从DDR的前世与今生入手，关于存储的基础知识，你又知道多少呢？

DDR SDRAM全称为Double Data Rate SDRAM，中文名为“双倍数据率SDRAM”。DDR是在原有的SDRAM的基础上改进而来，严格的说DDR应该叫DDR SDRAM，人们习惯称为DDR。

说到这里，很多人可能会问SDRAM、DRAM、SRAM或者RAM、ROM到底是什么鬼，怎么区别的？小编还是来简单普及下关于存储的基础知识吧。

ROM和RAM指的都是半导体存储器，ROM是只读存储器（Read-Only Memory）的简称，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器，其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失。RAM是Random Access Memory的缩写，即随机存储器，随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写，通俗来说就是可以以任何顺序访问，而不管前一次访问的是哪一个位置。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。

RAM又分两大类，一种称为静态RAM（Static RAM/SRAM），是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据，也就是说加电情况下，不需要刷新，数据不会丢失。SRAM速度非常快，是早期读写最快的存储设备了，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的内存需要很大的体积，且功耗较大；同时它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓存，二级缓存。另一种称为动态RAM（Dynamic RAM/DRAM），DRAM 只能将数据保持很短的时间，为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失（关机就会丢失数据）；它的速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。

SDRAM又是在DRAM的基础上发展而来，同时也是属于DRAM中的一种。SDRAM即Synchronous DRAM，同步动态随机存储器，同步是指 Memory工作需要同步时钟，内部命令的发送与数据的传输都以它为基准；

DDR SDRAM又是在SDRAM的基础上发展而来，这种改进型的DRAM和SDRAM是基本一样的，不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据，这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存，而且它有着成本优势。

也就是说我们现在使用的DDR SDRAM其实就是属于DRAM的一种，在一些内存颗粒的厂家通常会把DDR SDRAM划分到DRAM分类里面，如下图一所示。

图一

当然DDR还会根据它的不同应用分成其他的类型，如GDDR主要用于图形处理，LPDDR主要用于低功耗等移动消费性电子，但万变不离其宗，他们都是基于DDR的一些原理演变而来，根据大家的要求我们后续也会有专门的话题来介绍GDDR以及LPDDR。如下是另一家内存厂商根据不同应用市场的分类：

图二

看了前面的一些介绍，大家是否对我们今天的主人公DDR的前世有了一些认识？那么问题来了，那么SDRAM和DDR SDRAM到底有哪些区别，等长怎么控？请从速率和PCB设计的角度来分析。

SDRAM与DDR SDRAM

SDRAM是比较久远的事情了，但我们一说到它肯定不会和DDR混淆，我们通常理解的SDRAM其实是SDR SDRAM，为SDRAM的第一代，而DDR1则为第二代，乃至到我们现在使用的DDR4，其实为第五代SDRAM，在此需要澄清一下。

他们的本质区别就是周期操作方式（也称时钟采样）的差异，这就导致后面设计上很大的不同。SDR都是“单数据传输模式”，这种内存的特性是在一个内存时钟周期中，在一个波形上升沿时进行一次操作（读或写），而DDR则引用了一些新的设计及技术，其在一个内存时钟周期中，在波形上升沿时进行一次操作，在方波的下降沿时也做一次操作，相当于在一个时钟周期中，DDR则可以完成SDR两个周期才能完成的任务，所以理论上同速率的DDR内存与SDR内存相比，性能要超出一倍，可以简单理解为100MHZ DDR=200MHZ SDR。

至于SDR在设计上等长应该如何考虑，我想这个可能是大家最感兴趣的问题了，虽然SDR的应用已经不多了，但还是经常有人会来问我们，下面采用个人觉得比较好的网友答复给大家也来个参考。

二羔子网友说：“虽然都叫同步动态随机存储器，但是在技术上有很大差别，sdram属于第一代ram，ddr-sdram属于第二代ram，运用的是double data rate和预存取技术，传输速率是第一代的两倍以上。在layout时，sdram甚至不用做等长，高性能要求除外。”

山水江南网友说：“Sdram是共同时钟同步，数据和时钟信号不用等长，但有最长的要求，所以走线尽可能的短。”

还有其他的一些网友也有类似的观点，我们比较同意这种说法，正常来说如果SDR频率在100MHz以下，等长范围可以较大，相对来讲都可以不用刻意去控了，而如果频率超过100MHz以上，在PCB设计上就需要特别注意了，可以通过一个准确的时序仿真来计算等长，我们的经验法则是尽量控制所有信号的长度，在可控的情况下最好是长度不超过3inch。这个在高速先生前期的文章时序设计里面有说到，在此就不再解释了。

好了，现在正式回到我们的DDR时代，如下图一是SDR到DDR4的近似发展路线及速率图。

图三 DDR发展路线及速率图

内存的传输速度得以快速提升，除了芯片制造工艺的进步之外，关键的技术就是双倍数据速率以及预存取。实际上内存的内核频率基本上是保持一致的，都是100MHz到200MHz之间。一般认为200MHz的内存内核频率是当前技术的极限（超频除外）。DDR技术使数据传输速度提升了一倍，如下图所示， DDR在时钟信号上、下边沿同时采样数据。这样如果同样是200MHz的时钟，DDR可以达到400Mb/s的数据传输速度。

图四 DDR的时序

预存取技术则有效提升了芯片内部的数据传输速度。预存取（Prefetch）增加了DDR存储阵列的位宽，如图五所示是DDR2和DDR3的预存取过程，可以看到，因为预存取从4比特提升到了8比特，所以相同的总线频率和数据率下，DDR3的核心频率是DDR2的一半。核心频率降低，可以减小功耗，减少发热量，提升内存工作稳定性。而同样的内存核心频率下，DDR3的总线频率和数据率是DDR2的一倍。

图五 DDR2和DDR3的预存取过程

前面说到了SDR和DDR的区别，那么DDR不同代之间的区别又是什么呢？即DDR的后一代相对于前一代的关键技术突破在哪里（DDRI到DDR4）？