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�(nèi)存控制器
閱讀�7265時間�2011-02-11 16:20:16

  �(nèi)�控制器(Memory Controller)決定了計算�(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存性能,也對計算機(jī)系統(tǒng)的整體性能�(chǎn)生較大影�,它是計算機(jī)系統(tǒng)�(nèi)部控制內(nèi)存并且通過�(nèi)存控制器使內(nèi)存與CPU之間交換�(shù)�(jù)的重要組成部分。AMD早在2003年K8時代CPU已經(jīng)集成了內(nèi)存控制器,一直沿用到�(xiàn)在的Phenom II,集成內(nèi)存控制器能大幅提升內(nèi)存性能。而Intel方面則表示由于時�(jī)還不適合,即使是2006年推出的Core2處理�也沒有集成內(nèi)存控制器,這也使得Core 2在內(nèi)存性能上一直處于Athlon 64 X2與Phenom系列的下�(fēng),這種情況直到Core i7�(fā)布后才發(fā)生改��

�(yōu)缺點

  CPU�(nèi)部整合內(nèi)存控制器的優(yōu)�,就是可以有效控制內(nèi)存控制器工作在與CPU核心同樣的頻率上,而且由于�(nèi)存與CPU之間的數(shù)�(jù)交換無需�(jīng)過北�,可以有效降低傳輸延�。打個比�,這就如同將貨物倉庫直接搬到了加工車間旁�,大大減少了原材料和制成品在貨物倉庫和加工車間之間往返運輸所需要的時間,極大地提高了生�(chǎn)效率。這樣一來系�(tǒng)的整體性能也得到了提升�

  CPU�(nèi)部整合內(nèi)存控制器的缺�,就是對�(nèi)存的適應(yīng)性比較差,靈活性比較差,只能使用特定類型的�(nèi)�,而且對內(nèi)存的容量和速度也有限制,要支持新類型的�(nèi)存就必須更新CPU�(nèi)部整合的�(nèi)存控制器,也就是說必須更換新的CPU;例如AMD的K8系列CPU目前就只能支持DDR,而不能支持更高速的DDR2。而傳�(tǒng)方案的內(nèi)存控制器由于位于主板芯片組的北橋芯片�(nèi)�,就沒有這方面的問題,只需要更換主�,甚至不更換主板也能使用不同類型的內(nèi)�,例如Intel Pentium 4系列CPU,如果原來配的是不支持DDR2的主�,那么只要更換一塊支持DDR2的主板就能使用DDR2,如果配的是同時支持DDR和DDR2的主�,則不必更換主板就能直接使用DDR2�

作用

  �(nèi)存是電腦中的三大件之一,完全受控于�(nèi)存控制器。內(nèi)存控制器決定了內(nèi)存容�、類型、速度等一系列重要參數(shù),簡單地說內(nèi)存控制器支持什么內(nèi)�,你就得插什么內(nèi)存,否則就不行。傳�(tǒng)的內(nèi)存控制器集成在北橋芯片中,CPU跟內(nèi)存交換數(shù)�(jù)時都要先�(jīng)過北橋芯片。由于中間要“繞路”傳輸數(shù)�(jù),所以有一定延�,會影響系統(tǒng)性能。后�,AMD公司在CPU中集成了�(nèi)存控制器,使得CPU跟內(nèi)存之間可以直接通信。延遲問題得到解決,�(nèi)存性能也有明顯提升�

比較

  從理論上講,CPU集成�(nèi)存控制器,由于CPU和內(nèi)存之間的�(shù)�(jù)傳輸不再需要經(jīng)過北橋芯片,因此可以縮短CPU與內(nèi)存之間的�(shù)�(jù)交換周期。這肯定是北橋芯片來負(fù)�(zé)�(nèi)存控制器的模式無法比擬的。而AMD的AM2處理器的改變就是升級了內(nèi)部集成的�(nèi)存控制器,可以支持性能比DDR更強的DDR2�(nèi)�。相對于AMD的處理器�(nèi)部集成內(nèi)存控制器,Intel目前的平�,內(nèi)存控制器仍然�(shè)計在北橋芯片�(dāng)中,它的雙通道�(nèi)存控制器的原理就是在北橋芯片中集成兩個內(nèi)存控制器,而且可以獨立工作,CPU能夠分別在任一�(nèi)存通道中�(jìn)行尋址、讀�,這樣就在理論上可以使�(nèi)存的帶寬、傳輸速度增加一�。但是由于數(shù)�(jù)交換需要通過北橋,這無疑為處理器訪問內(nèi)存帶來更高的延時�

  不過Intel為了降低這種�(shè)計帶來的影響,在的Core處理器微架構(gòu)中采用了共享二級緩存�(shè)�,即兩個核心共�4MB的二級緩存。采用共享緩存的好處非常明顯,除了緩存容量利用率高,也可以減少緩存數(shù)�(jù)一致性對緩存性能所造成的負(fù)面影��

