深度解析DDR3内存新特性

深度解析DDR3内存新特性 　　土老冒：亲爱的网友，你们好吗？俺土老冒今天又和大家见面了！
　　Z博士：各位网友大家好，上周做了些什么事呢？你们装机了吗？如果没有，您的老电脑升级了吗？
　　土老冒：Z博士就知道让大家掏钱，你给俺钱，俺把那套老牛机升级一下。
　　Z博士：毛主席说，自力更生，丰衣足食，老土应该自己挣钱自己升级电脑。
　　土老冒：博士真是比葛朗台还吝啬，算了，俺还是继续攒钱留着娶媳妇吧。
　　Z博士：不知不觉又说了一堆废话，老土我们还是进入正题吧，今天想知道什么？
　　土老冒：其实俺今天想知道DDR3内存的一些知识，5月份Intel发布了P35芯片组，正式将DDR3内存带入应用阶段，博士先给我讲讲DDR3内存带来的好处吧。
　　Z博士：DDR2内存刚刚才普及，DDR3就来了，不得不感叹DIY硬件发展之快啊。
　　土老冒：我说博士，你今天怎么了？赶紧进入主题吧，还感叹个啥呢？
　　Z博士：没事不还准我感叹一下啊？这个DDR3内存嘛，有太多太多值得我们探讨的东西，首先，它给我们带来了频率和带宽的大幅度提升。目前DDR3内存规格最高为DDR3-1600，运行频率达到了1600MHz，已经是DDR2内存最高频率的两倍了，它可以提供高达12.8GB/S的带宽，如果组成双通道，则可以提供25.6GB/S的带宽！
　　土老冒：等等，带宽，带宽是什么？俺不知道，你给俺解释一下吧。
　　Z博士：我这里说的带宽，是指内存带宽。我们可以把CPU和北桥看作是两个具有密切交易关系的城市，把内存看作是连接它们之间交易货物的仓库和公路。内存容量好比仓库，当然是越大，存放的货物就越多，带宽则可以看作是这两座城市之间的公路，公路越宽，交易的时候往来的车辆就可以更多，如果说DDR内存所提供的带宽是普通的公路，那么DDR2内存的带宽是高速公路的话，DDR3内存可以看作是高速公路里的快车道。
　　土老冒：这个解释不错，通俗易懂。看来DDR3内存相比DDR2所提供的带宽提升了不少啊，进入快车道了。
　　Z博士：其实目前不好说，因为主流的CPU并不需要那么高的带宽，而即便是高端的Intel处理器也仅仅只有1333MHz前端总线，只需要两条DDR2 667内存组成双通道就可以满足需求，DDR3带来的巨大带宽，一定程度上有些浪费了。
　　土老冒：Z博士说得不一定正确，昨天俺看了中关村在线对Intel中国区总经理杨叙的访谈，他当时说，我们应该向前看，而不要把新产品看作是“杀鸡用牛刀”，未来PC的应用将会越来越复杂，现在生产的产品具有一定的前瞻性并不是什么错误。
　　Z博士：土老冒挺牛X啊，居然还看了杨叙访谈，博士我昨天由于太忙了都没时间看完，一会儿下来你得给我仔细讲讲访谈的内容。
　　土老冒：这个咱们下来再说，现在继续说DDR3内存吧。你说的这个巨大的带宽提升，到底提升了多少呢？
　　Z博士：DDR3内存目前的起始频率为800MHz，这和JEDEC规定的DDR2内存的最高频率相同，它目前拥有DDR3-800、DDR3-1066、DDR3-1333和DDR3-1600等规格，而且这只是JEDEC规定的标准，目前已经有玩家将DDR3内存超频到了2000MHz以上！这个频率在过去是无法想象的，尽管它采用了非常规散热方式。
　　土老冒：疯狂玩家的行为咱就别提了，还是来些实际的吧，毕竟大多数用户还是跟俺一样，规规矩矩用电脑。不过博士说的这个事也给了俺一些启示，DDR3内存绝对是极限超频玩家的最佳选择。

　　Z博士：你的说法也不一定正确，因为尽管JEDEC规定DDR2内存的最高频率为800MHz，但实际上已经有不少实力雄厚的模组厂商推出了DDR2-1200甚至DDR2-1333的内存，在这种情况下，DDR3内存的竞争力就不高了，因为在频率得到提升的同时，DDR3内存的延迟也增加了。
　　土老冒：延迟是什么？提升延迟会影响性能吗？
　　Z博士：内存延迟是系统进入数据进行存取 *** 作就绪状态前等待内存响应的时间。就如同你去餐厅吃饭，你点完菜，服务员下单，厨房按照你点的菜进行安排，在你点菜到上菜的这段等待的时间，就可以看作是内存的延迟。
　　土老冒：原来这就是延迟啊，如此说来延迟越高，等待的时间就越长。那么内存延迟到底是如何体现的呢？DDR3内存相对DDR2提升了多少延迟？

