حافظه‌های DDR3 از سیر تا پیاز

مقدمه
در این مقاله قصد داریم به بررسی توانایی‌های حافظه DDR3 پرداخته و از نقطه نظر فنی عملکرد آن را در مقایسه با دیگر استانداردهای حافظه بررسی کنیم٬ سپس از نقطه نظر کارایی٬ عملکرد آن را نسبت به حافظه DDR2 مورد بررسی قرار خواهیم داد.

مقدمه
در این مقاله قصد داریم به بررسی توانایی‌های حافظه DDR3 پرداخته و از نقطه نظر فنی عملکرد آن را در مقایسه با دیگر استانداردهای حافظه بررسی کنیم٬ سپس از نقطه نظر کارایی٬ عملکرد آن را نسبت به حافظه DDR2 مورد بررسی قرار خواهیم داد.

چیپ‌سیت‌های اینتل و حافظه‌های جدید
اینتل به تازگی سری جدید چیپست‌های خود را با نام P35 و X38 برای کامپیوترهای خانگی معرفی کرده است. این چیپست‌ها از پردازنده‌هایی با FSB برابر با 1333 مگاهرتز و نسل آینده پردازنده‌های اینتل موسوم به "Penryn" پشتیبانی می‌کنند. یکی از تحولات و نو‌آوری‌های جدید بکار گرفته شده در این سری از چیپ‌ست‌ها پشتیبانی از حافظه‌های DDR3 است. بطور کلی P35 و X38 دارای کنترل حافظه‌ی سازگار با هر دو نوع حافظه DDR2 و DDR3 هستند. بنابراین مادربردهای مبتنی بر این چیپست از نقطه نظر پشتیبانی ماژول‌های حافظه در سه دسته جای می‌گیرند :

 1ـ مادربردهایی که تنها دارای شیارهای حافظه DDR3‌ هستند.
 2ـ مادربردهایی که تنها شیارهای حافظه DDR2 را دارند و
 3ـ مادربردهایی که دارای هر دو نوع شیار حافظه ( DDR2 و DDR3 ) هستند.

با وجود اینکه پهنای باند حافظه‌های متداول DDR2 در پیکره‌بندی دو کاناله از پهنای باندگذرگاه FSB پردازنده‌های اینتل حتی در پردازنده‌های با فرکانس FSB‌ معادل 1333 مگاهرتز بیشتر است ( پردازنده‌های اینتل با FSB 1333 مگاهرتز دارای پهنای باندی معادل 10.66گیگابایت بر ثانیه‌ هستند در حالیکه حافظه‌های DDR2 800 در وضعیت دو کاناله پهنای باندی معادل 12.8 گیگابایت بر ثانیه دارند ) اما مهندسین اینتل معتقدند که پلتفورم‌های آینده آنها به پهنای باند حافظه بیشتری نیاز دارند. بر اساس مشخصات رسمی اعلام شده٬ سریع‌ترین نوع حافظه DDR2 که با چیپست P35‌ سازگاری دارد DDR2-800 با پهنای باندی معادل 12.8گیگابایت بر ثانیه در پیکره‌بندی دو کاناله است٬ در حالی‌که حافظه‌های DDR3 امکان استفاده از فرکانس 1066 مگاهرتز را برای کامپیوترهای امروزی فراهم می‌کنند که حداکثر پهنای باندی معادل
 17.1 گیگابایت بر ثانیه را در پیکربندی دو کاناله به ارمغان خواهد آورد.

