Wykorzystanie SDRAM w porównaniu z DDR RAM w projektowaniu PCB

Wbudowane komputery, urządzenia wizyjne, moduły DAQ i wiele innych będą potrzebować pewnej ilości pamięci, czy to chipu Flash, czy modułu RAM. Zazwyczaj coś takiego jak chip pamięci Flash czy mały moduł eMMC nie byłoby używane do przechowywania tymczasowego, ponieważ urządzenie wymaga ciągłego przepisywania danych. Zamiast tego, jeśli potrzebujesz nietrwałego (czyli tymczasowego) rozwiązania pamięciowego, wybrałbyś pamięć statyczną lub dynamiczną RAM (SRAM lub DRAM). Pomiędzy tymi dwoma typami RAM, istnieją wersje asynchroniczne i synchroniczne, z których typ synchroniczny jest zazwyczaj używany we współczesnej elektronice wysokiej prędkości.

SDRAM to jeden z tych standardowych, wolniejszych/mniejszych opcji dostępnych dla pamięci na pokładzie bez zewnętrznej płytki. Projektanci, którzy nie pracowali z modułami RAM, prawdopodobnie wyobrażają sobie duże kości pamięci DDR, takie jak te, które instaluje się w komputerze stacjonarnym lub laptopie. Zamiast tego, poszczególne chipy RAM mogą być instalowane na płytce, i nie muszą być to rodzaje szybkich, dużych chipów pamięci RAM, które znajdziesz na typowym pałeczce SODIMM. Jeśli musisz zdecydować, który typ pamięci użyć w swojej płytce, czytaj dalej, aby zobaczyć niektóre podstawowe wytyczne projektowe dla modułów pamięci SDRAM vs. DDR.

SDRAM vs. Moduły DDR RAM

Moduły SDRAM (synchroniczna dynamiczna pamięć RAM) są standardowym typem modułów RAM używanych we współczesnej elektronice. Porównując SDRAM i DDR, ważne jest, aby zauważyć, że DDR jest typem SDRAM, przy czym pierwszy chip DDR SDRAM został wydany w 1997 roku przez Samsung. Od tego czasu zostały wyprodukowane nowsze generacje DDR, a pojemności pamięci wzrosły. Mimo to, moduły SDRAM pracujące przy pojedynczej prędkości transmisji danych nie zniknęły. Od tego momentu, kiedy wspominam o „SDRAM”, mam na myśli wersję z pojedynczą prędkością transmisji danych, a nie DDR.

Poniższa tabela porównuje niektóre podstawowe parametry operacyjne SDRAM i DDR. Jak możemy zobaczyć z tej tabeli, oba typy pamięci mają podobne możliwości, poza częstotliwością zegara i pojemnością.

Ogólnie rzecz biorąc, wyższa częstotliwość zegara w DDR oraz fakt, że moduły DDR przesyłają 2x więcej danych na cykl zegara, oznacza, że moduły DDR są znacznie szybsze niż pamięci SDRAM z pojedynczą prędkością transmisji danych. Oba typy pamięci RAM mają synchroniczny interfejs, co oznacza, że używają zegara synchronicznego źródła do wyzwalania transferu danych z modułu pamięci. Wymaga to egzekwowania strojenia długości w całej magistrali, aby

Podane powyżej liczby DDR dotyczą modułów DDR4; DDR3 i wcześniejsze będą miały niższe specyfikacje, jak również niższy koszt. DDR5 przesuwa granice w powyższej tabeli do wyższych częstotliwości zegara (3200 MHz) i szybkości transmisji danych (do 6400 MT/s na moduł), a najnowsze produkty konsumenckie i serwerowe będą dostępne później w 2021 roku. Wszystko to prowadzi do pytania: jeśli DDR ma tak dużo większą pojemność i szybkość transferu danych, dlaczego nie jest używany w każdym systemie, który wymaga pamięci ulotnej?

Dlaczego używać pamięci SDRAM z pojedynczą szybkością danych?

