内存基本知识及深入讲解（先预发两篇，如果版主觉得有必要就继续）

会员6697

文章是从别的地方弄的，这里有SDR，RAMBUS，DDR的基本讲解及技术。

先声明：要学内存的就在这里看完，不要存硬盘里发霉！！！

SDRAM 与内存基础概念（ 一）

一、SDRAM 内存模组与基本结构
我们平时看到的SDRAM都是以模组形式出现， 为什么要做成这种形式呢？ 这首先要接触到两个概念：
物理Bank 与芯片位宽。

1、物理Bank
传统内存系统为了保证CPU 的正常工作， 必须一次传输完CPU 在一个传输周期内所需要的数据。而
CPU 在一个传输周期能接受的数据容量就是CPU 数据总线的位宽， 单位是bit（ 位） 。当时控制内存
与CPU 之间数据交换的北桥芯片也因此将内存总线的数据位宽等同于CPU 数据总线的位宽， 而这个
位宽就称之为物理Bank（ Physical Bank， 下文简称P-Bank） 的位宽。所以， 那时的内存必须要组织
成P-Bank 来与CPU 打交道。资格稍老的玩家应该还记得Pentium 刚上市时， 需要两条72pin 的SIMM
才能启动， 因为一条72pin -SIMM 只能提供32bit 的位宽， 不能满足Pentium 的64bit 数据总线的需要。
直到168pin-SDRAM DIMM 上市后， 才可以使用一条内存开机。下面将通过芯片位宽的讲述来进一步
解释P-Bank 的概念。
不过要强调一点， P-Bank 是SDRAM 及以前传统内存家族的特有概念， 在RDRAM 中将以通道
（ Channel） 取代， 而对于像Intel E7500 那样的并发式多通道DDR 系统， 传统的P-Bank 概念也不适
用。

2、芯片位宽
上文已经讲到SDRAM 内存系统必须要组成一个P-Bank 的位宽， 才能使CPU 正常工作， 那么这个
P-Bank 位宽怎么得到呢？ 这就涉及到了内存芯片的结构。
每个内存芯片也有自己的位宽， 即每个传输周期能提供的数据量。理论上， 完全可以做出一个位宽为
64bit 的芯片来满足P-Bank 的需要， 但这对技术的要求很高， 在成本和实用性方面也都处于劣势。所
以芯片的位宽一般都较小。台式机市场所用的SDRAM 芯片位宽最高也就是16bit， 常见的则是8bit。
这样， 为了组成P-Bank 所需的位宽， 就需要多颗芯片并联工作。对于16bit 芯片， 需要4 颗
（ 4×16bit=64bit） 。对于8bit 芯片， 则就需要8 颗了。
以上就是芯片位宽、芯片数量与P-Bank 的关系。P-Bank 其实就是一组内存芯片的集合， 这个集合的
容量不限， 但这个集合的总位宽必须与CPU 数据位宽相符。随着计算机应用的发展， 一个系统只有
一个P-Bank 已经不能满足容量的需要。所以， 芯片组开始可以支持多个P-Bank， 一次选择一个P-Bank
工作， 这就有了芯片组支持多少（ 物理） Bank 的说法。而在Intel 的定义中， 则称P-Bank 为行（ Row） ，
比如845G 芯片组支持4 个行， 也就是说它支持4 个P-Bank。另外， 在一些文档中， 也把P-Bank 称
为Rank（ 列） 。
回到开头的话题， DIMM 是SDRAM 集合形式的最终体现， 每个DIMM 至少包含一个P-Bank 的芯片
集合。在目前的DIMM 标准中， 每个模组最多可以包含两个P-Bank 的内存芯片集合， 虽然理论上完
全可以在一个DIMM 上支持多个P-Bank， 比如SDRAM DIMM 就有4 个芯片选择信号（ Chip Select，
简称片选或CS） ， 理论上可以控制4 个P-Bank 的芯片集合。只是由于某种原因而没有这么去做。比
如设计难度、制造成本、芯片组的配合等。至于DIMM 的面数与P-Bank 数量的关系， 在2001 年2
月的专题中已经明确了， 面数≠ P-Bank 数， 只有在知道芯片位宽的情况下， 才能确定P-Bank 的数量，
大度256MB 内存就是明显一例， 而这种情况在Registered 模组中非常普遍。有关内存模组的设计，
将在后面的相关章节中继续探讨。


