内存双通道是什么

小白QA2020-04-11 10:28:10阅读(...)

双通道,就是在北桥(又称之为MCH)芯片级里设计两个内存控制器,这两个内存控制器可相互独立工作,每个控制器控制一个内存通道。在这两个内存通CPU可分别寻址、读取数据,从而使内存带宽增加一倍,数据存取速度也相应增加一倍(理论上)。

双通道,就是在北桥(又称之为 MCH)芯片级里设计两个内存控制器,这两个内存控制器可相互独立工作,每个控制器控制一个内存通道。在这两个内存通 CPU 可分别寻址、读取数据,从而使内存的带宽增加一倍,数据存取速度也相应增加一倍(理论上)。

内存双通道是什么

流行的双通道内存构架是由两个 64bit DDR 内存控制器构筑而成的,其带宽可达 128bit。因为双通道体系的两个内存控制器是独立的、具备互补性的智能内存控制器,因此二者能实现彼此间零等待时间,同时运作。两个内存控制器的这种互补“天性”可让有效等待时间缩减 50%,从而使内存的带宽翻倍。 虽然这项新规格主要是芯片组与主机板端的变化,然而双通道存在的目的,也是为了解决内存频宽的问题,使主机板在即使只使用 DDR400 内存的情况下,也可以达到频宽 6.4GB/s。双通道是一种主板芯片组(Athlon 64 集成于 CPU 中)所采用新技术,与内存本身无关,任何 DDR 内存都可工作在支持双通道技术的主板上。

工作原理

双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的 i820 芯片组,它与 RDRAM 内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对 RDRAM 的支持,所以主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道 DDR 内存技术

内存技术

双通道内存技术是解决 CPU 总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。CPU 的 FSB(前端总线频率)越来越高,英特尔 Pentium 4 比 AMD Athlon XP 对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4 处理器与北桥芯片的数据传输采用 QDR(Quad Data Rate,四次数据传输)技术,其 FSB 是外频的 4 倍。英特尔 Pentium 4 的 FSB 分别是 400、533、800MHz,总线带宽分别是 3.2GB/sec,4.2GB/sec 和 6.4GB/sec,而 DDR 266/DDR 333/DDR 400 所能提供的内存带宽分别是 2.1GB/sec,2.7GB/sec 和 3.2GB/sec。在单通道内存模式下,DDR 内存无法提供 CPU 所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道 DDR 266、DDR 333、DDR 400 所能提供的内存带宽分别是 4.2GB/sec,5.4GB/sec 和 6.4GB/sec,在这里可以看到,双通道 DDR 400 内存刚好可以满足 800MHz FSB Pentium 4 处理器的带宽需求。而对 AMD Athlon XP 平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用 DDR(Double Data Rate,双倍数据传输)技术,FSB 是外频的 2 倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4 平台,其 FSB 分别为 266、333、400MHz,总线带宽分别是 2.1GB/sec,2.7GB/sec 和 3.2GB/sec,使用单通道的 DDR 266、DDR 333、DDR 400 就能满足其带宽需求,所以在 AMD K7 平台上使用双通道 DDR 内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。

内存扩展

NVIDIA 推出的 nForce 芯片组是第一个把 DDR 内存接口扩展为 128-bit 的芯片组,随后英特尔在它的 E7500 服务器主板芯片组上也使用了这种双通道 DDR 内存技术,SiS 和 VIA 也纷纷响应,积极研发这项可使 DDR 内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道 DDR(128 bit 的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM 内存和 RDRAM 内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道 RDRAM 内存芯片组的难度和成本都不算太高。但 DDR SDRAM 内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当 DDR SDRAM 工作频率高于 400MHz 时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道 DDR 内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。

