Processor odt что это

DDR SDRAM – особенности проектирования и обеспечения целостности сигнала

Проектирование электронных устройств с применением быстрых модулей оперативной памяти DDR SDRAM требует особого внимания к проблеме целостности сигнала. В статье рассказывается о современном инструменте моделирования для решения такого рода задач.

Сегодня практически вся современная электроника оснащается модулями памяти. Серверы, компьютеры, смартфоны, игровые консоли, GPS-навигаторы и большинство других устройств спроектированы на основе процессоров и ПЛИС. Такие устройства требуют наличия высокоскоростной памяти с большой пропускной способностью каналов или памяти с двойной частотой передачи данных (DDR). С каждым новым поколением DDR SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) увеличивается скорость обмена данными, ёмкость, снижается энергопотребление памяти.

При проектировании печатных плат устройств с DDR памятью может возникать ряд сложностей, одной из которых является проблема целостности сигналов. В данной статье рассматриваются вопросы обеспечения целостности сигналов в устройствах, использующих DDR память.

Шумы и фазовое дрожание цифрового сигнала данных

При приёме/передаче тактового сигнала шины памяти от контроллера к микросхеме могут возникать различные помехи, обусловленные собственным джиттером передатчиков и приёмников, потерями в линиях передачи, шумами и наводками. Всё это приводит к появлению джиттера и искажению формы цифрового интерфейсного сигнала.

В качестве шума можно рассматривать любую нежелательную энергию, добавляемую к идеальному сигналу. Он может быть вызван наводками от соседних линий, плохо спроектированным каналом передачи, несогласованным импедансом и другими факторами, которые приводят к размыванию фронта импульсов. При отсутствии шума фактический сигнал идентичен идеальному.

Любое отклонение от идеальной формы сигнала влияет на его целостность. Отклонения по времени (джиттер) и отклонения амплитуды/напряжения (шум) также влияют на производительность системы. Если не обеспечить целостность сигналов, то система DDR будет использовать неверную информацию, что значительно увеличит интенсивность битовых ошибок BER (Bit Error Rate). В конечном итоге система будет работать некорректно и неэффективно.

Рассмотрим конкретный пример. Если инженер подключит передатчик к несогласованному приёмнику, находящемуся на некотором расстоянии от него, то форма сигнала будет похожа на ту, что представлена на рисунке 1a: здесь отчетливо видны «звон» на уровне 0,86 В и паразитные повышающие выбросы на уровне 1,75 В при сигнале 1,2 В. Все это может привести к сбою в работе логики DDR4 и, если печатную плату спроектировать с такой топологией, то со 100% вероятностью возникнут ошибки в потоке данных, что, в свою очередь может привести к некорректной работе системы.

Теоретически, можно решить проблемы со «звоном» и выбросами, сократив длину линии передачи, но, к сожалению, это редко работает на практике. Наиболее эффективным способом является согласование приёмника/передатчика по импедансу, в результате чего уменьшается уровень шумов, и форма сигнала становится значительно лучше (см. рис.1б).

Рис. 1. Топология, имеющая проблемы с качеством сигнала: а) до согласования б) после согласования

В связи с этим возникает вопрос, какой номинал согласования использовать и как его рассчитать, ведь даже небольшое изменение номинала может существенно повлиять на производительность системы. Единственный способ решить данную задачу – это симуляция, в частности, с помощью интерактивных помощников настройки согласования, используемых в HyperLynx.

Проблемы тайминга в DDRx

Поскольку параллельные шины, работающие на гигагерцовых частотах, такие как DDR3/4, всё чаще и чаще используются при проектировании печатных плат, проблемы целостности сигнала стоят особо остро. DDR3 SDRAM, например, существенно отличается в плане скорости работы и показателей частоты от DDR2: максимальная тактовая частота DDR2 составляет 800 МГц, а максимальная частота DDR3 – 1600 МГц. Благодаря снижению напряжения питания ячеек, создателям нового типа ОЗУ удалось снизить её энергопотребление на целых 15%, что, учитывая впечатляющие показатели DDR2, можно назвать настоящим прорывом. DDR3 использует сетевую «Fly-by» топологию командной/адресной/управляющей шины с внутримодульным (ODT) согласованием. В то же время DDR3 создает новые проблемы обеспечения целостности сигнала, в частности, связанные со схемами ODT, более высокими скоростями передачи данных и временнЫми искажениями.

