21 April 2009

DDR 3 SDRAM

TEKNIK ANTARMUKA DAN PERIFERAL

1. Arif Febriyanto
2. Eldest Arif Pasirula
3. Udi Hartono

Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
2009


RAM (Random Access Memory) merupakan memori internal komputer yang bersifat volatile, maksudnya membutuhkan sumber daya, bila sumber daya terputus maka data yang disimpan akan ikut hilang juga.

Karena terpengaruh teknologi yang semakin berkembang, perkembangan RAM tidak dapat dielakkan. RAM mempunyai beberapa jenis, diantaranya yang pertama adalah SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM) yang kemudian dikembangkan menjadi SDRAM (Syncrhonous DRAM). SDRAM sendiri kemudian berkembang menjadi DDR (Double Data Rate) SDRAM. DDR SDRAM juga mempunyai “kakak”, yaitu DDR2 SDRAM, kemudian terakhir DDR3 SDRAM (Double Data Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory).

Dunia memori sekarang lagi heboh dengan hadirnya jenis DDR yang baru yaitu DDR3 SDRAM, adalah generasi ketiga diaplikasikannya double-data rate menggunakan teknologi random access memory (RAM) untuk high speed storage data yang sedang dikerjakan oleh processor.

Tetapi DDR3 masih jarang dalam pasaran. Selain masih cukup mahal, juga karena masih sedikit motherboard yang mempunyai slot untuk DDR3. Tetapi terdapat juga terobosan baru dengan memberikan fasilitas dua tipe slot RAM pada motherboard, untuk dukungan dengan DDR3 maupun DDR2 yang sudah lebih dahulu diperkenalkan di pasar. Namun seiring dengan waktu, mungkin hal ini akan berubah. Ketersediaan DDR3 membuatnya semakin mudah didapatkan. Hanya membutuhkan waktu yang tidak lama, untuk memastikan barang tersebut tersedia di pasaran secara meluas.

Sebagai penerus dari DDR2 SDRAM, tentu saja DDR3 SDRAM memiliki keunggulan. Kelebihannya yaitu:

Lebih Cepat

Terutama pada kemampuan menjalankan bus empat kali dari kecepatan memory clock itu sendiri, sehingga mampu menghasilkan bus speed yang lebih tinggi dan bandwidth throughput yang lebih besar dibandingkan dengan teknologi terdahulu. Dan seperti juga yang terjadi ketika peralihan terdahulu dari DDR SDRAM ke DDR2 SDRAM, ini memberikan konsekuensi tersendiri. Apalagi, jika bukan harus mengorbankan latency yang lebih lambat untuk dapat mencapai peningkatan bus speed dan throughput ini.

Bandwidth throughput yang lebih besar dimungkinkan oleh DDR3, berkat penggunaan 8-bit prefetch buffer. Dibandingkan dengan DDR2 yang masih menggunakan 4-bit dan DDR yang hanya menggunakan prefetch buffer 2-bit. Itu sebabnya bus speed yang dihasilkan DDR3 akan dapat mencapai dua kali lipat, jika dibandingkan dengan DDR2 dan empat kali lipat jika dibandingkan dengan DDR. Hal ini juga yang menyebabkan DDR3 sudah lebih dahulu dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan bandwith memory pada video card khususnya untuk seri-seri high-end, di mana kebutuhan throughput bandwidthh data yang cepat antar-frame buffer sangat dibutuhkan.

Frekuensi untuk memory DDR3 tentunya dapat meningkat jauh dibanding dari DDR2. Ini tentu saja tidak terlepas dari penggunaan prefetch buffer 8-bit, atau bebebapa kalangan menyebutnya sebagai 8-n prefetch. Dengan kata lain, ini akan melipatgandakan bus width internal pada DDR3 SDRAM antara core DRAM dengan input/output buffer.

Berkat ini, tidak lagi diperlukan memory core yang lebih cepat untuk mendapatkan peningkatan data transfer rate pada DDR3 dibanding DDR2. Hanya dengan “mengakali” memory buffer, dalam hal ini prefetch buffer untuk berkeja lebih awal.

