倾听内存的“心跳”——从频率/带宽来认识内存

硬派学堂

市场上的内存品种众多,各种品牌纷繁复杂。除了品牌和容量大小之外,我们是不是还有其他的选择标准呢?内存频率就像内存的“心跳”,什么样“心跳”的内存才就能让电脑更好地运行?让我们一起来学习一下内存的频率和带宽,感受一下内存的“心跳”,就知道该如何选择了。

别让心律不齐

CPU与内存带宽的匹配问题

细心的朋友可能会发现,在品牌机的广告中对于内存的规格往往只粗略标注 “DDR 256MB”或“DDR2 256MB”字样,对于内存频率的重要指标(如“DDR 400”)却是犹抱琵琶半遮面,是厂家忘记了吗?那这种频率/带宽上的差异又会给我们带来什么样的影响呢?

带宽是影响CPU和内存数据交换的关键因素,要让两者发挥出最佳性能,CPU的外频和总线带宽最好与内存相匹配。

对于Intel主流处理器而言,CPU前端总线带宽=前端总线频率(FSB)×64位总线位宽/8”。比如,外频为133MHz的P4 CPU的FSB为533MHz带宽为533×64/8=4.2GB/s。

小知识:相对于Intel的CPU提到的前端总线,现在的AMD的处理器已经没有了前端总线的概念,因为其内存控制器是集成在处理器内部的,而Intel平台则还是在主板芯片组上。

内存的频率和带宽的关系可以用以下的公式来计算:内存带宽=内存倍速×内存频率×内存总线位宽/ 8,(SD内存倍速=1,DDR/DDR2内存倍速=2,双通道DDR内存倍速=4)。如DDR400的带宽为:200×64/8×2=3.2GB/s。

大家根据上面给出的计算方法,应该可以很简单就找到适合自己CPU的内存,内存带宽必须大于或者等于CPU所需带宽,没有瓶颈才能发挥CPU的性能。

目前品牌机多采用FSB 533MHz的CeleronD 340,FSB 800MHz的Pentium4 560和Pentium D820,而需要的内存带宽分别为:4.2GB/s,6.4GB/s,6.4GB/s。根据笔者的调查发现,当前低端的品牌机通常采用DDR266的内存,中端品牌机通常采用DDR333的内存,而高端的则采用DDR400的内存。采用DDR266或DDR333内存的品牌机都会造成计算机不同程度的性能下降。

让心跳加速

主流内存技术

短跑运动员在奔跑的时候,心跳会从平时的50次/分钟增加到180次/分钟(运动员每一次的心跳给身体传输的血液都比普通人多),这个和内存的频率/带宽的含义相近。为了提高内存性能,在DDR频率以达到极限的情况下,怎么增加内存频率、带宽,也就成为了内存工程师们考虑的重点。DDR2内存和双通道内存技术也就运用而生了。

心跳的速度:

DDR2内存

DDR2(Double Data Rate 2 SDRAM)内存给人最直观的印象就是“心跳”加快了,在主流DDR频率止步于DDR400的时候,DDR2 533已成为了市场的主流产品,随后还会有DDR2 667/800规格的产品,可谓前途无量。

和DDR相比,DDR2的工作电压从2.5V降低到1.8V,采用了FBGA封装来降低发热量,在相同的内存容量下,单面DDR2 533的功耗比DDR400低60%左右,比DDR333低40%左右。

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DDR2内存的FBGA封装

Intel作为DDR2内存最大的支持者,已经推出了与之配套的i915/925/945系列主板,并用逐步停产支持DDR主板的方法来引导消费者进入DDR2时代,至于Intel这次的“革命”会不会像上次推行RDRAM那样以失败而告终,我们拭目以待。

齐心协力:

双通道内存技术

双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。

普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器,而双通道内存系统则有两个64位的内存控制器,在双通道模式下具有128bit的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。

双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,简单地说,两个控制器一个为A、另一个为B。当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。

小提示:因为开机自检速度很快,不容易看清,推荐在CPU-Z这款软件中的“memory”项中查看“channels”项目,如果这里显示“Dual”字样,就表示已经实现了双通道。

“心跳”决定命运

内存频率与内存种类

一款内存的频率往往就决定了它的种类,不管是SDRAM还是DDR,甚至是已经没落的RAMBUS,频率总是它们最大的卖点。下面,我们就来认识一下它们吧。

SDRAM内存

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当PC进入Pentium时代后,CPU的速度已经越来越快,在1995年,Intel公司提出了具有里程碑意义的内存技术SDRAM来取代EDO内存。这种RAM可以使所有的输入输出信号保持与系统时钟同步。SDRAM包括PC66、PC100、PC133等几种规格。

RDRAM内存

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1995,RDRAM首先被用做图形工作站,后来随着Pentium 4的出现,RDRAM主要出现在高端的品牌机PC上。但由于生产成本过高而导致售价居高不下,所以不被市场所接受,很快就没落了。

DDR内存

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DDR内存于2001年推出,这是Double Data Rate(双倍数据传输)的SDRAM。其实DDR的原理并不复杂,它让原来一个脉冲读取一次资料的SDRAM可以在一个脉冲之内读取两次资料,也就是脉冲的上升沿和下降沿通道都利用上,因此DDR本质上也就是SDRAM。而且相对于EDO和SDRAM,单条容量更大。

DDR2内存

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为解决带宽给CPU带来的瓶颈,2004年年中,在Intel的鼓动下,各大内存厂商推出了DDR2(Double Data Rate 2)SDRAM内存,与DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降沿同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取的能力(即4bit数据预读取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-Ⅱ封装形式,FBGA封装可以提供更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。

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为了一点点数据传送率的提升,有必要升级到DDR2内存吗?

最近DDR2的势头很猛,在消费者中间也同时出现了支持派和反对派两大阵营,有无必要把我们现在的DDR内存升级到DDR2内存呢?首先让我们一起来看看DDR和DDR2内存的性能对比表。

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从表中的数据我们可以看出,DDR2内存的大多数性能都比DDR内存好得多。但有一项数据却不得不引起我们的重视,那就是内存延迟时间,DDR内存分为2、2.5、3三个档次,而DDR2内存则分为3、4、5三个档次。很明显,DDR2内存的延迟时间比DDR内存长了不少。在很多实际测试中,我们也发现,有时候由于DDR2内存的延迟太长而在应用程序中的性能表现往往比DDR400的表现要差。

在后来的一些测试中,随着支持3-3-3规格的DDR2 533内存的出现,并且LGA775平台推广路上的一大障碍已经被移除,现在i925/915主板都慢慢在被大家所接受。因此DDR2内存也慢慢开始有了市场,对于新装机的用户而言,考虑到以后电脑的升级,建议使用DDR2内存。