| 内存是主板上重要的部件之一,它是存储CPU与外围设备沟通的数据与程序的部件。在主机中,内存所存储的数据或程序有些是永久的,有些是暂时的,所以内存就有不同形式的功能与作用,而且存储数据的多少也关系着内存的容量大小,传送数据的快慢也关系着内存的速度,这些都跟内存的种类与功能有关。在经历了30pin的SIMM时代、72pin的SIMM
FPM/EDO时代和符合PC100、133乃至PC150规范的168pin SDRAM时代后,站在新世纪的门槛,我们将要面对什么样的内存和技术呢?
RAMBUS
——RAMBUS内存本来已经是板上定钉的下一代内存产品,但由于INTEL820芯片组的临阵脱逃和PC150规格的正式颁布,RAMBUS内存本世纪内全面占领内存市场的计划显然已经有些不切实际了。作为新一代高速简单内存架构,RAMBUS基于一种类RISC(Reduced
Instruction Set Computing,精简指令集计算机)的理念,这个理念就是通过减少每时钟周期可通过的数据来减少复杂性,再通过提高工作频率来弥补它的不足。RAMBUS使用400MHz的16位总线,一个时钟周期内可以在上行沿和下降沿同时传输数据,实际速度为400MHz*2=800MHz,理论带宽为(16位*2传输沿*400M周期/秒)/8位字节=1.6GB/秒,相当于PC100的两倍。另外,RAMBUS也可以储存9位字节,额外的一位是属于保留位,可能以后会作为ECC(Error
Checking and Correction,错误检查修正)校验。RAMBUS的时钟之所以可以高达400MHz,其关键就在于其仅使用了30条铜线连接内存控制器和DIMM(RAMBUS
In-line Memory Modules,RAMBUS内嵌式内存模块),减少铜线的长度和数量就可以降低数据传输中的电磁干扰,快速地提高内存的工作频率。2001年,为了取得更大的市场,英特尔将在推广RD800(400MHz)之余,继续发布RD600(300MHz)和RD700(350MHz)。
DDR SDRAM
——DDR SDRAM(Dual date rate SDRSM)又简称DDR,翻译成中文就是“双倍速率SDRAM”的意思。DDR
SDRAM也可以说是目前广泛应用的 SDRAM的升级换代版本,在它的催生下,2000年下半年的内存止跌不稳已经彻底摧毁了SDRAM多年营造起来的价格市场。从技术上分析,DDR
SDRAM最重要的改变是在界面数据传输上,其在时钟信号上升缘与下降缘时各传输一次数据,这使得DDR的数据传输速率为传统SDRAM的两倍,由于仅多采用了下降缘信号,因此并不会造成能耗增加。至于定址与控制信号则与传统SDRAM相同,仅在时钟上升缘传输。另一个明显的改变是增加了一个双向的数据控制接脚(Data
Strobe,DQS)。当系统中某个控制器发出一个写入命令时,一个DQS信号便会由内存控制器送出至内存。
此外,传统SDRAM的DQS接脚则用来在写入数据时(单向:内存控制器DRAM)做数据遮罩(Data
Mask)用。由于数据、数据控制信号(DQS)与DM同步传输,不会有某个数据传输较快,而另外的数据传输较慢的skew(时间差)以及Flight
Time(控制信号从内存控制器出发,到数据传回内存控制器的时间)不相同的问题。此外,DDR的设计可让内存控制器每一组DQ/DQS/DM与DIMM上的颗粒相接时,维持相同的负载,减少对主板的影响。在内存内部架构上,传统SDRAM属于×8组态(organization),表示内存核心中的I/O寄存器有8位数据I/O,不过对于×8组态的DDR
SDRAM而言,内存核心中的I/O寄存器却是16位的,一次可传输16位数据,在时钟信号上升缘时输出8位数据,在下降缘再输出8位数据。此外,为了保持较高的数据传输率,电气信号必须要求能较快改变,因此,DDR改为支持电压为2.5V的SSTL2信号标准。
DDR 内存从型号上看分为两种,一种叫做 PC 1600,每秒钟可传输 1.6GB
的数据,正好是目前100兆赫 SDRAM 内存的两倍;另一种叫做 PC 2600,峰值数据传输率可达每秒2.6GB。与价格昂贵的Rambus
相比,DDR有如下几个优势:一是由于它是在 SDRAM 内存技术的基础上开发的,因此不仅与目前的个人电脑体系架构有着很好的兼容性,而且开发生产成本低廉。二是DDR较少存在许可协议的问题。内存厂商要生产
Rambus 内存条,必须向 Rambus 公司缴纳一笔不菲的费用,以获得生产许可证,这无疑影响到厂家的利润。而DDR内存的规格是免费提供的。三是各大厂商的支持。2001年,包括IBM等在内的诸多IT巨头都宣布将支持