  此外,因為共享二級緩存的原故,兩個核心的級緩存可直接對傳�(shù)�(jù),不需要通過外部的FSB。還有更為重要的一�,當(dāng)其中一個核心空閑時,另一個核心可已使用全�4MB緩存,大大提高緩存的使用率,有效的提高了系統(tǒng)性能。另�,每個核心分別內(nèi)建一組指令及二組�(shù)�(jù)�(yù)先擷取器,而共享的二級緩存控制器內(nèi)建兩�、可動態(tài)分配到不同的核心的數(shù)�(jù)�(yù)先擷取器,可根據(jù)�(yīng)用程序數(shù)�(jù)的行�,�(jìn)行指令與�(shù)�(jù)的預(yù)先擷取動�,讓所需要的�(nèi)存地址�(shù)�(jù),盡量存放在緩存之中,減少存取內(nèi)存的次數(shù)。而改�(jìn)的內(nèi)存相�(guān)性預(yù)測技�(shù)及預(yù)取單元也可以彌補不集成內(nèi)存控制器帶來的損��

  Intel為支持Conroe處理器的965�975芯片組的北橋�(nèi)存控制器�,加入了一種Fast Memory Access(FMA)技�(shù),這將�965�975芯片組的�(nèi)存性能更加。這種FMA技�(shù)將包括以下幾項特點:

  1、“Just In Time Command Scheduling”可以通過�(jiān)視所有未允許訪問的動�,允許安�、有效的重疊使用�(nèi)存總線中的指��

  2、“Out of Order Execution”可以監(jiān)視系�(tǒng)�(nèi)存未決請�,允許跳躍記錄以更好的利用已打開的內(nèi)存頁�,以降低延遲和增加帶��

  3、“Opportunistic Writes”可以監(jiān)視系�(tǒng)請求,當(dāng)�(nèi)存空閑時�(fā)出未決請�,使�(nèi)存數(shù)�(jù)流更有效��

  4、“Clock Crossing Optimizations”可以確保數(shù)�(jù)以高效率�(jìn)行傳�,在兩個頻率域之間使數(shù)�(jù)在個可用的時鐘相位中傳�。這些技�(shù)要點能夠�(yōu)化MCH和系�(tǒng)�(nèi)存之間的�(shù)�(jù)傳輸效率減少延遲,這項技�(shù)通常對內(nèi)存模組的要求較高,品�(zhì)較高并且rank�(shù)低的�(nèi)存模組比較容易實�(xiàn)并穩(wěn)�。另��965�975芯片組的北橋?qū)⒗^�(xù)支持Intel Flex Memory Technology(伸縮�(nèi)存技�(shù)),允許電腦在使用不同容量的內(nèi)存模組的同時,維持雙通道工作模式,讓系統(tǒng)配置的升級空間更具彈��

  AMD方面也并不是沒有缺點,盡管處理器集成�(nèi)存控制器縮短了CPU與內(nèi)存之間的�(shù)�(jù)交換周期,但是同時也帶來了一些麻�。由于AMD的內(nèi)存控制器是集成在CPU�(nèi)�,因此內(nèi)存的工作頻率與CPU相同,而且不能�(jìn)行頻率異步設(shè)�,這樣的話在超頻的時候會�(dǎo)致內(nèi)存的頻率同CPU的外頻一起升�,一旦超過內(nèi)存的承受能力,就會導(dǎo)致內(nèi)存無法工�,這會大大限制處理器的超頻能力。這也是目前Conroe處理器超頻能力優(yōu)于AM2處理器的一個很大因��

  還有要注意的�,雖然將�(nèi)存控制器集成于CPU�(nèi)核當(dāng)�,CPU無需通過北橋,直接可以對�(nèi)存�(jìn)行訪問操作,有效的提高了處理效率。但這樣的設(shè)計存在的問題就是對內(nèi)存延時要求很高,�(nèi)存延時的提高會給系統(tǒng)性能帶來很大的影�。而目前DDR2�(nèi)存的延時還無法和DDR�(nèi)存相�,盡管隨著技�(shù)的發(fā)�,DDR2�(nèi)存的延時也在逐步下降,與DDR�(nèi)存相比差距已�(jīng)大為縮短。但是,如果AM2搭配低頻的DDR2 533�(nèi)存甚至更低的DDR2 400,內(nèi)存帶寬的提高所帶來的系�(tǒng)性能的提升是無法抵銷�(nèi)存延時給系統(tǒng)性能的影響,因此AM2只有搭配DDR2 667和DDR2 800�(nèi)存時才能體現(xiàn)到系�(tǒng)性能的提��

