內存帶寬

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更新時間: 2013-10-09

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從功能上理解,我們可以將內存看作是內存控制器(一般位於北橋晶元中)與CPU之間的橋樑或與倉庫。顯然,內存的容量決定「倉庫」的大小,而內存的帶寬決定「橋樑」的寬窄,兩者缺一不可,這也就是我們常常說道的「內存容量」與「內存速度」。

 
內存帶寬 -內存帶寬的基礎知識



1. 何謂內存帶寬

除了內存容量與內存速度,延時周期也是決定其性能的關鍵。當CPU需要內存中的數據時,它會發出一個由內存控制器所執行的要求,內存控制器接著將要求發送至內存,並在接收數據時向CPU報告整個周期(從CPU到內存控制器,內存再回到CPU)所需的時間。毫無疑問,縮短整個周期也是提高內存速度的關鍵,這就好比在橋樑上工作的警察,其指揮疏通能力也是決定通暢度的因素之一。更快速的內存技術對整體性能表現有重大的貢獻,但是提高內存帶寬只是解決方案的一部分,數據在CPU以及內存間傳送所花的時間通常比處理器執行功能所花的時間更長,為此緩衝區被廣泛應用。其實,所謂的緩衝器就是CPU中的一級緩存與二級緩存,它們是內存這座「大橋樑」與CPU之間的「小橋樑」。事實上,一級緩存與二級緩存採用的是SRAM,我們也可以將其寬泛地理解為「內存帶寬」,不過現在似乎更多地被解釋為「前端匯流排」,所以我們也只是簡單的提一下。事先預告一下,「前端匯流排」與「內存帶寬」之間有著密切的聯繫,我們將會在後面的測試中有更加深刻的認識。

2. 內存帶寬的重要性

內存帶寬為何會如此重要呢?在回答這一問題之前,我們先來簡單看一看系統工作的過程。基本上當CPU接收到指令后,它會最先向CPU中的一級緩存(L1 Cache)去尋找相關的數據,雖然一級緩存是與CPU同頻運行的,但是由於容量較小,所以不可能每次都命中。這時CPU會繼續向下一級的二級緩存(L2 Cache)尋找,同樣的道理,當所需要的數據在二級緩存中也沒有的話,會繼續轉向L3 Cache(如果有的話,如K6-2+和K6-3)、內存和硬碟。由於目前系統處理的數據量都是相當巨大的,因此幾乎每一步操作都得經過內存,這也是整個系統中工作最為頻繁的部件。如此一來,內存的性能就在一定程度上決定了這個系統的表現,這點在多媒體設計軟體和3D遊戲中表現得更為明顯。3D顯卡的內存帶寬(或許稱為顯存帶寬更為合適)的重要性也是不言而喻的,甚至其作用比系統的內存帶寬更為明顯。大家知道,顯示卡在進行像素渲染時,都需要從顯存的不同緩衝區中讀寫數據。這些緩衝區中有的放置描述像素ARGB(阿爾法通道,紅,綠,藍)元素的顏色數據,有的放置像素Z值(用來描述像素的深度或者說可見性的數據)。顯然,一旦產生Z軸數據,顯存的負擔會立即陡然提升,在加上各種材質貼圖、深度複雜性渲染、3D特效,其工作量可想而知。在更多情況下,顯存帶寬的重要性超越了顯存容量,這點我們將在後文的測試中有詳細說明。

3.如何提高內存帶寬

內存帶寬的計算方法並不複雜,大家可以遵循如下的計算公式:帶寬=匯流排寬度×匯流排頻率×一個時鐘周期內交換的數據包個數。很明顯,在這些乘數因子中,每個都會對最終的內存帶寬產生極大的影響。然而,如今在頻率上已經沒有太大文章可作,畢竟這受到製作工藝的限制,不可能在短時間內成倍提高。而匯流排寬度和數據包個數就大不相同了,簡單的改變會令內存帶寬突飛猛進。DDR技術就使我們感受到提高數據包個數的好處,它令內存帶寬瘋狂地提升一倍。 當然,提高數據包個數的方法不僅僅局限於在內存上做文章,通過多個內存控制器并行工作同樣可以起到效果,這也就是如今熱門的雙通道DDR晶元組(如nForce2、I875/865等)。事實上,雙通道DDR內存控制器並不能算是新發明,因為早在RAMBUS時代,RDRAM就已經使用了類似技術,只不過當時RDRAM的匯流排寬度只有16Bit,無法與DDR的64Bit相提並論。內存技術發展到如今這一階段,四通道內存控制器的出現也只是時間問題,VIA的QBM技術以及SiS支持四通道RDRAM的晶元組,這些都是未來的發展方向。至於顯卡方面,我們對其顯存帶寬更加敏感,這甚至也是很多廠商用來區分高低端產品的重要方面。同樣是使用DDR顯存的產品,128Bit寬度的產品會表現出遠遠勝過64Bit寬度的產品。當然提高顯存頻率也是一種解決方案,不過其效果並不明顯,而且會大幅度提高成本。值得注意的是,目前部分高端顯卡甚至動用了DDRII技術,不過至少在目前看來,這項技術還為時過早。

4.如何識別產品的內存帶寬

對於內存而言,辨別內存帶寬是一件相當簡單的事情,因為SDRAM、DDR、RDRAM這三種內存在外觀上有著很大的差別,大家通過下面這副圖就能清楚地認識到。唯一需要我們去辨認的便是不同頻率的DDR內存。目前主流DDR內存分為DDR266、DDR333以及DDR400,其中后三位數字代表工作頻率。通過內存條上的標識,自然可以很方便地識別出其規格。相對而言,顯卡上顯存帶寬的識別就要困難一些。在這裡,我們應該抓住「顯存位寬」和「顯存頻率」兩個重要的技術指標。顯存位寬的計算方法是:單塊顯存顆粒位寬×顯存顆粒總數,而顯存頻率則是由"1000/顯存顆粒納秒數"來決定。一般來說,我們可以從顯存顆粒上一串編號的最後2兩位看出其納秒數,從中也就得知其顯存頻率。至於單塊顯存顆粒位寬,我們只能在網上查詢。HY、三星、EtronTech(鈺創)等都提供專用的顯存編號查詢網站,相當方便。如三星的顯存就可以到如下的地址下載,只要輸入相應的顯存顆粒編號即可(http://www.samsung.com/Products/Semiconductor/DRAM/index.htm)。此外,使用RivaTuner也可以檢測顯卡上顯存的總位寬,大家打開RivaTuner在MAIN菜單即可看到。

 

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