| | Rambus VS DDR SDRAM
| | 2000-08-07·
·萧恩··YESKY
| | ∪缃裨谕献罴ち业奶致刍疤庵痪褪荝ambus与(DDR)SDRAM之争了，一些人觉得它已经变成一场Intel与AMD之间的白热化的战斗，或者是说一场垄断与自由经济之间的较量。然而没有人能够否认那些用于推动和促进Rambus科技的技术是我们所争论的最少的。让我们来看一看隐藏在内存标准后面的技术问题而不去理会其他的表面现象。
首先，假设我们是必须设计出新一代内存模块的工程师，这样我们就可以更好的理解真正的工程师所要面对的许多复杂的挑战，以及战胜这些挑战的抉择。把我们自己想象成来自诸如Samsung,
Ramtron，Micron, NEC的工程师，当要升级到下一代内存时，我们就能获得丰富，全面的选择空间。我们得承认，正确的选择内存不是件容易的事，但是如果我们能够了解来龙去脉，我们就能变得轻松多了。
速度的极限！
我们不止一次的指出，一个慢慢腾腾的主存模块，将成为你的计算机系统的“跛子”，严重降低你的系统性能。为了升级你的内存，追求更好的性能，我们将给你展示以下的标准(Athlon
1000, 128 MB of PC133 SDRAM, Creative Labs GeForce 2 DDR) ：
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Chipset-Memory 速度
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Q3 Normal
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Q3 High Quality
(800x600x32)
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Indy3D
Animation
1024x768x16
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Expendable
(640x480x16)
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VIA KX-100
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106.1
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83
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58.8
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86
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VIA KX-133
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109.4
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86.8
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62
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99.8
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Total Increase
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3%
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5%
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5%
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16%
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众所周知，拥有巨大数据量的应用软件诸如CAD和Photoshop，并不是唯一要求高内存速度的东西，使用了越来越多的多边形和纹理贴图的游戏也要求更高的内存宽带。当然，你可以设法将应用软件中几乎所有的数据和指令都保存在CPU内部的高速缓冲存储器内。举个例子来说，Intel公司提供的PIII
Xeon 就是一个有2MB的高速缓冲存储器的处理器，这个巨大的处理器不少于1亿4千万个晶体管，但只有8~9百万个专门用于逻辑运算。这个CPU的昂贵（大于$3000）和高不可攀就不足为奇，与此同时，它的时钟频率已经超过了700MHz.
对于你的桌上电脑来说，选择它并没有多大的意义。
在我们的桌面电脑上运行的程序可以分成两类：
一，数据流应用软件像视频编辑，视频编码，语音识别，等等。有着巨大的数据包，必须被压缩，解压，编辑；
二，“高速缓存重载程序。”大多数桌面电脑程序比较合适在256KB~512KB的高速缓存中工作，并且一旦没有在高速缓存中找到数据，系统自动从主存中提取数据并装载到缓存中。
对于数据流应用软件而言，即使一个2MB的高速缓冲存储器也许会不够用。对于高速缓存重载程序而言，一个2MB的高速缓存极低的利用率完全是在挥霍金钱。一个大的高速缓冲存储器并不能解决我们所有的问题，尽管它会掏空我们的钱包。