تحول تکنولوژی‌های حافظه از DDR به DDR2
بطور کلی برای رسیدن به کارایی بالاتر نیاز است که تکنولوژی‌های بکار گرفته شده در حافظه‌ها متحول شود. بعنوان مثال تحول تکنولوژی از حافظه‌های DDR به DDR2. این تحول اصولاً چندین دلیل دارد که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت. عمده‌ترین دلیل تحول از یک استاندارد حافظه قدیمی به یک استاندارد حافظه جدیدتر ( بعنوان مثال از DDR به DDR2 ) محدودیت فرکانس تراشه‌های حافظه تا سقف 200 مگاهرتز است. افزایش فرکانس تراشه‌های حافظه موجب افزایش فرکانس ماژول‌های حافظه شده و کارایی کلی سیستم حافظه را تحت تاثیر قرار خواهد داد. اما از طرفی تراشه‌های حافظه برای افزایش فرکانس نیازمند افزایش ولتاژ هستند. بعنوان مثال در حافظه‌های DDR 600 که فرکانس تراشه‌ها برابر با 300 مگاهرتز است ولتاژ حافظه باید از 2.5ولت به حدود 2.85ولت تغییر پیدا کند تا توان مورد نیاز برای چیپ‌های حافظه که فرکانس آنها از محدوده 200 مگاهرتز فراتر رفته تامین شود. این افزایش ولتاژ موجب افزایش مصرف توان و مشکل انتشار حرارت می‌شود. با این توضیحات می‌توان نتیجه گرفت که یک تکنولوژی حافظه مانند DDR به خودی خود جهت افزایش کارایی و ارائه پهنای باند بیشتر دارای محدودیت‌های هست که تنها راه‌حل غلبه بر این مشکل متحول کردن تکنولوژی‌های بکار گرفته شده در آن‌ها است. 
در اولین پیشرفت تکاملی در تکنولوژی حافظه‌های DDR که پلتفورم حافظه‌های کامپیوترها را از DDR به DDR2 تغییر داد، افزایش پهنای باند حافظه، کاهش زمان‌های تاخیر، کاهش مصرف توان و افزایش حجم ماژول‌های حافظه صورت گرفت. اولین نسخه از حافظه‌ DDR در فرکانس 100 مگاهرتز ( DDR 200 ) عمل می‌کرد که پهنای باندی برابر با 800 مگابایت بر ثانیه را موجب می‌شد. در طی دو سال حضور این تکنولوژی فرکانس بتدریج به 200 مگاهرتز ( DDR 400 ) افزایش و زمان‌های تاخیر کاهش پیدا کردند. نخستین زمان‌بندی حافظه‌های DDR بصورت 8-3-3-3 بود که در انتها به 5-2-2-2 بهبود پیدا کرد. البته ماژول‌های حافظه DDR با فرکانس‌های بالاتر نیز تولید شدند که هیچ‌گاه بصورت رسمی توسط استاندارد JEDEC پذیرفته نشدند ( حداکثر 300 مگاهرتز که DDR 600 است و پهنای باندی برابر با 4800 مگابایت بر ثانیه را فراهم می‌کند ). بنابراین زمانی‌که افزایش فرکانس حافظه‌های DDR برای رسیدن به پهنای باند بیشتر غیر ممکن شد نسل دوم حافظه‌های‌ DDR موسوم به حافظه‌های DDR2 عرضه شدند. این حافظه‌ها بتدریج برتری‌های خود را به اثبات رساندند و سپس جایگزین حافظه‌های DDR شدند. اولین نسخه از حافظه‌های DDR2 دارای فرکانس 200 مگاهرتز ( DDR2 – 400 ) و 266 مگاهرتز ( DDR2 – 533 ) بود. بعبارتی می‌توان گفت DDR2 از نقطه‌ی شروع کرد که DDR در آن نقطه به پایان راه خود رسید. استاندارد DDR2 در ادامه راه خود ماژول‌های حافظه با فرکانس‌های بالاتر یعنی DDR2 667 و DDR2 800 را معرفی کرد. JEDEC قصد دارد در آینده‌ی نزدیک حافظه‌های DDR2 1066 را نیز بعنوان استاندارد حافظه‌های DDR2 تصویب کند.
تراشه‌های DRAM حافظه‌های DDR2 دارای طراحی و تکنولوژی ساخت مدرنی بودند که این امر اجازه ‌داد تا ولتاژ این حافظه‌ها به 1.8 ولت در مقایسه با 2.5 ولت حافظه‌های DDR کاهش یابد. این کاهش ولتاژ موجب صرفه‌جویی در مصرف توان و کاهش حرارت تولیدی در آنها ‌شده است. علاوه بر این، تکنولوژی ساخت جدید موجب شده‌ تا توانایی مجتمع سازی سلول‌های حافظه در داخل یک تراشه DRAM افزایش یابد و بنابراین شاهد عرضه تراشه‌هایی با ظرفیت بالاتر تا سقف 1Gbit و ماژول‌های حافظه 2 گیگابایتی مبتنی بر تکنولوژی DDR2‌ باشیم.
حافظه‌های DDR2 چگونه توانستند برای افزایش پهنای باند به فرکانس‌های بالاتر برسند؟ چگونه در این حافظه‌ها همزمان با افزایش پهنای باند مصرف توان کاهش یافت؟ ما به این سوالات در ادامه پاسخ خواهیم داد اما قبل از آن اجازه دهید به نحوه انتقال اطلاعات در  یک حافظه DDR نگاه کنیم. 
در تکنولوژی SDRAM ( نسل قبل از DDR ) در هر سیکل کاری یک‌ مرتبه عمل انتقال اطلاعات انجام می‌گرفت. اما در تکنولوژی DDR در هر سیکل دو مرتبه عمل انتقال اطلاعات انجام می‌گیرد:

1ـ لبه‌ بالارونده
2ـ لبه پایین‌رونده ( به شکل 1 توجه کنید ).

برای همین منظور فرکانس موثر حافظه‌های مبتنی بر تکنولوژی DDR همیشه دو برابر فرکانس واقعی است. بعنوان مثال یک حافظه DDR 400 دارای فرکانس حقیقی 200 مگاهرتز و فرکانس موثر 400 مگاهرتز است.

شکل 1: نحوه انتقال اطلاعات در تکنولوژی DDR

در حافظه‌های مبتنی بر تکنولوژی DDR تراشه‌های حافظه، اطلاعات را از طریق یک گذرگاه ( در شکل 2 با نام Data Bus مشخص شده ) در لبه‌های بالارونده و پایین‌رونده هر سیکل به کنترلر حافظه ( مجتمع شده در چیپ‌ست مادربرد و یا پردازنده ) منتقل می‌کنند. همانطور که در بالا توضیح دادیم گذرگاه حافظه‌های DDR دارای یک فرکانس موثر و یک فرکانس حقیقی است. بعنوان مثال فرکانس موثر گذرگاه DDR 400 برابر با 400 مگاهرتز و فرکانس واقعی آن ( فرکانس I/O Buffer ) برابر با 200 مگاهرتز است. بنابراین در یک حافظه DDR 400 از آنجاییکه فرکانس حقیقی گذرگاه حافظه برابر با 200 مگاهرتز و عرض گذرگاه برابر با 64 بیت است و همچنین در هر سیکل 2 مرتبه عمل انتقال اطلاعات انجام می‌گیرد، نرخ انتقال اطلاعاتی برابر با 3200 مگابایت بر ثانیه فراهم می‌شود.
( 8 بایت ( 64 بیت ) * 200 مگاهرتز * 2 = 3200 مگابایت بر ثانیه ) .

اما طبق استاندارد JEDEC به دلایل توضیح داده شده فرکانس این تراشه‌ها نباید از 200 مگاهرتز بیشتر شود. بعنوان مثال تراشه‌های حافظه روی ماژول‌های DDR 400 دارای فرکانس 200 مگاهرتز هستند و از آنجاییکه این تراشه‌ها در هر سیکل یک بیت اطلاعات را از طریق هر یک از گذرگاه‌های داده درون ماژول‌های حافظه به I/O Buffer انتقال می‌دهند ( گذرگاه داده داخلی که با فلش‌های قرمز رنگ در شکل 2 مشخص شده ) بنابراین باید روشی اتخاذ می‌شد که نرخ انتقال اطلاعات در دو گذرگاه حافظه و گذرگاه داده داخلی یکسان شود. در طراحی استاندارد DDR مهندسین چاره‌ی نداشتند جز آنکه عرض گذرگاه داده داخلی را دو برابر عرض گذرگاه حافظه کنند. بنابراین از آنجاییکه گذرگاه حافظه یک گذرگاهی با عرض 64 بیت است گذرگاه داده داخلی در حافظه‌های DDR یک گذرگاهی با عرض 128 بیت می‌باشد. این طرح دسترسی اطلاعات 2n Prefetch نامیده می‌شود.

