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[教程资料] 内存传输类型及服务器ECC内存RDIMM和UDIMM概念解析

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发表于 2015-5-12 18:12:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
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内存传输类型及服务器ECC内存RDIMM和UDIMM概念解析

  Intel 5500系列至强CPU2009年3月份推出,大家在为该系列CPU选购主板时应该可以看到内存支持选项一般都是2种,一种是支持48G、一种是24G,同一个服务器主板怎么会是两种不同容量的内存支持呢?秘密就在内存类型一个是RDIMM,一个是UDIMM。
那什么是RDIMM?什么又是UDIMM呢?
  RDIMM:registered DIMM(Registered Dual In-line Memory Module),带寄存器的双线内存模块。表示控制器输出的地址和控制信号经过Reg寄存后输出到DRAM芯片,控制器输出的时钟信号经过PLL后到达各DRAM芯片。Registered内存本身有两种工作模式,即Registered模式和Buffered模式。在支持Registered工作模式的主板上工作时,Registered内存工作于Registered模式,这时主板上的地址信号和控制信号会比数据信号先一个时钟周期到达DIMM,送入Register芯片后会在其中停留一个时钟周期,然后在下一个时钟信号的上升沿从Register输出,与此时从主板上到达DIMM的数据信号一起同时传送到SDRAM。
  当Registered内存工作在普通的主板上时,为Buffered工作模式,这时所有的信号也基本上是同时到达DIMM再同时传送到SDRAM,Register芯片这时在功能上只相当于一个简单的Buffer,其输入到输出之间是直通的,只简单的起到改善地址信号和控制信号的作用,时序上与Unbuffered内存是一样的。比起UDIMM来由于有了寄存器,所以RDIMM处理速度各方面性能都有不少提升,有2种工作模式,适合不同的主板,并且RDIMM支持最高配置,不会受到内存插的数量限制。(一般用于服务器)。
  UDIMM:无缓冲双信道内存模块 (Unbuffered Dual In-Line Memory Modules,UDIMM).(一般常用的内存条,用于一般家商用),UDIMM 表示控制器输出来的地址和控制的信号直接到达DIMM的DRAM芯片上。它不支持服务器内存满配,就是最高容量了,因为使用UDIMM内存时最大使用每通道只能用2个插槽,但支持3通道,所以只能每边插6条,一共12条内存,不能插满18个插槽,虽然性能会有所下降,但是对于预算比较有限的用户来说,是个很好的方案。
总结:
  RDIMM支持两种工作模式,支持高性能的registered DIMM工作模式,可以达到内存容量的最高配,价格较高。
  UDIMM只能工作在Unbuffered 模式,无法达到内存的最高配,性能不如RDIMM,但是价格相对较低。
举例说明:
  内存插法这里要说下的是,由于服务器的CPU常常会不止一个,所以内存插法要注意。
  以双CPU的戴尔服务器R710为例,左右2边都有内存插槽,它们分别属于一个CPU,所以每个CPU只能分到72GB的内存,即9*8,插内存时候要对称,尽量避免5,7,这类的插法,因为内存支持3通道,所以可以每边3条,或者继续双通道2条也可以,但是5条分配不均,启动不了的,7也是这样。

  目前一谈到服务器内存,大家都一致强调要买ECC内存,认为ECC内存速度快,其实是一种错误地认识,ECC内存成功之处并不是因为它速度快(速度方面根本不关它事只与内存类型有关),而是因为它有特殊的纠错能力,使服务器保持稳定。
  ECC本身并不是一种内存型号,也不是一种内存专用技术,它是一种广泛应用于各种领域的计算机指令中,是一种指令纠错技术。ECC的英文全称是 Error Checking and Correcting,对应的中文名称就叫做错误检查和纠正,从这个名称就可以看出它的主要功能就是发现并纠正错误,它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误,而且能纠正这些错误,这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务,确保服务器的正常运行。
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  之所以说它并不是一种内存型号,那是因为并不是一种影响内存结构和存储速度的技术,它可以应用到不同的内存类型之中,就象前面讲到的奇偶校正内存,它也不是一种内存,最开始应用这种技术的是EDO内存,现在的SD也有应用,而ECC内存主要是从SD内存开始得到广泛应用,而新的DDR、RDRAM也有相应的应用,目前主流的ECC内存其实是一种SD内存。

