O que é DDR?

Atualmente, ao comprar qualquer memória existente mercado, além da questão do tamanho (em GB) , todos os pentes exibem a sigla DDR. Alguns exemplos são o DDR-400, DDR2-667, DDR3-1600, entre outros.

Por esse termo ser bastante divulgado, desenvolvemos este artigo, que explica a origem do DDR e os modos de funcionamento deste tipo de memória. Vamos abordar suas principais características de maneira geral, assim como expor as principais particularidades das versões DDR1, DDR2 e DDR3.

Origem do termo DDR

Em primeiro lugar, DDR é a sigla de Double-Data-Rate(taxa dupla de transferência em português), significando que esta tecnologia permite que dois dados sejam transferidos ao mesmo tempo. Antes de entrar no assunto de forma aprofundada, vamos relembrar os conceitos mais básicos sobre memória:

Memória RAM

RAM, sigla de random access memory (memória de acesso aleatório), é o dispositivo responsável por armazenar os dados e valores que estão sendo processados na CPU. O termo “aleatório” de RAM indica que é possível ler ou escrever dados em qualquer endereço de memória, desde que o sistema operacional permita tal operação.

Em uma RAM, existem duas operações básicas: leitura e escrita. Na primeira delas, os programas que estão sendo executados no processador leem dados presentes em um endereço qualquer. A escrita segue o mesmo princípio, permitindo a atribuição de valores no endereço desejado. Cada posição da memória é marcada com um endereço, o que permite o acesso direto ao local desejado. Nas primeiras RAM, a transmissão de dados era assíncrona, ou seja, não existia um relógio que controlava os acessos à memória. Para mais informações sobre o fucnionamento de um RAM, acesse este link.

Barramento de comunicação



Os Barramentos de comunicação são responsáveis por transmitir dados entre dispositivos de hardware. Entre os vários barramentos existentes no PC, o mais importante é o Front Side Bus (FSB) , efetuando a comunicação entre a CPU e memória, incluindo outros dispositivos.

Por isso, é muito importante que o FSB seja rápido o suficiente, caso contrário, muito da capacidade do CPU e da memória é desperdiçada na prática. Durante essa matéria, vários casos irão exemplificar como o FSB pode realmente limitar o desempenho do sistema de forma geral.



Entenda as siglas associadas ao modelo DDR

Agora que já sabemos como é o funcionamento básico da memória e do FSB, podemos falar sobre os principais tipos DDR existentes: DDR-SDRAM e DDR-DIMM, assim como de seu precursor SDRAM.

SDRAM

SDRAM, sigla de synchronous dynamic random access memory (memória de acesso dinâmico síncrona), é o método de acesso à memória mais usado na atualidade. Ele realiza leituras e escritas assim como na RAM tradicional, contudo, de forma síncrona e dinâmica.



Na RAM comum, os endereços podiam ser acessados e os dados transferidos à qualquer momento, diferentemente da SDRAM, que possui um clock (relógio) que regula o acesso à memória. Em outras palavras, é necessário esperar um pequeno período de tempo para efetuar uma leitura ou uma escrita.

A latência de uma memória é o período gasto para que um endereço qualquer seja acessado com garantia que os dados não percam seus valores. No caso da RAM normal, que é assíncrona, esse período é variável. Já na SDRAM, o clock do processador determina a latência, que será sempre a mesma.

Durante muito tempo, as memórias SDRAM trabalharam com o padrão de 168 pinos, entretanto, na atualidade, é muito comum encontrar pentes com 184 ou 240 pinos (DDR-SDRAM).

DDR-SDRAM



Agora, chegamos ao momento mais aguardado do artigo: a definição de DDR-SDRAM. Na verdade, não faz sentido falar sobre o termo DDR sozinho, visto que ele é diretamente uma evolução do padrão SDRAM.

