内存颗粒位宽和容量_SDRAM内存模组的物理Bank与芯片位宽(高手进阶,终极内存技术指南——完整/进阶版)...
雖然有關內存結構與時序的基礎概念,在本刊2001年第2期的專題中就已有闡述,但在這里為了保證專題的可讀性,我們需要再次加強這方面的系統認識。正確并深刻理解內存的基礎概念,是閱讀本專題的第一條件。因為即使是RDRAM,在很多方面也是與SDRAM相似的,而至于DDR與DDR-Ⅱ、QBM等形式的內存更是與SDRAM有著緊密的聯系。
SDRAM內存模組與基本結構
我們平時看到的SDRAM都是以模組形式出現,為什么要做成這種形式呢?這首先要接觸到兩個概念:物理Bank與芯片位寬。
PC133時代的168pin SDRAM DIMM
1、?物理Bank
傳統內存系統為了保證CPU的正常工作,必須一次傳輸完CPU在一個傳輸周期內所需要的數據。而CPU在一個傳輸周期能接受的數據容量就是CPU數據總線的位寬,單位是bit(位)。當時控制內存與CPU之間數據交換的北橋芯片也因此將內存總線的數據位寬等同于CPU數據總線的位寬,而這個位寬就稱之為物理Bank(Physical Bank,下文簡稱P-Bank)的位寬。所以,那時的內存必須要組織成P-Bank來與CPU打交道。資格稍老的玩家應該還記得Pentium剛上市時,需要兩條72pin的SIMM才能啟動,因為一條72pin -SIMM只能提供32bit的位寬,不能滿足Pentium的64bit數據總線的需要。直到168pin-SDRAM DIMM上市后,才可以使用一條內存開機。下面將通過芯片位寬的講述來進一步解釋P-Bank的概念。
不過要強調一點,P-Bank是SDRAM及以前傳統內存家族的特有概念,在RDRAM中將以通道(Channel)取代,而對于像Intel E7500那樣的并發式多通道DDR系統,傳統的P-Bank概念也不適用。
2、?芯片位寬
上文已經講到SDRAM內存系統必須要組成一個P-Bank的位寬,才能使CPU正常工作,那么這個P-Bank位寬怎么得到呢?這就涉及到了內存芯片的結構。
每個內存芯片也有自己的位寬,即每個傳輸周期能提供的數據量。理論上,完全可以做出一個位寬為64bit的芯片來滿足P-Bank的需要,但這對技術的要求很高,在成本和實用性方面也都處于劣勢。所以芯片的位寬一般都較小。臺式機市場所用的SDRAM芯片位寬最高也就是16bit,常見的則是8bit。這樣,為了組成P-Bank所需的位寬,就需要多顆芯片并聯工作。對于16bit芯片,需要4顆(4×16bit=64bit)。對于8bit芯片,則就需要8顆了。
以上就是芯片位寬、芯片數量與P-Bank的關系。P-Bank其實就是一組內存芯片的集合,這個集合的容量不限,但這個集合的總位寬必須與CPU數據位寬相符。隨著計算機應用的發展,一個系統只有一個P-Bank已經不能滿足容量的需要。所以,芯片組開始可以支持多個P-Bank,一次選擇一個P- Bank工作,這就有了芯片組支持多少(物理)Bank的說法。而在Intel的定義中,則稱P-Bank為行(Row),比如845G芯片組支持4個行,也就是說它支持4個P-Bank。另外,在一些文檔中,也把P-Bank稱為Rank(列)。
回到開頭的話題,DIMM是SDRAM集合形式的最終體現,每個DIMM至少包含一個P-Bank的芯片集合。在目前的DIMM標準中,每個模組最多可以包含兩個P-Bank的內存芯片集合,雖然理論上完全可以在一個DIMM上支持多個P-Bank,比如SDRAM DIMM就有4個芯片選擇信號(Chip Select,簡稱片選或CS),理論上可以控制4個P-Bank的芯片集合。只是由于某種原因而沒有這么去做。比如設計難度、制造成本、芯片組的配合等。至于DIMM的面數與P-Bank數量的關系,在2001年2月的專題中已經明確了,面數≠P-Bank數,只有在知道芯片位寬的情況下,才能確定P -Bank的數量,大度256MB內存就是明顯一例,而這種情況在Registered模組中非常普遍。有關內存模組的設計,將在后面的相關章節中繼續探討。
總結
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