PC这个家伙可以说是如今变化最快的“物种”之一了,在它身上我们能明显看到设计者和制造者对整机性能的不断追求。尤其是CPU,制造商们总是设法提高他们产品的工作频率,CPU的脚步当然迈得最快,从几年前的MHz到如今的以GHz来计算,两个单位间的差距足以令人咋舌。不过,即便CPU的速度快了好多倍,我们却无法感受到电脑速度的成比增长,归根溯源,存储器并没有太大的变化。
从电脑运行的流程来看,系统性能的瓶颈主要还是集中在数据的读取和传输上。数据的读取与传输主要依赖于硬盘和内存的速度,而要提高以机械结构为主的硬盘速度,决非一朝一夕之间的事,而且进展缓慢。虽然我们看到IDE接口速度发展也相当快,从ATA33、ATA66进展到ATA100和最近的ATA133时间并不算长,但实际上硬盘的传输率却进展甚微,仍旧局限在几十MB的小范围内。提高系统性能的重担很自然地落在了内存的肩上。好在各大厂商一向非常重视内存的技术和规格,从SDRAM到DDR和RDRAM的流行,我们能够在应用中看到内存性能的迅速进步。我们不妨来看看各种技术规格的内存将会如何发展。
SDRAM:夕阳将落
SDRAM (Synchronous Dynamic RAM,同步动态随机存储器)自从随着Pentium面世以来,一直是星途坦荡的内部存储器。这种RAM很受欢迎,绝大多数奔腾级主板和Pentium Ⅱ主板都支持这种内存。就像它的名字所表明的,这种RAM可以使所有的输入输出信号保持与系统时钟同步,而在它出现的之前,只有SRAM( Static RAM,静态随机存储器)才能办到。
我们知道CPU的核心频率=系统外部频率×倍频的方式,内存就是工作在系统的外部频率下。最初的Pentium 芯片采用66MHz的外部工作频率,这使得系统整体的性能偏低,于是芯片组厂商又陆续制订出100MHz、133MHz系统外频的工作标准。与此对应,SDRAM内存也就有了66MHz(PC66)、100MHz(PC100)和133MHz(PC133)三种普通的标准规格。不过为了满足一些超频爱好者的需求,市场上还出现了PC150和PC166内存,例如Kingmax、Micro、Norcent(宏盛)等。尽管如此,SDRAM在DDR和Rambus内存的强势冲击下,可以说露出了已经走到尽头的无奈。
目前支持PC133标准的SDRAM内存的带宽只能提供1064MB/s的传输量,即使是PC166也不过1.3GB/s,相对于高性能的P4芯片而言,这种传输率的确显得局促。为了改善这种窘况,加快内存的运行频率和提高内存与CPU间的传输速率是一个很好的解决方案,在这个背景下很多新的内存产品崭露头角,如DDR、Rambus等,而SDRAM随着这些产品的普及和标准化,在不远的将来也将渐渐退出舞台。
不得不说的是让人有些惋惜的VCM(Virtual Channel Memory,虚拟通道存储器),这是VIA芯片组特别支持的一种内存标准。VCM本是由NEC公司花大力气开发的一种的“缓冲式DRAM”,该技术拟在大容量SDRAM中采用。它集成了所谓的“通道缓冲”,由高速寄存器进行配置和控制。在实现高速数据传输的同时,VCM还维持着与传统SDRAM的高度兼容性,所以通常也把VCM内存称为VCM SDRAM。VCM与SDRAM的差别在于不论CPU是不是经过处理以后的数据都可以先行交于VCM进行处理,而普通的SDRAM就只能处理经CPU处理以后的数据。VCM内存无需更动现有PC-133的硬体架构,厂商或消费者可以在‘无痛’的情况下进行升级,并获得20至30%不等的效能提升,可视为PC—133的强化版本。而随着该产品赖以生存根本的SDRAM即将面临被淘汰境地,作为其强化版本的VCM SDRAM就如无根之木一般在DDR及RAMBUS的夹击下淡出市场,再加上它的成本价格和市场售价偏高,人们已经很少能在市场上看到相应产品。
DDR内存:新封装新速度
要说目前内存市场上的新宠,那就非DDR莫属了。DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM,双倍速率同步动态随机存储器),从名称上可以看出这种内存在技术上与SDRAM有着密不可分的关系。事实上,DDR内存就是SDRAM内存的加强版,它主要是利用时钟脉冲的上升沿与下降沿传输数据,相当于原来两倍的频率的工作效率。
DDR(上)和SDRAM(下)外形对比
在133MHz下,DDR内存带宽可以达到2.1GB/s,200MHz外频标准出台后,其带宽更是达到了3.2GB/s的海量。DDR SDRAM有着先天性的优势,因此,全面取代SDRAM只是时间上的问题,DDR内存的速度也越来越快,除了目前流行的DDR266和DDR333,DDR400也开始进入市场。
DDR SDRAM已经成为市场上的主流的内存产品,曾经曲高和寡、叫好不叫坐的RDRAM随着Intel发布不再推出支持RDRAM内存的芯片组而逐步推出家用PC领域,目前的DDR可谓形式大好,但市场还比较混乱,从最初的DDR200到现在最新推出的有DDR433,加上还在计划中的DDRⅡ、DDRⅢ其种类不下十种。但现在真正得到国际JEDEC组织认可的只有DDR200、DDR266和DDR333,这意味这DDR400以及以后更高频率的DDR I将无法成为正式的内存规范。
