概述
雙通道内存技術是解決CPU總線帶寬與内存帶寬的矛盾的低價、高性能的方案。現在CPU的FSB(前端總線頻率)越來越高,英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對内存帶寬具有高得多的需求。英特爾Pentium 4處理器與北橋芯片的數據傳輸采用QDR(Quad Data Rate,四次數據傳輸)技術,其FSB是外頻的4倍。
英特爾 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz,總線帶寬分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存帶寬分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道内存模式下,DDR内存無法提供CPU所需要的數據帶寬從而成為系統的性能瓶頸。
而在雙通道内存模式下,雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存帶寬分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在這裡可以看到,雙通道DDR 400内存剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對AMD Athlon XP平台而言,其處理器與北橋芯片的數據傳輸技術采用DDR(Double Data Rate,雙倍數據傳輸)技術,FSB是外頻的2倍,其對内存帶寬的需求遠遠低于英特爾 Pentium 4平台,其FSB分别為266、333、400MHz,總線帶寬分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求,所以在AMD K7平台上使用雙通道DDR内存技術,可說是收效不多,性能提高并不如英特爾平台那樣明顯,對性能影響最明顯的還是采用集成顯示芯片的整合型主闆。
NVIDIA推出的nForce芯片組是第一個把DDR内存接口擴展為128-bit的芯片組,随後英特爾在它的E7500服務器主闆芯片組上也使用了這種雙通道DDR内存技術,SiS和VIA也紛紛響應,積極研發這項可使DDR内存帶寬成倍增長的技術。但是,由于種種原因,要實現這種雙通道DDR(128 bit的并行内存接口)傳輸對于衆多芯片組廠商來說絕非易事。
DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,後者有着高延時的特性并且為串行傳輸方式,這些特性決定了設計一款支持雙通道RDRAM内存芯片組的難度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存卻有着自身局限性,它本身是低延時特性的,采用的是并行傳輸模式,還有最重要的一點:當DDR SDRAM工作頻率高于400MHz時,其信号波形往往會出現失真問題,這些都為設計一款支持雙通道DDR内存系統的芯片組帶來不小的難度,芯片組的制造成本也會相應地提高,這些因素都制約着這項内存控制技術的發展。
普通的單通道内存系統具有一個64位的内存控制器,而雙通道内存系統則有2個64位的内存控制器,在雙通道模式下具有128bit的内存位寬,從而在理論上把内存帶寬提高一倍。雖然雙64位内存體系所提供的帶寬等同于一個128位内存體系所提供的帶寬,但是二者所達到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能内存控制器,理論上來說,兩個内存控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時運作。比如說兩個内存控制器,一個為A、另一個為B。
當控制器B準備進行下一次存取内存的時候,控制器A就在讀/寫主内存,反之亦然。兩個内存控制器的這種互補“天性”可以讓等待時間縮減50%。雙通道DDR的兩個内存控制器在功能上是完全一樣的,并且兩個控制器的時序參數都是可以單獨編程設定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構造、容量、速度的DIMM内存條,此時雙通道DDR簡單地調整到最低的内存标準來實現128bit帶寬,允許不同密度/等待時間特性的DIMM内存條可以可靠地共同運作。
支持雙通道DDR内存技術的台式機芯片組,英特爾平台方面有英特爾的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之後的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面則有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以後的芯片。
