内存类型及双通道技术介绍
2010-07-22 09:30:23 阿炯

指内存所采用的内存类型,不同类型的内存传输类型各有差异,在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面都有不同。目前市场中主要有的内存类型有SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM三种,其中DDR SDRAM内存占据了市场的主流,而SDRAM内存规格已不再发展,处于被淘汰的行列。RDRAM则始终未成为市场的主流,只有部分芯片组支持,而这些芯片组也逐渐退出了市场,RDRAM前景并不被看好。

SDRAM:SDRAM,即Synchronous DRAM(同步动态随机存储器),曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格,而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度,比如 PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。

与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压,168Pin的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上,在显存上也较为常见。

DDR SDRAM:严格的说DDR应该叫DDR SDRAM,人们习惯称为DDR,部分初学者也常看到DDR SDRAM,就认为是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。
SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了 DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDL本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准 SDRA的两倍。
从外形体积上DDR与SDRAM相比差别并不大,他们具有同样的尺寸和同样的针脚距离。但DDR为184针脚,比SDRAM多出了16个针脚,主要包含了新的控制、时钟、电源和接地等信号。DDR内存采用的是支持2.5V电压的SSTL2标准,而不是SDRAM使用的3.3V电压的LVTTL标准。

DDR2 SDRAM内存详解

RDRAM:RDRAM(Rambus DRAM)是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。与DDR和SDRAM不同,它采用了串行的数据传输模式。在推出时,因为其彻底改变了内存的传输模式,无法保证与原有的制造工艺相兼容,而且内存厂商要生产RDRAM还必须要加纳一定专利费用,再加上其本身制造成本,就导致了RDRAM从一问世就高昂的价格让普通用户无法接收。而同时期的DDR则能以较低的价格,不错的性能,逐渐成为主流,虽然RDRAM曾受到英特尔公司的大力支持,但始终没有成为主流。
RDRAM的数据存储位宽是16位,远低于DDR和SDRAM的64位。但在频率方面则远远高于二者,可以达到400MHz乃至更高。同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据,能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,内存带宽能达到1.6Gbyte/s。

普通的DRAM行缓冲器的信息在写回存储器后便不再保留,而RDRAM则具有继续保持这一信息的特性,于是在进行存储器访问时,如行缓冲器中已经有目标数据,则可利用,因而实现了高速访问。另外其可把数据集中起来以分组的形式传送,所以只要最初用24个时钟,以后便可每1时钟读出1个字节。一次访问所能读出的数据长度可以达到256字节。

双通道内存
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的i820芯片组,它与RDRAM内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对RDRAM的支持,所以目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道 DDR内存技术,主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔 865、875系列,而AMD方面则是NVIDIA Nforce2系列。

双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB(前端总线频率)越来越高,英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR(Quad Data Rate,四次数据传输)技术,其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz,总线带宽分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下,DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在这里可以看到,双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR(Double Data Rate,双倍数据传输)技术,FSB是外频的2倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台,其FSB分别为266、333、400MHz,总线带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用单通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求,所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。

NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组,随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这种双通道DDR内存技术,SiS和VIA也纷纷响应,积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道 DDR(128 bit的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。

普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器,而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器,在双通道模式下具有128bit的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为A、另一个为 B。当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。双通道 DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的 DIMM内存条,此时双通道DDR简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽,允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。

支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的865P、 865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面则有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以后的芯片。

AMD的64位CPU,由于集成了内存控制器,因此是否支持内存双通道看CPU就可以。目前AMD的台式机CPU,只有939接口的才支持内存双通道,754接口的不支持内存双通道。除了 AMD的64位CPU,其他计算机是否可以支持内存双通道主要取决于主板芯片组,支持双通道的芯片组上边有描述,也可以查看主板芯片组资料。此外有些芯片组在理论上支持不同容量的内存条实现双通道,不过实际还是建议尽量使用参数一致的两条内存条。

内存双通道一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用,此外有些主板还要在BIOS做一下设置,一般主板说明书会有说明。当系统已经实现双通道后,有些主板在开机自检时会有提示,可以仔细看看。由于自检速度比较快,所以可能看不到。因此可以用一些软件查看,很多软件都可以检查,比如cpu-z,比较小巧。在 “memory”这一项中有“channels”项目,如果这里显示“Dual”这样的字,就表示已经实现了双通道。两条256M的内存构成双通道效果会比一条512M的内存效果好,因为一条内存无法构成双通道。

双通道内存技术的原理
双通道技术在当今的电脑应用越来越广泛,相信大家对双通道,使普通的DD的词语并不陌生。那么究竟双通道技术是怎么样的呢?双通道内存技术其实 就是双通道内存控制技术,能有效地提高内存总带宽,从而适应新的微处理器的数据传输、处理的需要。它的技术核心在于:芯片组(北桥)可以在两个不同的数据 通道上分别寻址、读取数据R内存可以达到128位的带宽。

