Por que usar DDR em vez de aumentar a velocidade do relógio?

Por que você deseja usar a memória RAM DDR e ler / gravar em todas as extremidades crescente e decrescente do relógio, em vez de apenas dobrar a velocidade do relógio e ler / gravar em apenas uma das extremidades crescente ou decrescente?

Existem prós e contras para cada um?

clock ram ddr

— Ethan
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Às vezes, você não consegue aumentar a frequência do relógio porque a integridade do sinal não se mantém na frequência mais alta.

— Nick Alexeev

Respostas:

Com o SDR, existem duas arestas do relógio por bit, mas apenas no máximo uma aresta na linha de dados.

Com a comunicação de alta frequência, a largura de banda analógica limita o quão perto você pode unir as bordas em qualquer fio. Se o sinal do relógio atingir esse limite, você estará gastando metade da largura de banda dos cabos de dados.

Portanto, o DDR foi inventado para que todos os fios atingissem seu limite de largura de banda na mesma taxa de bits.

— Dave Tweed
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+1. Resposta perfeita. O DDR permite dobrar a taxa de dados sem aumentar a taxa de variação de borda, também conhecida como "largura de banda".

— Ale..chenski

Então o DDR faz sentido para que suas linhas de dados atinjam a mesma velocidade da linha do relógio ... mas e quanto a DDR2, DDR3, DDR4?

— user253751

@immibis: ainda é ddr, apenas 2ª, 3ª, 4ª geração (largura de banda diferente, tensões, protocolo). Você provavelmente está pensando em QDR, que não é aplicável aqui.

— PlasmaHH

Eu tinha certeza de que lembrei de ler algo sobre duplicação de transferências por ciclo de relógio em cada geração. Após pesquisas adicionais, parece que isso provavelmente significou o dobro de transferências por ciclo de clock da memória interna , mas o clock de E / S ainda funciona com metade da taxa de dados do DDR.

— user253751

O verdadeiro problema é a largura de banda. A frequência mais alta que uma linha de dados pode gerar (bem, sem contar a taxa de variação) é quando está enviando um padrão de dados 101010, que ocorre na metade da taxa de dados. Com a transmissão de taxa única de dados (SDR), o relógio produz um ciclo completo para cada bit de dados, executando, portanto, o dobro da frequência do que você pode ver em uma linha de dados no pior dos casos. A taxa de dados dupla executa o relógio na metade da taxa de dados com uma borda por bit de dados; portanto, o pior padrão de dados produz a mesma frequência que o relógio.

Geralmente, a velocidade de uma interface será limitada pela largura de banda disponível através dos pacotes de chips, pinos, placa, conectores etc. Se o relógio exigir o dobro da largura de banda que os dados, a alta frequência do sinal do relógio limitará a largura de banda geral do link. Com o DDR, a largura de banda necessária é a mesma para o relógio e os dados, permitindo que o link utilize com mais eficiência a largura de banda disponível.

A desvantagem do uso de DDR é que é mais difícil projetar. Os flip-flops usados para capturar os bits de dados no lado de recebimento operam em uma borda do relógio, na borda ascendente da borda descendente. Os dados precisam estar estáveis na entrada por um tempo de configuração antes da borda e um tempo de espera após a borda para serem travados com segurança. Com o SDR, o relógio pode ser simplesmente invertido em algum lugar para atender aos requisitos de tempo. No entanto, com o DDR, é necessária uma mudança de fase de 90 graus, que é mais difícil de gerar, exigindo PLLs ou linhas de atraso.

Então, para resumir:

SDR

Pro: Simples de implementar
Con: Utilização ineficiente da largura de banda como sinal de clock requer o dobro da largura de banda que os sinais de dados

DDR

Pro: utilização eficiente da largura de banda, pois todos os sinais exigem a mesma largura de banda
Con: complexo para implementar

— alex.forencich
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Ocasionalmente, você verá dispositivos que usam um relógio de duas fases diretamente. Efetivamente DDR com a mudança de fase no lado da geração do relógio.

— TLW 27/06