AMD的64位CPU,由于集成了内存控制器,因此是否支持内存雙通道看CPU就可以。目前AMD的台式機CPU,隻有939接口的才支持内存雙通道,754接口的不支持内存雙通道。除了AMD的64位CPU,其他計算機是否可以支持内存雙通道主要取決于主闆芯片組,支持雙通道的芯片組上邊有描述,也可以查看主闆芯片組資料。此外有些芯片組在理論上支持不同容量的内存條實現雙通道,不過實際還是建議盡量使用參數一緻的兩條内存條。
技術突破
雙通道内存技術是解決CPU總線帶寬與内存帶寬的矛盾的低價、高性能的方案。現在CPU的FSB(前端總線頻率)越來越高,英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對内存帶寬具有高得多的需求。英特爾 Pentium 4處理器與北橋芯片的數據傳輸采用QDR(Quad Data Rate,四次數據傳輸)技術,其FSB是外頻的4倍。英特爾 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz,總線帶寬分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存帶寬分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道内存模式下,DDR内存無法提供CPU所需要的數據帶寬從而成為系統的性能瓶頸。
而在雙通道内存模式下,雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存帶寬分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在這裡可以看到,雙通道DDR 400内存剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對AMD Athlon XP平台而言,其處理器與北橋芯片的數據傳輸技術采用DDR(Double Data Rate,雙倍數據傳輸)技術,FSB是外頻的2倍,其對内存帶寬的需求遠遠低于英特爾 Pentium 4平台,其FSB分别為266、333、400MHz,總線帶寬分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求,所以在AMD K7平台上使用雙通道DDR内存技術,可說是收效不多,性能提高并不如英特爾平台那樣明顯,對性能影響最明顯的還是采用集成顯示芯片的整合型主闆。
技術進展
NVIDIA推出的nForce芯片組是第一個把DDR内存接口擴展為128-bit的芯片組,随後英特爾在它的E7500服務器主闆芯片組上也使用了這種雙通道DDR内存技術,SiS和VIA也紛紛響應,積極研發這項可使DDR内存帶寬成倍增長的技術。但是,由于種種原因,要實現這種雙通道DDR(128 bit的并行内存接口)傳輸對于衆多芯片組廠商來說絕非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,後者有着高延時的特性并且為串行傳輸方式,這些特性決定了設計一款支持雙通道RDRAM内存芯片組的難度和成本都不算太高。
但DDR SDRAM内存卻有着自身局限性,它本身是低延時特性的,采用的是并行傳輸模式,還有最重要的一點:當DDR SDRAM工作頻率高于400MHz時,其信号波形往往會出現失真問題,這些都為設計一款支持雙通道DDR内存系統的芯片組帶來不小的難度,芯片組的制造成本也會相應地提高,這些因素都制約着這項内存控制技術的發展。
發展曆史
在DDR RAM發展中期,記憶體帶寬開始出現樽頸現象。原因是FSB帶寬比記憶體帶寬大得多,而處理器處理完的資料不能即時存入記憶體,造成處理器效能不能完全發揮。有見及此,芯片組廠商引入雙通道内存技術。單條DDR記憶體是64位元帶寬,而兩條則是雙倍-128位元。注:若芯片組隻支援單通道内存,就算插入兩條DDR記憶體也都是單通道内存,不會變成雙通道内存。
在AMD平台,引入雙通道内存技術的第一家芯片組廠商是nVidia。但當時AMD處理器的FSB帶寬不是很大,雙通道内存的效能提升作用輕微。其後Intel将DDR雙通道内存技術引入,配合Xeon處理器,芯片組名為E7205。它支援DDR266雙通道内存,用DDR的價錢得到RDRam的效能。而主闆廠将之支援Pentium 4。畢竟是服務器平台産品,價格比較貴。而SiS的SiS 655出現,使DDR雙通道成了平民化的技術;由于支援DDR333雙通道内存,效能比E7205更高,價錢更低。