Hal tersebut yang menyebabkan DDR3 dapat dengan instan langsung mendapatkan frekuensi bandwidth throughput yang lebih besar dibanding DDR2. Tanpa perlu membuat perubahan peningkatan besar-besaran dari sisi semiconductor manufacturing.

Dengan penggunaan eksternal buffer yang bekerja lebih cepat, core frekuensi pada DDR3 dapat terlihat lebih cepat dengan core frekuensi memory chip yang kurang lebih sama dibanding pada DDR2. Tentu saja cara tersebut memberikan sisi buruk seperti yang sudah disampaikan sebelumnya. Peningkatan untuk memory bandwidth juga memberikan dampak buruk pada bertambahnya memory latency. Dan ini tentu saja bukan berita baru lagi. Dan dari pengalaman peralihan teknologi modul RAM terdahulu, versi-versi awal belum memberikan peningkatan kinerja yang berarti.

Jika dibandingkan dengan DDR2-800 SDRAM, dengan timming 4-4-4, 10ns, beberapa di antaraproduk kelas high-end akan mampu mencapai 1066 MHz. Ini bisa menjadi pesaing dari sisi kinerja untuk DDR3. Namun, JEDEC untuk sementara belum merilis spesifikasi standar untuk DDR2-1066 SDRAM. Dan memungkinkan transisi teknologi ke penggunaan DDR3 lebih masuk akal untuk pertimbangan kinerja bandwith memory.

JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) sudah mengeluarkan spesifikasi resmi yang sudah dijadikan standar untuk DDR3 SDRAM, dengan memory frekuensi antara 800-1600 MHz.

Konsumsi Daya Lebih Hemat

DDR3 sendiri menjanjikan penurunan konsumsi daya hingga 16% dibandingkan DDR2 terdahulu. Hal ini secara teori dimungkinkan, berkat teknologi proses produksi 90 nm yang digunakan pada modul memory DDR3. Ini menyebabkan DDR3 bekerja pada tegangan listrik (voltage) yang lebih rendah dibanding DDR2.

Ini tentunya menjadikan penggunaan DDR3 SDRAM layak dipertimbangkan. Isu penggunaan konsumsi daya yang lebih hemat, tentunya akan menarik tidak hanya dari sisi produsen, namun juga ke pengguna enduser untuk beralih ke teknologi baru ini.

DDR3 SDRAM menggunakan daya hanya pada tegangan 1,5V. Ini artinya 20% lebih rendah dibandingkan tegangan 1,8V yang diperlukan untuk DDR2 SDRAM. Dari selisih tegangan ini dapat menurunkan konsumsi daya dibandingkan penggunaan DDR2 SDRAM dengan memory clock speed yang sama.

Photobucket

Kapasitas Lebih Besar

Kemasan fisik dari chip yang digunakan juga mengalami perubahan. Dibandingkan yang digunakan pada DDR2, chip memory untuk DDR3 menggunakan kemasan BGA dengan pin yang lebih banyak. Ini dikarenakan peningkatan data dan kualitas sinyal pada frekuensi yang lebih tinggi.

Ini juga dibutuhkan untuk memungkinkan kapasitas yang lebih besar dalam satu chip. DDR3 akan mulai menggunakan chip berkapasitas 1 dan 2 Mbit. Ini memungkinkan satu keping module DDR3 SDRAM akan memiliki kapasitas hingga 4 GB. Tentunya, ini belum akan dapat langsung diproduksi secara massal dalam waktu dekat. Setidaknya penggunaan chip memory yang baru, sudah memungkinkan hal ini.

Fly-by

DDR3 SDRAM juga menggunakan signal protocol yang diperbarui. Dengan adanya peningkatan frekuensi memory bus yang cukup signifikan membuat hal ini sangat diperlukan pada DDR3. Pada DDR3 mulai dipergunakan topologi sinyal fly-by yang dikerjakan pada on-module yang terdapat pada keping DDR3. On-module ini bertugas memberikan signal termination untuk transfer alamat memory, manajemen, dan stabilization command. Dengan topologi fly-by ini, setiap chip memory akan mendapatkan sinyal secara individual. Berbeda dengan DDR2 yang masih memberikan sinyal secara bersamaan dalam satu clock perintah dengan topologi conventional-T.

