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细说内存新世纪
鲲鹏硬件　2001-01-02 13:28:41

　　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。

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