| 词条 | 双通道内存 |
| 释义 | § 概述 双通道内存 双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB（前端总线频率）越来越高，英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR（Quad Data Rate，四次数据传输）技术，其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz，总线带宽分别是3.2GB/sec，4.2GB/sec和6.4GB/sec，而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下，DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下，双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec，5.4GB/sec和6.4GB/sec，在这里可以看到，双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言，其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR（Double Data Rate，双倍数据传输）技术，FSB是外频的2倍，其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台，其FSB分别为266、333、400MHz，总线带宽分别是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec，使用单通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求，所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术，可说是收效不多，性能提高并不如英特尔平台那样明显，对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。 NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组，随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这种双通道DDR内存技术，SiS和VIA也纷纷响应，积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是，由于种种原因，要实现这种双通道DDR（128 bit的并行内存接口）传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同，后者有着高延时的特性并且为串行传输方式，这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性，它本身是低延时特性的，采用的是并行传输模式，还有最重要的一点：当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时，其信号波形往往会出现失真问题，这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度，芯片组的制造成本也会相应地提高，这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。示意图 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2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。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽，但是二者所达到效果却是不同的。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，理论上来说，两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器，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%。双通道DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的，并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的DIMM内存条，此时双通道DDR简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽，允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。 支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组，英特尔平台方面有英特尔的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列；VIA的PT880，ATI的Radeon 9100 IGP系列，SIS的SIIS 655，SIS 655FX和SIS 655TX；AMD平台方面则有VIA的KT880，NVIDIA的nForce2 Ultra 400，nForce2 IGP，nForce2 SPP及其以后的芯片。 AMD的64位CPU，由于集成了内存控制器，因此是否支持内存双通道看CPU就可以。目前AMD的台式机CPU，只有939接口的才支持内存双通道，754接口的不支持内存双通道。