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單體多字存儲器主要解決訪存速度的問題

發布時間: 2022-07-14 09:16:08

① 在多級層次存儲系統中「Cache——主存」層次主要解決什麼問題主存——輔存層次主要解決什麼問題

Cache—主存層次主要解決CPU和主存速度不匹配的問題,在存儲系統中主要對CPU訪存起加速作用。從CPU的角度看,該層次的速度接近於Cache,而容量和每位價格卻接近於主存。這就解決了存儲器的高速度和低成本之間的矛盾。
詳見http://wenku..com/link?url=-HGOB--QbgZYIyhxvGT2y4UtJJSem

② 2. 簡要說明提高訪存速度可採取哪些措施

提高訪存速度可從尋找高速元件和採用層次結構外,還可調整主存的結構也可提高訪存的速度,如單體多字系統和多體並行系統。

③ 提高存儲器速度可採用哪些措施,請說出至少五種措施。

1、採用高速器件

2、採用cache

3、採用多體交叉存儲器

4、採用用雙埠存儲器

5、採用相聯存儲器,加長存儲器的字長。

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磁碟存儲訪問時間

磁碟設備在工作時以恆定速率旋轉。

為了讀或寫,磁頭必須能移動到所要求的磁軌上,並等待所要求的扇區的開始位置旋轉到磁頭下,然後再開始讀或寫數據。故可把對磁碟的訪問時間分成以下三部分。

1)尋道時間

這是指把磁臂(磁頭)移動到指定磁軌上所經歷的時間。該時間是啟動磁臂的時間s與磁頭移動n條磁軌所花費的時間之和,即

=m×n+s

其中,m是一常數,與磁碟驅動器的速度有關。對於一般磁碟,m=0.2;對於高速磁碟,

m≤0.1,磁臂的啟動時間約為2ms。

這樣,對於一般的溫盤,其尋道時間將隨尋道距離的

增加而增大,大體上是5~30ms。

2)旋轉延遲時間

這是指定扇區移動到磁頭下面所經歷的時間。不同的磁碟類型中,旋轉速度至少相差一個數量級,如軟盤為300r/min,硬碟一般為7200~15000r/min,甚至更高。

對於磁碟旋轉延遲時間而言,如硬碟,旋轉速度為15000r/min,每轉需時4ms,平均旋轉延遲時間為2ms;而軟盤,其旋轉速度為300r/min或600r/min,這樣,平均為50~100ms。

3)傳輸時間

這是指把數據從磁碟讀出或向磁碟寫入數據所經歷的時間。Tt的大小與每次所讀/寫的位元組數b和旋轉速度有關:

其中,r 為磁碟每秒鍾的轉數;N 為一條磁軌上的位元組數,當一次讀/寫的位元組數相當於半條

磁軌上的位元組數時,與相同。因此,可將訪問時間表示為

由上式可以看出,在訪問時間中,尋道時間和旋轉延遲時間基本上都與所讀/寫數據的多少無關,而且它通常占據了訪問時間中的大頭。

例如,我們假定尋道時間和旋轉延遲時間平均為20ms,而磁碟的傳輸速率為10MB/s,如果要傳輸10KB的數據,此時總的訪問時間為21ms,可見傳輸時間所佔比例是非常小的。

當傳輸100KB數據時,其訪問時間也只是30ms,即當傳輸的數據量增大10倍時,訪問時間只增加約50%。

目前磁碟的傳輸速率已達80MB/s以上,數據傳輸時間所佔的比例更低。可見,適當地集中數據(不要太零散)傳輸,將有利於提高傳輸效率。

④ 單體多字存儲器是怎麼一次取出n條指令的

比如存儲字長為32位,指令字長為8位,用一個存取時間就能取出這一個存儲單元的內容,也就是4條指令,然後每隔1/4存取周期向CPU送一條指令,一個存儲周期就能送4條。當然前提是指令在主存內是連續存放的。

⑤ 為什麼多結構體存儲器可以提高訪問速度

多個人的力不比一個人的力大嗎?