شکل 2 : ساختار تکنولوژی حافظه DDR

برخلاف تصور اکثریت مردم، در حافظه‌های DDR2 هنوز نحوه انتقال اطلاعات بصورت DDR است و در هر سیکل دو مرتبه عملیات انتقال اطلاعات صورت می‌پذیرد. بنابراین در حافظه‌های DDR2 نیز مانند حافظه‌های DDR فرکانس حقیقی گذرگاه حافظه همیشه نصف فرکانس موثر است. بعنوان مثال فرکانس حقیقی یک حافظه DDR2 800 برابر با 400 مگاهرتز است. در این حافظه‌ها نیز طبق استاندارد JEDEC برای عملکرد صحیح نباید فرکانس تراشه‌های حافظه به بیش از 200 مگاهرتز برسد. برای مثال در یک حافظه‌ DDR2 800 فرکانس تراشه‌های حافظه برابر با 200 مگاهرتز است. همانطور که در بخش اول مقاله نیز ذکر کردیم فرکانس گذرگاه داده داخلی برابر با فرکانس چیپ‌های حافظه‌ است. بنابراین در یک حافظه DDR2 برای انتقال یک بیت داده از گذرگاه حافظه لازم است 4 بیت از گذرگاه داده داخلی انتقال پیدا کند. بعبارت ساده‌تر، گذرگاه داده داخلی DDR2 می‌بایست 4 برابر عریض‌تر از گذرگاه حافظه‌‌‌ و برابر با 256 بیت باشد. این شیوه دسترسی به اطلاعات که در حافظه‌های DDR2 بکار گرفته شده 4n-Prefetch نامیده می‌شود. این روش برتری‌های آشکاری نسبت به روش 2n-Prefetch مورد استفاده در DDR دارد. بعنوان مثال در نرخ انتقال اطلاعات یکسان مثلاً 3200 مگابایت بر ثانیه تراشه‌‌های حافظه‌های DDR 400 دارای فرکانس 200 مگاهرتز هستند در حالیکه فرکانس تراشه‌های حافظه‌های DDR2 400 برابر با 100 مگاهرتز است. بنابراین برای رسیدن به نرخ انتقال اطلاعات یکسان تراشه‌های حافظه‌های DDR2 قادرند از نصف فرکانس تراشه‌های حافظه‌های DDR استفاده کنند که این موضوع موجب کاهش حرارت و مصرف توان به میزان قابل توجهی می‌شود. از طرف دیگر زمانیکه تراشه‌های حافظه DDR و DDR2 در یک فرکانس یکسان عمل کنند نرخ انتقال اطلاعات حافظه DDR2 دو برابر بیشتر از DDR خواهد بود. بطور مثال در حافظه‌‌های DDR 400 و DDR2 800 که فرکانس تراشه‌های حافظه در هر دوی آنها برابر با 200 مگاهرتز است نرخ انتقال اطلاعات برای حافظه DDR 400 برابر با 3200 مگابایت بر ثانیه است در حالیکه برای DDR2 800 برابر با 6400 مگابایت بر ثانیه است.

همانطور که در شکل 3 مشاهده می‌کنید چیپ‌های حافظه DDR2 از یک مبدل خیلی پیچیده 4 به 1 استفاده می‌کنند ( حافظه‌های DDR دارای مبدل 2 به 1 بودند ) که موجب افزایش زمان‌های تاخیر به مقدار قابل توجهی می‌شود. اگر به نتایج آزمایشات در ابتدای زمان معرفی حافظه‌های DDR2 توجه کرده‌ باشید بطور قطع متوجه این موضوع شده‌اید. البته 4n-Perfetch تنها نوآوری بکار گرفته شده در حافظه‌های DDR2 نیست. اما این نوآوری عمده‌ترین تفاوت را نسبت به نسل قبلی حافظه‌ها ایجاد می‌کند. بنابراین ما در این مقاله تنها به توضیح در مورد این نوآوری اکتفا می‌کنیم.