除了AMD的64位CPU，其他计算机是否可以支持内存双通道主要取决于主板芯片组，支持双通道的芯片组上边有描述，也可以查看主板芯片组资料。此外有些芯片组在理论上支持不同容量的内存条实现双通道，不过实际还是建议尽量使用参数一致的两条内存条。 § 技术突破 双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB（前端总线频率）越来越高，英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR（Quad Data Rate，四次数据传输）技术，其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz，总线带宽分别是3.2GB/sec，4.2GB/sec和6.4GB/sec，而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下，DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下，双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec，5.4GB/sec和6.4GB/sec，在这里可以看到，双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言，其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR（Double Data Rate，双倍数据传输）技术，FSB是外频的2倍，其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台，其FSB分别为266、333、400MHz，总线带宽分别是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec，使用单通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求，所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术，可说是收效不多，性能提高并不如英特尔平台那样明显，对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。 [1] § 技术进展 NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组，随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这种双通道DDR内存技术，SiS和VIA也纷纷响应，积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是，由于种种原因，要实现这种双通道DDR（128 bit的并行内存接口）传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同，后者有着高延时的特性并且为串行传输方式，这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性，它本身是低延时特性的，采用的是并行传输模式，还有最重要的一点：当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时，其信号波形往往会出现失真问题，这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度，芯片组的制造成本也会相应地提高，这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。 § 发展历史 在DDR RAM发展中期，记忆体带宽开始出现樽颈现象。原因是FSB带宽比记忆体带宽大得多，而处理器处理完的资料不能即时存入记忆体，造成处理器效能不能完全发挥。有见及此，芯片组厂商引入双通道内存技术。单条DDR记忆体是64位元带宽，而两条则是双倍－128位元。注:若芯片组只支援单通道内存，就算插入两条DDR记忆体也都是单通道内存，不会变成双通道内存。 在AMD平台，引入双通道内存技术的第一家芯片组厂商是nVidia。但当时AMD处理器的FSB带宽不是很大，双通道内存的效能提升作用轻微。其后Intel将DDR双通道内存技术引入，配合Xeon处理器，芯片组名为E7205。它支援DDR266双通道内存，用DDR的价钱得到RDRam的效能。而主板厂将之支援Pentium 4。毕竟是服务器平台产品，价格比较贵。而SiS的SiS 655出现，使DDR双通道成了平民化的技术；由于支援DDR333双通道内存，效能比E7205更高，价钱更低。而最经典的应该是i865PE了，支援DDR400双通道内存，800MHz FSB的Pentium 4。而i915P亦新增支援DDR-II 533双通道内存，P965支援DDR-II 1066双通道内存，最新的X48更支援DDR3-1600双通道内存。AMD平台方面，NVIDIA凭nForce 2 Ultra 400支援DDR400双通道内存，成为当时AMD平台效能最佳芯片组，更击败VIA的皇者地位。随后AMD的Athlon 64系列处理器亦内建了DDR400双通道内存控制器。Socket 940 - 支援DDR400 EEC双通道内存 Socket 939 - 支援DDR400 non-EEC双通道内存，内存效能较高 SiS和VIA亦在Intel和AMD平台推出过双通道内存芯片组。 § 安装插槽 双通道内存 内存双通道一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用，此外有些主板还要在BIOS做一下设置，一般主板说明书会有说明。当系统已经实现双通道后，有些主板在开机自检时会有提示，可以仔细看看。由于自检速度比较快，所以可能看不到。因此可以用一些软件查看，很多软件都可以检查，比如cpu-z，比较小巧。在“memory”这一项中有“channels”项目，如果这里显示“Dual”这样的字，就表示已经实现了双通道。两条256M的内存构成双通道效果会比一条512M的内存效果好，因为一条内存无法构成双通道。 以前的主板上也有3到4个内存插槽（DIMM），根据厂家的规定将它们命名为DIMM1、2、3或4（主板上也有同样的文字用来标明内存插槽的编号），但北桥芯片内只有1个64位的内存控制器，此时插入多根内存后内存总线的位宽还是64位，工作频率也不会改变，但内存的总容量却成倍增加了。这种主板上内存插槽紧密的排列在一起，彼此之间的距离也完全相同。 最新的支持双通道内存的主板主要有Intel的i865/i875和nVIDIA的nForce2芯片组（850/850E、E7205和SiS655/655FX本文不作讨论），i865/i875的北桥芯片（或称为MCH/GMCH，GMCH内置了显示功能）内有A、B两个64位的内存控制器，每个控制器又可以支持两根内存插槽，所以主板上同样有4根内存插槽，编号同样延续了DIMM1、2、3、4的标注方式，不过这4根插槽并非紧密的靠在一起，而是分为A、B两组，当A1与B1或A2与B2两根内存插槽上同时插入两根容量与结构相同的内存条时，才能实现双通道内存工作模式，此外，当四根内存插槽都插入相同的内存时也能进入双通道状态，其他情况下两组内存控制器都会自动转换为一组64位的控制器，这样与传统内存的工作模式就没有区别了。 为了兼顾用户安装的方便，一般主板厂家会在i865/i875主板上使用相同颜色的内存插槽来表示A1与B1的位置，而A2与B2内存插槽则采用另外一种颜色，用户只要将两根内存插入颜色相同的两个内存插槽上就可以实现双通道了。不过凡事总有例外的时候，比如有的厂家习惯用一种颜色的插槽来表示A通道而B通道用另外一种颜色，此时就要打开说明书确认一下，总的原则仍然是“隔行插入”的方式，如果按照主板上内存插槽的编号来看，DIMM1+DIMM3、DIMM2+DIMM4或DIMM1+2+3+4的插入方式才能建立双通道模式（内存也要完全相同）。 nForce2的北桥芯片（或称为IGP/SPP，IGP内置了显示功能）内同样有两个64位的内存控制器，其中A控制器只支持一根内存插槽，B通道则支持两根，A、B插槽之间有一段距离以方便用户识别，A通道的内存插槽在颜色上也可能与B通道两个内存插槽不同，用户只要将一根内存插入独立的内存插槽而另外一根插到另外两个彼此靠近的内存插槽就能组建成双通道模式，此外，如果全部插满内存，也能建立双通道模式，而且nForce2主板组建双通道模式时对内存容量乃至型号都没有严格的要求，使用方便。 理论说的再多，都需要实践的检验，实际上除了刚刚购买电脑的朋友外，手上或多或少的留有一、两根内存条，在建立双通道时这些内存到底还能否使用？下面我们通过实践来掌握建立双通道的窍门，灵活运用、触类旁通。 § 兼容问题 双通道内存 915以前的内存双通道据说比较严格，必须要一样的容量的两条，最好还要同品牌同颗粒的 但是从945开始，到现在的p35，据说可以不必要这样了，有以下的说明 内存越来越便宜,想升级到大内存的朋友越来越多,但原先使用的内存怎处理却也是个问题.有些朋友可能会以低价处理掉,但其实完全不用这么做.如原先使用二条512的朋友,只要再买一条1G的内存来组成弹性双通道就可以了！(现在拥有二条1G内存的朋友,想升级到4G同样只要再买一条2G的就行了） 在915芯片组以前,双通道内存的组建要求很严格，如内存必须成对、容量必须相同、安装于对应双通道的两根内存插槽，而且要尽量保证内存品牌和颗粒规格一致，否则会出现故障。 不过从945开始Intel逐步完善了弹性双通道内存技术，到965、p35时弹性双通道内存技术已经非常成熟！(915芯片以支持弹性双通道模式,但兼容性不好） 那要怎样才能组成弹性双通道呢？一般的ATX主板上都会有分为两种不同颜色的4根内存插槽，相邻不同颜色的两根插槽组成一个内存通道。 例如有两条512内存和一条1G的,只要将两条512内存插在不同颜色的插槽上,那根1G的内存可插在剩下的两个插槽中任何一下,这样就可组成弹性双通道了！ 最重要的是,弹性双通道内存性能跟对称双通道内存性能的差别很小！！ 什么是弹性双通道？ Intel弹性双通道内存技术的英文是Intel Flex Memory Technology，该技术使得内存的搭配更加灵活，它允许不同容量、不同规格甚至不成对的内存组成双通道，让系统配置和内存升级更具弹性。 Intel弹性双通道技术拥有以下两种双通道内存工作模式： 1.对称双通道工作模式 对称双通道工作模式要求两个通道的内存容量相等，但是没有严格要求内存容量的绝对对称，可以A通道为512MB +512MB，B通道为一条1GB，只要A和B通道各自的总容量相等就可以了。该模式下可使用 2个、3个或 4个内存条获得双通道模式，如果使用的内存模块速度不同，内存通道速度取决于系统中安装的速度最慢的内存模块速度。 2.非对称双通道模式 在非对称双通道模式下，两个通道的内存容量可以不相等，而组成双通道的内存容量大小取决于容量较小的那个通道。例如A通道有512MB内存，B通道有1GB内存，则A通道中的512MB和B通道中的512MB组成双通道，B通道剩下的512MB内存仍工作于单通道模式下。需要注意的是，两条内存必须插在相同颜色的插槽中。 § 组建优势 双通道内存 1． 何谓内存带宽 从功能上理解，我们可以将内存看作是内存控制器（一般位于北桥芯片中）与CPU之间的桥梁或与仓库。