Ini menjadikan DDR3 memiliki algoritma yang sedikit berbeda untuk proses read dan write data. Controller on-module pada DDR3 harus memiliki kemampuan untuk mengenali sekaligus memproses data, dalam waktu yang berbeda sesuai dengan data yang dikeluarkan. Teknik ini yang dikenal sebagai read/write leveling.

Master Reset

Peningkatan Kestabilan Sistem
o Eliminasi kondisi start-up yang tidak diketahui
o Mengenalkan inisialisasi dan kondisi recovery
* Cool boot reset
* Warm boot reset
* Membuang beban pengendali untuk memastikan tidak adanya perintah ilegal

Performa yang Lebih Baik

2x bandwidth dari DDR2
- Komponen per pin --> 800 MT/s hingga 1600 MT/s
- Bandwidth Bus --> 6400 MT/s 12800 MT/s

Diagram Bus Bandwidth :

Photobucket

Densiti yang Lebih Besar

Photobucket

Peningkatan Pada Pin-Out

- Peningkatan Daya Pengirim
- Peningkatan Kualitas Sinyal (Sinyal Integritas, Distribusi Daya dan Ground, Sinyal Referencing)
- Pengumpulan Grid Ball yang Meningkat (Lebih Penuh)  Meningkatnya kehandalan secara mekanis
- Peningkatan D/Q array (D/Q menjadi Simetris, Pewaktuan D/Q lebih ketat)

Photobucket

Modul untuk Semua Aplikasi

Photobucket

DIMM merupakan kependekan dari Dual In-Line Memory Module, artinya modul atau chip memori ditempelkan pada kedua sisi PCB, saling berbalikan.

Tetapi DDR3 SDRAM juga mempunyai kelemahan, yaitu memliki Cas Latency yang sangat tinggi. Dengan cas latency paling kecil hanya 6.0, berbeda dengan DDR2 yang mempunyai cas latency terkecil 2.5.

Cas Latency waktu yang diperlukan sebelum data dari tiap alokasi ram tertentu untuk siap diolah, jadi CL tuh waktu delay ram dalam mempersiapkan data. Jadi CL 6.0 artinya perlu 6.0 clok time unutk siap diolah.

Dan juga harga dari DDR3 SDRAM masih mahal serta masih sedikit motherboard yang slotnya support untuk DDR3.

Walaupun begitu, dengan kelebihan-kelebihan yang ada membuat DDR3 SDRAM menjadi pilihan pengguna menggantikan DDR yang terdahulu yaitu DDR2 SDRAM dan DDR SDRAM. Beerikut tabel perbandingan antara DDR3 SDRAM, DDR2 SDRAM dan DDR SDRAM:

Photobucket

KESIMPPULAN

DDR3 memang bukanlah sebuah terobosan baru ataupun sesuatu pengembangan yang belum direncanakan sebelumnya. Tetapi merupakan hasil buah pemikiran untuk mengembangkan dan meningkatkan kinerja serta performa dari DDR2 yang semakin tidak dapat mengimbangi kinerja dari hardware-hardware yang juga berkembang pesat.

DDR3 memiliki kelebihan dari generasi sebelumnya, yaitu diantaranya:
- Lebih Cepat
- Konsumsi Daya Lebih Hemat
- Kapasitas Lebih Besar
- Fly-by
- Master Reset
- Performa yang Lebih Baik
- Densiti yang Lebih Besar
- Peningkatan Pada Pin-Out
- Modul untuk Semua Aplikasi

DDR3 juga memliki kelemahan, yaitu:
- Memliki cas latency yang sangat tinggi yaitu paling kecil hanya 6.0
- Mahal
- Masih sedikit motherboard yang slotnya support untuk DDR3


Referensi

http://scriptintermedia.com/view.php?id=655&jenis=ITNews
http://download.micron.com/pdf/presentations/ddr3_sdram/ddr3_advantages.pdf
http://www.elpida.com/pdfs/E0876E60.pdf
http://www.valueram.com/datasheets/KHX16000D3K3_3GX.pdf
http://home.bprasetio.or.id/articles.php?param=general&op=detail&id=93

1 komentar:

Ayo kirim komentar, disini!!