⑥ 計算機的三級存儲系統是什麼解決了什麼實際問題

計算機的三級存儲系統是什麼?
答:計算機系統中存儲層次可分為三級:高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器。高速緩沖存儲器用來改善主存儲器與中央處理器的速度匹配問題;輔助存儲器用於擴大存儲空間。

解決了什麼實際問題?
答:計算機的三級存儲系統解決存儲器速度、容量、價格三者之間的矛盾,並且提升了CPU訪存速度,改善了系統的總體性能;

⑦ 多模塊存儲器的模塊是存儲晶元嗎

多模塊存儲器:為提高訪存速度,常採用多模塊存儲器,常用的有單體多字存儲器和多體低位交叉存儲器。CPU的速度比存儲器塊,若同時從存儲器中取出n條指令,就可以充分利用CPU資源,提高運行速度。
存儲器晶元屬於通用集成電路,是嵌入式系統晶元的概念在存儲行業的具體應用。通過在單一晶元中嵌入軟體,實現多功能和高性能,以及對多種協議、多種硬體和不同應用的支持。

⑧ 計算機組成原理結構

一、計算機的組成及學習大綱
1. 計算機的組成
計算機的三大件 :CPU、內存、主板
(1)CPU,中央處理器,計算機最核心的配件,負責所有的計算。
(2)內存,你編寫的程序、運行的游戲、打開的瀏覽器都要載入到內存中才能運行,程序讀取的數據、計算的結果也都在內存中,內存的大小決定了你能載入的東西的多少。
(3)主板,存放在內存中數據需要被CPU讀取,CPU計算完成後,還要把數據寫入到內存中,然而CPU不能直接插在內存上,這就需要主板出馬了,主板上很多個插槽,CPU和內存都是插在主板上,主板的晶元組和匯流排解決了CPU和內存之間的通訊問題,晶元組控制數據傳輸的流轉,決定數據從哪裡流向哪裡,匯流排是實際數據傳輸的告訴公里,匯流排速度決定了數據的傳輸速度。
(4)輸入/輸出設備,其實有了以上三大件之後,計算機就可以跑起來了。我們日常使用的話還需要鍵盤、滑鼠、顯示器等輸入/輸出設備,而很多雲伺服器通過SSH遠程登錄就可以訪問,就不需要配顯示器、滑鼠、鍵盤這些東西,節省成本且方便維護。
(5)硬碟,有了硬碟數據才能長久的保存下來,大部分還會給自己的機器配上機箱和風扇,解決灰塵和散熱問題,不過這些也不是必須的,用紙板和電風扇替代也一樣可以用。
(6)顯卡,顯卡里有GPU圖形處理器,主要負責圖形渲染,使用圖形界面操作系統的計算機,顯卡是必不可少的。現在的主板都帶了內置的顯卡,如果想玩游戲、做圖形渲染,一般需要一張單獨的顯卡,插在主板上。
2. 馮·諾依曼體系
現代計算機的硬體基礎架構都是依賴於馮諾依曼提出的馮諾依曼體系結構,現代計算機的核心架構可以抽象為五個基礎組件:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。
具體到現代計算機,運算器和控制器組成了現代計算機的CPU,存儲器對應著內存和硬碟,主板控制著CPU、內存、硬碟、輸出/輸出設備之間的通訊。
馮諾依曼體系結構也叫做存儲程序計算機,即可編程、可存儲的計算機。
任何一台計算機的任何一個部件都可以歸到運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備中,而所有的現代計算機也都是基於這個基礎架構來設計開發的。
馮諾依曼體系結構確立了我們現代計算機的硬體基礎架構,學習計算機組成原理,就是學習和拆解馮諾依曼體系。

⑨ 提高訪存速度的方法有哪些

在計算機的組成結構中,有一個很重要的部分,就是存儲器。存儲器是用來存儲程序和數據的部件,對於計算機來說,有了存儲器,才有記憶功能,才能保證正常工作。存儲器的種類很多,按其用途可分為主存儲器和輔助存儲器,主存儲器又稱內存儲器(簡稱內存).內存在電腦中起著舉足輕重的作用。內存一般採用半導體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM),只讀存儲器(ROM),以及高速緩存(CACHE)。只不過因為RAM是其中最重要的存儲器。S(SYSNECRONOUS)DRAM 同步動態隨機存取存儲器:SDRAM為168腳,這是目前PENTIUM及以上機型使用的內存。SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鍾鎖在一起,使CPU和RAM能夠共享一個時鍾周期,以相同的速度同步工作,每一個時鍾脈沖的上升沿便開始傳遞數據,速度比EDO內存提高50%。DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM :SDRAM的更新換代產品,他允許在時鍾脈沖的上升沿和下降沿傳輸數據,這樣不需要提高時鍾的頻率就能加倍提高SDRAM的速度。

