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新一代内存架构综述 (1)
lazycat/太平洋评测室　2000-12-21 14:14:35

　　在当前CPU速度象火箭一样迅速提升的时候，内存带宽也成为了系统核心结构中受人注目的焦点。在去年，AMD在许多系统中引入了DDR（双数据率）标准的界面——以往只在Alpha处理器平台上使用的EV6总线，该总线运行在100MHZ的时钟频率但数据却是以200MHZ的速度传输。今年，被INTEL吹嘘得天花乱坠的Pentium 4终于面市。INTEL甚至在广告中宣传P4拥有400MHZ的前端总线（FSB）。这种所谓“四倍速泵”的数据方式吸引了不少注目的眼光，它使得P4系统结构更好的受益于双通道的RAMBUS内存界面。但这巨大的内存带宽看起来似乎是被1G系统的性能给拖住了后腿。

　　作为昂贵的RAMBUS Direct DRAM（RDRAM）解决方案的另一个选择，DDR（double data rate，双数据率）DRAM构架的主板在明年年初将面市。包括VIA，MICRON和ALi等厂家均将生产支持这种内存的芯片组。而我们看到，在此之前的几代显卡中就已经在采用这种DDR DRAM作为显存了。不过要牢记的一点是，内存厂家宣传的所谓传输率其实指的是峰值吞吐率，而不是数据的实际持续传输率，这是因为DRAM的特性是在数据读写的前后需要进行许多操作。出于市场宣传的需要，厂家总是把数据吹嘘的越高越好，在这里，他们吹嘘的就是峰值吞吐率。

DDR——双数据速率

　　DDR其实的含义就正如它字面的意思一样。它通过采用将一个时钟周期的前后沿都用于触发数据传输的方式，将峰值数据速率提高了一倍。

　　对DRAM来说，意味着在一个读指令或一个写指令周期中可以传输两倍的数据。这正如当CPU频率提高到好几百兆的时候，100MHZ（以及后来的133MHZ）总线改善了内存带宽对系统性能造成的瓶颈，DDR的采用将极大的提高CPU与内存的数据交换带宽。DDR在NVIDIA和ATI新一代显卡上的采用证明内存带宽和处理单元的速度同样重要。

　　对Athlon这样的处理器来说，处理器拥有更大的管线以传输数据到系统，这时候提高CPU到其它子系统的数据传输速率的优势是十分明显的。但现存的SDRAM系统内存界面上的瓶颈对系统性能的发挥限制很大。

　　我们曾经在今年拉斯维加斯的COMDEX上采访过VIA的代表，他们说迁移到DDR DRAM的系统结构上会给使用高主频Athlon的用户带来5%-7%的性能提升，相当于将CPU升级一到两个档次。由于EV6总线可以支持到200MHZ（400MHZ DDR），AMD的Athlon构架将随着DDR速度的提高保持一个很好的发展势头。

QDR——四倍数据速率

　　QDR（四倍数据率）显然是DDR的延续，至少是在命名上延续。Cypress Semiconductor，IDT，以及MICRON等内存厂家正在积极和JEDEC（电子设备工程师协会）合作从事QDR规范的制定。JEDEC是规范命名以推进电子设备标准化的组织。目前这些公司正在关注QDR SRAM（静态RAM），看起来QDR更象是全双工状态下工作的DDR。从IDT获得的资料显示，QDR SRAM与DDR相比，可以同时读写数据

　　这种SRAM（目前主要应用在高速电信交换机）数据的转移方式与DDR相同，但它的I/O口是完全独立的，也就是说，它可以在读的时候同时写。这种双口结构与当前系统RAM采用的设计完全不同，当前的RAM的读和写不能在同一时间进行。

　　在上图中，K和K#（#代表“否”或者反相）是差分读时钟，C和C#控制写，WPE#和RPE#是写和读使能。大家可以看到在进程的中间，读和写同时发生。整合这种内存构架的最大障碍是内存控制器的开发。尤其是由于目前的内存采用异步I/O接口，所以当前的内存控制器的设计方式要重新修改。而目前大多数厂家才还正在努力使DDR站住脚跟，而其他一些厂家还在想办法通过优化以榨干SDRAM的性能，所以QDR的标准要为业界所接受还需要一段时间。

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