  DDR3可以说是最新一代的内存技术,其相比DDR2有了长足的经部,最大优势就是可以把频率进一步提升,且在高频下的功耗相比DDR2要有所降低。此外,DDR3最大的优势就是来自I/O方面的性能提升,我们知道DDR内存最大的特点就是数据预取(DataPrefetch)概念。最初的DDR采用了2bit的数据预取,这就比SDRAM的效率要提高不少。
  而DDR2中开始采用了4bit的预取设计,也就是把数据传输率再次提升了一倍。而DDR3则会实现8bit的数据预取,这样理论效率更进一步。加上DDR3将支持更高的工作频率,会使得内存带宽进一步提升。DDR3内存最大的任务就是进一步地提升内存带宽,为FSB越来越高的CPU提供足够的匹配指标。
  由于DDR2内存的频率在达到1066MHz的极端频率下的良率及成本都不理想,注定其无法得到厂商的支持以及市场的接受,因此,厂商们寻求另一种更低成本来获得更高频率的内存解决方案,而DDR3,正是基于这一目的的解决平台。虽然DDR3与DDR2一样存在高延迟的缺点,不过DDR3比DDR2拥有更高频率的优势,目前DDR3内存的起跑频率就已经是在1066MHz了,而随后厂商将主推频率为1600/2000MHz的产品,势必将大幅度抛离DDR2内存。相较DDR2800的6.4G的带宽,DDR32000可以提供16G的带宽,为前者的近2.5倍。性能的优势,加上预计将较低的成本,所以各大厂商也纷纷力挺DDR3内存,将其看为下一代的高带宽选择。
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  DDR3要满足的需求就是:1.更高的外部数据传输率2.更先进的地址/命令与控制总线的拓朴架构3.在保证性能的同时将能耗进一步降低为了满足上述要求,DDR3在DDR2的基础上?用了以下新型设计:1.8bit预取设计,而DDR2为4bit预取,这样DRAM内核的频率只有接口频率的1/8,DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。2.?用点对点的拓朴架构,以减轻地址/命令与控制总线的负担。3.?用100nm以下的生产工艺,将工作电压从1.8V降至1.5V,增加异步重置(Reset)与ZQ校准功能。
  内存传输类型,是指内存所采用的内存类型。不同类型的内存,传输类型各有差异,在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面,都有不同。目前,市场中主要有的内存类型有SDRAM、DDRSDRAM和RDRAM三种。其中,DDRSDRAM内存占据了市场的主流,而SDRAM内存规格已不再发展,处于被淘汰的行列。RDRAM则始终未成为市场的主流,只有部分芯片组支持,而这些芯片组也逐渐退出了市场,RDRAM前景并不被看好。
1)SDRAM
  SDRAM,即SynchronousDRAM(同步动态随机存储器),曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天,SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是同步动态随机存储器,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。
  SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格,而规格后面的数字,就代表着该内存最大所能正常工作的系统总线速度,如PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。
  与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压,168Pin的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上,在显存上也较为常见。
2)DDR
  严格的说,DDR应该叫DDRSDRAM,人们习惯称为DDR。部分初学者也常看到DDRSDRAM,就认为是SDRAM。DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。
  DDR内存是在SDRAM内存的基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系。因此,对于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。
  SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。因此,称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下,达到更高的数据传输率。
  与SDRAM相比,DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据输送和输出的主要步骤,既独立执行,又保持与CPU完全同步。DDR使用了DLL(DelayLockedLoop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDR本质上不需要提高时钟频率,就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRA的两倍。
  从外形体积上看,DDR与SDRAM相比差别并不大。他们具有同样的尺寸和同样的针脚距离。但DDR为184针脚,比SDRAM多出了16个针脚,主要包含了新的控制、时钟、电源和接地等信号。DDR内存采用的是支持2.5V电压的SSTL2标准,而不是SDRAM使用的3.3V电压的LVTTL标准。
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3)RDRAM
  RDRAM(RambusDRAM)是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。与DDR和SDRAM不同,它采用了串行的数据传输模式。在推出时,因为其彻底改变了内存的传输模式,无法保证与原有的制造工艺相兼容,而且内存厂商要生产RDRAM,还必须要加纳一定专利费用,再加上其本身制造成本,就导致了RDRAM从一问世就高昂的价格,让普通用户无法接收。而同时期的DDR则能以较低的价格,不错的性能,逐渐成为主流,虽然RDRAM曾受到英特尔公司的大力支持,但始终没有成为主流。
  RDRAM的数据存储位宽是16位,远低于DDR和SDRAM的64位。但在频率方面,则远远高于二者,可以达到400MHz乃至更高。同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据,能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,内存带宽能达到1.6Gbyte/s。
  普通的DRAM行缓冲器的信息,在写回存储器后便不再保留,而RDRAM则具有继续保持这一信息的特性,于是在进行存储器访问时,如行缓冲器中已经有目标数据,则可利用,因而实现了高速访问。另外,其可把数据集中起来,以分组的形式传送。所以,只要最初用24个时钟,以后便可每1时钟读出1个字节。一次访问所能读出的数据长度,可以达到256字节。
4)DDR2
  DDR2(DoubleDataRate2)SDRAM,是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍于外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
  DDR和DDR2技术对比的数据此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程,从第一代应用到个人电脑的DDR200,经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术,第一代DDR的发展也走到了技术的极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度。随着Intel最新处理器技术的发展,前端总线对内存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。


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