而最經典的應該是i865PE了,支援DDR400雙通道内存,800MHz FSB的Pentium 4。而i915P亦新增支援DDR-II 533雙通道内存,P965支援DDR-II 1066雙通道内存,最新的X48更支援DDR3-1600雙通道内存。AMD平台方面,NVIDIA憑nForce 2 Ultra 400支援DDR400雙通道内存,成為當時AMD平台效能最佳芯片組,更擊敗VIA的皇者地位。随後AMD的Athlon 64系列處理器亦内建了DDR400雙通道内存控制器。Socket 940 - 支援DDR400 EEC雙通道内存 Socket 939 -支援DDR400 non-EEC雙通道内存,内存效能較高SiS和VIA亦在Intel和AMD平台推出過雙通道内存芯片組。
安裝插槽
内存雙通道一般要求按主闆上内存插槽的顔色成對使用,此外有些主闆還要在BIOS做一下設置,一般主闆說明書會有說明。當系統已經實現雙通道後,有些主闆在開機自檢時會有提示,可以仔細看看。由于自檢速度比較快,所以可能看不到。因此可以用一些軟件查看,很多軟件都可以檢查,比如cpu-z,比較小巧。在“memory”這一項中有“channels”項目,如果這裡顯示“Dual”這樣的字,就表示已經實現了雙通道。兩條256M的内存構成雙通道效果會比一條512M的内存效果好,因為一條内存無法構成雙通道。
以前的主闆上也有3到4個内存插槽(DIMM),根據廠家的規定将它們命名為DIMM1、2、3或4(主闆上也有同樣的文字用來标明内存插槽的編号),但北橋芯片内隻有1個64位的内存控制器,此時插入多根内存後内存總線的位寬還是64位,工作頻率也不會改變,但内存的總容量卻成倍增加了。這種主闆上内存插槽緊密的排列在一起,彼此之間的距離也完全相同。
最新的支持雙通道内存的主闆主要有Intel的i865/i875和nVIDIA的nForce2芯片組(850/850E、E7205和SiS655/655FX本文不作讨論),i865/i875的北橋芯片(或稱為MCH/GMCH,GMCH内置了顯示功能)内有A、B兩個64位的内存控制器,每個控制器又可以支持兩根内存插槽,所以主闆上同樣有4根内存插槽,編号同樣延續了DIMM1、2、3、4的标注方式,不過這4根插槽并非緊密的靠在一起,而是分為A、B兩組,當A1與B1或A2與B2兩根内存插槽上同時插入兩根容量與結構相同的内存條時,才能實現雙通道内存工作模式,此外,當四根内存插槽都插入相同的内存時也能進入雙通道狀态,其他情況下兩組内存控制器都會自動轉換為一組64位的控制器,這樣與傳統内存的工作模式就沒有區别了。
為了兼顧用戶安裝的方便,一般主闆廠家會在i865/i875主闆上使用相同顔色的内存插槽來表示A1與B1的位置,而A2與B2内存插槽則采用另外一種顔色,用戶隻要将兩根内存插入顔色相同的兩個内存插槽上就可以實現雙通道了。不過凡事總有例外的時候,比如有的廠家習慣用一種顔色的插槽來表示A通道而B通道用另外一種顔色,此時就要打開說明書确認一下,總的原則仍然是“隔行插入”的方式,如果按照主闆上内存插槽的編号來看,DIMM1+DIMM3、DIMM2+DIMM4或DIMM1+2+3+4的插入方式才能建立雙通道模式(内存也要完全相同)。
nForce2的北橋芯片(或稱為IGP/SPP,IGP内置了顯示功能)内同樣有兩個64位的内存控制器,其中A控制器隻支持一根内存插槽,B通道則支持兩根,A、B插槽之間有一段距離以方便用戶識别,A通道的内存插槽在顔色上也可能與B通道兩個内存插槽不同,用戶隻要将一根内存插入獨立的内存插槽而另外一根插到另外兩個彼此靠近的内存插槽就能組建成雙通道模式,此外,如果全部插滿内存,也能建立雙通道模式,而且nForce2主闆組建雙通道模式時對内存容量乃至型号都沒有嚴格的要求,使用方便。
理論說的再多,都需要實踐的檢驗,實際上除了剛剛購買電腦的朋友外,手上或多或少的留有一、兩根内存條,在建立雙通道時這些内存到底還能否使用?下面我們通過實踐來掌握建立雙通道的竅門,靈活運用、觸類旁通。
兼容問題
915以前的内存雙通道據說比較嚴格,必須要一樣的容量的兩條,最好還要同品牌同顆粒的
但是從945開始,到現在的p35,據說可以不必要這樣了,有以下的說明
内存越來越便宜,想升級到大内存的朋友越來越多,但原先使用的内存怎處理卻也是個問題.有些朋友可能會以低價處理掉,但其實完全不用這麼做.如原先使用二條512的朋友,隻要再買一條1G的内存來組成彈性雙通道就可以了!(現在擁有二條1G内存的朋友,想升級到4G同樣隻要再買一條2G的就行了)
在915芯片組以前,雙通道内存的組建要求很嚴格,如内存必須成對、容量必須相同、安裝于對應雙通道的兩根内存插槽,而且要盡量保證内存品牌和顆粒規格一緻,否則會出現故障。
不過從945開始Intel逐步完善了彈性雙通道内存技術,到965、p35時彈性雙通道内存技術已經非常成熟!(915芯片以支持彈性雙通道模式,但兼容性不好)
那要怎樣才能組成彈性雙通道呢?一般的ATX主闆上都會有分為兩種不同顔色的4根内存插槽,相鄰不同顔色的兩根插槽組成一個内存通道。
例如有兩條512内存和一條1G的,隻要将兩條512内存插在不同顔色的插槽上,那根1G的内存可插在剩下的兩個插槽中任何一下,這樣就可組成彈性雙通道了!
