من الذاكرة DDR2 من حيث معدل نقل المعلومات ومن حيث زمن التأخير .
معامل التصنيع تكتب زمن التأخير على لصاقة الذاكرة وبجانبه تفصيل أزمنة التأخير بالنسبة لرقاقات الذاكرة مثال 5-5-5-5, 7-10-10-10, , فالزمن CAS هو دائماً الرقم الأول كما في الصور التالية
الجلب المسبق للمعلومات Prefetch
الذواكر تقوم بتخزين المعلومات ضمن مصفوفات من المكثفات الدقيقة , ذواكر DDR تنقل 2bits في الهرتز الواحد من هذه المصفوفات إلى ناقل الدخل والخرج ضمن الذاكرة ... هذه المعلية تسمى 2bits Prefetch , بينما في DDR2 تم تطوير هذا الناقل من 2bits إلى 4bits , وفي DDR3 تم التطوير إلى 8bits وهذا التطوير سمح بان تقوم ذواكر DDR3 بتقديم أداء متفوق على الصنفين الآخرين هذا كله ضمن الذاكرة وليس بالنسبة للتخاطب مع المتحكم , ولتوضيح الفكرة لنفرض أنه لدينا ذاكرة DDR 400MHz وذاكرة DDR2 400MHz وذاكرة لتوضيح المثال DDR3 400MHz , لاحظ الصورة أدناه تجد أنه في الصنف DDR2 زاد معدل نقل المعلومات بينما قل التردد وفي DDR3 زاد معدل نقل المعلومات بينما قل التردد أيضاً
هذا التطور بالمحصلة سمح بإيجاد رقاقات ذاكرة تعمل بتردد أعلى من الصنف الذي قبله .
الفروق الفيزيائية
بالطبع كل صنف من هذه الأصناف لا يمكن تركيبه على مقبس الصنف الآخر , وذلك لاختلاف عدد الموصلات واختلاف مكان الشق بالإضافة إلى الاختلافات التي شرحناها سابقاً , الجدول التالي يوضح عدد الموصلات لكل صنف والصور توضح توضع الشق في كل صنف
Memory Module
Number of Pins
DDR
184
DDR2
240
DDR3
240