Несмотря на то, что существуют контроллеры, которые выполняют автоматическую калибровку чтения/записи, оптимизируя временнЫе интервалы, разработчику необходимо обеспечить правильный тайминг. Временные границы в интерфейсах DDR3 настолько малы, что эмпирического подхода к оптимизации уже недостаточно, и для того, чтобы гарантировать работу интерфейса на высоких скоростях, необходим подробный анализ схемы.

Такие сложные временнЫе соотношения достаточно трудно проанализировать без помощи дополнительных инструментов. Чтобы идентифицировать и устранить возможные проблемы в целом или рассчитать сложные временнЫе соотношения, инженеры должны провести анализ причинно-следственных связей, что является сложной и трудозатратной задачей.

Подобные проблемы при проектировании часто приводят к задержкам в планировании проектов и, как следствие, значительно увеличивают время выхода готового продукта на рынок. Передовые мощные инструменты моделирования могут помочь инженерам быстро найти ошибки и исправить их, оптимизировав сигналы до приемлемого уровня BER.

Анализ целостности сигналов DDR SDRAM систем

Комитетом инженерной стандартизации полупроводниковой продукции JEDEC утверждён список требований, которые должны соблюдаться при разработке качественных продуктов. Очень важно, чтобы DDR SDRAM соответствовали этим требованиям для обеспечения правильной работы и предотвращения проблем с целостностью сигнала. Однако проведение всех необходимых измерений и расчётов зачастую сопряжено со многими трудностями.

Иногда этих расчётов можно вообще избежать, строго следуя инструкциям по компоновке, предоставленным поставщиком контроллера. Но что, если такие рекомендации не могут быть выполнены из-за различных ограничений в конкретных проектах? Что делать, если на то, чтобы убедиться, соответствует ли проект всем рекомендациям и требованиям понадобится очень много времени? В таких ситуациях необходимо пользоваться инструментами для быстрой проверки проекта перед запуском его в производство.

С помощью HyperLynx DDR (см. рис.2) можно смоделировать весь канал DDR за одну итерацию. Для этого необходимо лишь привязать соответствующие модели устройств, которые доступны на сайтах производителей. После этого время настройки симуляции займет всего десять минут, что позволит в дальнейшем проводить моделирование без задержек.

Рис. 2. Моделирование с помощью интерактивного помощника HyperLynx DDR

Процесс настройки интуитивно прост, так как все параметры, необходимые для настройки имитации, запрашиваются помощником в интерактивном режиме. Пользователь просто вводит релевантную информацию, такую как выбор IBIS-моделей для контроллеров и устройств памяти, значения скорости передачи для циклов чтения/записи, ODT и др. Все созданные конфигурации могут быть сохранены для дальнейшего использования, что позволит сократить время настройки в будущих проектах. Моделирование может выполняться до или после трассировки, помогая определять требования к стэкапу печатной платы.

Анализ результатов моделирования

Моделирование включает в себя анализ целостности сигналов и синхронизацию всей шины DDR. По завершении процесса симуляции создаётся отчёт, который включает в себя данные о прохождении (не прохождении) проверок, в соответствии с информацией о конфигурации и данными, которые были введены в интерактивном помощнике. Результаты можно отфильтровать и должным образом организовать для внимательного изучения тайминга и проблемы целостности сигнала в циклах чтения/записи данных, в адресной и командной шинах или дифференциальных цепях. Все результаты отчёта привязаны к соответствующим данным моделирования, для быстрого доступа к средству просмотра графических осциллограмм сигналов.