Basicamente, uma DDR-SDRAM é uma SDRAM que permite que 2 dados sejam transferidos no mesmo ciclo de clock. Este esquema aproveita tanto a borda de subida como a de descida do clock para efetuar transferências (um dado em cada período). Desta maneira, um pente DDR-SDRAM é teoricamente o dobro mais veloz que um SDRAM comum.

Por esse motivo, memórias DDR trabalham, na teoria, com o dobro da velocidade obtida com a frequência real do computador, fato que será verificado ao decorrer deste artigo. O número de pinos existente em um pente varia com o tipo da DDR (DDR, DDR2 ou DDR3).

DDR-DIMM

Primeiramente, DIMM, sigla de Dual in-line Memory, é um termo usado para identificar pentes de memória que possuem circuitos distintos em ambos os lados. O padrão anterior, SIMM, armazenava cópias idênticas dos dados nas duas faces da memória, cujos circuitos eram idênticos. Desta maneira, as memórias DIMM trabalham com 64 bits de dados, ao contrário de seus antecessores, que operavam com 32 bits.

A grande parte das memórias atuais trabalham no padrão DIMM, inclusive a própria SDRAM. Por esse motivo, o termo DDR-DIMM se refere ao próprio DDR-SDRAM. Também é muito comum chamar este tipo de memória de DRR-SDRAM DIMM.

Principais padrões DDR existentes

Após as definições sobre DDR apresentadas acima, já estamos aptos a conversar sobre cada tipo de memória em si. Como é de conhecimento de todos, o padrão DDR evoluiu durante os últimos anos, avançando para o DDR2 e, posteriormente, para o DDR3. Então, vamos conversar sobre as principais características de cada um dos tipos existentes.



DDR1

Antes de mais nada, os processadores trabalham com duas medidas de processamento: o clock interno e externo. A primeira delas se refere a frequência máxima que a CPU consegue trabalhar, enquanto que a segunda é a velocidade de transferência dos dados para o barramento principal da máquina, o chamado “Front Side Bus” (FSB) . Normalmente, o clock interno é muito maior que o externo.

Durante vários anos, até o final da década de 90, as memórias SDRAM trabalhavam com uma frequência de 133 MHz (as chamadas PC133). Por outro lado, somente com o Pentium 3 o clock externo de 133 MHz foi atingido, visto que as CPUs anteriores trabalhavam com um FSB menor. Consequentemente, esta questão não foi preocupação durante um bom tempo.

Entretanto, quando o Pentium 4 foi lançado com um FSB 400 MHz, a SDRAM evoluiu um pouco e passou a trabalhar com a frequência de 200 MHz Contudo, apesar de ter aumentado, a SDRAM só explorava metade do valor oferecido pelo barramento. Uma solução natural seria então desenvolver um mecanismo que dobrasse a frequência de alguma maneira. Consequentemente, foi exatamente isso que aconteceu, com a advento da DDR.

Com a DDR(DDR1) , foi possível transferir 2 dados ao invés de um, assim, na teoria, dobrando a frequência de 200 para 400Mhz. A tabela abaixo mostra os principais valores de memórias DDR1 vendidas no mercado:



Como pode ser observado na tabela, existe uma medida chamada de “Taxa de Transferência”, bastante usada para contabilizar a velocidade de um modelo específico. Ela é obtida pela seguinte fórmula:

Taxa de Transferência = [clock da memória] × [número de bytes transferidos] x 2 ( número de dados por vez)

Como a DDR trabalha com 64 bits por segundo ,ou seja, 8 bytes, a fórmula assume os seguintes valores:

Taxa de Transferência = clock x 2 x 8 = 16 x clock

No caso da DDR-200, temos:

Taxa de Transferência = 16 x 100 = 1600, que originou o nome PC-1600.

Em alguns casos, a Taxa pode não ser exata, visto que algumas aproximações podem ser efetuadas, como de 2128 MHz para 2100 MHz, no caso da DDR-266. Sobre a especificação física, os pentes DDR-1possuem o total de 184 pinos.

