动态存储器的新进展

Author: 陈幼松 Date: 1997-01-01

  近10年来,CPU已从386发展到“686”,明年将出现“786”。可存储器发展相对较慢。因此,近三年来内存也在加快发展,现正从原先使用的DRAM经由EDO DRAM,逐渐改换为使用SDRAM。两三年后还将使用Random公司开发的RDRAM。
  今年初,日本NEC在其新的“Value Star”系列电脑中,第一次把SDRAM(同步DRAM)作为标准配置,其它公司也将相继仿效。所以SDRAM正从“下一代存储器”变为“标准存储器”。
  而取代SDRAM成为“下一代存储器”的是RDRAM。Intel已在开发对应于RDRAM的芯片组,预定于1998年下半年推出。随着P7(786)的面世,CPU的工作频率将达到500MHz级,那时能跟得上这样快速的DRAM将只有RDRAM,因此,RDRAM也将很快成为下一代的标准存储器。
#2  ·非同步存储器和同步存储器
  在DRAM(动态随机存储器)中,排列着许多像网格一样的存储单元。在对DRAM进行读写时,需要指出作为读写对象的单元位置(地址),从CPU得到指令的“存储器控制器”首先指出“行”的所在,在名为“行缓冲器”的地方存放全部数据,然后指出“列”所在,便决定了地址。
  现在我们所指的DRAM,实际上是高速页方式DRAM(FPDRAM)。CPU访问连续地址时,在指出行地址后,它只要不断地指定列地址就可以读出数据。在取出同一行的数据时,用不着每一次都要再指定行地址,因而可以提高读写速度。
  EDO DRAM是在此基础上加以改进的存储器。它可以在输出某一数据的过程中,就已开始准备下一数据的输出。同高速页方式相比,由于增大了输出数据所占的时间比例,所以能够跟得上高速的时钟。
  上面这两种存储器还都是“非同步存储器”,与它们不同,SDRAM与机器时钟同步工作。由于它是以命令的形式指定地址,虽然在开始的时候要多花一些时间,但在这以后,每一时钟可以读写一个数据,原因在于它使用了流水线。这一技术已在奔腾和高能奔腾中使用。SDRAM中所用的流水线是节拍为1个时钟的传送带,它有3个工位,虽然每一数据的处理花了3个时钟,但由于有3个工位,每一时钟就能输出1个数据,所以相当于每1时钟处理1个数据。
  在外部时钟为66MHz时,SDRAM与EDO DRAM相比,显示不出有多大的优点,但当外部时钟增加到100MHz以上,EDO DRAM速度已经跟不上,SDRAM的优点便很明显,现在已有83MHz版和100MHz版的SDRAM,而且时钟再提高时它仍跟得上,肯定是有前途的。
#2  ·独特的RDRAM
  RDRAM是更高性能的DRAM。目前的产品在300MHz下工作,但由于每一时钟可进行两次读写,实际上相当于以600MHz时钟工作。
  日本任天堂公司已在其游戏机“NINTENDO 64”(任天堂64)中采用了RDRAM。在图形卡方面,Graphics Blaster上配置了500MHz版的RDRAM。
  RDRAM之所以能够高速工作,是由于它把行缓冲器作为高速暂存利用。在普通的DRAM中,行缓冲器的信息在写回存储器后便不再保留,而RDRAM则将这一信息继续保持住。在进行存储器访问时,如行缓冲器中已经有目标数据,则可利用它,因而实现了高速访问。
  它还有一个特点,就是用所谓“随机通道”这样特殊的高速总线来传送数据,即把数据集中起来以分组的形式进行传送。指定地址的命令也以分组的形式传送,所以只要最初花24个时钟,以后便可每1时钟读出1个字节。一次访问所能读出的数据长度可以达到256字节。
  如果按读出256字节数据时的情况计算,每次访问RDRAM花的时间为开始的24时钟加上256时钟,总共花280时钟,平均每一字节约花1.1时钟。如果一次只读一个字节,则每次访问为最初24时钟加1个时钟,总共花25时钟,效率降低到1/20以下。因此,RDRAM要连续读出数据才能发挥其性能,如果数据零零散散地分布在存储器的各个地方,访问起来那就非常慢了。
  Random公司为了克服这一缺点,正在开发能够并行处理多个读出命令的“并行(Concurrent)”型的RDRAM,预计1998年,能在800MHz下工作的这种类型的产品将面世。