●內存

內存就是存儲程序以及數據的地方,比如當我們在使用WPS處理文稿時,當你在鍵盤上敲入字元時,它就被存入內存中,當你選擇存檔時,內存中的數據才會被存入硬(磁)盤。在進一步理解它之前,還應認識一下它的物理概念。

●只讀存儲器(ROM)

ROM表示只讀存儲器(Read Only Memory),在製造ROM的時候,信息(數據或程序)就被存入並永久保存。這些信息只能讀出,一般不能寫入,即使機器掉電,這些數據也不會丟失。ROM一般用於存放計算機的基本程序和數據,如BIOS ROM。其物理外形一般是雙列直插式(DIP)的集成塊。

●隨機存儲器(RAM)

隨機存儲器(Random Access Memory)表示既可以從中讀取數據,也可以寫入數據。當機器電源關閉時,存於其中的數據就會丟失。我們通常購買或升級的內存條就是用作電腦的內存,內存條(SIMM)就是將RAM集成塊集中在一起的一小塊電路板,它插在計算機中的內存插槽上,以減少RAM集成塊佔用的空間。目前市場上常見的內存條有128M/條、256M/條、512M/條等。

●高速緩沖存儲器(Cache)

Cache也是我們經常遇到的概念,它位於CPU與內存之間,是一個讀寫速度比內存更快的存儲器。當CPU向內存中寫入或讀出數據時,這個數據也被存儲進高速緩沖存儲器中。當CPU再次需要這些數據時,CPU就從高速緩沖存儲器讀取數據,而不是訪問較慢的內存,當然,如需要的數據在Cache中沒有,CPU會再去讀取內存中的數據。

當你理解了上述概念後,也許你會問,內存就是內存,為什麼又會出現各種內存名詞,這到底又是怎麼回事呢?

在回答這個問題之前,我們再來看看下面這一段。

物理存儲器和地址空間

物理存儲器和存儲地址空間是兩個不同的概念。但是由於這兩者有十分密切的關系,而且兩者都用B、KB、MB、GB來度量其容量大小,因此容易產生認識上的混淆。初學者弄清這兩個不同的概念,有助於進一步認識內存儲器和用好內存儲器。

物理存儲器是指實際存在的具體存儲器晶元。如主板上裝插的內存條和裝載有系統的BIOS的ROM晶元,顯示卡上的顯示RAM晶元和裝載顯示BIOS的ROM晶元,以及各種適配卡上的RAM晶元和ROM晶元都是物理存儲器。

存儲地址空間是指對存儲器編碼(編碼地址)的范圍。所謂編碼就是對每一個物理存儲單元(一個位元組)分配一個號碼,通常叫作「編址」。分配一個號碼給一個存儲單元的目的是為了便於找到它,完成數據的讀寫,這就是所謂的「定址」(所以,有人也把地址空間稱為定址空間)。

地址空間的大小和物理存儲器的大小並不一定相等。舉個例子來說明這個問題:某層樓共有17個房間,其編號為801~817。這17個房間是物理的,而其地址空間採用了三位編碼,其范圍是800~899共100個地址,可見地址空間是大於實際房間數量的。

對於386以上檔次的微機,其地址匯流排為32位,因此地址空間可達232即4GB。但實際上我們所配置的物理存儲器通常只有1MB、2MB、4MB、8MB、16MB、32MB等,遠小於地址空間所允許的范圍。