双通道主板的工作原理示意图
双通道DDR有两个64bit内存控制器,双64bit内存体系所提供的带宽等同于一个128bit内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果 却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,两个内存控制器都能够在彼此间零等待时间的情况下同时运作。例如,当控制器B准备 进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让有效等待时间缩减50%,双通道技术使内存的带宽翻了一翻。

双通道内存技术的发展
双通道内存技术最初是从RAMBUS推出的RDRAM内存条开始的。 RAMBUS的内存速度非常快,但是总线宽度却比SDRAM内存还要小,因 此它不得不结合Intel的双通道内存控制技术提高带宽,达到高速的数据传输速率。不过RAMBUS由于生产成本过高的原因,逐步被市场淘汰,反而让 DDR使双通道技术发扬光大。如今Pentium 4采用的NetBurst架构对内存带宽要求非常高,如果内存无法提供相应数据传输率的话,这么快的处理器总线速度也是英雄无用武之地。因此只有通过双通 道内存控制技术才能够解决这个问题。最近金邦推出了DDR500内存条,单条的数据带宽以及达到4GB之高,如果使用双通道技术的话带宽将达到8GB之多。

双通道内存技术的应用
前面已经说过,双通道内存主要是依靠主板北桥的控制技术,与内存本身无关。因此如果要使用支持双通道内存技术的话主板才是关键。目前支持双通道 内存技术的主板有Intel的i865和i875系列、SIS的SIS655、658系列、nVIDIAD的nFORCE2系列等。Intel最先推出的 支持双通道内存技术的芯片组为E7205和E7500系列。

双通道内存D的安装有一定的要求。主板的内存插槽的颜色和布局一般都有区分。如果是Intel的i865、875系列主板一般有4个DIMM插 槽,每两根一组,每组颜色一般不一样;每一个组代表一个内存通道,只有当两组通道上都同时安装了内存条时,才能使内存工作在双通道模式下。另外要注意对称 安装,即第一个通道第1个插槽搭配第二个通道第1个插槽,依此类推。用户只要按不同的颜色搭配,对号入座地安装即可。如果在相同颜色的插槽上安装内存条, 那么只能工作在单通道模式。而nFORCE2系列主板同样有两个64位的内存控制器,其中A控制器只支持一根内存插槽,B通道则支持两根,A、B插槽之间 有一段距离以方便用户识别,A通道的内存插槽在颜色上也可能与B通道两个内存插槽不同,用户只要将一根内存插入独立的内存插槽而另外一根插到另外两个彼此 靠近的内存插槽就能组建成双通道模式,此外,如果全部插满内存,也能建立双通道模式,而且nForce2主板组建双通道模式时对内存容量乃至型号都没有严 格的要求,使用方便。

如果安装方法正确的话,在主板开机自检时,将会显示内存的工作模式;用户根据屏幕显示(如“DDR333 Dual Channel Mode Enabled”,“激活双通道模式”),那么内存就已经工作在双通道模式。

总之双通道内存控制技术的出现确实令道使用P4的用户性能有了一定的提升,也是未来发展的趋势。但是也要看具体的应用,如果在AMD的CPU平 台上,使用支持双通道的DDR 266/200的内存条,并不会比使用单条的DDR333的内存更有效率,因为后者已经能满足外部总线频率的带宽需要;在这类主板上使用双通道对用户来说 是一种资源的浪费。另外要注意的是内存条的搭配,Intel的要求也比其他主板要高,最好使用相同品牌相同型号的内存条,确保稳定性。

双通道内存技术
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么 新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经 推出了支持双通道内存传输技术的i820芯片组,它与RDRAM内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过 高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对RDRAM的支持,所以目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道DDR 内存技术,主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔 865/875系列,而AMD方面则是NVIDIA Nforce2系列。

双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB(前端总线频率)越来越高,英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR(Quad Data Rate,四次数据传输)技术,其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400/533/800MHz,总线带宽分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下,DDR内存无法提供CPU所需要的数 据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在这里可以看到,双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR(Double Data Rate,双倍数据传输)技术,FSB是外频的2倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台,其FSB分别为266/333/400MHz,总线带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用单通道的DDR 266/DDR 333/DDR 400就能满足其带宽需求,所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。

NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组,随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这 种双通道DDR内存技术,SiS和VIA也纷纷响应,积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道 DDR(128 bit的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本 都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造 成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。

普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器,而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器,在双通道模式下具有128bit的内存位宽,从而在理论 上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个 独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为A、另一个为B。 当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。双通道 DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的 DIMM内存条,此时双通道DDR简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽,允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。

支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的865P/865G/865GV/865PE/875P以及之后的915 /925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面则有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以后的芯片。