Overview

内存模组是内存在PC系统中的最终体现形式，内存模组接口类型主要有SIMM（Single Inline Memory Module，单列直插内存模块）、DIMM（Dual Inline Memory Module，双列直插内存模块）、RIMM（Rambus Inline Memory Module，内联内存模块）。其中SIMM就是一种两侧金手指都提供相同信号的内存结构，它多用于早期的FPM和EDDDRAM，在内存发展进入SDRAM时代后，SIMM逐渐被DIMM技术取代；DIMM与SIMM相当类似，不同的只是DIMM的金手指两端不像SIMM那样是互通的，它们各自独立传输信号，因此可以满足更多数据信号的传送需要；RIMM模组由RDRAM芯片构成，是金士顿技术公司开发的、是一种比早期的DIMM模组占用更少空间的记忆体模组，RIMM通常认为代表的是Rambus专用记忆体模组。以下介绍应用最多的DIMM接口类型内存模组。

图1 DDR3/4 内存模组 SIMM/DIMM/RIMM(从左至右)

0.内存芯片、内存颗粒DDR3 SDRAM

首先来了解下内存模组上芯片的的结构和关键管脚信息，内存芯片DDR SDRAM 包括非数据类型线如A[0:15]\RAS\CAS\WE\BA等；数据线DQ；数据选通线DQS；电源信号等：

图 2 内存芯片pin 结构

1.常见的DIMM分类及区别

图 3 DIMM 分类
Unbuffered DIMM：指没有经过缓冲，定位在桌面市场，是市面上最常见的[内存]模组。
早期的SDR[内存]模组，有Buffered类型的，现在已经很少见了。Buffered[内存]模组和后面提到的Registered[内存]模组并不是同一个东西，Buffered[内存]模组是将地址和控制信号等经过缓冲器，没有做任何时序调整（缓冲器延迟是有的）；而Registered[内存]模组则对地址和控制信号等进行寄存，在下一个时钟到来时再触发输出。而Unbuffered DIMM是不经过缓冲直接与颗粒相连；（这里原图书写有误，感谢读者地指出谢谢）

1.1 内存模组尺寸分类

1. STANDARD DIMM

Standard :标准宽型，【台式机，服务器】常规类型，默认类型 -288Pin , 0.85mm Pitch

图 4 Standard DIMM

2. VLP窄型
   VLP：Very Low Profile【台式机、服务器】，矮小类型-288pin ,0.85mm pitch
   
   图 5 VLP DIMM
3. SO 小型
   SO: Small Outline小型【笔记本、工控机、微控器】
   
   图 6 SO DIMM
4. MINI 微型
   迷你型【很少见】-288Pin,0.5mm Pitch
   
   图 7 MINI DIMM

1.2 内存模组功能分类

UDIMM无ECC

以X16内存芯片为例,DQ[15:0],颗粒数4PCS = 64/16【无ECC】；
ECC（Error Correcting Code）：增加8bit纠错码，提高数据可靠性；
U（Unbuffered）:CPU与内存条上的芯片直接连接，非数据线/数据线不使用Buffer

图8 UDIMM 无ECC

UDIMM有ECC

以X16内存芯片为例,DQ[15:0],颗粒数4PCS = 64/16【无ECC】，颗粒数5PCS ~ 72/16【有ECC】；
ECC（Error Correcting Code）：增加8bit纠错码，提高数据可靠性；
U（Unbuffered）:CPU与内存条上的芯片直接连接，非数据线/数据线不使用Buffer

图9 UDIMM 有ECC

RDIMM

R：Registered 【一般带ECC功能】CPU非数据线经过Buffer后连接到内存芯片，增加驱动能力；

图10 RDIMM

UDIMM与RDIMM区别

现在再回头看看UDIMM，就很明白了。它对比RDIMM关键就少了寄存器，但为什么不称之为Unregistered-DIMM呢？其实,==Buffered与Registered是RDIMM的两种工作模式，前者在RDIMM上并不常用，它是以时钟异步方式工作的，输出信号的再驱动不与时钟同步，Registered模式下输入信号的再驱动则与时钟同步。==显然，Buffered模式下的性能要更低一些。不过，从原理上讲Registered模式也是一种缓冲操作，只是与时钟同步而已。在SDRAM的RDIMM上，Buffered与Registered模式通过REGE信号控制，但到了DDRSDRAM-DIMM时代，可能由于性能的原因Buffered模式被取消了。在UDIMM上，没有寄存器也就没了这个Buffer，但它仍可具备ECC功能。这里需要强调的是，ECC与Registered是两码事，前者是在逻辑上保证数据的安全，后者是在物理上保证内存系统的稳定工作。

