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SDRAM内存技术指南
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SDRAM DDR 终极内存技术指南 时序 命令 封装
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[图] 高手进阶!终极内存技术指南
2010年10月31日 星期
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阶!
终极内存技术指南(转载)
春雨 收录于2010-04-13 阅读数: 公众公开
原文来源
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作为电脑中必不可少的三大件之一(其余的两个是主板与CPU),内存是决定系统性能的关键设备之一,它就
像一个临时的仓库,负责数据的中转、暂存……
不过,虽然内存对系统性能的至关重要,但长期以来,DIYer并不重视内存,只是将它看作是一种买主板和
CPU时顺带买的“附件”,那时最多也就注意一下内存的速度。这种现象截止于1998年440BX主板上市后,
PC66/100的内存标准开始进入普通DIYer的视野,因为这与选购有着直接的联系。一时间,有关内存时序参数的介
绍文章大量出现(其中最为著名的恐怕就是CL参数)。自那以后,DIYer才发现,原来内存也有这么多的学问。接
下来,始于2000年底/2001年初的VIA芯片组4路交错(4-Way Interleave)内存控制和部分芯片组有关内存容量限
制的研究,则是深入了解内存的一个新开端。本刊在2001年第2期上也进行了VIA内存交错控制与内存与模组结构的
详细介绍,并最终率先正确地解释了这一类型交错(内存交错有多种类型)的原理与容量限制的原因。从那时起,
很多关于内存方面的深入性文章接踵而至,如果说那时因此而掀起了一股内存热并不夸张。大量的内存文章让更多
的用户了解了内存,以及更深一层的知识,这对于DIY当然是一件好事情。然而,令人遗憾的是这些所谓的内存高
深技术文章有不少都是错的(包括后来的DDR与RDRAM内存的介绍),有的甚至是很低级的错误。在这近两年的
时间里,国内媒体上优秀的内存技术文章可谓是寥若晨星,有些媒体还编译国外DIY网站的大篇内存文章,但可惜
的是,外国网站也不见得都是对的(这一点,似乎国内很多作者与媒体似乎都忽视了)。就这样,虽然打开了一个
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[图] 高手进阶!终极内存技术指南
新的知识领域,可“普及”的效果并不那么好,很多媒体的铁杆读者高兴地被带入内存深层世界,但也因此被引向了
新的误区。
不过,从这期间(2001年初至今)各媒体读者对这类文章的反映来看,喜欢内存技术的玩家大有人在且越来
越多,这是各媒体“培养”的成果。这些用户已经不满足如何正确的使用内存,他们更渴望深入的了解这方面原来非
常贫乏的知识,这些知识可能暂时不会对他们在使用内存过程中有什么帮助,但会大大满足他们的求知欲。在2001
年初,我们揭开VIA芯片组4路交错内存控制和部分芯片组有关内存容量限制之迷时,还是主要围绕着内存使用的相
关话题来展开,而且在这期间有关内存技术的话题,《电脑高手》也都是一笔带过。但在今天,在很多人希望了解
内存技术而众多媒体的文章又“力不从心”时,我们觉得有必要再次站出来以正视听,也就是说,我们这次的专题不
再以内存使用为中心,更多的是纯技术性介绍,并对目前现存的主要内存技术误区进行重点纠正。
在最后要强调的是,本专题以技术为主,由于篇幅的原因,不可能从太浅的方面入手,所以仍需要有一定的技
术基础作保证,而对内存感兴趣的读者则绝不容错过,这也许是您最好的纠正错误认识的机会!