再从目前的芯片组来看,再VIA和SIS推出了P4X400和SiS648以后,他们也宣布不再推出支持DDR400及以上的芯片组,而下一代的芯片组将是支持双通道DDR333内存,看来DDR400已是DDR I的绝响。
从芯片组支持的内存规范来看(这里主要讨论Pentuim 4、DDR芯片组),Intel第一块支持DDR的芯片组i845D,支持DDR266,虽然其内存带宽远远不能满足Pentuim 4处理器的需求,但他整体性能大幅超过使用SDRAM的i845芯片组,而且价格便宜,使得Pentuim 4处理器真正开始进入黄金时代,与此同时VIA推出了P4X266、P4M266和P4X266A也同样支持DDR266内存规范,随后533前端总线的Pentuim 4诞生了,这对内存带宽的要求有了更高的要求,Intel对应推出了支持533MHz外频的i845E、i845G以及i845GL,但同样只支持DDR266内存,这不仅让人有些遗憾,就在此时SIS 恰到好处的推出了SiS645、SiS650、SiS645DX和SiS651,他们不但都支持DDR333内存规范,SiS645DX和SiS651还支持533前端总线的Pentuim 4,使其性能非常出众,得到业界的关注。就在VIA和SiS再次想领先业界推出各自支持DDR400的芯片组P4X400和SiS648的时候,今没想到DDR400竟然没有得到JEDEC的认证,因此他们的P4X400和SiS648虽然都支持DDR400,但最后发布时官方仍然声称只支持DDR333,随后Intel也终于推出了他的DDR333芯片组i845PE、i845GE和i845GV,至此支持DDR的Pentuim 4芯片组全部到齐,而各厂商也都宣布了他们下一代的芯片组将是支持双通道内存,不再有基于DDR I的芯片组产品。
RDRAM:情景不明
RDRAM(Rambus DRAM)是Rambus公司开发的具有系统带宽,芯片到芯片接口设计的新型DRAM,它能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据。RDRAM原本是Intel强力推广的未来内存发展方向,其技术引入了RISC(精简指令集),依靠高时钟频率(目前有300MHz、350MHz和400MHz三种规格)来简化每个时钟周期的数据量。因此其数据通道接口只有16bit(由两条8bit的数据通道组成),远低于SDRAM的64bit,由于RDRAM也是采用类似于DDR的双速率传输结构,同时利用时钟脉冲的上升与下降沿进行数据传输,因此在300MHz下的数据传输量可以达到300MHz×16bit×2/8=1.2GB/s,400MHz时可达到1.6GB/s,目前主流的双通道PC800MHz RDRAM的数据传输量更是达到了3.2GB/s。相对于133MHz下的SDRAM的1.05GB/s,确实很有吸引力。
但是由于这种内存的生产方式与传统的SDRAM不大相同,生产这种内存需要内存厂商重新投资更换新的生产设备,加之涉及支付费用给Rambus公司的问题,所以流行程度还不太高。不过,Rambus希望凭借其优异的性能表现来吸引厂商的目光。Rambus公司公布了其下一代内存技术,Yellowstone(黄石),这种Rambus下一代的标志性技术可以在传输数据时使传输速率达到3.2GHz甚至是6.4GHz。与当前Rambus的技术不同,Yellowstone使用的ODR(Octal Data Rate八倍速率传输)使每个时钟周期可以传输八个bit的数据,另外Yellowstone技术也实现了非常低的DRSL(Differential Rambus Signaling Levels )电压,达到了从200mV到1.2V的变换。 Rambus的这一Yellowstone技术的架构决定了它是非常容易实现通用性的,在以后的数年内诸如消费类产品,显卡,台式PC,工作站,服务器甚至移动设备都可以用上它。
新款RDRAM设计名为RIMM 4200,是Rambus RIMM技术的最新版本。新版RIMM加入了第二条内存信道,而且提供内存与其它PC零件间更快的数据传输速度。RIMM 4200整合了两条每秒2.1GB带宽的内存通道,因此使得数据传输率达每秒4.2GB。现有Rambus RIMM为1600版,只使用了一条每秒1.6GB的信道──虽然许多PC使用了“双通道”(dual-channel)的组装,以一对模块来提供每秒3.2GB的数据传输率。RIMM 4200模块使用了新的、更快的RDRAM芯片,频率为1066MHz。Rambus 4200是高阶台式Pentium 4计算机的硬件升级。Rambus公司预计在2005年前将RDRAM1200MHz、每秒9.6GB的传输速度,这的确是一件值得期待的事情。
看来,在这个追求“更快、更高、更强”的IT市场上,连一向不会“争强好胜”的内存所表现出的求新能力也丝毫不会令人小觑。在各大内存厂商不遗余力地发展和推广之下,内存技术的革新和性能的提升同样具有CPU那样拥有令人振奋的力量。