DDR2

Como os processadores continuaram evoluindo, a frequência do clock externo também aumentou na mesma proporção. Por exemplo, alguns modelos do próprio Pentium 4 chegaram a utilizar o FSB de 800 MHz, o que exigiu outra avanço por parte das memórias. Por esse motivo, a tecnologia DDR2 foi desenvolvida, sendo lançada oficialmente no ano de 2003.

Um pente de memória DDR2 transmite 4 dados por ciclo de clock, o que permite, na teoria, a velocidade de transmissão dobre, comparando com a DDR1. Nesta versão, a frequência do barramento vale o dobro do clock da memória, possibilitando que dois dados sejam transmitidos na borda de subida e outros dois na borda de descida. Nas memórias DDR versão 1, ambas frequências eram as mesmas.

As DDR2 trouxeram grandes melhorias no gerenciamento de energia, pois nas DDR clássicas a Terminação Resistiva (ODT) ficava na placa mãe, o que causava interferências eletromagnéticas, incluindo ruídos e consumo elevado de energia. No modelo DDR2, o ODT está presente no próprio chip de memória, o que reduz bastante os problemas apresentados acima. Este modelo trabalha com 240 pinos.

Apesar de na teoria dobrar a velocidade, a DDR2 apresenta alguns problemas de latência, chegando a atingir quase o dobro da DDR clássica. Aproximadamente, a latência na leitura de uma DDR1 é de 2 ou 3 ciclos. Já na DDR2, o valor sobre para 4 entre 6, o que diminui um pouco a sua vantagem em relação a DDR1.



* Alguns fabricantes conseguiram desenvolver memórias DDR2 que trabalhavam um pouquinho mais rápido que o padrão, por isso também existem os modelos chamados de PC2-4300, PC2-5400,etc.

DDR3

Como nada estaciona no mundo da informática, o FSB dos novos processadores continuaram aumentando, tornando insuficiente a velocidade obtida pelos modelos DDR2. Por isso, pouco tempo atrás, o padrão DDR3 foi lançado, tornando-se cada vez mais presentes nas novas placa mães.

O avanço mais perceptível é o fato da capacidade de comunicação ter atingido oito vez o valor do clock da memória, através da transmissão de 8 dados por um pulso de clock. Mais uma vez, a latência aumentou, portanto, o ganho real não chega a ser o dobro comparado com a DDR2.

Caso você for montar uma máquina potente top de linha, o uso de memórias DDR3 são indispensáveis, visando atingir o máximo de desempenho possível. Além disso, já existem pentes deste modelo com capacidades de 8 GB. A tabela abaixo mostra os modelos DDR3 que já estão sendo comercializados no mercado. Para mais informações, acesse este link.



Memórias DDR4 já estão em desenvolvimento e fase de testes, tendo previsão de lançamento para o ano de 2012.

Dual Channel

Finalizando esta matéria, vamos falar sobre o famoso recurso Dual Channel, que permite um ótimo ganho de desempenho no uso de memórias DDR. Este mecanismo dobra a largura do barramento, permitindo que 128 bits sejam transmitidos ao invés de 64 bits. Para isso, existe a necessidade da instalação de dois pentes idênticos, sendo que um deles armazena os primeiros 64 bits e o outro os 64 bits restantes. Assim, na teoria, é possível transmitir o dobro de informação ao mesmo tempo.

Este mecanismo já existia, de forma primitiva, na época da primeira versão da DDR, contudo, quase não foi implementado nas placa mães. Foi só na DDR2 que o Dual Channel virou praticamente um padrão, visto que agora as motherboards já ofereciam suporte. Todas as DDR3 estão sendo projetadas para funcionar com este recurso.

Apesar de Dual Channel trazer vantagens, seu uso não é obrigatório. Portanto, você pode instalar somente um pente de memória DDR, mas não irá obter o mesmo resultado.