好了,現在可以解釋為什麼會產生諸如:常規內存、保留內存、上位內存、高端內存、擴充內存和擴展內存等不同內存類型。

各種內存概念

這里需要明確的是,我們討論的不同內存的概念是建立在定址空間上的。

IBM推出的第一台PC機採用的CPU是8088晶元,它只有20根地址線,也就是說,它的地址空間是1MB。

PC機的設計師將1MB中的低端640KB用作RAM,供DOS及應用程序使用,高端的384KB則保留給ROM、視頻適配卡等系統使用。從此,這個界限便被確定了下來並且沿用至今。低端的640KB就被稱為常規內存即PC機的基本RAM區。保留內存中的低128KB是顯示緩沖區,高64KB是系統BIOS(基本輸入/輸出系統)空間,其餘192KB空間留用。從對應的物理存儲器來看,基本內存區只使用了512KB晶元,佔用0000至80000這512KB地址。顯示內存區雖有128KB空間,但對單色顯示器(MDA卡)只需4KB就足夠了,因此只安裝4KB的物理存儲器晶元,佔用了B0000至B10000這4KB的空間,如果使用彩色顯示器(CGA卡)需要安裝16KB的物理存儲器,佔用B8000至BC000這16KB的空間,可見實際使用的地址范圍都小於允許使用的地址空間。

在當時(1980年末至1981年初)這么「大」容量的內存對PC機使用者來說似乎已經足夠了,但是隨著程序的不斷增大,圖象和聲音的不斷豐富,以及能訪問更大內存空間的新型CPU相繼出現,最初的PC機和MS-DOS設計的局限性變得越來越明顯。

1.什麼是擴充內存?

EMS工作原理

到1984年,即286被普遍接受不久,人們越來越認識到640KB的限制已成為大型程序的障礙,這時,Intel和Lotus,這兩家硬、軟體的傑出代表,聯手制定了一個由硬體和軟體相結合的方案,此方法使所有PC機存取640KB以上RAM成為可能。而Microsoft剛推出Windows不久,對內存空間的要求也很高,因此它也及時加入了該行列。

在1985年初,Lotus、Intel和Microsoft三家共同定義了LIM-EMS,即擴充內存規范,通常稱EMS為擴充內存。當時,EMS需要一個安裝在I/O槽口的內存擴充卡和一個稱為EMS的擴充內存管理程序方可使用。但是I/O插槽的地址線只有24位(ISA匯流排),這對於386以上檔次的32位機是不能適應的。所以,現在已很少使用內存擴充卡。現在微機中的擴充內存通常是用軟體如DOS中的EMM386把擴展內存模擬或擴充內存來使用。所以,擴充內存和擴展內存的區別並不在於其物理存儲器的位置,而在於使用什麼方法來讀寫它。下面將作進一步介紹。

前面已經說過擴充存儲器也可以由擴展存儲器模擬轉換而成。EMS的原理和XMS不同,它採用了頁幀方式。頁幀是在1MB空間中指定一塊64KB空間(通常在保留內存區內,但其物理存儲器來自擴展存儲器),分為4頁,每頁16KB。EMS存儲器也按16KB分頁,每次可交換4頁內容,以此方式可訪問全部EMS存儲器。符合EMS的驅動程序很多,常用的有EMM386.EXE、QEMM、TurboEMS、386MAX等。DOS和Windows中都提供了EMM386.EXE。

2.什麼是擴展內存?

我們知道,286有24位地址線,它可定址16MB的地址空間,而386有32位地址線,它可定址高達4GB的地址空間,為了區別起見,我們把1MB以上的地址空間稱為擴展內存XMS(eXtend memory)。

在386以上檔次的微機中,有兩種存儲器工作方式,一種稱為實地址方式或實方式,另一種稱為保護方式。在實方式下,物理地址仍使用20位,所以最大定址空間為1MB,以便與8086兼容。保護方式採用32位物理地址,定址范圍可達4GB。DOS系統在實方式下工作,它管理的內存空間仍為1MB,因此它不能直接使用擴展存儲器。為此,Lotus、Intel、AST及Microsoft公司建立了MS-DOS下擴展內存的使用標准,即擴展內存規范XMS。我們常在Config.sys文件中看到的Himem.sys就是管理擴展內存的驅動程序。

擴展內存管理規范的出現遲於擴充內存管理規范。

3.什麼是高端內存區?

在實方式下,內存單元的地址可記為:

段地址:段內偏移

通常用十六進制寫為XXXX:XXXX。實際的物理地址由段地址左移4位再和段內偏移相加而成。若地址各位均為1時,即為FFFF:FFFF。其實際物理地址為:FFF0+FFFF=10FFEF,約為1088KB(少16位元組),這已超過1MB范圍進入擴展內存了。這個進入擴展內存的區域約為64KB,是1MB以上空間的第一個64KB。我們把它稱為高端內存區HMA(High Memory Area)。HMA的物理存儲器是由擴展存儲器取得的。因此要使用HMA,必須要有物理的擴展存儲器存在。此外HMA的建立和使用還需要XMS驅動程序HIMEM.SYS的支持,因此只有裝入了HIMEM.SYS之後才能使用HMA。

4.什麼是上位內存?