  好在目前高頻DDR2�(nèi)存的鋪貨量增多,而且價格也有所下降DDR2 667已成為主�,相信DDR2 800的售價也會很快下�。從各大媒體的測試看�,只有搭配DDR2 800�(nèi)存AM2�(nèi)置內(nèi)存控制器的優(yōu)勢才能表�(xiàn)出來,它的內(nèi)存帶寬的確要比目前Intel平臺的內(nèi)存帶寬高,主要的原因是內(nèi)部集成了�(nèi)存控制器有效的降低了�(nèi)存訪問延時�

  在升級性方�,Intel把內(nèi)存控制器集成在北橋芯片中,有著可以在不改變處理器�(shè)計的情況下支持新類型�(nèi)存的�(yōu)�,這在從DDR過渡到DDR2平臺之時就可以清楚看�。Intel很快完成�(nèi)存接口的升級,全面轉(zhuǎn)向DDR2平臺,但AMD由于K8處理器集成的�(nèi)存控制器不支持DDR2�(nèi)存,到現(xiàn)在的AM2平臺才實�(xiàn)�(nèi)存接口的全面升級。目前內(nèi)存廠商已�(jīng)研發(fā)出性能更強的新一代的DDR3�(nèi)�,雖然還沒到到正式生�(chǎn)投放市場的階�,但DDR3�(nèi)存的到來也應(yīng)該是指日可待。AMD在這個時候才推出支持DDR2的AM2平臺,雖然可以享受高頻DDR2�(nèi)存帶來的好處,但面對即將到來的DDR3�(nèi)�,AMD只能有兩種選擇要么硬著頭皮堅持DDR2,要么推出新的處理器。而Intel只需要升級內(nèi)存接口和北橋芯片就可以完成DDR2到DDR3的升��

  盡管AMD表示他們的處理器中同時集成了內(nèi)存控制器(MCH)和DRAM控制�(DCT),MCT是處理器核心和DRAM控制器之間的連接界面,它會不因為外部�(nèi)存的類型而改�。而DCT則是專門針對DRAM的內(nèi)存連接界面,要使系�(tǒng)支持不同類型的內(nèi)存只需要通過改變這一部分就可以實�(xiàn),因此支持下一代DDR3�(nèi)存標(biāo)�(zhǔn)并不需要花費太大的力氣。但是這只是對芯片生產(chǎn)商而言。對于消費�,所面臨的現(xiàn)實是選擇Intel平臺想要在未來享受DDR3�(nèi)存的高性能,只需要更換主板和�(nèi)存就可以�,但是選擇AMD平臺則需要連CPU一起更�,而且最重要的是就像這次的AM2一樣,你更換的CPU除了�(nèi)存控制器部分之外,可能并沒有太大的性能改變,這顯然大大增加了不必要的升級成本�

  從以上分析來看,目前AMD的處理器集成�(nèi)存控制器技�(shù),在使用高頻率DDR2�(nèi)存的情況下性能要優(yōu)于Intel的北橋集成內(nèi)存控制器技�(shù)。但是從升級性和超頻能力來看,Intel�(xiàn)在的�(nèi)存控制器方案更加實際。不過有消息稱,Intel最近也表示將在未來的處理中集成�(nèi)存控制器。我�(rèn)為得到對手的承認(rèn)是對AMD處理器集成內(nèi)存控制器技�(shù)的肯�??磥肀M管目前技�(shù)還不完善,但是處理器集成�(nèi)存控制器將是未來的發(fā)展方向,這一點不容置��

不整合——Intel

  �(nèi)存控制器是在處理器和�(nèi)存之間負(fù)�(zé)�(shù)�(jù)交換的一小塊硅片。如果像AMD那樣將其整合在處理器�(nèi)�,則可以顯著降低�(nèi)存延遲,提高處理器性能,但I(xiàn)ntel一直拒絕這么做。奧特里尼給出的理由如下�

  1、內(nèi)存標(biāo)�(zhǔn)一直在改變:Athlon處理器不能搭配DDR2�(nèi)存只是因為它整合的內(nèi)存控制器只能連接DDR,這也是AMD要升級到Socket AM2的主要原�。Intel�(dāng)初的Timna處理器曾整合了RAMBUS�(nèi)存控制器,但隨著RAMBUS在市場上的慘敗而流�(chǎn)�

  2、Intel可以在處理器上集成大容量緩存:AMD處理器對緩存容量不是非常敏感,而Intel處理器則可以憑借大容量的緩存彌補未整合�(nèi)存控制器帶來的損失。奧特里尼在IDF上說:“能�(zhàn)勝整合內(nèi)存控制器的武器是處理器緩�?�?/FONT>

  3、不整合�(nèi)存控制器可以減小處理器面積:盡管Intel不斷改�(jìn)自己的生�(chǎn)工藝和產(chǎn)�,但�(chǎn)量總是有限度�。因�,處理器面積越小,能生產(chǎn)的數(shù)量就越多,最終帶來更多收��

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