多通道存储器技术

科技工作者之家 2020-11-17

在数字电子产品以及电脑硬件领域,多通道存储器技术(英语:Multi-channel memory technology)是一种可以提升存储器数据发送性能的技术。

简介它的主要原理,是在动态随机存储体和存储器控制器/芯片组之间,增加更多的并行通信通道,以增加数据发送的带宽。理论上每增加一条通道,数据发送性能相较于单通道而言会增加一倍。目前常见的多通道技术多为双通道的设置,理论上它们都拥有两倍于单通道的数据发送带宽。这种技术最早可以追溯至1960年代的IBM System/36091型电子计算机以及数据控制公司的CDC 6600型电子计算机。1

现有的多通道存储器技术双通道现在,所有电脑都支持双通道,DDR存储器位宽为128-bit,即是两组64-bit。2010年代ARM处理器内核的智能手机、平板电脑,采用的LPDDR是32位或是16位的每通道位宽,双通道则为32位或64位位宽。1

三通道DDR3三通道技术需要使用LGA 1366平台的IntelCore i79xx系列处理器和X58芯片组。根据Intel所述,Core i7搭配运行在1066MHz的三通道(interleaved模式)DDR3内存将可以提供的带宽高达25.6GB/s。Intel声称这可以大大提高系统的性能比。

当内存工作于三通道模式时,由于交叉存储,内存潜伏时间将进一步减小,数据以交替的方式在三个内存模组中传送。

三通道技术需要三条(或者三的倍数)内存,并且每个内存模组的容量和速度和容量均相同,还需要以三通道的方式将内存正确插入主板。如果只插了两个内存模组,只能工作在双通道模式。1

四通道在消费级市场领域,2006年,英特尔发布的用于支持Intel Xeon处理器的芯片组支持四通道存储器技术,使用LGA 771处理器插座。2010年3月,英特尔的竞争对手超微半导体也发布了面向服务器市场的,支持四通道的Socket G34处理器插座以及核心代号为‘Magny-Cours’的AMD Opteron6100系列处理器。2011年,英特尔发布支持第二代Core i7极致版的X79(LGA 2011)芯片组,支持四通道存储器。ARM在2015年推出Cortex-A72处理器内核时,也公布了新型总线以及缓存一致性互连设计“CoreLink CCI-500”,该互连架构令ARM可以支持到最高4通道128位位宽的存储器。同年第四季度高通发表了支持4通道64位位宽的骁龙820 SoC,三星则发表了同样存储器支持规格的Exynos 8890 SoC。1

更高规格在微型计算机的历史上,也有过比双通道拥有更多通道数量的设计,比如1995年AlphaStation600芯片组可以支持八通道,但是由于当时印刷电路板的设计限制实际上只支持到四通道。2012年,英特尔展示的Haswell-EX也支持八通道DDR4 SDRAM。1

技术限制和兼容性以双通道存储器技术为例,打开双通道模式必须要主板的北桥芯片或是处理器支持;对于存储器的要求,在早期DDR SDRAM时代,双通道技术对存储器的要求十分严苛:两条存储器必须是两条规格(容量、时钟频率、延迟、颗粒、品牌、周期)相同。后来的DDR2 SDRAM时代,限制放宽,像是NVIDIA以往出品的nForce 2、AMD 10h处理器家族系列,由于采用了不对称双通道(即采用了两个统一定址空间的存储器控制器),支持使用两条不同规格之存储器运作,规定比较不严苛。

存储器安装的方式也是关键,并非有支持双通道的主板上安装两条存储器就能运作,还需要正确的安装;像是nForce 2的设计有四条存储器插槽,依序为1、2、3、4,而必须要安装1、3或是2、4才能使用双通道,若仅安装1、2就会打开单通道模式。各款芯片组设置方式不一,各家主板也可能不同,因此必须要引用使用说明书以正确方式安装。如果安装成功并正常运作,引导时便会显示“Dual Channel Mode Enable”或类似消息,表示正确激活双通道。2

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学

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