Данные моделирования в пакетном режиме, созданные мастером DDRx, могут быть сохранены на диск, что позволяет использовать осциллограф HyperLynx для одновременной симуляции нескольких цепей и подробного изучения проблем целостности сигналов в автономном режиме.

Заключение

Память DDR SDRAM открывает новые возможности в разработке электронных устройств. Как и в случае с другими высокоскоростными интерфейсами, применение памяти DDR имеет ряд особенностей. Проблему целостности сигналов необходимо тщательно изучать для того, чтобы избежать лишних и дорогостоящих итераций при производстве изделий. Моделирование – отличный способ решения данной задачи, позволяющий учитывать эффекты на уровне платы, такие как изменения импеданса и задержки по времени, обеспечивая всесторонний контроль над интерфейсом памяти. Мощные инструменты анализа помогут добиться соответствия проектов рекомендациям JEDEC и быть уверенными в том, что конечный продукт будет работать с высокой производительностью и надёжностью.

HyperLynx DDR может использоваться совместно многими САПР проектирования печатных плат, включая PADS и Xpedition.

Источник

Дубль два. Разгоняем материнскую плату ASUS Sabertooth 990FX (страница 2)

Вместо столь привычного многим BIOS’а на Sabertooth 990FX применяется новомодный UEFI. Изначально, при заходе в него пользователю открывается простенькое чуть ли не однокнопочное меню под названием EZ Mode:

Что касается функциональности, можно выбрать один из трёх режимов «System Performance» и/или устройство, с которого будет происходить загрузка системы. Для первого меню доступно три различных режима:

реклама

В общем, ничего интересного режим EZ Mode собой не представляет, поэтому перейдём к рассмотрению Advanced Mode. Переход к нему осуществляется через меню в верхнем правом углу экрана.

Перед тем, как переходить в посвящённое настройкам разгона под названием «Ai Tweaker» меню, рекомендую сначала зайти в раздел Boot и переключить «Setup Mode» в значение «Advanced Mode»:

Это позволит материнской плате загружать сразу Advanced Mode, освобождая от лишней траты времени на навигацию по EZ Mode.

Пора взглянуть, какие возможности предоставляются для разгона, переходим к рассмотрению меню «Ai Tweaker»:

В самом начале предоставляется возможность выбрать режим Ai Overclock Tuner из значений «Auto», «Manual» и «D.O.C.P.».

Значение «Auto», как и нижерасположенный пункт меню «OC Tuner», отвечает за авторазгон, что (как уже было рассмотрено на примере профилей EZ Mode) непригодно для работы на практике.

реклама

Режим «D.O.C.P.» предоставляет возможность выбрать один из профилей разгона памяти:

Нечто подобное можно было наблюдать на Gigabyte 990FXA-UD7. Так же, как и на ней, Sabertooth 990FX при выборе того или иного профиля подбирает настройки частоты шины и множителя процессора, к примеру, для профиля DDR3-2400 плата выставляет частоту работы шины 300 и множитель CPU 12.5:

Остальные настройки сохраняются в положении Auto, что на данной материнской плате весьма опасно, поэтому такого авторазгона стоит избегать.

В режиме «Manual» для разгона предоставляется следующее:

Помимо всего прочего, позволяется включить/выключить CPU Spread Spectrum/PCIe Spread Spectrum и технологию энергосбережения EPU. Отмечу, что отсутствует возможность выбора между режимами 8/16 бит для шины HT.

Для подбора таймингов памяти есть отдельное меню под названием «DRAM Timing Control»:

Список доступных для изменения таймингов памяти, в порядке их расположения в меню BIOS’а:

Есть все необходимые для нормального разгона тайминги, и даже немного больше, чем надо. Их диапазоны в большинстве случаев совпадают с оными у 990FXA-UD7. Слева от выставляемого значения выводятся текущие таймигни, при этом они указываются в две колонки, для каждого из каналов памяти. Смысл такой реализации непонятен, ибо раздельного управления каналами нет.

