提高主存讀寫速度

提高主存讀寫速度第1頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主存技術(shù)的發(fā)展從最早使用的DRAM到后來(lái)的FPMDRAM、EDDDRAM、SDRAM、DDRSDRAM、DDR2SDRAM、DDR3SDRAM和RDRAM，出現(xiàn)了各種主存控制與訪問(wèn)技術(shù)，他們的共同特點(diǎn)是使主存的讀寫速度有了很大的提高。今天，就請(qǐng)大家和我一同來(lái)看看主存技術(shù)的成長(zhǎng)歷程。第2頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DRAMDRAM（DynamicRAM）即動(dòng)態(tài)RAM，因?yàn)樗募啥雀撸▎纹萘靠蛇_(dá)64M位）、價(jià)格便宜且可讀可寫，因此系統(tǒng)內(nèi)存的主要容量空間是由DRAM構(gòu)成的。DRAM芯片的容量大存儲(chǔ)單元多，地址線的位數(shù)多。為了減少芯片的引腳，就把每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址分為行地址和列地址兩部分表示。在對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作時(shí)，地址要分兩次輸入，首先是行地址，然后是列地址，這顯然降低了對(duì)存儲(chǔ)芯片的訪問(wèn)速度。第3頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另外DRAM芯片的存儲(chǔ)單元是一個(gè)電容性電路，系統(tǒng)要定時(shí)對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行額外的刷新，因此，DRAM芯片的存取速度低，一般為70ns(毫微秒)或60ns,相當(dāng)于16.7MHZ或更慢的速度，兒而對(duì)于CPU300MHZ或更高的速度，兩者存在的差距很大。DRAM芯片的訪問(wèn)方式?jīng)Q定著它的存取速度。所以我們就從它的訪問(wèn)方式來(lái)下手，提高他的存取速度。第4頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FPMDRAM快速頁(yè)模式隨機(jī)存儲(chǔ)器（FastPageModeDRAM,FPMDRAM）它基于一個(gè)事實(shí)——計(jì)算機(jī)中大量的數(shù)據(jù)是連續(xù)存放的。它通過(guò)保持行地址不變而只改變列地址，從而加快對(duì)給定行的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的訪問(wèn)。FPMDRAM還支持突發(fā)模式訪問(wèn)。突發(fā)訪問(wèn)模式就是指對(duì)一個(gè)給定的訪問(wèn)，在建立行和列地址之后，可以訪問(wèn)后面3個(gè)相鄰的地址，而不需要額外的延遲和等待狀態(tài)。第5頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)突發(fā)訪問(wèn)通常限制為4次正常訪問(wèn)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DRAM的典型突發(fā)模式訪問(wèn)表示為x-y-y-y，x是第一次訪問(wèn)的時(shí)間，y表示后面每個(gè)連續(xù)訪問(wèn)所需的周期數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的FPMDRAM可獲得5-3-3-3的突發(fā)模式周期。FPMDRAM內(nèi)存條主要采用72線的SIMM封裝，存取速度一般在60ns~100ns左右.第6頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EDODRAM可獲得5-2-2-2的突發(fā)模式周期，與FPMDRAM相比，它的性能改善了22%，而其制造成本與FPMDRAM相近。EDODRAM內(nèi)存條主要采用72線的SIMM形式封裝，也有少部分采用168線的DIMM封裝，存取時(shí)間約為50ns~70ns.第7頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SIMM、DIMM、RIMM目前，廠家廣泛地使用單列直插存儲(chǔ)模塊（SingleIn-lineMemoryModule,SIMM）、雙列直插存儲(chǔ)模塊（DualIn-lineMemoryModule,DIMM）以及Rambus直插存儲(chǔ)模塊（RambusIn-lineMemoryModule,RIMM）這些就是我們通常說(shuō)的內(nèi)存條。SIMM有30線和72線兩種。DIMM有標(biāo)準(zhǔn)的DIMM和DDRDIMM。標(biāo)準(zhǔn)的DIMM每面84線，雙面共168線，故常稱168線內(nèi)存條。而DDRDIMM每面92線，雙面184線.RIMM也是雙面的，目前就一種RIMM，184線第8頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EDODRAMEDODRAM(ExtendedDataOutputDRAM,EDODRAM)即擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出方式。傳統(tǒng)的DRAM和FPMDRAM在存取每一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，輸入行地址和列地址后必須等待電路穩(wěn)定，然后才能有效的讀寫數(shù)據(jù)，而下一個(gè)地址必須等待這次讀寫周期完成才能輸出。