在本专题里,当讲完内存的基本操作之后,我们会给大家讲一个仓库的故事,从中相信您会更了解内存这个仓
库是怎么工作的,希望您能喜欢。
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SDRAM与内存基础概念(一)
虽然有关内存结构与时序的基础概念,在本刊2001年第2期的专题中就已有阐述,但在这里为了保证专题的可
读性,我们需要再次加强这方面的系统认识。正确并深刻理解内存的基础概念,是阅读本专题的第一条件。因为即
使是RDRAM,在很多方面也是与SDRAM相似的,而至于DDR与DDR-Ⅱ、QBM等形式的内存更是与SDRAM有着
紧密的联系。
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[图] 高手进阶!终极内存技术指南
一、 SDRAM内存模组与基本结构
我们平时看到的SDRAM都是以模组形式出现,为什么要做成这种形式呢?这首先要接触到两个概念:物理
Bank与芯片位宽。
PC133时代的168pin SDRAM DIMM
1、 物理Bank
传统内存系统为了保证CPU的正常工作,必须一次传输完CPU在一个传输周期内所需要的数据。而CPU在一个
传输周期能接受的数据容量就是CPU数据总线的位宽,单位是bit(位)。当时控制内存与CPU之间数据交换的北桥
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[图] 高手进阶!终极内存技术指南
芯片也因此将内存总线的数据位宽等同于CPU数据总线的位宽,而这个位宽就称之为物理Bank(Physical Bank,
下文简称P-Bank)的位宽。所以,那时的内存必须要组织成P-Bank来与CPU打交道。资格稍老的玩家应该还记
得Pentium刚上市时,需要两条72pin的SIMM才能启动,因为一条72pin -SIMM只能提供32bit的位宽,不能满
足Pentium的64bit数据总线的需要。直到168pin-SDRAM DIMM上市后,才可以使用一条内存开机。下面将通过芯
片位宽的讲述来进一步解释P-Bank的概念。
不过要强调一点,P-Bank是SDRAM及以前传统内存家族的特有概念,在RDRAM中将以通道(Channel)取
代,而对于像Intel E7500那样的并发式多通道DDR系统,传统的P-Bank概念也不适用。
2、 芯片位宽
上文已经讲到SDRAM内存系统必须要组成一个P-Bank的位宽,才能使CPU正常工作,那么这个P-Bank位宽怎
么得到呢?这就涉及到了内存芯片的结构。
每个内存芯片也有自己的位宽,即每个传输周期能提供的数据量。理论上,完全可以做出一个位宽为64bit的芯
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片来满足P-Bank的需要,但这对技术的要求很高,在成本和实用性方面也都处于劣势。所以芯片的位宽一般都较
小。台式机市场所用的SDRAM芯片位宽最高也就是16bit,常见的则是8bit。这样,为了组成P-Bank所需的位宽,
就需要多颗芯片并联工作。对于16bit芯片,需要4颗(4×16bit=64bit)。对于8bit芯片,则就需要8颗了。
以上就是芯片位宽、芯片数量与P-Bank的关系。P-Bank其实就是一组内存芯片的集合,这个集合的容量不
限,但这个集合的总位宽必须与CPU数据位宽相符。随着计算机应用的发展,一个系统只有一个P-Bank已经不能满
足容量的需要。所以,芯片组开始可以支持多个P-Bank,一次选择一个P-Bank工作,这就有了芯片组支持多少
(物理)Bank的说法。而在Intel的定义中,则称P-Bank为行(Row),比如845G芯片组支持4个行,也就是说它
支持4个P-Bank。另外,在一些文档中,也把P-Bank称为Rank(列)。
回到开头的话题,DIMM是SDRAM集合形式的最终体现,每个DIMM至少包含一个P-Bank的芯片集合。在目前
的DIMM标准中,每个模组最多可以包含两个P-Bank的内存芯片集合,虽然理论上完全可以在一个DIMM上支持多
个P-Bank,比如SDRAM DIMM就有4个芯片选择信号(Chip Select,简称片选或CS),理论上可以控制4个P-
Bank的芯片集合。只是由于某种原因而没有这么去做。比如设计难度、制造成本、芯片组的配合等。至于DIMM的
面数与P-Bank数量的关系,在2001年2月的专题中已经明确了,面数≠P-Bank数,只有在知道芯片位宽的情况下,
才能确定P-Bank的数量,大度256MB内存就是明显一例,而这种情况在Registered模组中非常普遍。有关内存模组
的设计,将在后面的相关章节中继续探讨。
[NextPage]
SDRAM与内存基础概念(二)
二、 SDRAM内存芯片的内部结构
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