Помимо меню «DRAM Timing Control» присутствует меню «DRAM Driving Control»:

Доступны следующие настройки:

реклама

Часть настроек памяти собрана в меню «Advanced/North Bridge/Memory Configuration»:

Хотя, по моему скромному мнению, весьма неудобно, когда настройки памяти разбросаны по трем разным меню в двух разделах.

реклама

Ладно, вернёмся в меню «Ai Tweaker» и начнем с рассмотрения настроек управления DIGI+ VRM:

Для CPU Load Line Calibration подразумевается выбор одного из пяти режимов:

Для «CPU/NB Load Line Calibration» доступны только три варианта настроек: Regular, High и Extreme.

реклама

Ниже расположены меню «CPU Current Capability» и «CPU/NB Current Capability», отвечающие за установку предела потребления процессора. В общем, некое подобие Power Limit-ов на материнских платах для линейки Sandy Brigde. Доступные значения – от 100% до 140% с шагом 10% в случае процессора, и от 100% до 130% с шагом 10% в случае встроенного в процессор контроллера памяти.

К этим двум меню относится пункт «CPU Power Duty Control», в котором можно выбрать два варианта работы:

Неясно, относительно каких значений задаются все эти «130%» и «140%», точка отсчёта не указана.

Помимо всего прочего, можно управлять режимами активности фаз питания и частотой работы цепей MOSFET. Хотя, как показала практика, на стабильность в разгоне они влияния практически не оказывают. Отмечу, что при ручных установках этих настроек производителем рекомендуется не выключать так называемый «thermal module», вероятно, под данным советом подразумевается использование режима T.Probe Thermal.

Спустившись по меню «Ai Tweaker» ниже, можно увидеть список доступных к изменению напряжений:

реклама

Таблица со списком данных напряжений, в порядке их расположения в меню BIOS’а:

Этот список содержит всё, что может потребоваться при разгоне, диапазон доступных значений местами избыточен, удовлетворяя даже запросам любителей экстремального разгона.

реклама

С меню разгона вроде бы разобрались, рассмотрим теперь то, что ещё может представлять интерес. В первую очередь, это раздел «Tool»:

Здесь собраны три утилиты, и если «ASUS SPD Information» содержит лишь информацию об SPD модулей памяти, то подменю «ASUS EZ Flash Utility» и «ASUS O.C. Profile» могут представлять интерес. Для начала зайдём в «ASUS EZ Flash Utility»:

Она отвечает за возможности резервного сохранения UEFI BIOS’а и за его перепрошивку. Поддерживается NTFS, хотя и не без оговорок. При попытке зайти в раздел большого объёма система стабильно зависает.

реклама

Данная утилита позволяет сохранить до восьми различных профилей настроек. Каждому из них можно задать имя длиной до четырнадцати символов.

Перечислять остальные меню – пустая трата времени, ибо для оверклокера они практически не представляют интереса.

Видеозапись * «похода» по меню UEFI:

В целом, особых претензий к UEFI материнской платы нет, разве что можно придраться к тому, что настройки памяти разбросаны по разным разделам, заодно отметив неспособность «EZ Flash Utility» работать с разделами большого объёма.

Источник

DDR4 и Ryzen. Нюансы настройки и разгона памяти на платформе AMD AM4

procODT, RTT и CAD_BUS: что это такое и с чем его едят?

Как я упоминал ранее, пользователи столкнулись с огромным количеством проблем, когда вышло первое поколение процессоров Zen. В обзорах была паника, а на форумах было очень мало настоящих экспертов. Единственная тема, которая была — «память плохо разгоняется». Через некоторое время появились первые пресеты от уважаемого Stilt, они стали чудом для сообщества AMD, но, тем не менее, секреты и зависимости не были раскрыты.

Один из самых частых вопросов, который можно найти в форумах о системах Ryzen: «От чего зависит разгон памяти?».

Итак, давайте разбираться. В нашем случае успех разгона зависит от трех компонентов: материнской платы, IMC (контроллера памяти) и самой памяти.

