在布满荆棘道路前行 DDR3内存路在何方

时间:2021-05-23

说到DDR3相信已经不再陌生,但就是这样一个已经经历了数年产品仍未能成为主流,那这其中必然有其缘由。DDR3内存仍然保持着非常强势的竞争优势,尤其在CPU高外频的带动之下,内存性能更是提升非常明显。因此,CPU高速的发展,使得内存也在逐步的更新换代,以目前DIY配件市场的发展情况来看,在拥有更高性能的同时更低的功耗才是最佳的选择。对于CPU来说执行效率将会更加的重要,但是,随着处理器内部执行效率的提升,数据传输之间的带宽将会不断膨胀,这样一来就对内存带宽提出了更高的要求。种种迹象表明,CPU飞速发展势必会波及到内存的发展。其实,事实也是如此,从内存进入DDR时代之后,内存频率就一再提升,从DDR到DDR2再到DDR3内存频率方面都在成倍的提升。


● 提升带宽是重点
  从内存的发展过程来看,DDR内存每代的升级都是以提升带宽为目的,DDR3面世也是为了进一步地提升内存带宽,为FSB越来越高的CPU提供足够的匹配指标。DDR2内存虽然也可以突破1066MHz的极限频率,但它的良率及成本都不理想,造成价格一直无法降低。这也是其一直在高端发烧用户中徘徊的原因。
  要用低成本切入到更高的频率的话,新一代的解决方案也就应运而生,这也就是DDR3内存出世的原因。从技术指标上看,DDR3内存的起跑频率就已经在1066MHz上了,尽管延时参数方面没法与DDR2内存相抗衡,但是将来推出的1600/2000MHz产品的内存带宽肯定大幅度抛离DDR2内存,以DDR3 2000MHz为例,其带宽可以达到16GB/s(双通道内存方案则可以达到32GB/s的理论带宽值),所以将来DDR3内存肯定成为用户唯一的高带宽选择。
●DDR3内存提升频率的关键技术
  其实DDR3内存提升有效频率的关键依然是旧招数,就是提高预取设计位数,这与DDR2采用的提升频率的方案是类似的。我们知道,DDR2的预取设计位数是4Bit,也就是说DRAM内核的频率只有接口频率的1/4,所以DDR2-800内存的核心工作频率为200MHz的,而DDR3内存的预取设计位数提升至8Bit,其DRAM内核的频率达到了接口频率的1/8,如此一来同样运行在200MHz核心工作频率的DRAM内存就可以达到1600MHz的等值频率,这种“翻倍”的效果在DDR3上依然非常有效。
迅速充电:内存基础知识解析
  在全面了解内存之前,我们必须对内存的基础知识有充分的认识。通过对内存工作原理、作用以及结构的了解,大家将会更为深刻地明白为何内存如此受到重视。
1.内存的工作原理
  要直观地理解内存的原理的话,我不妨举例来说。当CPU载入一个应用程序,例如文字处理或页面编辑。当你以键盘输入指令开始,CPI诠释指令并命令硬盘将指令或程序载入到内存中,当数据被载入内存之后,CPU便能比从硬盘中存取从而更快速地取得数据。
2.内存的作用
  从功能上理解,我们可以将内存看作是内存控制器(一般位于北桥芯片中)与CPU之间的桥梁或与仓库。显然,内存的容量决定“仓库”的大小,而内存的速度决定“桥梁”的宽窄,两者缺一不可,这也就是我们常常说道的“内存容量”与“内存速度”。
  当CPU需要内存中的数据时,它会发出一个由内存控制器所执行的要求,内存控制器接著将要求发送至内存,并在接收数据时向CPU报告整个周期(从CPU到内存控制器,内存再回到CPU)所需的时间会。毫无疑问,缩短整个周期是提高内存速度的关键,而这一周期就是由内存的频率、存取时间、位款来决定。更快速的内存技术对整体性能表现有重大的贡献,但是提高内存速度只是解决方案的一部分,数据在CPU以及内存间传送所花的时间通常比处理器执行功能所花的时间更长,为此缓冲区被广泛应用。其实,所谓的缓冲器就是CPU中的一级缓存与二级缓存,它们是内存这座“大桥梁”与CPU之间的“小桥梁”。
3.内存带宽的重要性
  通常我们所说的内存速度实际上应该用“内存带宽”来表述才更为确切。当CPU需要内存中的数据时,它会发出一个由内存控制器所执行的要求,内存控制器接著将要求发送至内存,并在接收数据时向CPU报告整个周期(从CPU到内存控制器,内存再回到CPU)所需的时间。毫无疑问,缩短整个周期也是提高内存速度的关键,这就好比在桥梁上工作的警察,其指挥疏通能力也是决定通畅度的因素之一。
  内存带宽为何会如此重要呢?在回答这一问题之前,我们先来简单看一看系统工作的过程。CPU接收到指令后,它会最先向CPU中的一级缓存(L1 Cache)去寻找相关的数据,然一级缓存是与CPU同频运行的,但是由于容量较小,所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存(L2 Cache)寻找,同样的道理,当所需要的数据在二级缓存中也没有的话,会继续转向L3 Cache(如果有的话,如Xeon处理器)、内存和硬盘。由于目前系统处理的数据量都是相当巨大的,因此几乎每一步操作都得经过内存,这也是整个系统中工作最为频繁的部件。如此一来,内存的性能就在一定程度上决定了这个系统的表现,这点在多媒体设计软件和3D游戏中表现得更为明显。


  内存带宽的计算方法并不复杂,大家可以遵循如下的计算公式:带宽=总线宽度×总线频率×一个时钟周期内交换的数据包个数。很明显,在这些乘数因子中,每个都会对最终的内存带宽产生极大的影响。然而,如今在频率上已经没有太大文章可作,毕竟这受到制作工艺的限制,不可能在短时间内成倍提高。而总线宽度和数据包个数就大不相同了,简单的改变会令内存带宽突飞猛进。

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