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前端总线的演变以及对内存系统的要求::
133MHz的总线所能提供的带宽只有1014.71MB/s,这对于动辄百万条指令集的运算来说无异于用一根稻草去推沉重的砖头,于是AMD的工程师们改造这种传输通路,使总线的每个时钟周期可以传输两次数据,这项技术被称之为DDR(Double Data Rate,双通道数据传输),在应用了这种技术后,原来的FSB就由133MHz变成了266MHz,带宽也从1014.71MB/s提高到了2029.42MB/s。 Intel 公司也采用了与之类似的技术,且有过之而无不及,P4已经实现了每个时钟周期的4次数据传输,被叫做QDR技术,即(Quad Data Rate 四次数据传输),这使它所能实现的总线带宽从1014.71MB/s飙升到了4058.84MB/s,FSB达到了533MHz,而Intel即将发布前端总线为800MHz的新处理器,则将前端总线带宽再次提升到一个更高的水平,这时内存现有的内存技术解决方案并不能满足前端总线的提升,双通道DDR技术则给人们提供了一个廉价、高性能的选择,在DDRII等新的内存标准未能大量应用的情况下,双通道DDR技术
双通道内存技术概述
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。
它并不是什么新鲜玩意,且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带宽瓶颈问题它才走到了技术的前台。
为了打压VIA、SiS等强硬对手,intel公司曾经推出了支持双通道传输技术的i820芯片组,它与Rambus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。Rambus内存采用了串行传输技术,利用工作周期的上下沿传输数据,一个传输沿中最多只能传输16bit或18bit,整个工作周期中的数据传输量只有32bit,为了弥补位宽过低的缺点,也为了使它获得更高的带宽,它的工作频率被定得很高,这就使它具有了串行低位(位宽)高速的特点。它所能提供的带宽基本上能够满足Pentium 4的要求,但生产成本过高的缺陷却造成了它曲高和寡,最后被新产品所代替。

VIA、SiS等厂商为了打破intel所构筑的技术壁垒推出了DDR (Double Data Rate SDRAM,双倍速率同步动态随机存储器)内存,它与Rambus截然相反,使用并行传输技术,数据位宽64bit,也采用工作周期双沿传输,在这种情况下要取得和Rambus相同的带宽只要很低的运行频率就可以办到,并且在生产成本控制以及由此产生的市场认可度等方面所拥有的优势也十分明显,这些特点都奠定了它今天的成功。
双通道内存的利与弊!
DDR内存在诞生初期基本上还能满足CPU的带宽要求,但随着Pentium 4 FSB的进一步提升,它所能提供的带宽已越来越难以适应微处理器的发展,芯片组厂商不得不又拿出了几种解决的办法。
一、DDR-II内存技术在保持单通道64-bit内存接口的前提下,能提供比双通道内存系统高得多的带宽,但采用这项技术的内存要到2004年才能正式进入市场。
二、QBM(Quad Band Memory)作为一项全新的内存封装技术也能使原来的内存带宽成倍增长,但它也绝不是在一朝一夕就能实现的。这两项技术虽然都具有光明的前景,但远水解不了近渴,只有进一步完善已有的双通道内存控制技术才是目前解决问题的关键。
nVIDIA推出的nForce是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组,随后Intel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。
我们应该知道DDR SDRAM内存和Rambus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Rambus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健康发展。
nForce芯片组是最先采用双通道DDR内存技术的芯片组,其使用了先进的AMD HyperTransport总线,整合了多种新技术,其中针对于高端的nForce420芯片组就应用TwinBank内存架构来实现双通道DDR内存控制技术。
双通道DDR其实是有两个64bit内存控制器,从而可以提供128bit内存总线所达到的带宽。双通道DDR266能提供4.2GB/s的带宽,而双通道DDR333和DDR400则能达到5.4GB/s和6.4GB/s;就连PC1066 RDRAM的每秒4.2GB的带宽也不是双通道DDR400的对手!虽然双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,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟时间的情况下同时运作。
例如有两个内存控制器,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”可以让有效等待时间缩减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。
双通道内存搭配处理器问题!
nVIDIA是首家支持和推出双通道DDR芯片组的厂商,nForce芯片组是第一款支持双通道DDR的芯片组,其支持Athlon处理器,支持双通道的DDR 266/200,最高可以达到4.2GB/s的内存带宽。现在,Athlon的前端总线已经提升到333MHz,相应的带宽提升为2.6G/s,只需要单通道DDR333即能满足系统总线的需要,所以在K7平台上使用双通道DDR内存技术,可说是收效甚微。
而对于P4平台而言,庞大的前端总线的数据吞吐需要与之匹配的内存带宽,FSB:533MHz的奔腾四处理器其前端总线为4.2GB/s,而FSB=400的P4处理器则仅为3.2GB/s,相比之下前端总线带宽已经有了较大提高,而Intel未来的P4将提升前端总线至800MHz,这样无疑就使得DDR333(2.7GB/s)、DDR400(3.2GB/s)的内存带宽相形见拙,那是双通道内存才有用武之地。
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