شکل 3 : ساختار تکنولوژی حافظه DDR2

زمان‌های تاخیر در حافظه‌های DDR2
زمان‌های تاخیر در حافظه‌های DDR2 با گذشت زمان و معرفی حافظه‌های با فرکانس بالاتر کاهش پیدا کرد و بنابراین در حافظه‌های DDR2 667 و DDR2 800 شاهد کاهش زمان‌های تاخیر به میزان قابل توجهی بودیم. در حال حاضر یک نسخه رسمی جدید از JEDEC ) JESD72-2B ) انتشار یافته که اجازه می‌دهد زمان‌بندی برای حافظه‌های DDR2 533 از 4-4-4 به 3-3-3 ؛ حافظه‌های DDR2 667 از 5-5-5 به 4-4-4 و برای حافظه‌های DDR2 800 از 6-6-6 به 5-5-5 و یا حتی 4-4-4 کاهش پیدا کند. تولیدکنندگان حافظه‌ها همانطور که در قبل نیز اشاره کردیم از هیچ‌ استاندارد خاصی برای بهبود عملکرد حافظه‌های DDR2 خود پیروی نمی‌کنند و اکنون برخی از آنها حافظه‌های DDR2 800 با زمان‌بندی 3-3-3 و یا حافظه‌های DDR2 با فرکانس 625 مگاهرتز ( DDR2 1250 ) و زمان‌بندی 5-5-5 تولید کرده‌اند. همانطور که قبلاً نیز اشاره کردیم این تغییرات نیازمند افزایش ولتاژ به میزان قابل توجهی است. برای مثال حافظه‌های DDR2 1250 و یا DDR2 800 با زمان‌بندی 3-3-3 بجای 1.8ولت به 2.4ولت توان نیاز دارند. این افزایش ولتاژ بطور قطع موجب افزایش مصرف توان و حرارت خواهد شد. بنابراین سازندگان چنین محصولاتی مجبور هستند که محصولات خود را همراه با خنک‌کننده‌ها و حرارت‌گیرهای پیشرفته معرفی کنند.
همانند حافظه‌های DDR، حافظه‌های DDR2 نیز به انتهای راه خود رسیده‌اند. حافظه DDR2-800 مسلماً نقطه توقف تکنولوژی‌های حافظه نخواهد بود. همانطور که گفتیم ماژول‌‌های حافظه از تراشه‌های DRAM تشکیل شده‌ است و استاندارد JEDEC اجازه نمی‌دهد که این تراشه‌ها دارای فرکانسی بالاتر از 200 مگاهرتز باشند. از آنجاییکه DDR-400 نقطه توقف رشد تکنولوژی حافظه‌ها نبود٬ DDR2-800 نیز چنین وضعیتی خواهد داشت. حافظه DDR3 و پس از آن DDR4 گام‌های بعدی در تکنولوژی حافظه‌های اصلی به شمار می‌روند. اکنون دوران جانشینی DDR3 فرا رسیده و دو شرکت اینتل و AMD به عنوان متولیان بزرگ صنعت کامپیوترهای شخصی با تمام نیرو از این تکنولوژی‌ جدید حمایت خواهند کرد.
ارتقا از DDR2 به DDR3 از نظر تکنولوژی تقریباً مشابه با ارتقا از DDR به DDR2 است. نحوه انتقال اطلاعات در حافظه‌های DDR3 هنوز بصورت DDR است و در هر سیکل کاری گذرگاه حافظه دو داده توسط هر یک از اتصالات انتقال داده می‌شود. در این حافظه‌ها نیز گذرگاه حافظه دارای یک فرکانس حقیقی و یک فرکانس موثر است که در نتیجه همانند گذشته فرکانس موثر از ضرب فرکانس حقیقی در عدد 2 بدست می‌آید. حافظه‌های DDR3 قرار است در نسخه‌های DDR3 800 تا DDR3 1600 ( و احتمالاً فرکانس‌های بالاتر ) معرفی شوند. در این حافظه‌ها یکبار دیگر فرکانس گذرگاه داخلی و تراشه‌های حافظه به نصف کاهش یافته در حالیکه پهنای باند حافظه 2 برابر شده است. اگر به شکل 4 توجه کنید خواهید دید که در هر سیکل به ازای انتقال یک بیت داده از گذرگاه حافظه لازم است که 8 بیت اطلاعات از گذرگاه داخلی حافظه انتقال پیدا کند. بنابراین در حافظه‌های DDR3  گذرگاه داده داخلی ماجول حافظه DDR3 ، باید از گذرگاه حافظه 8 برابر عریض‌تر باشد. این طرح انتقال اطلاعات با مبدل 8 به 1،
 8n-Prefetch نامیده می‌شود. مزایای ارتقا از DDR2 به DDR3 دقیقاً مشابه با ارتقا از
 DDR به DDR2 است، از یک طرف مصرف توان حافظه کاهش پیدا می‌کند و از طرف دیگر فرصت جدیدی برای افزایش فرکانس و پهنای باند حافظه ایجاد می‌شود. البته این تکنولوژی جدید مانند DDR2 نیز دارای معایبی است. حافظه‌های DDR3 بدلیل استفاده از مبدل 8n-Prefetch دارای وقفه‌های زیادی هستند. این وقفه‌ها موجب زمان‌های تاخیر بالایی در حافظه‌های DDR3 خواهد شد.

