双通道DDR时代：内存带宽与反应时间(1)

       许多朋友都知道，时钟频率、内存调速与带宽是三个最重要的参数，时钟频率无须多讲，频率自然越高越高，带宽也会随之增加。至于内存调速，这是一个与行地址、列地址存取反应时间相关的参数，那么内存调速与带宽又有什么关系？在双通道的影响下，内存调速对整体性能又有什么意义？如果以专业的角度来说，这可要涉及到电子工程的高级技术，对于大多数读者来说太难了，而且没有实际作用，下文将尝试用简单的方法来描绘新一代内存的性能关键因素，有了大约的概念，我们在购买产品的时候就更容易选择了。

　　一、内存基础知识简介

　　1、CPU从何处得到数据？
　　 无论是主流的DDR 400、还是最先进的DDR 566，现有我们所指的内存都是指RAM（Random Access Memory，随机存储器），作为高速电子设备（CPU）与低速机械存储器（硬盘）之间的数据缓冲，所有数据都要在内存中进行读取／写入操作，才可能与CPU的缓存交换资料，得到正确的计算结果。CPU的缓存／寄存器和内存都无法永远保存数据，在断电时资料会丢失，而最终结果必须存储到硬盘上，才能保存下来。
　　 CPU工作的过程中，它会先从内存传输过来的程序中找出程序计数器，读取相应的指令，进行指令解码后执行相应操作，然后读取下一个指令，此过程常常分离为几步：

－　读指令
－　找到数据A
－　找到数据B
－　把B与A相加
－　存储A到C上

　　期间需要大量的读／写操作，为了保持最高效率，数据A、B、C最好能位于缓存中。当然，出于成本的考虑，缓存的容量永远不可能比内存大，而内存的容量永远不可能比硬盘大。CPU在缓存中无法找到所需数据时，就会到内存中找，再找不到就会到硬盘找，直到找到为止。由于硬盘的速度很慢，因此，大容量和高速内存可加快寻找过程，提高整体性能。
　　 在CPU与内存之间的通道是FSB（Front Side Bus，前端总线），内存数据通过FSB先传到北桥内存控制器，然后再通过传输到CPU。

　　2、双通道的增强
　　 DDR SDRAM（Double Date Rate，上下行双数据率SDRAM）是相对于SDR SDRAM（Single Date Rate，单数据率SDRAM）而言的，它们的区别在于时钟驱动数据的差异。一个时钟是电压从0到有信号（SDR是3.3V，DDR是2.5V）的周期，在SDR内存里，它利用电压上升的过程（即上升沿），来控制数据的进或出，然后内存会等待下一个上升沿进行重复的操作。DDR则能同时利用上升沿和下降沿（电压下降的过程）来传输数据，那么传输量就会变为两倍。

　　3、内存如何寻址？
　　 请设想内存是一个Matrix（不是黑客帝国，而是矩阵），它分为行和列，利用行和列的号码，就可以找到某一个单元的数据。许许多多的内存存储单元组成一个bank（储蓄库），旧的i845 Brookdale芯片组仅有4个bank，只能对寻址2GB内存。新的i865 Springdale和i875 Canterwood拥有8个bank，最大可以寻址4GB内存。所以说，bank的数量与容量决定了内存的寻址，即是内存最大容量。
　　 现在的内存条分为单面和双面，单面占用一个bank，双面占用两个bank。所以在i845主板上，我们可以使用的最大内存条数量为2条双面内存或四条单面内存，i865/i875可以支持4条双面内存或8条单面内存。不过，以上只是理论值，实际的容量按照主板的设计而定。

　　以上种种与反应时间和带宽有什么关系？别急，请接着看。

　　二、双通道/四通道－增加带宽的捷径
　　 除了英特尔和nVidia（nforce 2/3）的产品外，主流的芯片组如：VIA KT/PX 系列和SiS 746/648都没有双通道能力，因此它们理论上是比双通道芯片组慢的。毕竟在相同的总线速度下，总线的传输能力越大，可以传输的数量越多。DDR SDRAM工作于64位总线，增加了一个内存控制器后，就等于128位总线。如果只使用单独的内存控制器，性能就会大受限制，此话怎讲？
　　让我们来看看P4架构，它使用四倍泵总线，设计类似DDR，除了上升、下降沿同时传输信号外，还作了进一步改进，把1.5电压信号分为两级，第一级是0- 0.7V，第二级是0.7-1.5V，那么，可以传输的数据量就变为了四倍。在使用i845或仅插入单通道内存的i865/875系统上，FSB会传输过多的数据给内存控制器，内存控制器无法处理，必须花时间来等待，降低了工作效率。
　　 大家稍微明白了一点吧，可是此理论并不适用于所有的系统，在Athlon XP系统上，情况却恰恰相反。因为Athlon只使用了双通道总线，总线传输的数据量没有这么大，第二个内存通道的用处相对于小一些，这时，内存的反应时间就变得很重要了。