内存控制

普通的单通道内存系统具有一个 64 位的内存控制器,而双通道内存系统则有 2 个 64 位的内存控制器,在双通道模式下具有 128bit 的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双 64 位内存体系所提供的带宽等同于一个 128 位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为 A、另一个为 B。当控制器 B 准备进行下一次存取内存的时候,控制器 A 就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减 50%。双通道 DDR 的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的 DIMM 内存条,此时双通道 DDR 简单地调整到最低的内存标准来实现 128bit 带宽,允许不同密度/等待时间特性的 DIMM 内存条可以可靠地共同运作。

台式芯片

支持双通道 DDR 内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的 865P、865G、865GV、865PE、875P 以及之后的 915、925 系列;VIA 的 PT880,ATI 的 Radeon 9100 IGP 系列,SIS 的 SIIS 655,SIS 655FX 和 SIS 655TX;AMD 平台方面则有 VIA 的 KT880,NVIDIA 的 nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP 及其以后的芯片。在双通道流行的今天,MCP73 居然不支持。当然,考虑到设计 Intel 平台芯片组时必须加入内存控制器,再加上 MCP73 是单芯片设计,能够做到如此高的集成度实属不易,毕竟是针对低端整合市场的芯片组产品,也无须对 MCP73Series 不支持双通道这一点过分苛求。而且当前单通道 DDR2800 所提供的带宽也已经可以满意处理器的需要。MCP73 最多支持 2 组 DIMM,最高可支持 8GB 系统内存,不过有别于 Intel 芯片组设计,MCP73 内存控制器并不会和 FSB 速度同步,因此使用任何速度的 FSB 处理器,均能支持 DDR2-800 频率,这在一定程度上弥补了不支持双通道 DDR2 的不足。

AMD

AMD 的 64 位 CPU,由于集成了内存控制器,因此是否支持内存双通道看 CPU 就可以。AMD 的台式机 CPU,只有 938 接口的才支持内存双通道,754 接口的不支持内存双通道。除了 AMD 的 64 位 CPU,其他计算机是否可以支持内存双通道主要取决于主板芯片组,支持双通道的芯片组上边有描述,也可以查看主板芯片组资料。此外有些芯片组在理论上支持不同容量的内存条实现双通道,不过实际还是建议尽量使用参数一致的两条内存条。

安装要求

内存双通道一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用,此外有些主板还要在 BIOS 做一下设置,一般主板说明书会有说明。当系统已经实现双通道后,有些主板在开机自检时会有提示,可以仔细看看。由于自检速度比较快,所以可能看不到。因此可以用一些软件查看,很多软件都可以检查,比如 cpu-z,比较小巧。在“memory”这一项中有“channels”项目,如果这里显示“Dual”这样的字,就表示已经实现了双通道。两条 256M 的内存构成双通道效果会比一条 512M 的内存效果好,因为一条内存无法构成双通道。

过去内存模块在频宽与数据传输速度方面的进展,始终与中央处理器保持一定程度的落差,而随着中央处理器的运算速度越来越快,在理想的状况下必须同时提升前端总线(Front Side Bus) 以及内存总线 (Memory Bus) 的速度,以便让计算机系统能够表现出原先预期的效能,然而以单信道的内存速度以及总线的传输频宽,仍是无法应付中央处理器及前端总线的需求。

随着 Intel 将前端总线外频提升至 800MHz ,中央处理器与北桥芯片之间的数据传输频宽将提升至 6.4GB/s,而此一频宽不论是使用 DDR266 或是 DDR333 的内存模块,都不足以应付,必须同时搭配双通道 (Dual Channel)的 DDR400 内存规格才能达到 6.4GB/s,以符合 FSB800 对频宽的需求。

规则:

要实现双通道模式, 必须满足以下条件:

在每个通道 DIMM 配置匹配

匹配在对称内存插槽

如果配置不满足上述条件恢复为单通道模式。 以下情况不需要满足:

品牌相同

计时规格相同

相同的速度 (MHz)

DIMM 模块中组装的速度最慢系统决定内存通道速度。

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