شکل 4 : ساختار حافظه‌های DDR3

حقایقی در مورد حافظه‌های DDR3
ما توضیح در مورد حافظه‌های DDR3 را با بررسی تراشه‌‌های این حافظه شروع می‌کنیم. تراشه‌‌های حافظه DDR3 نخستین مرتبه در سال 2005 میلادی معرفی شدند و دارای تکنولوژی ساخت 90 نانومتر بودند. ولتاژ مورد نیاز برای این تراشه‌ها
1.5 ولت بود که در مقایسه با تراشه‌‌های DDR2 که در ولتاژ 1.8  ولت عمل می‌کردند شامل 30 درصد کاهش مصرف توان می‌شد.
البته کاهش مصرف توان در مقایسه با تراشه‌های DDR2 در فرکانس مشابه به میزان 40 درصد است که این مقدار برای سیستم‌های موبایل نظیر کامپیوترهای همراه ( نوت‌بوک‌ها ) بسیار با اهمیت است. ظرفیت تراشه‌‌ها در مشخصات اولیه JEDEC برای حافظه‌های DDR3 از 1 گیگابیت ( ظرفیت چیپ‌های حافظه DDR2 ) به 8 گیگابیت تغییر پیدا کرده است که این موضوع موجب تولید ماژول‌های حافظه با ظرفیت‌های بالاتر می‌شود. البته تراشه‌های DDR3‌ که امروز در بازارها موجود هستند بیشتر از 4 گیگابیت ظرفیت ندارند. بطور کلی از نظر تئوری پهنای باند تراشه‌های حافظه DDR3 دو برابر بیشتر از تراشه‌های حافظه DDR2 در فرکانس مشابه است. تعداد بلوک‌های منطقی در چیپ‌های حافظه DDR3 نیز دو برابر شده و از 4 بانک در DDR2 به 8 بانک رسیده‌ است. بعبارت ساده‌تر ماژول‌های حافظه‌ DDR2 را با 4 عدد چیپ می‌توان تولید کرد اما ماژول‌های حافظه‌های DDR3 حداقل به 8 چیپ نیاز دارند. از نظر تئوری این موضوع سبب می‌شود که کارایی Interleaving بانک‌های منطقی افزایش پیدا کرده و زمان‌های تاخیر و آدرس‌دهی سطرهای یکسان حافظه (tpr) کاهش پیدا کند. تراشه‌‌های DDR3 در بسته‌بندی FBGA عرضه می‌شوند که بسته بندی جدید در موارد زیر نسبت به بسته بندی FBGA تراشه‌های DDR2 بهبود داده شده است. ( به شکل 5 توجه کنید ).

پین‌های زمین و توان بیشتر
بهبود Pin out اتصالات سیگنال و توان، که سیگنال‌های الکتریکی کیفیت بالاتری را فراهم می‌کند ( این موضوع برای پایداری سیستم در فرکانس‌های بالاتر مورد نیاز است ).

شکل 5

اکنون قصد داریم به آزمایش ماژول‌های حافظه DDR3 بپردازیم. ماژول‌های DDR3 همانند ماژول‌های DDR2 دارای برد ( PCB ) 240 پایه هستند ( 120 اتصال در هر طرف از ماژول ). اما این پایه‌ها از نظر الکتریکی همساز با DDR2 نیستند بنابراین شیار حافظه‌های DDR2 و DDR3 از نظر ظاهری با یکدیگر کاملاً متفاوت است ( به شکل 6 توجه کنید ).