DDR 内存,特别是IBM 还专门设计了两组芯片组,既支持 DDR 内存,也能大幅提高系统总线的速度。而AMD
公司即将全面上市的760芯片组(支持单处理器电脑)和770芯片组(支持双处理器电脑)将全面支持200兆赫和266兆赫系统总线,也是为了满足
DDR 内存技术标准而设计的。
Direct Rambus
——DRAM(DRDRAM)又称为“接口动态随机存储器”,这又是Intel公司面向未来内存的另一发展方向。Direct
Rambus将RISC(精简指令集)引入其中,依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量。它具有相对SDRAM较高的工作频率(不低于300MHz),但其数据通道接口带宽较低,只有16bit,当工作时钟为300MHz时,Rambus利用时钟的上沿和下沿分别传输数据,因此它的数据传输率能达到300x16x2/8=1.2GB/S,若是两个通道,就是2.4GB/S。它与传统DRAM的区别在于引脚定义会随命令变化,同一组引脚线既可以被定义成地址线也可以被定义成控制线。其引脚数仅为普通DRAM的三分之一。当需要扩展芯片容量时,只需要改变命令,不需要增加芯片引脚。DRDRAM要求RIMM中必须都插满,空余的插槽中必须插上传接板(也叫终结器)。
Virtual Channel Memory(VCM)
——Virtual Channel Memory 又称之为“虚拟通道存储器”,这也是2001年以后绝大多数新型主板芯片组都将支持的内存标准。追溯起来,Virtual
Channel Memory标准是由NEC公司开发的一种的“缓冲式DRAM”,该技术在大容量SDRAM中曾被部分采用,集成了所谓的“通道缓冲”,由高速寄存器进行配置和控制。在实现高速数据传输的同时,VCM还维持着与传统SDRAM的高度兼容性,所以通常也把VCM内存称为VCM
SDRAM。VCM与SDRAM的差别在于不论CPU是不是经过处理以后的数据都可以先行交于VCM进行处理,而普通的SDRAM就只能处理经CPU处理以后的数据,这就是为什么VCM要比SDRAM处理数据的速度快20%以上的原因。2000年,在INTEL的815E、VIA的694X等芯片组中都可以见到对VCM
SDRAM的支持,而真正实现对VCM SDRAM的完整支持则会是在2001年以后。
FCRAM(Fast Cycle RAM)
——FCRAM(Fast Cycle RAM)也叫作快速循环动态存储器FCRAM。FCRAM是由日本富士通和东芝联合开发的,其数据吞吐速度可达目前普通DRAM/SDRAM的4倍。FCRAM将目标定位在需要极高内存带宽的应用中,比如业务繁忙的服务器以及3D图形及多媒体处理等。FCRAM最主要的特点便是行、列地址同时(并行)访问,而不像普通DRAM那样,以顺序方式进行(首先访问行数据,再访问列数据)。此外,在完成上一次操作之前,FCRAM便能开始下一次操作。为提高内存的数据吞吐速度,FCRAM和VCM采取了截然不同的两种方式。前者从内部入手,后者则“内外一齐抓”,在拓宽内存(存储)单元、芯片接口、内存控制器的带宽上下大功夫。FCRAM的开发计划自1999年2月初便已开始。按照富士通和东芝的协议,它们将联合开发64MB、128MB和256MB的FCRAM。但和VCM、RDRAM内存技术不同的是,它面向的并不是PC机的主内存,而是诸如显示内存等其他存储器上。在制造工艺上,由于采用的是022微米工艺,所以FCRAM号称能做出世界上最小的内存颗粒。由于芯片面积减少,所以在相同的硅晶片上,可生产出更多的颗粒,从而有效提高了这种内存的产量。这样,一方面降低了生产成本,另一方面则提高了产品性能。富士通公司表示到2001年投入128MB和256MB
FCRAM的量产,公司计划到2003年达到每月生产2~3百万片的生产能力。
SLDRAM(Synchnonous Link DRAM)
——除了上述几款新型态内存外,SLDRAM(Synchnonous Link DRAM)又叫作同步链动态随机存储器,这是由IBM、惠普、苹果、NEC、富士通、东芝、三星和西门子等大公司联合制定的一种原本最有希望成为标准高速DRAM的存储器。SLDRAM其实还是从DDR
DRAM脱胎而来的高速动态读写存储器,具有与DRDRAM相同的高数据传输率,但其工作频率要低一些,可用于通信、消费类电子产品、高档PC和服务器中。由于SLDRAM联盟成员之间难以协调一致,加上Intel公司目前并没有表明态度会支持这种标准,所以从笔者的角度来分析,尽管其属于未来技术,但应用这种技术的动态存储器将很难形成气候。 |