Memórias DDR3 (Double Date Rate 3)

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Introdução

As memórias DDR3 (Double Data Rate 3) chegaram ao mercado para substituir o padrão DDR2, tal como este substituiu o tipo DDR. A motivação dessa mudança é, como sempre, a necessidade de melhor desempenho. Neste artigo, você verá as principais características das memórias DDR3 e conhecerá suas diferenças em relação aos padrões anteriores.
Principais características das memórias DDR3
As memórias DDR se destacam em relação ao padrão anterior - memórias SDR SDRAM - porque são capazes de realizar duas operações de leitura ou escrita por ciclo de clock (em poucas palavras, a velocidade com a qual o processador solicita operações - entenda mais em processadores). As memórias DDR2, por sua vez, dobram essa capacidade, realizando quatro operações por ciclo de clock.
O tipo DDR3 segue o mesmo caminho: dobra a quantidade de operações por vez em relação ao padrão anterior, ou seja, realiza 8 procedimentos de leitura ou gravação a cada ciclo de clock, quatro no início deste e outros quatro no final.
Para compreender melhor este aspecto, considere que, quando nos referimos ao ciclo de clock, estamos tratando da comunicação da memória com o exterior. Porém, a memória trabalha com uma frequência própria internamente.
Levando essa característica em conta mais a questão das operações por ciclo de clock, temos o seguinte cenário:
- Um módulo DDR-400, por exemplo, funciona internamente a 200 MHz, mas oferece 400 MHz por trabalhar com duas operações por ciclo (2 x 200);
- Um pente DDR2-800, que também funciona internamente a 200 MHz, pode oferecer 800 MHz, já que faz uso de quatro operações por vez (4 x 200).
- Seguindo a mesma lógica, podemos tomar como exemplo um módulo DDR3-1600 que, assim como os anteriores, funciona internamente a 200 MHz, no entanto, por utilizar 8 operações por ciclo de clock, pode oferecer 1.600 MHz (8 x 200).
Vale frisar que, em termos gerais, as taxas da frequência de comunicação externa são quatro vezes maiores que o clock interno. Com isso, um módulo que trabalhar internamente a 200 MHz funciona externamente a 800 MHz, por exemplo.
Há, no entanto, um aspecto onde a memória DDR3 leva desvantagem: a latência, em poucas palavras, o tempo que a memória leva para fornecer um dado solicitado. Quanto menor esse número, melhor. Eis as taxas mais comuns para cada tipo de memória:
- DDR: 2, 2,5 e 3 ciclos de clock;
- DDR2: 3, 4 e 5 ciclos de clock;
- DDR3: 7, 6, 8 ou 9 ciclos de clock.
Perceba que, com isso, um módulo DDR2 pode gastar até 5 ciclos de clock para começar a fornecer um determinado dado, enquanto que no tipo DDR3 esse intervalo pode ser de até 9 ciclos.
Para conseguir diminuir a latência, fabricantes fazem uso de vários recursos nos módulos DDR3, como um mecanismo de calibragem de sinal elétrico, que proporciona maior estabilidade nas transmissões.
Saiba mais sobre latência no texto Memória ROM e RAM.
No que se refere ao consumo de energia, as memórias DDR3 conseguem levar vantagem em relação às tecnologias anteriores: por padrão, trabalham com 1,5 V, contra 1,7 V e 2,5 V dos tipos DDR2 e DDR, respectivamente. É importante destacar, no entanto, que esses valores podem ser aumentados ligeiramente pelo fabricante para atender a determinadas necessidades - alcançar um determinado nível de clock, por exemplo.
Dual-Channel e Triple-Channel
Tal como acontece com seus antecessores, os módulos DDR3 também podem trabalhar com o esquema Dual-Channel, onde controlador faz com que as memórias possam transferir o dobro de dados por ciclo: em vez de 64 bits, transferem 128 bits.
Mas, a partir da linha de processadores Intel Core i7, as memórias DDR3 passaram a contar com uma nova modalidade:Triple-Channel. Como o nome indica, neste modo, as memórias passam a trabalhar com o triplo de dados por ciclo. Assim, se cada canal transmite 64 bits, temos então um total de 192 bits por vez. Além disso, se no modo Dual-Channel é necessário utilizar dois pentes de memória com as mesmas especificações, no Triple-Channel são necessários três. Isso indica que a placa-mãe necessita contar não só com um chipset compatível (o mesmo vale para o processador) como também possuir mais slots de memória, tornando tais dispositivos mais caros ao usuário.
Placa-mãe com suporte a Triple-Channel - Imagem por Asus
Da mesma forma que é possível encontrar kits com pentes de memória para Dual-Channel, há fabricantes disponibilizando kits para Triple-Channel.
Aspectos físicos das memórias DDR3
Assim como as memórias DDR e DDR2, os módulos DDR3 contam com uma ranhura, isto é, com uma pequena divisão entre seus terminais de contato. Para evitar confusão entre os padrões, cada tipo possui esse espaço em uma posição diferente. No caso das memórias DDR3, a ranhura está mais à esquerda. A imagem abaixo mostra um comparativo entre os três tipos:

Comparativo: memórias DDR3, DDR2 e DDR - Imagens por Kingston
As memórias DDR3 seguem o exemplo do tipo DDR2: geralmente são encontradas com chips que utilizam encapsulamento CSP (Chip Scale Package) com encaixes FBGA (Fine pitch Ball Grid Array), cuja principal característica é o fato de os terminais do chip serem pequenas soldas. A vantagem disso é que o sinal elétrico flui mais facilmente e há menos chances de danos físicos. A memória DDR, por sua vez, é frequentemente encontrada em encapsulamento TSOP (Thin Small Outline Package). Saiba mais sobre isso no

artigo Memórias ROM e RAM.
O número de contatos dos módulos DDR3 também é o mesmo dos pentes DDR2: 240. O tipo DDR possui 184.
On-Die Termination (ODT)
Este é mais um ponto onde as memórias DDR3 são semelhantes ao padrão DDR2: ambas trabalham com um recurso denominado On-Die Termination (ODT). Trata-se de uma tecnologia que ajuda a evitar erros de transmissão. Como?
Os sinais elétricos sofrem um efeito de retorno quando chegam ao final de um caminho de transmissão. Grossamente falando, é como se a energia batesse em uma parede no final de seu caminho e voltasse. Por motivos diversos, esse efeito também pode ocorrer no "meio do caminho". No caso das memórias, esse problema, conhecido como "sinal de reflexão", pode significar perda de desempenho e necessidade de retransmissão de dados.
Nas memórias DDR, esse problema é tratado por meio de um método que reduz o sinal de reflexão a partir de resistores que são adicionados à placa-mãe. É desse dispositivo que vem o nome "terminação resistiva".
Nas tecnologias DDR2 e DDR3, a terminação resistiva na placa-mãe não se mostrou eficiente, pelas características físicas desses tipos de memória. Diante desse problema, foi necessário estudar alternativas e então surgiu o ODT. Nesta tecnologia, a terminação resistiva fica dentro do próprio chip de memória. Com isso, o caminho percorrido pelo sinal é menor e há menos ruídos, isto é, menos perda de dados. Até a placa-mãe acaba se beneficiando dessa tecnologia, já que um componente deixa de ser adicionado, reduzindo custos de produção.
Nomenclatura das memórias DDR3
Tal como suas antecessoras, as memórias DDR3 seguem duas denominações: DDR3-XXXX e PC3-YYYY, onde YYYY indica a quantidade de megabytes transferidos por segundo (valor máximo teórico). A tabela a seguir mostra as especificações mais comuns:
Memória
Nome Alternativo
Frequência interna
Frequência externa
Taxa de transmissão
DDR3-800
PC3-6400
100 MHz
400 MHz
6.400 MB por segundo 

DDR3-1066
PC3-8500
133 MHz
533 MHz
8.533 MB por segundo
DDR2-1333
PC3-10600
166 MHz
667 MHz 

10.667 MB por segundo
DDR3-1600
PC3-12800
200 MHz
800 MHz
12.800 MB por segundo
DDR3-2000
PC3-16000
250 MHz
1000 MHz 

16.000 MB por segundo
Faltou explicar o significado de XXXX, não é mesmo? Esse número faz alusão a uma medida conhecida como megatransfer - em nosso caso, megatransfer por segundo, isto é, MT/s -, que informa a quantidade de dados transferidos por vez. Assim, um módulo DDR3-800 indica que o dispotivos trabalha com até 800 milhões de transferência de dados por segundo.
Finalizando
DDR, DDR2 e, agora, DDR3. Tanta variação faz parte da necessidade constante que a indústria tem de oferecer tecnologias que possam acompanhar o crescente poder dos processadores. Isso indica que um novo padrão, talvez o DDR4, está por vir? Pode ter certeza que sim. Empresas como Intel e entidades como JEDEC já trabalham nas especificações de novos de memórias que possam ser não só mais rápidas, mas também viáveis em termos de custo e consumo de energia
Fonte: INFOWESTER