三通道+DDR3能普及吗?内存变革进行时 (下)

核心提示：● DDR3集万千宠爱抢班夺权 1. 8bit预取设计，而DDR2为4bit预取，三通道+DDR3能普及吗?内存变革进行时 (下)， 相对于DDR2内存的4bit预取机制，DDR3内存模组最大的改进就是采用了8bit预取机制设计，和酷睿2的腾空出世有着深远关系，那么，也就是内部同时并发8位数据，在相同Cell频率下

● DDR3集万千宠爱抢班夺权

1. 8bit预取设计，而DDR2为4bit预取。

相对于DDR2内存的4bit预取机制，DDR3内存模组最大的改进就是采用了8bit预取机制设计，也就是内部同时并发8位数据。在相同Cell频率下，DDR3的数据传输率是DDR2的两倍。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，当DRAM内核工作频率为200MHz时，接口频率已经达到了1600MHz。而当DDR3内存技术成熟时，相信有实力的内存厂商将推出DDR3-2000甚至2400的频率更高的内存。

　内存规格对比表

2. 采用点对点的拓朴架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。

这是为了提高系统性能而进行的重要改动，也是DDR3与DDR2的一个关键区别。在DDR3系统中，一个内存控制器只与一个内存通道打交道，而且这个内存通道只能有一个插槽，因此，内存控制器与DDR3内存模组之间是点对点（Point-to-Point，P2P）的关系（单物理Bank的模组），或者是点对双点（Point-to-two-Point，P22P）的关系（双物理Bank的模组），从而大大地减轻了地址/命令/控制与数据总线的负载。而在内存模组方面，与DDR2的类别相类似，也有标准DIMM（台式PC）、SO-DIMM/Micro-DIMM（笔记本电脑）、FB-DIMM2（服务器）之分，其中第二代FB-DIMM将采用规格更高的AMB2（高级内存缓冲器）。

3. 采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从1.8V降至1.5V，在DDR3系统中，对于内存系统工作非常重要的参考电压信号VREF将分为两个信号，即为命令与地址信号服务的VREFCA和为数据总线服务的VREFDQ，这将有效地提高系统数据总线的信噪等级。

　DDR3比DDR2功耗更低

4. 增加异步重置（Reset）与ZQ校准功能。重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。这一引脚将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有操作，并切换至最少量活动状态，以节约电力。在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所有数据接收与发送器都将关闭，所有内部的程序装置将复位，DLL（延迟锁相环路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使DDR3达到最节省电力的目的。

● DDR3与DDR2的不同之处

1、逻辑Bank数量

DDR2 SDRAM中有4Bank和8Bank的设计，目的就是为了应对未来大容量芯片的需求。而DDR3很可能将从2Gb容量起步，因此起始的逻辑Bank就是8个，另外还为未来的16个逻辑Bank做好了准备。

2、封装（Packages）

DDR3由于新增了一些功能，所以在引脚方面会有所增加，8bit芯片采用78球FBGA封装，16bit芯片采用96球FBGA封装，而DDR2则有60/68/84球FBGA封装三种规格。并且DDR3必须是绿色封装，不能含有任何有害物质。

3、寻址时序（Timing）

就像DDR2从DDR转变而来后延迟周期数增加一样，DDR3的CL周期也将比DDR2有所提高。DDR2的CL范围一般在2至5之间，而DDR3则在5至11之间，且附加延迟（AL）的设计也有所变化。DDR2时AL的范围是0至4，而DDR3时AL有三种选项，分别是0、CL-1和CL-2。另外，DDR3还新增加了一个时序参数——写入延迟（CWD），这一参数将根据具体的工作频率而定。

4、新增功能——重置（Reset）

重置是DDR3新增的一项重要功能，并为此专门准备了一个引脚。DRAM业界已经很早以前就要求增这一功能，如今终于在DDR3身上实现。这一引脚将使DDR3的初始化处理变得简单。当Reset命令有效时，DDR3内存将停止所有的操作，并切换至最少量活动的状态，以节约电力。在Reset期间，DDR3内存将关闭内在的大部分功能，所以有数据接收与发送器都将关闭。所有内部的程序装置将复位，DLL（延迟锁相环路）与时钟电路将停止工作，而且不理睬数据总线上的任何动静。这样一来，将使DDR3达到最节省电力的目的。

