Entenda as Memórias DDR2
Por Gabriel Torres em 19 de julho de 2005

Introdução

Memórias do tipo DDR2 já são aceitas em algumas placas-mãe topo de linha. Elaboramos abaixo uma pequena lista das principais diferenças entre as memórias DDR2 e DDR.

• As memórias DDR são oficialmente encontradas em versões de 266 MHz, 333 MHz e 400 MHz, enquanto as memórias DDR2 são encontradas em versões de 400 MHz, 533 MHz, 667 MHz e 800 MHz. Ambos tipos transferem dois dados por pulso de clock. Por conta disso, os clocks listados são os clocks nominais e não os clocks reais. Para obter o clock real divida o clock nominal por dois. Por exemplo, a memória DDR2-667 na realidade trabalha a 333 MHz.
• As memórias DDR2 têm menor consumo elétrico comparadas às memórias DDR.
• As memórias DDR são alimentadas com 2,5 V enquanto as memórias DDR2 são alimentadas com 1,8 V.
• Nas memórias DDR a terminação resistiva necessária para a memória funcionar está localizada na placa-mãe. Já na DDR2 este circuito está localizado dentro do chip de memória. É por este motivo que não é possível instalar memórias DDR2 em soquetes de memória DDR e vice-versa.
• Os módulos de memória DDR têm 184 terminais, enquanto os módulos de memória DDR2 têm 240 terminais.
• Nas memórias DDR o parâmetro “latência do CAS” (CL), também conhecido como “tempo de acesso” – que é o tempo que a memória demora em entregar um dado solicitado –, pode ser de 2, 2,5 ou 3 pulsos de clock. Nas memórias DDR2 o tempo de acesso pode ser de 3, 4 ou 5 pulsos de clock.
• Nas memórias DDR2, dependendo do chip, há uma latência adicional (chamada AL, “additional latency”) de 0, 1, 2, 3, 4 ou 5 pulsos de clock. Ou seja, em uma memória DDR2 com CL4 e AL1, o tempo de acesso (latência) é de 5 pulsos de clock.
• Nas memórias DDR2 a latência de escrita é igual à latência de leitura (CL + AL) menos 1.
• Internamente o controlador das memórias DDR trabalha carregando antecipadamente dois bits de dados da área de armazenamento (tarefa conhecida como “prefetch” ou “pré-busca”), já o controlador das memórias DDR2 trabalha carregando quatro bits.

Essas são as principais diferenças. Vamos explorá-las um pouco mais nas próximas páginas. Para uma explicação ainda mais detalhada do que a nossa, recomendamos a leitura do seguinte documento: http://download.micron.com/pdf/pubs/designline/dl3Q03.pdf

Aparência Física

Os módulos de memória DDR e DDR2 possuem o mesmo tamanho físico, porém módulos DDR têm 184 terminais, enquanto módulos DDR2 têm 240 terminais. Na Figura 1 você compara os terminais de um módulo DDR2 com um módulo DDR.

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Figura 1: Diferença entre o contato de borda dos módulos DDR para os módulos DDR2.

Desta forma, não há como instalar um módulo DDR2 em um soquete DDR e vice-versa.

Todo chip DDR2 usa encapsulamento BGA (Ball Grid Array), enquanto chips DDR normalmente usam encapsulamento TSOP (Thin Small-Outline Package). Existem chips DDR com encapsulamento BGA (como é o caso dos chips da Kingmax), mas não são comuns. Na Figura 2 você confere a aparência de um chip DDR com encapsulamento TSOP, usado em módulos DDR, enquanto na Figura 3 você confere a aparência de um chip DDR2 com encapsulamento BGA, usado em módulos DDR2.

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Figura 2: Chips DDR normalmente usam encapsulamento TSOP.

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Figura 3: Chips DDR2 normalmente usam encapsulamento BGA.

Terminação Resistiva

Nos módulos DDR a terminação resistiva necessária para a memória funcionar está localizada na placa-mãe. Já nos módulos DDR2 esta terminação está dentro dos chips de memória – técnica chamada ODT, On-Die Termination.