為了解釋上位內存的概念,我們還得回過頭看看保留內存區。保留內存區是指640KB~1024KB(共384KB)區域。這部分區域在PC誕生之初就明確是保留給系統使用的,用戶程序無法插足。但這部分空間並沒有充分使用,因此大家都想對剩餘的部分打主意,分一塊地址空間(注意:是地址空間,而不是物理存儲器)來使用。於是就得到了又一塊內存區域UMB。

UMB(Upper Memory Blocks)稱為上位內存或上位內存塊。它是由擠占保留內存中剩餘未用的空間而產生的,它的物理存儲器仍然取自物理的擴展存儲器,它的管理驅動程序是EMS驅動程序。

5.什麼是SHADOW(影子)內存?

對於細心的讀者,可能還會發現一個問題:即是對於裝有1MB或1MB以上物理存儲器的機器,其640KB~1024KB這部分物理存儲器如何使用的問題。由於這部分地址空間已分配為系統使用,所以不能再重復使用。為了利用這部分物理存儲器,在某些386系統中,提供了一個重定位功能,即把這部分物理存儲器的地址重定位為1024KB~1408KB。這樣,這部分物理存儲器就變成了擴展存儲器,當然可以使用了。但這種重定位功能在當今高檔機器中不再使用,而把這部分物理存儲器保留作為Shadow存儲器。Shadow存儲器可以占據的地址空間與對應的ROM是相同的。Shadow由RAM組成,其速度大大高於ROM。當把ROM中的內容(各種BIOS程序)裝入相同地址的Shadow RAM中,就可以從RAM中訪問BIOS,而不必再訪問ROM。這樣將大大提高系統性能。因此在設置CMOS參數時,應將相應的Shadow區設為允許使用(Enabled)。

6、什麼是奇/偶校驗?

奇/偶校驗(ECC)是數據傳送時採用的一種校正數據錯誤的一種方式,分為奇校驗和偶校驗兩種。

如果是採用奇校驗,在傳送每一個位元組的時候另外附加一位作為校驗位,當實際數據中「1」的個數為偶數的時候,這個校驗位就是「1」,否則這個校驗位就是「0」,這樣就可以保證傳送數據滿足奇校驗的要求。在接收方收到數據時,將按照奇校驗的要求檢測數據中「1」的個數,如果是奇數,表示傳送正確,否則表示傳送錯誤。

同理偶校驗的過程和奇校驗的過程一樣,只是檢測數據中「1」的個數為偶數。

總 結

經過上面分析,內存儲器的劃分可歸納如下:

●基本內存 占據0~640KB地址空間。

●保留內存 占據640KB~1024KB地址空間。分配給顯示緩沖存儲器、各適配卡上的ROM和系統ROM BIOS,剩餘空間可作上位內存UMB。UMB的物理存儲器取自物理擴展存儲器。此范圍的物理RAM可作為Shadow RAM使用。

●上位內存(UMB) 利用保留內存中未分配使用的地址空間建立,其物理存儲器由物理擴展存儲器取得。UMB由EMS管理,其大小可由EMS驅動程序設定。

●高端內存(HMA) 擴展內存中的第一個64KB區域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS建立和管理。

●XMS內存 符合XMS規范管理的擴展內存區。其驅動程序為HIMEM.SYS。

●EMS內存 符合EMS規范管理的擴充內存區。其驅動程序為EMM386.EXE等。 支持內存類型是指主板所支持的具體內存類型。不同的主板所支持的內存類型是不相同的。早期的主板使用的內存類型主要有FPM、EDO、,SDRAM、RDRAM,目前主板常見的有DDR、DDR2內存。