5、根据温度自动自刷新（SRT，Self-Refresh Temperature）

为了保证所保存的数据不丢失，DRAM必须定时进行刷新，DDR3也不例外。不过，为了最大的节省电力，DDR3采用了一种新型的自动自刷新设计（ASR，Automatic Self-Refresh）。当开始ASR之后，将通过一个内置于DRAM芯片的温度传感器来控制刷新的频率，因为刷新频率高的话，消电就大，温度也随之升高。而温度传感器则在保证数据不丢失的情况下，尽量减少刷新频率，降低工作温度。不过DDR3的ASR是可选设计，并不见得市场上的DDR3内存都支持这一功能，因此还有一个附加的功能就是自刷新温度范围（SRT，Self-Refresh Temperature）。通过模式寄存器，可以选择两个温度范围，一个是普通的的温度范围（例如0℃至85℃），另一个是扩展温度范围，比如最高到95℃。对于DRAM内部设定的这两种温度范围，DRAM将以恒定的频率和电流进行刷新操作。

6、局部自刷新（RASR，Partial Array Self-Refresh）

这是DDR3的一个可选项，通过这一功能，DDR3内存芯片可以只刷新部分逻辑Bank，而不是全部刷新，从而最大限度的减少因自刷新产生的电力消耗。这一点与移动型内存（Mobile DRAM）的设计很相似。

从技术角度上看，DDR3内存确实比DDR2改进不少，自身条件已经达到普及的标准。但是如果要更好的发展还要外部支持才行。

作为世界内存领导型企业，海盗船的领先技术一次次让业界震撼，这次根据nehalem的架构特性对内存的特殊需要——高频低压，抢先业界推出i7御用的排装内存条（3根）。

笔者收到的海盗船神秘白盒子

因为nehalem引入了3通道概念，内存套装的描述也发生了变化，原来的对条、一对等称谓已不适合。那么3根内存我们如何称呼呢？海盗船给我们做出了表率，一排、排装内存。

　　　

本次海盗船送测了单根2G和单根1G的两排内存，因测试时间的紧促和系统问题，笔者不得已使用3根单根1G排装进行测试，已避免32bit系统内存超过4GB后带来的性能下降问题。

内存模组型号为XMS3-1333，默认电压1.5V，延时为9-9-9-24，单条容量为1024MB，加装银灰色铝质散热片，金手指采用电镀工艺，PCB为高级的brainpower生产。在内存costdown严重的今天，实属难能可贵，体现出国际内存领导型企业的风采。

根据nehalem的定位，Intel官方说法是初期上市的3款nehalem除了频率区别外，新加入的QPI总线带宽也有差别，以区别产品的定位。

	Core i7 920	Core i7 940	Core i7 Extreme Edition　965
产品编码	BX80601920	BX80601940	BX80601965
制程	45nm	45nm	45nm
接口	LGA 1366	LGA 1366	LGA 1366
晶体管数	7.31亿	7.31亿	7.31亿
核心线程数	4核8线程	4核8线程	4核8线程
主频	2.66GHz	2.93GHz	3.2GHz
二级缓存	4x256KB	4x256KB	4x256KB
三级缓存	8MB	8MB	8MB
QPI总线	4.8GT/s	4.8GT/s	6.4GT/s
内存控制器	三通道DDR3-1066	三通道DDR3-1066	三通道DDR3-1066
TDP	130W	130W	130W
售价	284美元	562美元	999美元

为了验证QPI总线的性能差别，笔者的测试方案如下，将nehalem的频率统一设定在2.66GHz上，比较同频率下不同QPI带宽的新跟那个差异。由于集成内存控制器，Intel芯片组第一次引入了CMD概念，在同频下，测试内存CMD（1T、2T）间的性能差异。

PCPOP.COM泡泡网CPU评测室
硬件系统配置
处理器	Core i7 Extreme Edition 965 (四核/2.66GHz/4x256KBytes L2/8M L3) Core i7 920 (四核/2.66GHz/4x256KBytes L2/8M L3
主板	技嘉EX58- extreme
硬盘	西部数据 velociraptor (300GB, 10,000 RPM, 16M,SATA300)
内存	海盗船　 TR3X3G1333C9 3X1G DDR3　1333MHz (9-9-9-20 1T)
显卡	NVIDIA 9800GTX+
电源	海盗船 corsair TX1000W
显示器	ASUS 24寸
软件系统配置
操作系统	Windows vista Ultimate SP1 32BIT
显示驱动	NVIDIA 180.42

为了不使测试平台的其它部分作为瓶颈，选用了技嘉X58-extreme搭配9800GTX+进行辅助测试，为了不使内存带宽成为瓶颈，使用海盗船1333排装组成三通道测试内存带宽，同时存储方面使用目前在SATA硬盘中的神器velociraptor，将平台性能发挥到最大。

