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内存双通道原理全面剖析

[作者:电脑店 来源:电脑店 时间:2012-11-25我来说两句

相信大家一定对“双通道”这个词不会陌生, 虽然内存的双通道技术已经不是什么新闻,然而在应用普及上却一直不如人意。一方面由于以前内存价格不便宜,组建双通道内存只限于发烧友,对普通用户来说并不划算,另一方面在AMD 64处理器中,集成了内存处理器,754平台并不支持双通道技术,只有939/940平台支持,而939平台进入主流也才是最近的事情,因此双通道技术一直没有得到大面积的应用,根据调查,现在使用双通道内存的用户只占36.4%,仍有很大一部分用户使用单条内存。 

  如今,主板、内存的市场价格为双通道技术大行其道提供了最有利的条件。256M 容量的DDR和DDR2内存售价已经相当便宜,512M容量也只在300元左右,内存双通道,不再是奢侈的事情,再看看i865、i915主板已经成为入门级配置,AMD 939平台已成为主流,此时不用内存双通道更待何时? 

  新一代PC的功能日渐多元化。除文本处理、网页浏览等一般性用途外,还被赋予多媒体转文件、影像编辑等较为吃重的工作,尤其是互联网的兴起,陆续带动了互动学习、数字影音及在线游戏等应用层面,并且导入3D效果,这些都考验着平台整体性能。所以新款PC的配备除CPU要够力外,内存的速度与容量也是关键所在。 

  为何需要双通道 

  一般而言,主板不仅主导了支持的CPU等级,连同能够搭配的内存种类也一并涵盖。说得更深入一点,这完全归咎于主板所采用的芯片组,为的就是让内存与CPU间密切配合,发挥最大效益。因此,为了防止CPU存取内存时发生数据堵塞的情形,加大传输频宽(Bandwidth)即为最直接的解决之道。 

  事实上,内存频宽与其运作频率关系密切,两者间属于正比,传输频宽会随着频率增加而上扬,所以才会有FPM(Fast Page Mode)、EDO(Extended Data Out)、SDRAM(Synchronous DRAM)、DRDRAM(Direct Rambus DRAM)、DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)及DDR2 SDRAM的发展历程,这当中不仅是架构、规格上的改良,同时也代表着频宽的增加。 

  然而,随着HT(HyperTransport)、QDR(Quad Data Rate)等总线技术相继导入,内存传输要与FSB频宽平起平坐,单从内存本身着手仍嫌不足,频宽的成长幅度有限。如果加速内存规格的改朝换代的进程,除主板芯片组的配合外,还需考虑到线路设计、讯号处理,以及市场等多方面因素,因此,双通道(Dual Channel)的概念应运而生,直接修改北桥芯片电路设计,并沿用当前的内存规格,即可达到频宽倍增的效果。

  双通道原理剖析 

  其实从数字上也可解释双通道的优点,比方说DDR2-667内存,另一种标示方式为PC2-5300,“5300”指的即是内存传输频宽,且DDR亦是如此(如:DDR400等于PC3200)。而透过双通道加持后,频宽将上涨至10600,也就是原来的两倍,自然得以有效地拉提升性能。 

  不论SDR SDRAM、 DDR SDRAM还是DDR2 SDRAM,单一内存总线的数据宽度均为64bit,换算后等于8Byte,与速度相乘即可得知频宽大小。以DDR2-800为例,则是800MHzx8Byte,计算结果为6400MB/Sec,这也就是PC2-6400的由来。 

  其实双通道的作法最早是出现在DRDRAM上,也就是俗称的Rambus内存,只不过架构上与DDR SDRAM相比,DRDRAM的高延迟特性,并且采用串行(Serial)传输方式,因此早期的DRDRAM必须成双成对使用,主板上剩余的DIMM槽都必须安装C-RIMM才能运作,搭配弹性较DDR SDRAM逊色。 

  而从nVIDIA的nForce芯片组开始,将DDR SDRAM带入了双通道时代,北桥芯片内具有两组内存控制器。换句话说,北桥芯片与内存间多出一条总线,相对地使得传输频宽变为原来两倍。不过,两组内存控制器间采独立运作,且具有互补特性,借以达到零延迟时间的目的。当其中一个控制器存取内存时,另一个控制器则在待命准备下一次的读写,反之亦然。 

  nVIDIA推出的nForce芯片组为PC领域的双通道先锋,采用交错式配置的设计,让两组内存控制器间延迟时间得以减少,并有助于传输频宽的增长。

  双通道 V.S 单通道 

  虽然在双通道模式下,内存频宽成长一倍,但这仅是依据规格推算而来,实际使用上能否呈现对等的结果?对系统整体效能又带来多少帮助?通过测试可以看到,在Sandra 2005中,双通道提升后的效果显著。不论整数还是浮点数的内存频宽,双通道均明显超越单通道的数据。另外,在频宽增长率方面,可提升30%左右,如果未来Intel芯片组能够将内存控制器整合进CPU,或许这部分的表现会更为优异。在PCMark05测试中同样也可发现双通道的高效,单从内存成绩来看,使用双通道后与原先的单通道相比提升约11%。可见双通道与单通道内存相比,确实有很大的性能优势。&n

本文来源:电脑店 作者:电脑店
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