Материнская плата

Большинство плат на базе чипсетов AMD 300 серии имеют T-топологию, и максимальная тактовая частота памяти в большинстве случаев ограничена 3466 МГц. Но есть «фишка», которая позволить нам незначительно подвинуть этот предел. Настройка САПР.

Если нам удастся настроить САПР, то мы сможем получить 3600 МГц. Чтобы понять, почему разгон ограничен такой довольно низкой частотой, нужно взглянуть на печатную плату материнской платы.

Каждая сигнальная трасса на печатной плате является проводником, сигнальной линией, которая может повлиять на другие сигнальные линии. Кроме того, существует вероятность паразитных связей (паразитная индуктивность и высокочастотные помехи). Чтобы бороться с отрицательными связями, каждый разработчик материнской платы должен правильно спроектировать все сигнальные трассы.

Выше изображено такое изменение конструкции, которое добавляет «кривую», заменяя прямую линию. Это изменение может кардинально изменить возможности сигнальной линии.

Также форм-фактор, количество слоев печатной платы и состав проводников влияют на качество материнской платы. Для плат более дорогого сегмента часто выделяется больше времени на разработку и обычно используются более качественные базовые компоненты. Еще одним ключевым отличием материнских плат на чипсетах серии «X» является увеличенное количество слоев PCB (вместо 3–4 слоев мы имеем 6–8). Это, безусловно, влияет на те самые «паразитные связи». Зачастую на каждой мат плате на одном из краев будет набита надпись, которая свидетельствует о количестве слоев.

Умные слова это, конечно, интересно, но как распознать качественную материнскую плату? procODT. И чем ниже рабочий procODT, тем лучше результаты разгона, которые вы можете получить на этой материнской плате. Специально для лучшего понимания я создал несколько таблиц, которые могут продемонстрировать вам различия.

В результате мы видим колоссальную разницу между материнскими платами. Я считаю это одной из главных проблем пользователей. И в их выборе, я думаю, виноваты рецензенты материнских плат. За последние два года я не видел обзоров на YouTube, где были рассмотрены топология материнской платы и ее возможности. Рассматривалась коробка, ее содержимое, режимы RGB, как выглядит охлаждение VRM или какая красивая футболку надета на рецензента.

Нет обзоров, в которых вы найдете реальные расчеты возможностей VRM. Вместо этого используются числа, которые существуют только в даташитах при идеальных тестовых условиях и при 25 °C, с идеальным поверхностным монтажом. Одно значение умножается на другие. Вот и весь обзор. Но вернемся к нашей теме.

В качестве бонуса у меня есть еще две рекомендации для вас, на что стоит обратить внимание при покупке материнской платы:

Оперативная память

Я часто слышу на форумах «там есть Samsung B-die, но они работают на низкой частоте и с огромным напряжением, этого не может быть, виновато AMD». Я объясню. Модуль RAM состоит не только из микросхем от конкретного производителя, но и из печатной платы (она тоже имеет определённое количество слоев), на которой мы найдем сотни сигнальных линий. Конденсаторы (обвязка) и, конечно, чип-биннинг оказывают огромное влияние.

Например, мы можем найти в магазинах оперативную память от Corsair — Vengeance RGB Pro 3600MHz C16, которая использует тот самый знаменитый B-die, но мы не найдем рекордов на этом продукте. Рассмотрим другой пример — G.Skill Sniper X F4-3400C16D, который не выглядит «вкусным» по сравнению с предыдущим комплектом от Corsair. Однако, если мы сравним результаты разгона, то получится что-то вроде 3200–3466 МГц с CL14 против 3666–3733 МГц с CL14 в пользу набора G.Skill. Поэтому при выборе оперативной памяти советую посетить форумы.

