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技术洞见 | DDR带宽的计算与监控

技术洞见 | DDR带宽的计算与监控 牛芯半导体
2025-02-20
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导读：本文转载自地平线开发者社区作者Jade的博客，转载文章仅供学习和研究使用。

本文转载自地平线开发者社区作者Jade的博客，转载文章仅供学习和研究使用。

DDR带宽（Double Data Rate Bandwidth）是指DDR内存在一秒内可以传输的数据量，通常以GB/s（Gigabytes per second）为单位。它是衡量内存系统性能的重要指标，直接影响系统的数据吞吐能力。


如何计算DDR带宽


计算DDR理论带宽的公式为：DDR主频 * 位宽 = 理论带宽
其中，位宽（bit width）指的是内存总线的位宽，例如64位、128位、16bit、32bit等，bit意为"位"或"比特"。
主频指的是DDR内存的实际主频，而不是DDR内存的倍频频率。因此，在计算理论带宽时，需要将DDR主频和位宽相乘即可。例如，以2400MHz主频，64bit位宽为例，计算公式为：2400 * 64 = 153600Mbit/s = 19200MB/s = 18.75GB/s。
这里的Mbit/s指的是兆比特每秒，MB/s指的是兆字节每秒，GB/s指的是千兆字节每秒。
需要注意的是，这里的理论带宽是指DDR内存的最大传输速率，实际带宽会受到多种因素的影响，例如内存控制器效率、内存延迟等。


DDR data rate和DDR主频


DDR data rate和DDR主频是一个意思吗？
DDR data rate和DDR主频不是一个意思。DDR data rate指的是内存传输数据的速率，单位通常为Mbps。
DDR主频指的是内存控制器的时钟频率，单位是MHz。
两者之间的关系是DDR data rate = DDR 主频 * 2，例如DDR4-3200内存的DDR data rate为3200Mbps，而DDR主频为1600MHz。
这个“2”哪来的？接着往下看。


Mbps和Mhz


Mbps和Mhz是一个意思吗？
Mbps和MHz不是一个意思。Mbps指的是数据传输速率，即每秒传输的数据量，单位为兆比特每秒。而MHz指的是时钟频率，即每秒钟的时钟周期数，单位为兆赫兹。
在DDR内存中，数据传输是在时钟周期的上升沿和下降沿都进行一次采样，因此DDR data rate是DDR主频的两倍。


带宽计算示例


bit width, 2x32bit, max data rate 8567Mbps
问DDR带宽是多少？
2x32x8567/2 = 274144M bit/s = 34268 MB/s = 33.5 GB/s


J6上实测带宽占用情况


带宽占用可以拆分为三类来源：VIO视频通路带宽占用、BPU算法模型带宽占用、CPU应用程序带宽占用，带宽监测工具hrt_ucp_monitor支持以一定的频率抓取DDR实时的数据，通过对数据进行统计分析得到整体带宽的平均占用和峰值占用，以及各个模块的带宽占用。下面我们来看一下hrt_ucp_monitor监控带宽的用法示例，考虑到本文的主题，我们只关注 DDR读写带宽的情况。
工具准备：将工具链OpenExplorer开发包中hrt_ucp_monitor传到开发板上即可。
运行hrt_ucp_monitor时，如果不指定参数，则使用默认参数运行。默认开启所有硬件IP监控，以交互模式运行，BPU和DSP每秒采样500次，硬件IP占用率每1000ms刷新一次。如果想要修改，可以参考工具链的用户手册，或运行hrt_ucp_monitor -h获取工具的使用详情。
在A终端运行程序，在B终端运行命令：hrt_ucp_monitor，即可看到对应的监控信息：


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牛芯半导体（深圳）有限公司（简称“牛芯半导体”）成立于2020年，聚焦接口IP的开发和授权，并提供相关整体解决方案，致力成为全球领先的IP供应商。


牛芯半导体在主流先进工艺布局SerDes、DDR等中高端接口IP，产品广泛应用于消费电子、网络通信、数据存储、人工智能、汽车电子、医疗电子等领域。


未来，牛芯半导体持续响应IP市场需求，适应不断演进的接口技术和日益拓展的接口互联场景，赋能数智时代下的千行百业。

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牛芯半导体
牛芯半导体，专注于高速互联技术的研发和持续创新，拥有完全自主可控的知识产权，提供全栈式接口IP授权和高速互联芯片的定制方案，赋能芯片国产化；已服务客户超百家，涵盖智能驾驶、人工智能、特种计算等领域，致力成为全球领先的高速互联半导体公司。
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牛芯半导体 牛芯半导体，专注于高速互联技术的研发和持续创新，拥有完全自主可控的知识产权，提供全栈式接口IP授权和高速互联芯片的定制方案，赋能芯片国产化；已服务客户超百家，涵盖智能驾驶、人工智能、特种计算等领域，致力成为全球领先的高速互联半导体公司。
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