PC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,我们却无法感受到计算机速度的成等比增长,追根溯源,内存并没有太大的变化。
从电脑运转的流程来看,系统资料的读取和传输上。资料的读取与传输主要依赖硬盘和内存的速度,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:最后的辉煌
SDRAM (Synchronous Dynamic RAM,同步动态随机内存)自从随着Pentium问世以来,一直是星途坦荡的内部存储器。这种RAM很受欢迎,绝大多数Pentium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主频同步,而在它出现的之前,只有SRAM(Static RAM,静态随机内存)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(PC 66)、100MHz(PC 100)和133MHz(PC 133)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,再加上市场售价已超过DDR的价格,SDRAM已经露出走到尽头的无奈。无怪宏盛科技PC166新品推出时称这是为SDRAM内存打出的“最后一张王牌”。
目前支持PC133标准的SDRAM内存的频宽只能提供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。
谈到SDRAM,就不能不谈谈VCM(Virtual Channel SDRAM虚拟信道内存)这个让人有些惋惜的规格,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。它内建了所谓的“信道缓冲”,由高速记录器进行配置和控制。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资料都可以先行交于VCM进行处理,而普通的SDRAM就只能处理经CPU处理以后的资料。VCM内存无需更动现有PC-133的硬件架构,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内存),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,它主要是利用时脉的上升沿与下降沿传输资料,相当于原来两倍的频率的工作效率。
在133MHz下,DDR内存频宽可以达到2.1GB/s,200MHz外频标准确定后,其频宽更是达到了3.2GB/s。DDR SDRAM有着先天性的优势,因此,取代SDRAM只是时间上的问题,目前支持DDR芯片组的主板厂商也越来越多,其强大的攻势不容忽视。此外DDR内存的速度也越来越快,除了目前流行的DDR266、DDR333外,DDR400估计也很快会问世。
但是谈到DDR内存技术的发展,就不得不说到内存的封装。采用不同封装技术的内存,在性能上也会存在较大差距,而要获得更好的性能,封装技术也相应需要革新。传统的SDRAM多采用TSOP封装技术,虽然目前DDR266或DDR200也很多还采用TSOP封装技术,但自DDR333开始如再使用传统的TSOP封装的话,在量产良品率上势必会出现极大问题。因此如需将规格向上提高到DDR333,则需将封装方式改采为CSP封装才有机会,CSP封装内存不但体积小,同时也更薄,其技术大大提高了内存芯片在长时间运转后的可靠性。
国内厂商也纷纷投向CSP的怀抱,其中胜创表示已全面由传统的TSOP转换成CSP(Chip-Scale-Package)TinyBGA封装制程,希望藉由CSP的封装方式达到现今潮流-低耗电、高容量、高性能之市场需求趋势。
宇瞻科技则与联测合作采用CSP -WindowBGA颗粒封装技术。宇瞻科技总经理陈益世表示,宇瞻PC2700规格DDR (Double Data Rate) 内存模块,采用的CSP-WBGA(Window BGA)颗粒封装技术,相较于传统TSOP封装方式,在传输速度上及整体效能上更具有竞争的优势,同时也具有价格竞争优势。
RDRAM:向更快挺进
RDRAM(Rambus DRAM)是Rambus公司开发的具有系统频宽,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资料。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),依靠高时脉(目前有300MHz、350MHz和400MHz三种规格)来简化每个时脉的数据量。
因此其资料信道接口只有16bit(由两条8bit的数据信道组成),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,同时利用时脉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,目前主流的双信道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,加上涉及须支付权利金给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—黄石(Yellowstone),这种Rambus下一代的标志性技术可以在传输资料时使传输速率达到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的资料,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,显示卡,台式电脑、工作站、服务器甚至行动设备都可以用上它。
而即将问世的新款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频宽的内存信道,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"双信道"(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将会支持高端台式Pentium 4电脑的硬件升级,届时,Intel可望整合新的Rambus,并将它的前端总线速度从400MHz提升到533MHz。Rambus公司预计在2005年前将RDRAM目前800MHz频率内存,每秒1.6GB的传输率提升至1200MHz、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,连一向不会争强斗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。