二、SDRAM 内存芯片的内部结构
1、逻辑Bank 与芯片位宽
讲完SDRAM 的外在形式， 就该深入了解SDRAM 的内部结构了。这里主要的概念就是逻辑Bank。
简单地说， SDRAM 的内部是一个存储阵列。因为如果是管道式存储（ 就如排队买票） ， 就很难做到随
机访问了。
阵列就如同表格一样， 将数据“ 填” 进去， 你可以它想象成一张表格。和表格的检索原理一样， 先指
定一个行（ Row） ， 再指定一个列（ Column） ， 我们就可以准确地找到所需要的单元格， 这就是内存芯
片寻址的基本原理。对于内存， 这个单元格可称为存储单元,那么这个表格（ 存储阵列） 叫什么呢？ 它
就是逻辑Bank（ Logical Bank， 下文简称L-Bank） 。

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L-Bank 存储阵列示意图


由于技术、成本等原因， 不可能只做一个全容量的L-Bank， 而且最重要的是， 由于SDRAM 的工作
原理限制， 单一的L-Bank 将会造成非常严重的寻址冲突， 大幅降低内存效率（ 在后文中将详细讲述） 。
所以人们在SDRAM 内部分割成多个L-Bank， 较早以前是两个， 目前基本都是4 个， 这也是SDRAM
规范中的最高L-Bank 数量。到了RDRAM 则最多达到了32 个， 在最新DDR-Ⅱ 的标准中， L-Bank
的数量也提高到了8 个。
这样， 在进行寻址时就要先确定是哪个L-Bank， 然后再在这个选定的L-Bank 中选择相应的行与列进
行寻址。可见对内存的访问， 一次只能是一个L-Bank 工作， 而每次与北桥交换的数据就是L-Bank 存
储阵列中一个“ 存储单元” 的容量。在某些厂商的表述中， 将L-Bank 中的存储单元称为Word（ 此处
代表位的集合而不是字节的集合） 。
从前文可知， SDRAM 内存芯片一次传输率的数据量就是芯片位宽， 那么这个存储单元的容量就是芯
片的位宽（ 也是L-Bank 的位宽） ， 但要注意， 这种关系也仅对SDRAM 有效， 原因将在下文中说明。

2、内存芯片的容量
现在我们应该清楚内存芯片的基本组织结构了。那么内存的容量怎么计算呢？ 显然， 内存芯片的容量
就是所有L-Bank 中的存储单元的容量总合。计算有多少个存储单元和计算表格中的单元数量的方法
一样：
存储单元数量=行数× 列数（ 得到一个L-Bank 的存储单元数量） × L-Bank 的数量

在很多内存产品介绍文档中， 都会用M×W 的方式来表示芯片的容量（ 或者说是芯片的规格/组织结
构） 。M 是该芯片中存储单元的总数， 单位是兆（ 英文简写M， 精确值是1048576， 而不是1000000） ，
W 代表每个存储单元的容量， 也就是SDRAM 芯片的位宽（ Width） ， 单位是bit。计算出来的芯片容
量也是以bit 为单位， 但用户可以采用除以8 的方法换算为字节（ Byte） 。比如8M×8， 这是一个8bit
位宽芯片， 有8M 个存储单元， 总容量是64Mbit（ 8MB） 。
不过， M×W 是最简单的表示方法。下图则是某公司对自己内存芯片的容量表示方法， 这可以说是最
正规的形式之一。

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我们可以计算一下， 结果可以发现这三个规格的容量都是128Mbits， 只是由于位宽的变化引起了存储
单元的数量变化。从这个例子就也可以看出， 在相同的总容量下， 位宽可以采用多种不同的设计。
3、与芯片位宽相关的DIMM 设计
为什么在相同的总容量下， 位宽会有多种不同的设计呢？ 这主要是为了满足不同领域的需要。现在大
家已经知道P-Bank 的位宽是固定的， 也就是说当芯片位宽确定下来后， 一个P-Bank 中芯片的个数也
就自然确定了， 而前文讲过P-Bank 对芯片集合的位宽有要求， 对芯片集合的容量则没有任何限制。
高位宽的芯片可以让DIMM 的设计简单一些（ 因为所用的芯片少） ， 但在芯片容量相同时， 这种DIMM
的容量就肯定比不上采用低位宽芯片的模组， 因为后者在一个P-Bank 中可以容纳更多的芯片。比如
上文中那个内存芯片容量标识图， 容量都是128Mbit， 合16MB。如果DIMM 采用双P-Bank+16bit 芯
片设计， 那么只能容纳8 颗芯片， 计128MB。但如果采用4bit 位宽芯片， 则可容纳32 颗芯片， 计512MB。
DIMM 容量前后相差出4 倍， 可见芯片位宽对DIMM 设计的重要性。因此， 8bit 位宽芯片是桌面台式
机上容量与成本之间平衡性较好的选择， 所以在市场上也最为普及， 而高于16bit 位宽的芯片一般用
在需要更大位宽的场合， 如显卡等， 至于4bit 位宽芯片很明显非常适用于大容量内存应用领域， 基本
不会在标准的Unbuffered 模组设计中出现。

会员5561

谢谢楼主分享..................