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理性VS激情,DDR内存的终极优化

2006-7-25中关村在线佚名

 

  在讲完内存的基本操作流程与相关的 tRP、tRCD、CL、BL 之后,我们就开始深入分析这些参数对内存性能的影响。所谓的影响性能是并不是指 SDRAM 的带宽,频率与位宽固定后,带宽也就不可更改了。但这是理想的情况,在内存的工作周期内,不可能总处于数据传输的状态,因为要有命令、寻址等必要的过程。但这些操作占用的时间越短,内存工作的效率越高,性能也就越好。

  非数据传输时间的主要组成部分就是各种延迟与潜伏期。通过上文的讲述,大家应该很明显看出有三个参数对内存的性能影响至关重要,它们是 tRCD、CL 和 tRP。按照规定,每条正规的内存模组都应该在标识上注明这三个参数值,可见它们对性能的敏感性。

  以内存最主要的操作——读取为例。tRCD 决定了行寻址(有效)至列寻址(读 / 写命令)之间的间隔 ,CL 决定了列寻址到数据进行真正被读取所花费的时间,tRP 则决定了相同 L-Bank 中不同工作行转换的速度。现在可以想象一下对某一页面进行读取时可能遇到的几种情况(分析写入操作时不用考虑 CL 即可):

  1、要寻址的行与 L-Bank 是空闲的。也就是说该 L-Bank 的所有行是关闭的,此时可直接发送行有效命令,数据读取前的总耗时为 tRCD+CL,这种情况我们称之为页命中 (PH,Page Hit)。

  2、要寻址的行正好是现有的工作行,也就是说要寻址的行已经处于选通有效状态,此时可直接发送列寻址命令,数据读取前的总耗时仅为 CL,这就是所谓的背靠背 (Back to Back)寻址,我们称之为页快速命中(PFH,Page Fast Hit)或页直接命中(PDH,Page Direct Hit)。

  3、要寻址的行所在的 L-Bank 中已经有一个行处于活动状态(未关闭),这种现象就被称作寻址冲突,此时就必须要进行预充电来关闭工作行,再对新行发送行有效命令。结果,总耗时就是 tRP+tRCD+CL,这种情况我们称之为页错失 (PM,Page Miss)。

  显然,PFH 是最理想的寻址情况,PM 则是最糟糕的寻址情况。上述三种情况发生的机率各自简称为 PHR —— PH Rate、PFHR —— PFH Rate、PMR —— PM Rate。因此,系统设计人员(包括内存与北桥芯片)都尽量想提高 PHR 与 PFHR,同时减少 PMR,以达到提高内存工作效率的目的。

二、增加 PHR 的方法

    显然,这与预充电管理策略有着直接的关系,目前有两种方法来尽量提高 PHR。自动预充电技术就是其中之一,它自动的在每次行操作之后进行预充电,从而减少了日后对同一 L-Bank 不同行寻址时发生冲突的可能性。但是,如果要在当前行工作完成后马上打开同一 L-Bank 的另一行工作时,仍然存在 tRP 的延迟。怎么办? 此时就需要 L-Bank 交错预充电了。

    早期非常令人关注的VIA 4路交错式内存控制,就是在一个L-Bank工作时,对另一个L-Bank进行预充电或者寻址(如果要寻址的L-Bank是关闭的)。这样,预充电与数据的传输交错执行,当访问下一个L-Bank时,tRP已过,就可以直接进入行有效状态了,如果配合得理想,那么就可以实现无间隔的L-Bank交错读/写(一般的,交错操作都会用到自动预充电),这是比PFH更好的情况,但它只出现在后续的数据不在同一页面的时时候。当时VIA声称可以跨P-Bank进行16路内存交错,并以LRU(Least Recently Used,近期最少使用)算法进行 交错预充电/寻址管理。

三、增加 PFHR 的方法

本文来源:中关村在线 作者:佚名

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