شکل 6 : حافظه DDR3 شماره 1 و حافظه DDR2 شماره 2

ماژول‌های حافظه DDR3 از معماری Fly-By گذرگاه کنترل/ آدرس/ فرمان با پایان‌دهی On-DIMM ( با یک مقاومت در هر ماژول حافظه ) استفاده می‌کنند. دیاگرام این معماری در شکل 7 نمایش داده شده است. این معماری موجب بهبود کیفیت انتقال سیگنال شده و برای مواقعی که اجزا الکترونیکی در فرکانس بالا عمل می‌کنند، مورد نیاز است. بطور کلی این معماری برای حافظه‌های DDR2 مورد نیاز نیست.
 

شکل 7 : معماری Fly-by ارسال سیگنال در DDR3

تفاوت بین گذرگاه‌های آدرس/ فرمان / کنترل / کلاک در حافظه‌های DDR2 و DDR3 در شکل 8 نمایش داده شده است. در یک ماژول حافظه DDR2 آدرس‌ها و فرمان‌ها برای همه چیپ‌ها به صورت موازی ارسال می‌شود. برای مثال زمانی‌که اطلاعات خوانده می‌شود همه 8 خانه داده 8 بیتی در همان زمان قابل دسترس خواهند بود ( البته بعد از فرستادن فرمان‌های مناسب و سپری کردن زمان‌های تاخیر ) و کنترلر حافظه بطور همزمان قادر است همه 64 بیت اطلاعات را بخواند. در حالیکه هر تراشه در یک ماژول DDR3 فرمان‌ها و آدرس‌ها را کمتر از تراشه‌های نسل پیشین بواسطه معماری Fly-by دریافت می‌کند. بنابراین اطلاعات درون یک تراشه با یک تاخیر زمانی معین که وابسته به تراشه قبلی یک بانک فیزیکی است قابل دسترس خواهد بود. حداکثر زمان‌های تاخیر در حافظه‌های DDR3 جدید دارای رویکردی متفاوت نسبت به اثر متقابل بین کنترلر حافظه و گذرگاه داده یک ماژول حافظه است. این رویکرد سطح‌بندی خواندن / نوشتن ( Read / Write leveling ) نامیده‌ می‌شود. این روش اجازه می‌دهد که کنترلر حافظه از تغییر معین در زمان موقعیکه اطلاعات دریافت و یا ارسال می‌شود استفاده کند، که مطابق با تاخیر دریافت فرمان / آدرس در یک چیپ حافظه معین است. بنابراین همه اطلاعات بطور همزمان خوانده و یا نوشته می‌شوند.

شکل 8 : سطح بندی خواندن و نوشتن در ماژول‌های حافظه DDR3

جدول1 : مشخصات انواع مختلف ماژول‌های حافظه DDR3

انواع ماژول‌های حافظه DDR3ماژول‌های حافظه DDR3 به احتمال زیاد در مدل‌های بین DDR3-800 تا DDR3-1600 عرضه خواهند شد. البته این احتمال وجود دارد که ماژول‌های حافظه DDR3-1866 نیز در آینده عرضه شود. حافظه‌های DDR3 بصورت PC3-xxxx نامگذاری می‌شوند که xxxx همانند نسل‌های گذشته حافظه‌ها تعیین کننده پهنای باند حافظه بر حسب مگابایت بر ثانیه در وضعیت تک کاناله است. بعنوان مثال حافظه‌های DDR3-800 بصورت
 PC3-6400 نامگذاری خواهند شد.
به زمان‌بندی حافظه‌ها در جدول 1 توجه  کنید ( برای مثال DDR3-1600 دارای زمان‌بندی 9-9-9 است ). البته نباید فراموش کرد که بعد از تبدیل زمان‌بندی‌های بالا به مقادیر مطلق ( بر حسب نانوثانیه ) این زمان‌‌بندی‌ها تا حدودی قابل قبول می‌شوند و با زمان‌بندی‌‌های حافظه‌های DDR قابل رقابت خواهد بود. برای مثال CAS latency (  tcl) برای DDR3 800 با زمان‌بندی 6-6-6 برابر با 15 نانوثانیه است که در مقایسه با یک حافظه DDR2 800 با زمان‌بندی 5-5-5 که دارای tcl 5 / 12نانوثانیه است، اندکی بیشتر است. لازم بذکر است که tcl حافظه‌های DDR3 1600 با زمان‌بندی 9-9-9 ، 25 / 11 نانوثانیه است که برابر با DDR2 533 با زمان‌بندی 3-3-3 است. بطور قطع بتدریج زمان دسترسی در DDR3 کاهش پیدا خواهد کرد و حافظه‌های با زمان‌های تاخیر پایین‌تر تولید خواهد شد.