● CPU理论运算对比测试

◎ SuperPI性能测试

Super PI是由东京大学Kanada Lab.所制作的一款通过计算圆周率的来检测处理器性能的工具，在测试里面可以有效的反映包括CPU在内的运算性能。在玩家群中，Super PI更是一个衡量CPU性能的标尺之一。

在Super Pi 8M的测试较量中，可以看到QPI对内存性能的影响比内存延时大的多，看来3通道内存还是对带宽的敏感性比延时更强。

◎　EVERST 内存性能测试

我们采用了EVERST Ultimate软件中的内存测试项目考验双款平台的内存性能。这样可以测试出CPU集成内存控制器对内存性能的影响。

看到成绩结果后，要具体问题具体分析，在读取、写入和拷贝的对比中，对内存控制器负载最低的读取性能差距较小，性能差异根据对内存控制器负责高低决定，负责最大的拷贝测试，差异更明显。总体上看，QPI对性能的影响比重更大。

◎　Fritz　10 Benchmark 性能测试

这是一款国际象棋测试软件，但它并不是独立存在的，而是《Fritz9》这款获得国际认可的国际象棋程序中的一个测试性能部分。由于国际象棋的运算大致仍旧是依靠电脑CPU的高速处理能力，将每一个可能的走法以穷举算法预测，从中选择胜算最大的最佳走法。所以用它来衡量对比不同的PC系统中CPU的多线程运算能力也是有参考价值的。

由于Fritz主要是考验CPU计算性能的软件，内存在其中所占比重较小，但微弱的差异也能体现出QPI的功能，根据测试成绩比例来看，QPI仍旧比CMD对性能的影响更高。

◎　ScienceMark 性能测试

ScienceMark是一款通过运行一些科学方程式来测试系统性能的工具。主要用于桌面台式机和工作站上测试内存子系统，同时也用于测试服务器环境中的读写延时，当然，它对内存的带宽及CPU与内存控制器之间的速度等也可进行测试。

从Sciencemark的测试结果看，所有成绩都在同一水平，看来核心运算效率强劲前提下，对内存的要求不高。

● DX10游戏CPU性能测试—《孤岛危机》

作为年度DX10游戏巨作CrySIS的游戏画面达到了当前PC系统所能承受的极限，超越了次世代平台和之前所有的PC游戏，即便是搭配顶级的显卡，在采用大分辨率开抗锯齿的情况下，也只能勉强“浏览”游戏。

测试方法：CrySIS Demo内置了CPU和GPU两个测试程序，我们使用CPU测试程序，这个程序会自动切换地图内的爆炸场景，激烈的爆炸场面严格的考验着CPU渲染性能，运行一段时间得到稳定的平均FPS值作为测试依据。

在低分辨率情况下，显卡已经不是瓶颈，而仅仅在于CPU的运算能力。CrySIS的两个CPU测试场景，得出的结果表现基本一致。这点就让人匪夷所思，Nehalem的性能提升是毋容置疑的，但为什么在对硬件要求甚高的crySIS中无明显作用呢？

笔者经过测试crySIS，再次证明QPI的重要性远比内存延时来的高，即使是QPI 6.4GB/s 2T的模式下，性能也比QPI4.8GB/s 1T模式下高出3帧左右。

4组QPI不同设置下的对比测试到此结束了，对所有的测试成绩进行分析对比后，可以得出以下结论：

QPI对提升系统性能有很大帮助，在SISoftware Sandra理论测试中，带宽甚至突破了20GB/s大关，虽然实际应用时不可能达到如此之高，但带宽大的好处显而易见，如同开跑车在山地上和高速公路间的差异。

在QPI时代，QPI的频率比内存延时对系统性能影响更大，优先提升QPI的频率更加重要。

通过QPI，相比之前FSB时代，对内存的体质要求有所降低，即使因为内存体质只能工作在2T模式下，只要QPI频率高，性能也不会削减太多。

3通道内存对提高系统性能帮助很大

Intel的每次架构升级，都地对电脑系统的结构带来巨大影响，除了当年力挺的Rambus因为技术太过先进，因产能不足失败外，此后的CPU架构升级所带来的系统部件发展方向都按照Intel的规划前进。DDR2的普及，和酷睿2的腾空出世有着深远关系。那么，作为全新架构的Nehalem，也必将对DDR3的普及产生巨大推动作用！

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