FB-DIMM配备“CPU”的内存

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处理器运算能力的提升,是拉动内存性能提高的直接原因。2004年春季IDF英特尔就公布了新一代内存规范——FB-DIMM(Fully Buffered DIMM,全缓冲内存模组),但在产品和应用上却一直没有展开。近日,威刚科技发布新一代内存模组FB-DIMM,并计划2006年正式上市。人们一下子把目光又投向这一领域,下面就带大家一起来认识一下FB-DIMM......

一、落伍的DDR

在传统的内存储器产品中, DDR(Double Data Rate SDRAM)面对处理器日益提高的运算要求,存在技术不足。内存储器中的存储模组DIMM(Dual In-Line Memory Modules,内存模组),都是“短线连接”(Stub-bus)的拓扑结构(见图左),采用传统的64位并行设计,即北桥芯片的内存控制器与内存模块之间均通过64位的并行总线来传数据,这使相邻线路很容易受到干扰。

内存储器的性能直接影响着电脑的工作效率,伴随处理器运算效率提升的需要,内存储器性能的提高也势在必行。我们先看一下内存储器性能运算公式:速度=位宽×频率。在这里,速度代表内存储性能高低(以“MB/s”表示),位宽是内存储总线的宽度(以“bit”表示),频率是指输送数据的频率(以“MHz”表示)。由公式可以看出,要提升内存储性能,人们要么增加内存储总线宽度和运行频率中的某一项,要么两项同时增加。

事实上,各类存储器都是基于DRAM芯片范畴,尽管业界尝试过其他数据存储技术,但都没有获得成功,因此DRAM是DDR2、FB-DIMM技术提升的基础。

与DDR相比, DDR2极限速度的实现能极大地满足普通消费者的更高要求。DDR2极限速度的实现,是建立在更优秀性能基础上的。它可以接受更低的1.8V的工作电压;产品采用最先进的DRAM颗粒而达到维持最佳驱动能力的OCD(I/O驱动电阻),从而提高总线效率和数据频宽;在封装技术上,极大减少IC颗粒与模块板的球面接触点,也有效地降低高频工作温度与数据噪音,极大提高数据存储和读取的速率。

处理器的性能和频率的提升是超前的,这就要求内存提供足够数量的数据来满足处理器的处理需要,因此,客观上对内存储技术水平的提升不断有更高的要求提出,而FB-DIMM技术的发展正适应了这种需要。

二、FB-DIMM的技术特点

FB-DIMM是一项新型内存储连接技术。这种新型内存储模组,可以支持高达32GB容量的服务器应用平台,未来更将达到192GB,最大理论频宽高达38.4Gb/s。FB-DIMM虽然不是内存储领域核心技术的革命,但已经给该领域再爆亮色,对改善目前的内存储架构和内存储控制器设计有积极意义。

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“短线连接”(左)与“点对点连接”(右)

与普通的DIMM模块技术相比,FB-DIMM与内存控制器之间的数据与命令传输不再是传统设计的并行线路,而采用了类似于PCI-Express的串行接口多路并联的设计,以串行的方式进行数据传输。在这种新型架构中,每个DIMM上的缓冲区是互相串联的,之间是点对点的连接方式(见图右),数据会在经过第一个缓冲区后传向下一个缓冲区,这样,第一个缓冲区和内存控制器之间的连接阻抗就能始终保持稳定,从而有助于容量与频率的提升。

从产品外观上来看,FB-DIMM内存储器上增加了一枚缓冲芯片,被称为高级内存缓存(Advanced Memory Buffer),简称AMB。实际上,AMB并非只是一枚简单的缓冲芯片,它主要承担三方面的功能:一是与北桥芯片中的内存控制器连接,让数据在内存缓冲与控制器之间传送;二是负责并、串数据的转换和读写控制;三是具备相互通讯的职能,因为它要始终承担着数据传输和读写的中介工作,不同的FB-DIMM内存储模组必须通过这枚芯片才能交换信息。

因此,每个DRAM芯片不再直接和内存控制器进行数据交换。实际上,除了时钟信号和系统管理总线的访问,其他的命令与数据的I/O都要经过位于DIMM上的AMB的中转,从而消除了传统DIMM模组“短线连接”的弊端。

三、FB-DIMM的优越性

目前仍然较为流行的“双通道”并行模组虽然可以极有效地提升内存带宽,但受目前DDR、DDR2内存储器自身架构的制约,要实现类似四路或更多并行设计是有相当难度的。而且,对主板设计而言,设计内存储系统的并行线路也非易事。因为在内存控制系统之间要保持各路产生的传输信号同步,这就要求各条线路的长度必须保持严格一致,这意味着如果采用4通道设计,每块主板上的针对内存的数据线路达到256条(64×4),会占用很大面积,从而增加主板的生产成本。

在避免了DDR产品的技术缺陷的同时,在生产成本方面,利用AMB芯片,这意味着FB-DIMM并不需要对现有的DRAM芯片做出改动,内存制造商可以直接使用成本低廉的DDR2芯片。尽管采用新型缓冲芯片会增加一些成本,但是这比起制造全新的RAM芯片来说代价要小得多。

内存储技术更新也像自然生存法则那样,上演着优胜劣汰的大戏。从技术到生产成本,再到产品性价比,FB-DIMM都比DDR系列产品存在极大优势,但这并不等于宣布DDR内存储技术、产品会立马退出历史舞台,事实上,FB-DIMM的优越性主要体现于高端服务器产品的应用上,起码近段时期如此。

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