图11 DDR内存模组结构图
为了保证内存工作时钟的稳定，RDIMM上还要有一颗PLL对时钟信号对主板发来的时钟信号进行跟踪/锁定。

LRDIMM

== R：Registered 【一般带ECC功能】CPU飞鼠极限经过Buffer后连接到内存芯片，增加驱动能力。==
LR：Load Reduced 【一般带ECC功能】CPU非数据线经过Buffer后连接到内存芯片，增加驱动能力，CPU数据线经过Buffer后与内存芯片连接，增加驱动能力；

图12 LRDIMM

1.3内存种类（概念区分）

命名规则：尺寸＋功能+DIMM

图13 命名规则

2.SPD-串行检测 详解

SPD是SERIAL PEESENCE DETECT的缩写，中文的意思是模组存在的串行检测。
　　内存条上存在一个EEPROM存储芯片（The Serial Presence Detect, SPD），容量通常为128B(RDIMM)或256B(UDIMM)，用于存储内存条的一些基础信息，如Rank数量、电压、行地址/列地址数量、位宽、各种主要操作时序（CL、tRCD、tRP）。主板需要这些信息进行正确的配置，一边正常使用内存条。
　　也即是通过IIC串行接口的EEPROM对内存插槽中的模组存在的信息检查。这样模组的相关信息必须记录在EEPROM中。SPD的信息由模组生产商写入，主要用来协助Controller精确调整内存的物理/时序参数，避免人为出现调教错误而引起故障。

图14 SPD

2.1 DDR3 SDRAM Serial Presence-Detect Table

SPD对于内存技术而言是一组关于内存模组的配置信息。如内存频率、电压、行地址/列地址数量、位宽等，将这些信息烧录进一个eeprom(电可擦可编程只读存储器)电子原件中，方便CPU直接读取的内存相关数据信息。
　　另外，这个概念也是针对CPU可支持的内存频率而言的，主要用途就是方便或者说协助CPU(具体应为整合进CPU的北桥芯片)精确读取和调整内存的物理/时序参数，以达到最佳的使用效果。
　　内存spd技术就是将内存的相关参数烧录进eeprom(电可擦可编程只读存储器)电子原件中，方便BIOS读取，比如，当主板上插有新旧两条容量一致的内存时，为保证系统稳定，主板BIOS无法对两条内存的频率分别调整时，可以把性能弱的SPD刷到强的那条内存上，以提高系统稳定性。
　　
　　SPD芯片是一块可擦写的存储器，里面记录了该内存的许多重要信息：一类是基本参数，如频率、容量、时序等；另一类则是内存模块序列号、制造商代码等信息。SPD信息一般都是在出厂前，由厂商根据内存的实际性能写入到SPD芯片中。上图为影驰HOF EXTREME DDR4 内存的SPD芯片。
　　所以，正是有了它的存在，主板中的芯片组才得以将里面的SPD信息读取出来，并根据这些参数来自动配置相应的运行方式，从而让内存条发挥出相应的性能。

以存储芯片中各字节存储的信息如下表所示。

续

3.SO-DIMM设计要点

1.在进行电路设计前，确定芯片配置DDR时，器件手册上适配的器件型号（参考sprabi1c-DDR3 Design Requirements for KeyStone Devices）;
2.电源设计时，需要考虑电压电流以及上电时序是否满足要求（TPS51200）;
3.ZQ校正功能，加240欧姆的电阻到地；
4.注意PCB layout.
(严格控制阻抗、电源、数据线等长、地址线等长、切勿跨分割)
5.参考电源VREFCA可以使用电源芯片提供，也可以采用电阻分压方式得到。
6.通用配置