DDR-SDRAM

DDR-SDRAM („Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory“) ist ein Typ des Arbeitsspeichers in PCs.

Als die von Intel unterstützte Direct-Rambus-DRAM-Technik (RDRAM-Technik) Mitte 1999 durch einen Fehler im i820-Chipsatz Probleme bekam und durch den P3-FSB ihre Leistungsfähigkeit trotz hoher Preise nicht ausspielen konnte, setzte die Computerindustrie wieder auf die Weiterentwicklung von SDRAM in Form der DDR-Speichertechnik. Während „normale“ SDRAM-Module bei einem Takt von 133 MHz eine Datenübertragungsrate von 1,06 GB/s bieten, arbeiten Module mit DDR-SDRAM nahezu mit der doppelten Datenrate.

Möglich wird dies durch einen relativ simplen Trick: Die Datenbits werden bei der ab- und aufsteigenden Flanke des Taktsignals übertragen, statt wie bisher nur bei der aufsteigenden. Damit das Double Data Rate Verfahren zu einer Beschleunigung führt, muss die Anzahl zusammenhängend angeforderter Daten (=„Burst-Length“) immer gleich oder größer als die doppelte Busbreite sein. Da das nicht immer der Fall sein kann, ist DDR-SDRAM im Vergleich zu einfachem SDRAM bei gleichem Takt nicht exakt doppelt so schnell. Ein weiterer Grund ist, dass Adress- und Steuersignale im Gegensatz zu den Datensignalen nur mit einer Taktflanke gegeben werden.

Erste Speicherchips sowie Mainboards mit Unterstützung für DDR-SDRAM kamen Ende 1999 auf den Markt.

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PC-3200 Speichermodul mit DDR400-SDRAM Bausteinen

Spezifikation für Speicherbausteine

  • DDR-200: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherausteine, die für den Betrieb mit 100 MHz spezifiziert sind
  • DDR-266: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherausteine, die für den Betrieb mit 133 MHz spezifiziert sind
  • DDR-333: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherausteine, die für den Betrieb mit 166 MHz spezifiziert sind
  • DDR-400: Bezeichnung für DDR-SDRAM Speicherausteine, die für den Betrieb mit 200 MHz spezifiziert sind

Spezifikation für Speichermodule

  • PC-1600: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 100 MHz, DDR-200 Speicherbausteine
  • PC-2100: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 133 MHz, DDR-266 Speicherbausteine
  • PC-2700: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 166 MHz, DDR-333 Speicherbausteine
  • PC-3200: Bezeichnung eines Speichermoduls spezifiziert für den Betrieb mit 200 MHz, DDR-400 Speicherbausteine

DDR-200 bis DDR-400 sowie die damit aufgebauten PC-1600 bis PC-3200 Speichermodule sind von der JEDEC standardisiert (Standardname JESD79) - alles andere orientiert sich zwar von den Bezeichnungen her an den Standards aber jeder Hersteller kocht bei den elektrischen Eigenschaften der oft als „Übertakter-Speicher“ angebotenen Module sein eigenes Süppchen.

DDR2-SDRAM und DDR3-SDRAM sind Weiterentwicklungen dieses Konzeptes bei denen statt mit einem Zweifach-Prefetch, mit einem Vierfach- bzw. Sechsfach-Prefetch gearbeitet wird.

SDRAM in Konkurrenz zu RDRAM

Gegenüber dem technisch fortgeschritteneren Direct-RDRAM (mit seriellem Speicherbus, höherer Integration und voller Bandbreite schon bei einem einzelnen RDRAM-Chip) hat das parallel angebundene konventionelle DDR-SDRAM einige Vorteile: die Hersteller benötigen keine neuen Produktionsmaschinen und DDR-SDRAM ist ein offener Standard, dessen Spezifikationen im Internet offenliegen; Lizenzgebühren an Rambus werden also nicht fällig.

Diese Stärke in der offenen Entwicklung ist auch die größte Schwäche der SDRAM-Allianz. Der SDRAM-Standard wird in der JEDEC, einem offenen Industrieforum, weiterentwickelt. Da sich alle einstimmig für eine Weiterentwicklung in eine Richtung entscheiden müssen laufen Entwicklungen nur äußerst langsam. Die Umsetzung von Entwicklungen in die Praxis dauert noch länger, da kein Hersteller wegen der Charakteristik von DRAM als standardisiertem Massenprodukt einen wirtschaftlichen Vorteil daraus ziehen kann, einen neuen DRAM-Speichertyp allein zu produzieren. Ohne Unterstützung in den Speichercontrollern der DRAM-Kunden wird sich ein neuer DRAM-Typ nur schwerlich verkaufen. Und neue Controllertypen werden nur gebaut, wenn auch die entsprechenden Speicherchips am Markt etabliert und günstig verfügbar sind.

Gleichzeitig existiert ein Henne-Ei Problem: DRAM ist nur dann günstig, wenn er in großen Massen produziert und abgesetzt wird. Da DRAM standardisiert ist haben die Hersteller als Unterscheidungsmöglichkeit zur Konkurrenz fast nur den Preis zur Verfügung, dies führt zu niedrigen Preisen von teilweise knapp über dem Herstellungspreis.

Ein neuer DRAM-Typ nach JEDEC-Standardisierung muss demnach anfänglich durch ein Tal der Tränen gehen, in der die Preise hoch sind, da die Produktionsmengen und die Nachfrage niedrig ist. Gleichzeitig wird SDRAM durch den JEDEC-Standardisierungsprozess (alle Speicherhersteller müssen sich auf einen kleinsten gemeinsamen Nenner einigen) nur langsam weiterentwickelt. Neue JEDEC SDRAM-Typen haben dadurch schon per se eher geringe Vorteile gegenüber ihren Vorgängern. Langsame Entwicklung und noch längere Einführungszyklen für Neuerungen, anfänglich hohe Preise für Neuentwicklungen, wenig wirtschaftliche Attraktivität von Weitentwicklungen - das ist der Preis für die Lizenzfreiheit der SDRAM-Technik.

JEDEC - das Standardisierungsgremium für Speicherstandards