DDR3内存时序进一步提高
　　Z博士：一般来说，体现内存延迟的就是我们通常说的时序，如DDR2-800内存的标准时序：5-5-5-18，但DDR3-800内存的标准时序则达到了6-6-6-15、DDR3-1066为7-7-7-20、而DDR3-1333更是达到了9-9-9-25！
　　土老冒：俺想知道博士所说的5-5-5-18、6-6-6-15等数字每一个都代表什么。
　　Z博士：这4个数字的含义依次为：CAS Latency（简称CL值）内存CAS延迟时间，这也是内存最重要的参数之一，一般来说内存厂商都会将CL值印在产品标签上。
　　第二个数字是RAS－to－CAS Delay（tRCD），代表内存行地址传输到列地址的延迟时间。第三个则是Row－precharge Delay（tRP），代表内存行地址选通脉冲预充电时间。第四个数字则是Row－active Delay（tRAS），代表内存行地址选通延迟。
　　除了这四个以外，在AMD K8处理器平台和部分非Intel设计的对应Intel芯片组上，如NVIDIA nForce 680i SLI芯片组上，还支持内存的CMD 1T/2T Timing调节，CMD调节对内存的性能影响也很大，其重要性可以和CL相比。
　　其实这些参数，你记得太清楚也没有太大用处，你就只需要了解，这几个参数越低，从你点菜到上菜的时间就越快。
　　土老冒：好吧好吧，俺自己也听得一头雾水，只需要记得它越低越好就行了。那么俺想问，为什么DDR3内存延迟提高了那么多，Intel和众多的内存模组厂商还要大力推广呢？
　　Z博士：其实DDR3内存的延迟也不仅仅是这么简单。DDR3内存的频率和带宽相比DDR2有了成倍的提升，为了保证高频率下数据传递的精确性，DDR3内存的总体延迟相比DDR2有所提高。这种情况在DDR2替代DDR时也发生过。

　　之前三星的半导体记忆体产品专家曾指出，片面地认为CL数值大就认为DDR3延迟表现不及DDR2，是完全错误无知的观念。这位专家指出，事实上，JEDEC定下的DDR2-533的CL 4-4-4、DDR2-667的CL 5-5-5，其记忆体延迟均为15ns。
　　三星专表示，要计算整个内存的延迟值，还需要把内存颗粒运行频率计算在内。如果DDR3-1066、DDR3-1333及DDR3-1600的CL值分别为7-7-7、8-8-8及9-9-9，把内存颗粒运行频率计算在内，其延迟值应为13.125ns（7*1000/533.33）、12.0ns及11.25ns，相比DDR2改善约25%，因此把CAS数值当成内存的延迟值是不正确的。
　　由此看来，CL和延迟值是两个完全不同的概念，CL是指时钟周期，如CL=5，表示CL值为5个周期，而真正意义上的延迟值，是指延迟的绝对时间，单位是ns，频率越高，自然一个周期所用的绝对时间也越短。很多人以为DDR3内存的延迟大大的增加了，但实际上DDR3内存的绝对延迟值相比DDR2却降低了。
　　土老冒：原来是这么个情况，如此说来DDR3的CL值增加了，但真正意义上的延迟却降低了。
　　Z博士：而且你也不必担心，尽管JEDEC将DDR3内存的时序设定得很保守，但实力雄厚的内存模组厂商肯定会推出低延迟的DDR3内存，就如同在DDR2时代，尽管DDR2-800内存的JEDEC规定时序为5-5-5-18，但却有DDR2-800 3-3-3时序的内存诞生，尽管它们的价格不菲。
　　土老冒：听了博士的解释，俺对DDR3内存的延迟、时序有了更深一步的了解了。俺想知道，DDR3内存带来了频率、带宽的大幅度提升，它是通过什么方式实现的呢？
　　Z博士：其实DDR2升级到DDR3，还是采用了老套路。从DDR到DDR2，采用了4Bit数据预取架构来实现，从DDR2到DDR3，则是采用了8Bit数据预取架构。实际上DDR3-800内存的存储单元频率于DDR2-400一样，仅有100MHz，但由于DDR2采用4Bit预取技术、DDR3采用了8Bit预取技术，它们的频率可以分别达到400MHz和800MHz。
　　土老冒：听到这里俺又昏了，什么是数据预取技术？
　　Z博士：数据预取技术，即Prefetch，它并不是新技术，早在DDR时代就开始应用。它是在一个时钟周期内，其上行和下行都能够传输数据，因此其传输速率比当时只能通过下行传输数据的SDRAM提高了一倍。它上行传输一位数据，下行传输一位数据，在一个时钟周期内一共传输两位即2Bit数据给北桥，这2Bit数据首先从存储单元取出来，然后在输入/输出时钟上行核下行传输出去，这就是2Bit数据预取技术。
　　举个不太恰当的例子，数据预取技术可以理解成目前流行的BT下载。以前我们下载东西都是客户端从服务器端下载，而BT下载则是互相的，你在下载数据的同时也上传了数据。
　　土老冒：原来如此，俺基本上懂点了，博士再详细解释一下DDR3内存的数据预取技术吧。

DDR3内存采用8Bit数据预取技术提升频率
　　Z博士：到了DDR3时代，数据预取技术发展到了8Bit，一次可以从存储单元预取8Bit的数据，在输入/输出端口处的上行和下行同时传输，8Bit需要4个时钟周期完整，因此DDR3内存的输入/输出时钟频率是存储单元核心的4倍，由于是上行、下行同时传输数据，因此有效的数据传输频率达到了存储单元核心频率的8倍，由此我们也可以知道，DDR3-800内存的存储核心频率其实仅有100MHz，其输入/输出时钟频率为400MHz，有效数据传输频率则为800MHz。
　　土老冒：听博士一番话，胜读10年书啊。博士解释得太透彻了。那么俺还想知道，DDR3内存除了频率、带宽大幅度提升以外，还带来了什么？
　　Z博士：DDR3内存除了有效数据传输频率和带宽大幅度提升外，DDR3内存还在DDR2的基础上降低了电压，从而将功耗降低。
　　土老冒：降低了多少呢？能具体一点吗？
　　Z博士：DDR3内存的标准工作电压为1.5V，DDR2为1.8V，降低0.3V，降低幅度17%，功耗方面，DDR3-800大约是DDR2-800的72%，DDR3-1066大约是DDR2-1066的83%，从这点来说，它的功耗降低幅度还是不错的。

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