Нюанс. Так как модуль памяти несет на себе несколько чипов памяти, может возникнуть ситуация, когда один из чипов будет иметь иные вольт-частотные характеристики. Такие чипы могут потребовать на несколько шагов больше напряжения для стабилизации на определенной частоте, чем их братья и сестры. При этом другие микросхемы могут стать нестабильными из-за повышенного напряжения. Идеальным вариантом для пользователя является покупка набора с заводским разгоном более 3600 МГц. Это даст вам дополнительную гарантию того, что все чипы могут достигать целевой частоты (заводской бининг все же штука полезная).

Контроллер памяти

Оба поколения контроллеров памяти Ryzen в большинстве случаев ограничены частотой UCLK 1733–1766 МГц (от DDR-3466 до DDR-3525). Безусловно есть случаи, когда контроллер может работать и на более высоких частотах. Чтобы упростить жизнь нашему контроллеру памяти, можно использовать модули, способные работать с очень низким procODT, что значительно меняет согласование сигналов. Рабочий диапазон procODT, по словам AMD, находится в диапазоне 40–60 Ом. 68 Ом уже за пределами зеленой зоны. Стабильность в этой области будет сильно зависеть от настроек САПР (CAD_BUS) и качества материнской платы.

В приведенной выше таблице показано, как procODT / RTT может меняться с ростом частоты DRAM.

Дабы улучшить восприятие этой информации, представьте циферблаты механических часов. procODT будет считать часы, RTT_PARK будет считать минуты, а CAD будет действовать как секундная стрелка. Для каждой частоты циферблаты на часах будут показывать разные результаты. Но есть нюанс, так как AMD очень любит менять настройки контроллера памяти с каждым последующим микрокодом, есть вероятность, что наши «механические часы» сломаются.

Чтобы быть готовы к подобному повороту событий, мы должны проверить сначала соседние значения RTT_PARK и только затем попытаться изменить procODT. В большинстве случаев кардинальных изменений в прошивках PMU (контроллера памяти) нет. Так же вам не следует спешить менять САПР, поскольку в нем слишком много переменных, и вы можете потерять много времени, пытаясь стабилизировать систему. Существует несколько алгоритмов выбора САПР, но на данный момент я не могу с уверенностью сказать, насколько они эффективны. Я считаю, что САПР не может иметь кардинальных отличий от базовых значений 24-24-24-24, и в большинстве случаев одно из значений можно перемещать вверх или вниз. То есть опция 24-30-24-24 может иметь дополнительный запас безопасности для частоты 3466+ МГц.

Из моих предпочтений это 20-20-20-20, в данном режиме присутствует чуть больший запас «прочности», когда оперативная память подбирается к 52 градусам.

В будущем я постараюсь дополнить эту статью поиском идеального САПР.

Зависимость рабочего напряжения DRAM от procODT и RTT

Я провел небольшой тест, в котором использовал разные настройки для напряжения procODT и DRAM. Идея состоит в том, чтобы установить минимально возможное значение DRAM Voltage и избежать BSOD во время теста.

На основании результатов, полученных в этом простом и коротком тесте, мы можем сделать вывод: после изменения procODT стабильное рабочее напряжение DRAM может измениться. Также имеется небольшое влияние RTT на рабочее напряжение памяти.

Холодная загрузка или двойной старт

Нет пользователей процессоров Ryzen, которые не сталкивались с холодным или двойным стартом (иногда даже с тройным). Я могу сразу заверить вас, что в этом нет ничего плохого. Это тесно связано с тренировкой памяти. Когда система не может запуститься в первый раз, запускается алгоритм, который изменяет некоторые параметры, недоступные пользователю, и пытается запустить систему снова. На это явление могут влиять procODT, RTT и CAD.

Иногда внешний BCLK генерируют двойной старт (система тренируется на внутреннем BCLK, а затем на внешнем ). В любом случае, попробуйте следовать рекомендациям калькулятора.

Так же львиная доля успешной тренировки отводится CAD_BUS Timings. Это сложное название является настройкой задержек приемо-передатчика. Формулами я вас томить не буду, конкретные значения будут предлагаться калькулятором, начиная с версии 1.5.2.

Источник