آزمایشات
شرکت اینتل اخیراً چیپ‌ست‌های با پشتیبانی از حافظه‌های DDR2 و DDR3 معرفی کرده است. در حال حاضر می‌توان مادربردهای فراوانی را در بازار یافت که مبتنی بر این سری از چیپ‌ست‌ها باشند. در این بخش برای آزمایش حافظه‌های
 DDR2 و DDR3 از مادربردی مبتنی بر چیپ‌ست P35 استفاده شده است. نکته قابل توجه در مورد تمامی این مادربردها این است که آنها قادر نیستند بطور همزمان از هر دو مدل حافظه استفاده کنند.
برای بررسی نحوه عملکرد حافظه‌ها از نرم‌افزار Everest Ultimate Edition 4.00 استفاده شده که سرعت خواندن،  سرعت نوشتن، سرعت کپی کردن و زمان‌های تاخیر حافظه‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهد.

Memory Read
نتایج آزمایش سرعت خواندن از حافظه خیلی جالب است. این نتایج نشان می‌دهند که هنوز خیلی زود است که بخواهیم DDR2 را بازنشسته کنیم. این حافظه‌ها بواسطه زمان‌های تاخیر پایین‌تر نتایج بهتری را نسبت به DDR3 بدست آورده‌اند. بعنوان مثال DDR2 800 با زمان بندی 12-4-4-4 قابل مقایسه با DDR3 1066 با زمان‌بندی 22-8-8-8 است و یا DDR2 1066 با زمان‌بندی 15-5-5-5 رقابت شانه به شانه با DDR3 1333 با زمان‌بندی 24-9-9-9 دارد. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که زمان‌های تاخیر نسبتاً بالا در حافظه‌های DDR3 حال حاضر تاثیر منفی روی عملکرد آنها داشته‌اند.

شکل 9 : نتیجه خواندن از حافظه

Memory Write
سرعت نوشتن روی حافظه به پهنای باند گذرگاه پردازنده بستگی دارد. بنابراین این آزمایش هیچ‌گونه اطلاعاتی در مورد عملکرد‌ حافظه‌ها ارایه نمی‌کند و ما نیز از ارایه نتایج این آزمایش خوداری می‌کنیم.

Memory Copy
در این آزمایش باز شاهد این موضوع هستیم که حافظه‌های DDR2 نتایج بهتری را نسبت به DDR3 بدست آورده‌اند. در این آزمایش حافظه DDR3 1333 با زمان‌بندی 18-7-7-7 را می‌توان با حافظه‌های DDR2 1066 با زمان‌بندی 15-5-5-5 و یا حتی DDR2 800 با زمان‌بندی 10-3-3-3 مقایسه ‌کرد. نتایج این آزمایش نشان می‌دهد که زمان‌های تاخیر روی سرعت کپی‌ تاثیر بیشتری نسبت به سرعت خواندن دارد. 

شکل 10

Memory Latency
آخرین آزمایش که مربوط به زیر سیستم حافظه است و ما آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم، آزمایش زمان‌های تاخیر است. در این آزمایش نیز حافظه‌های DDR3 نشان داده‌اند که هنوز به بلوغ کامل نرسیده‌اند.

شکل 11

سخن پایانی
یکی از قطعاتی که تغیرات در آن نسبت به دیگر قطعات سریع‌تر اتفاق می‌افتد حافظه ( RAM ) است. برخلاف دیگر مقالات که معمولا هرگاه درباره حافظه صحبت می‌شود فرض می‌شود خواننده خیلی مطالب را می‌داند. در این مقاله سعی شد بصورت بنیادی درباره حافظه‌های DDR مطلب کاملی را تقدیم نماییم.