最重要的是,彈性雙通道内存性能跟對稱雙通道内存性能的差别很小!!
什麼是彈性雙通道?
Intel彈性雙通道内存技術的英文是Intel Flex Memory Technology,該技術使得内存的搭配更加靈活,它允許不同容量、不同規格甚至不成對的内存組成雙通道,讓系統配置和内存升級更具彈性。
Intel彈性雙通道技術擁有以下兩種雙通道内存工作模式:
1.對稱雙通道工作模式
對稱雙通道工作模式要求兩個通道的内存容量相等,但是沒有嚴格要求内存容量的絕對對稱,可以A通道為512MB+512MB,B通道為一條1GB,隻要A和B通道各自的總容量相等就可以了。該模式下可使用2個3個或 4個内存條獲得雙通道模式,如果使用的内存模塊速度不同,内存通道速度取決于系統中安裝的速度最慢的内存模塊速度。
2.非對稱雙通道模式
在非對稱雙通道模式下,兩個通道的内存容量可以不相等,而組成雙通道的内存容量大小取決于容量較小的那個通道。例如A通道有512MB内存,B通道有1GB内存,則A通道中的512MB和B通道中的512MB組成雙通道,B通道剩下的512MB内存仍工作于單通道模式下。需要注意的是,兩條内存必須插在相同顔色的插槽中。
組建優勢
1.何謂内存帶寬
從功能上理解,我們可以将内存看作是内存控制器(一般位于北橋芯片中)與CPU之間的橋梁或與倉庫。顯然,内存的容量決定“倉庫”的大小,而内存的帶寬決定“橋梁”的寬窄,兩者缺一不可,這也就是我們常常說道的“内存容量”與“内存速度”。除了内存容量與内存速度,延時周期也是決定其性能的關鍵。當CPU需要内存中的數據時,它會發出一個由内存控制器所執行的要求,内存控制器接著将要求發送至内存,并在接收數據時向CPU報告整個周期(從CPU到内存控制器,内存再回到CPU)所需的時間。毫無疑問,縮短整個周期也是提高内存速度的關鍵,這就好比在橋梁上工作的警察,其指揮疏通能力也是決定通暢度的因素之一。更快速的内存技術對整體性能表現有重大的貢獻,但是提高内存帶寬隻是解決方案的一部分,數據在CPU以及内存間傳送所花的時間通常比處理器執行功能所花的時間更長,為此緩沖區被廣泛應用。其實,所謂的緩沖器就是CPU中的一級緩存與二級緩存,它們是内存這座“大橋梁”與CPU之間的“小橋梁”。事實上,一級緩存與二級緩存采用的是SRAM,我們也可以将其寬泛地理解為“内存帶寬”,不過現在似乎更多地被解釋為“前端總線”,所以我們也隻是簡單的提一下。事先預告一下,“前端總線”與“内存帶寬”之間有着密切的聯系,我們将會在後面的測試中有更加深刻的認識。
2.内存帶寬的重要性
内存帶寬為何會如此重要呢?在回答這一問題之前,我們先來簡單看一看系統工作的過程。基本上當CPU接收到指令後,它會最先向CPU中的一級緩存(L1 Cache)去尋找相關的數據,雖然一級緩存是與CPU同頻運行的,但是由于容量較小,所以不可能每次都命中。這時CPU會繼續向下一級的二級緩存(L2 Cache)尋找,同樣的道理,當所需要的數據在二級緩存中也沒有的話,會繼續轉向L3 Cache(如果有的話,如K6-2+和K6-3)、内存和硬盤。由于目前系統處理的數據量都是相當巨大的,因此幾乎每一步操作都得經過内存,這也是整個系統中工作最為頻繁的部件。如此一來,内存的性能就在一定程度上決定了這個系統的表現,這點在多媒體設計軟件和3D遊戲中表現得更為明顯。
