SDRAM 内存模组的物理Bank 与芯片位宽虽然有关内存结构与时序的.PDF

SDRAM 内存模组的物理Bank 与芯片位宽 虽然有关内存结构与时序的基础概念，在本刊2001 年第2 期的专题中就已有阐述，但 在这里为了保证专题的可读性，我们需要再次加强这方面的系统认识。正确并深刻理解内存 的基础概念，是阅读本专题的第一条件。因为即使是RDRAM，在很多方面也是与SDRAM 相似的，而至于DDR 与DDR- Ⅱ、QBM 等形式的内存更是与SDRAM 有着紧密的联系。 SDRAM 内存模组与基本结构 我们平时看到的SDRAM 都是以模组形式出现，为什么要做成这种形式呢？这首先要接 触到两个概念：物理Bank 与芯片位宽。 PC133 时代的168pin SDRAM DIMM 1、物理Bank 传统内存系统为了保证 CPU 的正常工作，必须一次传输完CPU 在一个传输周期内所 需要的数据。而 CPU 在一个传输周期能接受的数据容量就是 CPU 数据总线的位宽，单位 是 bit （位）。当时控制内存与CPU 之间数据交换的北桥芯片也因此将内存总线的数据位 1 宽等同于CPU 数据总线的位宽，而这个位宽就称之为物理 Bank （Physical Bank，下文 简称P-Bank）的位宽。所以，那时的内存必须要组织成 P-Bank 来与CPU 打交道。资格 稍老的玩家应该还记得 Pentium 刚上市时，需要两条72pin 的SIMM 才能启动，因为一 条72pin -SIMM 只能提供32bit 的位宽，不能满足Pentium 的64bit 数据总线的需要。 直到 168pin-SDRAM DIMM 上市后，才可以使用一条内存开机。下面将通过芯片位宽的 讲述来进一步解释P-Bank 的概念。 不过要强调一点，P-Bank 是SDRAM 及以前传统内存家族的特有概念，在RDRAM 中 将以通道（Channel）取代，而对于像Intel E7500 那样的并发式多通道 DDR 系统，传 统的P-Bank 概念也不适用。 2、芯片位宽 上文已经讲到SDRAM 内存系统必须要组成一个P-Bank 的位宽，才能使CPU 正常工 作，那么这个P-Bank 位宽怎么得到呢？这就涉及到了内存芯片的结构。 每个内存芯片也有自己的位宽，即每个传输周期能提供的数据量。理论上，完全可以做 出一个位宽为64bit 的芯片来满足P-Bank 的需要，但这对技术的要求很高，在成本和实 2 用性方面也都处于劣势。所以芯片的位宽一般都较小。台式机市场所用的 SDRAM 芯片位 宽最高也就是 16bit，常见的则是8bit。这样，为了组成P-Bank 所需的位宽，就需要多 颗芯片并联工作。对于 16bit 芯片，需要4 颗（4 ×16bit=64bit）。对于8bit 芯片，则 就需要8 颗了。 以上就是芯片位宽、芯片数量与P-Bank 的关系。P-Bank 其实就是一组内存芯片的集 合，这个集合的容量不限，但这个集合的总位宽必须与CPU 数据位宽相符。随着计算机应 用的发展，一个系统只有一个 P-Bank 已经不能满足容量的需要。所以，芯片组开始可以 支持多个 P-Bank，一次选择一个P-Bank 工作，这就有了芯片组支持多少（物理）Bank 的说法。而在Intel 的定义中，则称P-Bank 为行（Row），比如845G 芯片组支持4 个 行，也就是说它支持4 个P-Bank。另外，在一些文档中，也把P-Bank 称为Rank （列）。 回到开头的话题，DIMM 是SDRAM 集合形式的最终体现，每个 DIMM 至少包含一个 P-Bank 的芯片集合。在目前的 DIMM 标准中，每个模组最多可以包含两个 P-Bank 的内 存芯片集合，虽然理论上完全可以在一个DIMM 上支持多个P-Bank，比如SDRAM DIMM 就有4 个芯片选择信号（Chip Select，简称片选或CS），理论上可以控制4 个P-Bank 的芯片集合。只是由于某种原因而没有这么去做。比如设计难度、制造成本、芯片组的配合 等。至于DIMM 的面数与P-Bank 数量的关系，在2001 年2 月的专题中已经明确了，面 数≠P-Bank 数，只有在知道芯片位宽的情况下，才能确定P-Bank 的数量，大度256MB 内存就是明显一例，而这种情况在Registered 模组中非常普遍。有关内存模组的设计，将 在后面的相关章节中继续探