带宽还是响应速度？
那么我们需要哪一种内存技术呢？我们可以用另外一个问题来回答这个问题：哪一种最常用的应用程序占用了大量CPU时间呢？答案就是游戏程序和3D应用程序，像3D
animation 和 CAD。使用了3D几何运算和2D渲染的游戏就是数据流应用程序中典型的例子。不过，游戏的渲染和部分几何计算由视频芯片（GPU,nvidia
Geforce , ATI Radeon）在板载显存中完成。
CPU只处理程序逻辑（比如说游戏中的人工智能），几何预处理等等。把多边形交给视频芯片去处理的过程就强烈需要带宽。换句话说，只有那些有着海量多边形的应用程序才需要极高的带宽。虽然适当的带宽对“几何流”程序来说是必需的，但是高速缓存的命中率仍然是CPU访问主存的主要原因。缓存没有命中就意味着CPU不得不耐心等待以取得一小片数据。因此，响应时间或者时钟周期将决定系统的效率和整体性能。在一般的桌面系统中，对大多数应用程序，低响应时间比高带宽方案工作得更出色。
对于CPU来说，带宽和处理大量突发数据的能力，在那些使用了越来越多的多边形的游戏中显得越来越重要，也将得益于3DNow！和iSSE指令集。3DNow！和iSSE指令集都包含了一些预处理指令，可以只用一到几条指令处理一片数据。在这种情况下，一次性处理一片连续的数据，CPU几乎只需要访问高速缓存，几乎不需要等待缓存重载，响应时间就不那么重要了。带宽就成了决定系统性能的主要因素。
综上所述，响应时间是影响系统性能的最重要的因素，特别是对那些有大量数据的游戏和CAD软件。
现在来看一看内存解决方案。
128位总线
第一个方案是“交错”，或者是整合两个64位总线的存储模块成为一个128位的总线。我们得到了双倍带宽，响应时间相同或者稍微增加了一点。你只需要买两块小模块来代替一个大模块，不需要再增加别的什么开销。问题解决了吗？不幸的是：没有。虽然存储模块没有增加开销，但因为有着双倍的引脚，芯片仍然会稍稍昂贵一点。跟这种芯片配套的主板将很大，因为它要提供更多的DIMM插槽，更多的连线，因而更加难以设计。Intel设计过这样的芯片，用在康柏8路至强服务器上，对你的中档桌面系统不太适合。
高速SDRAM
为什么不提高存储芯片的时钟频率呢？毕竟，我们已经处在一个电子产品工作频率已经上G赫兹的时代了。问题是DRAM芯片在DIMM板上，从一端到另一端相距大约12cm。电信号的传播速度比光速稍慢一点，大约120，000
km/s，也就是12cm/ns。如果SDRAM工作在500MHz（一个时钟周期=2ns），前后两个时钟信号就会发生混乱。
高速SDRAM采用了更高质量的存储芯片，比普通SDRAM时钟频率稍高一点，大约166MHz。可以理解，高速SDRAM频率上探空间十分有限。
ESDRAM
增加时钟频率和总线带宽是最明显的方法。Ramtron找到了更加优秀的方案。ESDRAM，一种缓存DRAM，内含SRAM缓冲区。控制器可以直接访问SRAM缓冲区的数据。SRAM缓冲区可以消除存储电路预充电的响应时间。不止如此，SRAM还可以CAS和RAS到CAS的响应时间。
更值得一提的是：ESDRAM和SDRAM完全兼容！这意味着你可以把ESDRAM插到任何DRAM插槽。
Ramtron潜心研究ESDRAM多年，但它仍然在很小的市场范围内应用。不过它还是一项有意义的技术，因为它为数以百万计的将要退场的SDRAM系统提供了轻松的升级方案。
虚拟通道SDRAM
NEC设计的虚拟通道SDRAM也包括SRAM缓冲。但它不同于ESDRAM那种真正的缓冲。虚拟通道SDRAM的缓冲器由芯片组来管理。这导致了以下重要两点：首先，虚拟通道SDRAM只能跟支持它的芯片组成对使用；其次，虚拟通道SDRAM的性能非常依赖于芯片组的执行性能。
威盛科技在他们的Apollo 133 和 KX/XT 133芯片组中加入了对虚拟通道存储器的支持。如果你正在市场搜寻更快的SDRAM，不妨考虑一下虚拟通道SDRAM。虽然它没有象ESDRAM那样的高速核心，但它仍然能使你的系统的整体性得到显著的提高（2-5%）。对那些小高速缓存的CPU系统，如赛扬II和毒龙，更有突出的效果。
Direct Rambus DRAM (DRDRAM)
现在，我们来讨论一下最引人关注、最有争议的高速内存解决方案：Rambus DRAM。有一点十分重要，Rambus仍然采用了同SDRAM一样的存储技术。换句话说，访问SDRAM阵列要花20ns的话，访问DRDRAM存储阵列同样要花20ns。
当然，他们之间还是有很大的差别。譬如说，对于SDRAM，你需要8块8位SDRAM芯片，组合成一块64位的内存条。这些芯片被并联到64位的数据通道上，每块芯片都不能单独工作。
但对于Rambus DRAM，每块芯片都是独立的工作并且被连到一个由RMC（Rambus存储控制器）控制的Rambus长通道上。独立芯片意味着每个单独的芯片都可以“理解”Rambus协议。同样容量的rambus芯片要比普通SDRAM芯片至少大10-15%。
所有的芯片都连接到一个通道上。这个通道16位宽，工作时钟400MHz，上升沿和下降沿都用来传输数据，因此，一条通道数据传输率能达到400
x 2 x 2 =1.6 GB/S。
Rambus 最大的缺点就是太复杂。
DDR SDRAM
DDR SDRAM 是SDRAM的改进型，在时钟的上升沿和下降沿都用来传输数据。存储电路仍然是普通的速度。
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