3D顯卡的内存帶寬(或許稱為顯存帶寬更為合适)的重要性也是不言而喻的,甚至其作用比系統的内存帶寬更為明顯。大家知道,顯示卡在進行像素渲染時,都需要從顯存的不同緩沖區中讀寫數據。這些緩沖區中有的放置描述像素ARGB(阿爾法通道,紅,綠,藍)元素的顔色數據,有的放置像素Z值(用來描述像素的深度或者說可見性的數據)。顯然,一旦産生Z軸數據,顯存的負擔會立即陡然提升,在加上各種材質貼圖、深度複雜性渲染、3D特效,其工作量可想而知。在更多情況下,顯存帶寬的重要性超越了顯存容量,這點我們将在後文的測試中有詳細說明。
3.如何提高内存帶寬
内存帶寬的計算方法并不複雜,大家可以遵循如下的計算公式:帶寬=總線寬度×總線頻率×一個時鐘周期内交換的數據包個數。很明顯,在這些乘數因子中,每個都會對最終的内存帶寬産生極大的影響。然而,如今在頻率上已經沒有太大文章可作,畢竟這受到制作工藝的限制,不可能在短時間内成倍提高。而總線寬度和數據包個數就大不相同了,簡單的改變會令内存帶寬突飛猛進。DDR技術就使我們感受到提高數據包個數的好處,它令内存帶寬瘋狂地提升一倍。當然,提高數據包個數的方法不僅僅局限于在内存上做文章,通過多個内存控制器并行工作同樣可以起到效果,這也就是如今熱門的雙通道DDR芯片組(如nForce2、I875/865等)。
事實上,雙通道DDR内存控制器并不能算是新發明,因為早在RAMBUS時代,RDRAM就已經使用了類似技術,隻不過當時RDRAM的總線寬度隻有16Bit,無法與DDR的64Bit相提并論。内存技術發展到如今這一階段,四通道内存控制器的出現也隻是時間問題,VIA的QBM技術以及SiS支持四通道RDRAM的芯片組,這些都是未來的發展方向。至于顯卡方面,我們對其顯存帶寬更加敏感,這甚至也是很多廠商用來區分高低端産品的重要方面。同樣是使用DDR顯存的産品,128Bit寬度的産品會表現出遠遠勝過64Bit寬度的産品。當然提高顯存頻率也是一種解決方案,不過其效果并不明顯,而且會大幅度提高成本。值得注意的是,目前部分高端顯卡甚至動用了DDRII技術,不過至少在目前看來,這項技術還為時過早。
4.如何識别産品的内存帶寬
對于内存而言,辨别内存帶寬是一件相當簡單的事情,因為SDRAM、DDR、RDRAM這三種内存在外觀上有着很大的差别,大家通過下面這副圖就能清楚地認識到。唯一需要我們去辨認的便是不同頻率的DDR内存。目前主流DDR内存分為DDR266、DDR333以及DDR400,其中後三位數字代表工作頻率。通過内存條上的标識,自然可以很方便地識别出其規格。相對而言,顯卡上顯存帶寬的識别就要困難一些。在這裡,我們應該抓住“顯存位寬”和“顯存頻率”兩個重要的技術指标。顯存位寬的計算方法是:單塊顯存顆粒位寬×顯存顆粒總數,而顯存頻率則是由"1000/顯存顆粒納秒數"來決定。
一般來說,我們可以從顯存顆粒上一串編号的最後2兩位看出其納秒數,從中也就得知其顯存頻率。至于單塊顯存顆粒位寬,我們隻能在網上查詢。HY、三星、EtronTech(钰創)等都提供專用的顯存編号查詢網站,相當方便。如三星的顯存就可以到如下的地址下載,隻要輸入相應的顯存顆粒編号即可。此外,使用RivaTuner也可以檢測顯卡上顯存的總位寬,大家打開RivaTuner在MAIN菜單即可看到。



