FPM內存

FPM是Fast Page Mode(快頁模式)的簡稱,是較早的PC機普遍使用的內存,它每隔3個時鍾脈沖周期傳送一次數據。現在早就被淘汰掉了。

EDO內存

EDO是Extended Data Out(擴展數據輸出)的簡稱,它取消了主板與內存兩個存儲周期之間的時間間隔,每隔2個時鍾脈沖周期傳輸一次數據,大大地縮短了存取時間,使存取速度提高30%,達到60ns。EDO內存主要用於72線的SIMM內存條,以及採用EDO內存晶元的PCI顯示卡。這種內存流行在486以及早期的奔騰計算機系統中,它有72線和168線之分,採用5V工作電壓,帶寬32 bit,必須兩條或四條成對使用,可用於英特爾430FX/430VX甚至430TX晶元組主板上。目前也已經被淘汰,只能在某些老爺機上見到。

SDRAM內存

SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory(同步動態隨機存儲器)的簡稱,是前幾年普遍使用的內存形式。SDRAM採用3.3v工作電壓,帶寬64位,SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鍾鎖在一起,使RAM和CPU能夠共享一個時鍾周期,以相同的速度同步工作,與 EDO內存相比速度能提高50%。SDRAM基於雙存儲體結構,內含兩個交錯的存儲陣列,當CPU從一個存儲體或陣列訪問數據時,另一個就已為讀寫數據做好了准備,通過這兩個存儲陣列的緊密切換,讀取效率就能得到成倍的提高。SDRAM不僅可用作主存,在顯示卡上的顯存方面也有廣泛應用。SDRAM曾經是長時間使用的主流內存,從430TX晶元組到845晶元組都支持SDRAM。但隨著DDR SDRAM的普及,SDRAM也正在慢慢退出主流市場。

RDRAM內存

RDRAM是Rambus Dynamic Random Access Memory(存儲器匯流排式動態隨機存儲器)的簡稱,是Rambus公司開發的具有系統帶寬、晶元到晶元介面設計的內存,它能在很高的頻率范圍下通過一個簡單的匯流排傳輸數據,同時使用低電壓信號,在高速同步時鍾脈沖的兩邊沿傳輸數據。最開始支持RDRAM的是英特爾820晶元組,後來又有840,850晶元組等等。RDRAM最初得到了英特爾的大力支持,但由於其高昂的價格以及Rambus公司的專利許可限制,一直未能成為市場主流,其地位被相對廉價而性能同樣出色的DDR SDRAM迅速取代,市場份額很小。

DDR SDRAM內存

DDR SDRAM是Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory(雙數據率同步動態隨機存儲器)的簡稱,是由VIA等公司為了與RDRAM相抗衡而提出的內存標准。DDR SDRAM是SDRAM的更新換代產品,採用2.5v工作電壓,它允許在時鍾脈沖的上升沿和下降沿傳輸數據,這樣不需要提高時鍾的頻率就能加倍提高SDRAM的速度,並具有比SDRAM多一倍的傳輸速率和內存帶寬,例如DDR 266與PC 133 SDRAM相比,工作頻率同樣是133MHz,但內存帶寬達到了2.12 GB/s,比PC 133 SDRAM高一倍。目前主流的晶元組都支持DDR SDRAM,是目前最常用的內存類型。

DDR2

DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代內存技術標准,它與上一代DDR內存技術標准最大的不同就是,雖然同是採用了在時鍾的上升/下降延同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2內存卻擁有兩倍於上一代DDR內存預讀取能力(即:4bit數據讀預取)。換句話說,DDR2內存每個時鍾能夠以4倍外部匯流排的速度讀/寫數據,並且能夠以內部控制匯流排4倍的速度運行。

DDR2內存的頻率

此外,由於DDR2標准規定所有DDR2內存均採用FBGA封裝形式,而不同於目前廣泛應用的TSOP/TSOP-II封裝形式,FBGA封裝可以提供了更為良好的電氣性能與散熱性,為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展歷程,從第一代應用到個人電腦的DDR200經過DDR266、DDR333到今天的雙通道DDR400技術,第一代DDR的發展也走到了技術的極限,已經很難通過常規辦法提高內存的工作速度;隨著Intel最新處理器技術的發展,前端匯流排對內存帶寬的要求是越來越高,擁有更高更穩定運行頻率的DDR2內存將是大勢所趨。

DDR2與DDR的區別:

在了解DDR2內存諸多新技術前,先讓我們看一組DDR和DDR2技術對比的數據。

1、延遲問題:

從上表可以看出,在同等核心頻率下,DDR2的實際工作頻率是DDR的兩倍。這得益於DDR2內存擁有兩倍於標准DDR內存的4BIT預讀取能力。換句話說,雖然DDR2和DDR一樣,都採用了在時鍾的上升延和下降延同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2擁有兩倍於DDR的預讀取系統命令數據的能力。也就是說,在同樣100MHz的工作頻率下,DDR的實際頻率為200MHz,而DDR2則可以達到400MHz。

這樣也就出現了另一個問題:在同等工作頻率的DDR和DDR2內存中,後者的內存延時要慢於前者。舉例來說,DDR 200和DDR2-400具有相同的延遲,而後者具有高一倍的帶寬。實際上,DDR2-400和DDR 400具有相同的帶寬,它們都是3.2GB/s,但是DDR400的核心工作頻率是200MHz,而DDR2-400的核心工作頻率是100MHz,也就是說DDR2-400的延遲要高於DDR400。

2、封裝和發熱量:

DDR2內存技術最大的突破點其實不在於用戶們所認為的兩倍於DDR的傳輸能力,而是在採用更低發熱量、更低功耗的情況下,DDR2可以獲得更快的頻率提升,突破標准DDR的400MHZ限制。

DDR內存通常採用TSOP晶元封裝形式,這種封裝形式可以很好的工作在200MHz上,當頻率更高時,它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容,這會影響它的穩定性和頻率提升的難度。這也就是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的原因。而DDR2內存均採用FBGA封裝形式。不同於目前廣泛應用的TSOP封裝形式,FBGA封裝提供了更好的電氣性能與散熱性,為DDR2內存的穩定工作與未來頻率的發展提供了良好的保障。

DDR2內存採用1.8V電壓,相對於DDR標準的2.5V,降低了不少,從而提供了明顯的更小的功耗與更小的發熱量,這一點的變化是意義重大的。

DDR2採用的新技術:

除了以上所說的區別外,DDR2還引入了三項新的技術,它們是OCD、ODT和Post CAS。

OCD(Off-Chip Driver):也就是所謂的離線驅動調整,DDR II通過OCD可以提高信號的完整性。DDR II通過調整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的電阻值使兩者電壓相等。使用OCD通過減少DQ-DQS的傾斜來提高信號的完整性;通過控制電壓來提高信號品質。

ODT:ODT是內建核心的終結電阻器。我們知道使用DDR SDRAM的主板上面為了防止數據線終端反射信號需要大量的終結電阻。它大大增加了主板的製造成本。實際上,不同的內存模組對終結電路的要求是不一樣的,終結電阻的大小決定了數據線的信號比和反射率,終結電阻小則數據線信號反射低但是信噪比也較低;終結電阻高,則數據線的信噪比高,但是信號反射也會增加。因此主板上的終結電阻並不能非常好的匹配內存模組,還會在一定程度上影響信號品質。DDR2可以根據自已的特點內建合適的終結電阻,這樣可以保證最佳的信號波形。使用DDR2不但可以降低主板成本,還得到了最佳的信號品質,這是DDR不能比擬的。

Post CAS:它是為了提高DDR II內存的利用效率而設定的。在Post CAS操作中,CAS信號(讀寫/命令)能夠被插到RAS信號後面的一個時鍾周期,CAS命令可以在附加延遲(Additive Latency)後面保持有效。原來的tRCD(RAS到CAS和延遲)被AL(Additive Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中進行設置。由於CAS信號放在了RAS信號後面一個時鍾周期,因此ACT和CAS信號永遠也不會產生碰撞沖突。

總的來說,DDR2採用了諸多的新技術,改善了DDR的諸多不足,雖然它目前有成本高、延遲慢能諸多不足,但相信隨著技術的不斷提高和完善,這些問題終將得到解決。

ECC並不是內存類型,ECC(Error Correction Coding或Error Checking and Correcting)是一種具有自動糾錯功能的內存,英特爾的82430HX晶元組就開始支持它,使用該晶元組的主板都可以安裝使用ECC內存,但由於ECC內存成本比較高,所以主要應用在要求系統運算可靠性比較高的商業電腦中,例如伺服器/工作站等等。由於實際上存儲器出錯的情況不會經常發生,而且普通的主板也並不支持ECC內存,所以一般的家用與辦公電腦也不必採用ECC內存。
參考資料:http://ke..com/view/1082.html

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