Dla niektórych systemów, korzystanie z modułów DDR na pokładzie lub dostęp do kości DDR przez złącze krawędziowe to przesada. Po prostu nie potrzebujesz tyle RAM, chyba że uruchamiasz pełny system operacyjny lub wiele aplikacji na urządzeniu wbudowanym. To nie oznacza, że małe systemy wbudowane nie potrzebują dużo pamięci. Często potrzebna pamięć jest nieulotna i może być dostarczana przez chip Flash, kartę SD lub moduł eMMC.

Oto niektóre z głównych powodów, dla których możesz chcieć użyć modułu SDRAM zamiast pełnego modułu DDR w architekturze swojego systemu wbudowanego:

• Komunikacja z MCU: Nie słyszałem o MCU, które mogłoby się połączyć z modułem DDR; potrzebowałbyś przynajmniej MPU lub FPGA. Jednak niektóre bardziej zaawansowane MCU mogą uzyskać dostęp do dużych ilości pamięci ulotnej za pomocą wewnętrznego kontrolera. Seria MCU STM32F7 jest bardzo popularnym przykładem; jej wewnętrzny elastyczny kontroler pamięci (FMC) może być używany do dostępu do SDRAMów z prędkością około 100 MHz.
• Niski koszt: W systemach wbudowanych, które potrzebują dużo pamięci, takich jak mniejsze systemy zdolne do uczenia maszynowego wykonujące zadania wnioskowania wbudowanego, system może potrzebować dużo pamięci, którą może dostarczyć moduł RAM. Z prognozowanym wzrostem wdrażania tego typu systemów, nie ma sensu używać drogich modułów DDR, gdy chip SDRAM będzie wystarczający.
• Łatwiejsze trasowanie: Ponieważ chipy SDRAM działają nieco wolniej, czasy narastania sygnału są wolniejsze, więc wymagania dotyczące dopasowania długości są znacznie łatwiejsze. Upewnij się, że zakodujesz te limity w swoich zasadach projektowania.
• Mniejsze przesłuchy: Każdy protokół cyfrowy o wysokiej prędkości, w tym DDR4, będzie miał pewne przesłuchy wewnątrz równoległego interfejsu magistrali oraz do innych magistral na płycie. Dobrą stroną pracy przy niższej prędkości jest mniej intensywne przesłuchy między sygnałami w magistrali.
• Ta sama topologia magistrali: SDRAM i DDR używają tego samego typu magistrali, co oznacza, że mają te same zestawy sygnałów, a sygnały mają te same znaczenia. Jeśli wiesz, jak poprowadzić interfejs SDRAM o pojedynczej prędkości danych, to wiesz jak pracować z szybszymi interfejsami DDR.

Nie każdy system będzie potrzebował modułu SDRAM o pojedynczej prędkości danych, ale z pewnością są one łatwiejsze w użyciu z popularnymi architekturami systemów wbudowanych opartymi na mikrokontrolerach. Jeśli projektujesz niestandardowy komputer jednopłytkowy lub płytę główną i twój system potrzebuje dużej pamięci, po prostu zdecyduj się na jeden lub więcej modułów DDR. Jeśli nigdy nie pracowałeś z nowoczesnymi modułami DDR, możesz zacząć nawet od DDR2, a dostaniesz mnóstwo pamięci dla swojego systemu w porównaniu do typowego modułu SDRAM.

Po ustaleniu rodzaju i ilości pamięci, której potrzebujesz, porównując SDRAM i DDR, użyj najlepszego oprogramowania do projektowania PCB w Altium Designer®, aby stworzyć swój fizyczny układ. Kiedy potrzebujesz ocenić integralność sygnału i EMI w swoim układzie PCB, użytkownicy Altium Designer mogą użyć rozszerzenia EDB Exporter do importowania swojego projektu do solverów polowych Ansys i przeprowadzenia szeregu zaawansowanych symulacji integralności sygnału. Kiedy zakończysz projektowanie i będziesz chciał przekazać pliki swojemu producentowi, platforma Altium 365™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Dopiero zaczynamy odkrywać możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.