显然，内存的容量决定“仓库”的大小，而内存的带宽决定“桥梁”的宽窄，两者缺一不可，这也就是我们常常说道的“内存容量”与“内存速度”。除了内存容量与内存速度，延时周期也是决定其性能的关键。当CPU需要内存中的数据时，它会发出一个由内存控制器所执行的要求，内存控制器接著将要求发送至内存，并在接收数据时向CPU报告整个周期（从CPU到内存控制器，内存再回到CPU）所需的时间。毫无疑问，缩短整个周期也是提高内存速度的关键，这就好比在桥梁上工作的警察，其指挥疏通能力也是决定通畅度的因素之一。更快速的内存技术对整体性能表现有重大的贡献，但是提高内存带宽只是解决方案的一部分，数据在CPU以及内存间传送所花的时间通常比处理器执行功能所花的时间更长，为此缓冲区被广泛应用。其实，所谓的缓冲器就是CPU中的一级缓存与二级缓存，它们是内存这座“大桥梁”与CPU之间的“小桥梁”。事实上，一级缓存与二级缓存采用的是SRAM，我们也可以将其宽泛地理解为“内存带宽”，不过现在似乎更多地被解释为“前端总线”，所以我们也只是简单的提一下。事先预告一下，“前端总线”与“内存带宽”之间有着密切的联系，我们将会在后面的测试中有更加深刻的认识。 2． 内存带宽的重要性 内存带宽为何会如此重要呢？在回答这一问题之前，我们先来简单看一看系统工作的过程。基本上当CPU接收到指令后，它会最先向CPU中的一级缓存（L1 Cache）去寻找相关的数据，虽然一级缓存是与CPU同频运行的，但是由于容量较小，所以不可能每次都命中。这时CPU会继续向下一级的二级缓存（L2 Cache）寻找，同样的道理，当所需要的数据在二级缓存中也没有的话，会继续转向L3 Cache（如果有的话，如K6-2＋和K6-3）、内存和硬盘。由于目前系统处理的数据量都是相当巨大的，因此几乎每一步操作都得经过内存，这也是整个系统中工作最为频繁的部件。如此一来，内存的性能就在一定程度上决定了这个系统的表现，这点在多媒体设计软件和3D游戏中表现得更为明显。3D显卡的内存带宽（或许称为显存带宽更为合适）的重要性也是不言而喻的，甚至其作用比系统的内存带宽更为明显。大家知道，显示卡在进行像素渲染时，都需要从显存的不同缓冲区中读写数据。这些缓冲区中有的放置描述像素ARGB（阿尔法通道，红，绿，蓝）元素的颜色数据，有的放置像素Z值（用来描述像素的深度或者说可见性的数据）。显然，一旦产生Z轴数据，显存的负担会立即陡然提升，在加上各种材质贴图、深度复杂性渲染、3D特效，其工作量可想而知。在更多情况下，显存带宽的重要性超越了显存容量，这点我们将在后文的测试中有详细说明。 3．如何提高内存带宽 内存带宽的计算方法并不复杂，大家可以遵循如下的计算公式：带宽＝总线宽度×总线频率×一个时钟周期内交换的数据包个数。很明显，在这些乘数因子中，每个都会对最终的内存带宽产生极大的影响。然而，如今在频率上已经没有太大文章可作，毕竟这受到制作工艺的限制，不可能在短时间内成倍提高。而总线宽度和数据包个数就大不相同了，简单的改变会令内存带宽突飞猛进。DDR技术就使我们感受到提高数据包个数的好处，它令内存带宽疯狂地提升一倍。 当然，提高数据包个数的方法不仅仅局限于在内存上做文章，通过多个内存控制器并行工作同样可以起到效果，这也就是如今热门的双通道DDR芯片组（如nForce2、I875/865等）。事实上，双通道DDR内存控制器并不能算是新发明，因为早在RAMBUS时代，RDRAM就已经使用了类似技术，只不过当时RDRAM的总线宽度只有16Bit，无法与DDR的64Bit相提并论。内存技术发展到如今这一阶段，四通道内存控制器的出现也只是时间问题，VIA的QBM技术以及SiS支持四通道RDRAM的芯片组，这些都是未来的发展方向。至于显卡方面，我们对其显存带宽更加敏感，这甚至也是很多厂商用来区分高低端产品的重要方面。同样是使用DDR显存的产品，128Bit宽度的产品会表现出远远胜过64Bit宽度的产品。当然提高显存频率也是一种解决方案，不过其效果并不明显，而且会大幅度提高成本。值得注意的是，目前部分高端显卡甚至动用了DDRII技术，不过至少在目前看来，这项技术还为时过早。 4．如何识别产品的内存带宽 对于内存而言，辨别内存带宽是一件相当简单的事情，因为SDRAM、DDR、RDRAM这三种内存在外观上有着很大的差别，大家通过下面这副图就能清楚地认识到。唯一需要我们去辨认的便是不同频率的DDR内存。目前主流DDR内存分为DDR266、DDR333以及DDR400，其中后三位数字代表工作频率。通过内存条上的标识，自然可以很方便地识别出其规格。相对而言，显卡上显存带宽的识别就要困难一些。在这里，我们应该抓住“显存位宽”和“显存频率”两个重要的技术指标。显存位宽的计算方法是：单块显存颗粒位宽×显存颗粒总数，而显存频率则是由"1000/显存颗粒纳秒数"来决定。一般来说，我们可以从显存颗粒上一串编号的最后2两位看出其纳秒数，从中也就得知其显存频率。至于单块显存颗粒位宽，我们只能在网上查询。HY、三星、EtronTech（钰创）等都提供专用的显存编号查询网站，相当方便。如三星的显存就可以到如下的地址下载，只要输入相应的显存颗粒编号即可（http://www.samsung.com/Products/Semiconductor/DRAM/index.htm）。此外，使用RivaTuner也可以检测显卡上显存的总位宽，大家打开RivaTuner在MAIN菜单即可看到。 § 参考资料 http://publish.it168.com/cword/989.shtml http://hi.baidu.com/ggbdiamond/blog/item/6b83d03f2545d3c77d1e7186.html |
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