Isto foi feito para que o sinal a ser lido e escrito pela memória ficasse mais “limpo”. Veja na Figura 4 uma comparação do sinal que chega à memória. Do lado esquerdo você vê os sinais no sistema onde a terminação está na placa-mãe (memórias DDR). Já do lado direito você vê os sinais no sistema onde a terminação está na memória (memórias DDR2). Mesmo um leigo é capaz de facilmente identificar que o sinal do lado direito está mais limpo e estável que o sinal do lado esquerdo. No quadrado amarelo você pode comparar a diferença de janela de tempo que a memória tem para ler ou gravar um dado. Com o uso da terminação resistiva, esta janela de tempo aumentou, significando que clocks maiores podem ser atingidos, já que a memória tem mais tempo para ler ou escrever um dado.

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Figura 4: Comparação entre a terminação resistiva na placa-mãe e a terminação resistiva na memória.

Latências

As memórias DDR2 trabalham com latências maiores do que as memórias DDR. Em outras palavras, elas demoram mais pulsos de clock para entregarem um dado solicitado. Isso significa que as memórias DDR2 são mais lentas do que as memórias DDR? Não necessariamente. Como falamos, elas demoram mais pulsos de clock, mas não necessariamente mais tempo.

Se compararmos uma memória DDR com uma memória DDR2 rodando sob um mesmo clock, a que tiver menor latência será mais rápida. Portanto, se você tiver uma memória DDR400 com CL3 e uma memória DDR2-400 com CL4, a memória DDR400 será mais rápida.

Lembrando que as memórias DDR2 têm um parâmetro adicional chamado AL (latência adicional) que deve ser somada à sua latência nominal (CL) para sabermos a latência total.

No caso de compararmos memória com velocidades diferentes, você deverá levar em conta o clock.

No caso de uma memória DDR400 com CL3, este “3” significa que a memória demora 3 pulsos de clock para começar a entregar os dados solicitados. Como esta memória roda a 200 MHz, cada pulso de clock dura 5 ns (T = 1/f). Ou seja, sua latência é de 15 ns.

Já uma memória DDR2-533 com CL3 e AL0, este “3” também significa que a memória demora 3 pulsos de clock, só que como esta memória roda a 266 MHz, cada pulso de clock dura 3,75 ns, ou seja, sua latência é de 11,25 ns sendo, portanto, mais rápida para entregar dados do que uma memória DDR400 CL3. Ou seja, uma memória DDR2-533 com CL4 e AL0 tem a mesma latência de uma memória DDR400 CL3. Note que estamos assumindo a latência adicional como zero, caso contrário teríamos de incluí-la nas contas. Isto é, uma memória DDR2 com CL3 e AL1 na realidade possui latência de quatro pulsos de clock.

Alguns fabricantes divulgam a latência de seus módulos de memória através de quatro números, como “4-4-4-12” ou “5-4-4-9” ou “3-3-3-8”. A latência que nos referimos (CL) é o primeiro número da seqüência. Já a latência adicional (AL) em geral é encontrada na documentação técnica da memória, normalmente disponível em um arquivo do tipo PDF para download no site do fabricante. Se você quiser saber o que os outros números significam, leia o nosso tutorial Entendendo as Memórias DDR.

Para facilitar suas contas e comparações, preparamos a tabela abaixo contendo a duração de cada pulso de clock dependendo do tipo de memória. Assim basta você pegar o número apresentado abaixo de acordo com o tipo de memória que você queira comparar e multiplicar pelo valor da sua latência para saber a duração da latência em nanossegundos, podendo, assim, comparar a latência de memórias com clocks diferentes para saber qual memória é efetivamente mais rápida.

Memória	Duração de Cada Pulso de Clock
DDR266	7,5 ns
DDR333	6 ns
DDR400 e DDR2-400	5 ns
DDR2-533	3,75 ns
DDR2-667	3 ns
DDR2-800	2,5 ns

Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1046

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