EDO不必等，它采用一種特殊的主存讀出控制邏輯，在讀寫一個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)下一個(gè)連續(xù)存儲(chǔ)單元的讀寫周期，從而節(jié)省了重選地址的時(shí)間，提高了讀寫速度。第9頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SDRAMSDRAM(SynchronousDRAM,SDRAM)即同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，是一種與主存總線運(yùn)行同步的DRAM。SDRAM在同步脈沖的控制下工作，取消了主存等待時(shí)間，減少了數(shù)據(jù)傳送的延遲時(shí)間，因而加快了系統(tǒng)速度。SDRAM突發(fā)模式可達(dá)到5-1-1-1，即進(jìn)行4個(gè)主存?zhèn)鬏敚瑑H需8個(gè)周期，比EDO快將近20%第10頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SDRAM采用新的雙存儲(chǔ)體機(jī)構(gòu)，內(nèi)含兩個(gè)交錯(cuò)的存儲(chǔ)矩陣，允許兩個(gè)主存頁(yè)面同時(shí)打開(kāi)。連個(gè)存儲(chǔ)矩陣的緊密配合，存取效率得到成倍提高。SDRAM速度幾經(jīng)接近主板上的同步Cache的3-1-1-1水準(zhǔn)。SDRAM普遍采用168線的DIMM封裝，速度以MHz來(lái)規(guī)定。它支持PC66/100/133/150等不同的規(guī)范，表示其的工作頻率分別為66MHz、100MHz、133MHz和150MHz能與當(dāng)前CPU同步運(yùn)行，可提高整機(jī)性能。第11頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DDR2SDRAM和DDR3SDRAMDDR2（DoubleDataDate2）SDRAM是新生代內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與一代DDRSDRAM的區(qū)別在于，雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降沿同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞剑荄DR2SDRAM卻擁有兩倍于上一代的讀取能力。在同樣100MHz的工作頻率下，DDR的實(shí)際頻率為200MHz,而DDR2則可以達(dá)到400MHz。它的每個(gè)時(shí)鐘能夠以4倍于外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù)。目前DDR2廣泛地用作危機(jī)內(nèi)存條。第12頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DDRSDRAM雙數(shù)據(jù)傳輸率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DoubleDataRateSDRAM,DDRSDRAM）是SDRAM的升級(jí)版本。它與SDRAM的主要區(qū)別是：DDRSDRAM不僅能在時(shí)鐘脈沖的上升沿讀出數(shù)據(jù)而且還能在下降沿讀出數(shù)據(jù)，不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度。第13頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DDR3(DoubleDataRate3)SDRAM是DDR2的改進(jìn)版，DDR2的預(yù)取設(shè)計(jì)位數(shù)是4bit,而DDR3的預(yù)取設(shè)計(jì)位數(shù)升至8bit.即：同樣運(yùn)行在200MHz核心工作頻率下，DDR2的等效傳輸頻率為800MHz,而DDR3的等效傳輸頻率可以達(dá)到1600MHz.目前DDR3作為顯存在新出的大多數(shù)中高端顯卡上得到廣泛的應(yīng)用。第14頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RambusDRAMRambusDRAM(RDRAM),是繼SDRAM之后的新型高速動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。Rambus特點(diǎn)：它的行地址與列地址的尋址總線是各自分離的獨(dú)立總線，這就意味著行與列的選址幾乎在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，從而進(jìn)一步提高了工作效率；也正因?yàn)閾碛羞@一優(yōu)勢(shì)，使得Rambus主存不僅可以彌補(bǔ)它在尋址時(shí)間上比傳統(tǒng)的SDRAM較慢的缺點(diǎn)，而且在實(shí)際工作中所表現(xiàn)出來(lái)的性能更好。但是由于價(jià)格等原因，還難普及。第15頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SGRAMSGRAM(SynchronousGraphicsRandom-AccessMemory),同步圖形隨機(jī)存儲(chǔ)器，是一種專為顯卡設(shè)·計(jì)的顯存，一種讀寫能力較強(qiáng)的顯存，有S