内存条的逻辑BANK和RANK（物理BANK）概念

内存条的逻辑BANK和RANK（物理BANK）概念

在内存上有一个参数：2R X16,1R X16, 1R X8…..

这里的R就是Rank 既物理BANK，X16，X8，是指芯片位宽

何谓内存BANK:

内存的BANK其实分为两部分，逻辑BANK和物理BANK。

 

    1.先来讲讲逻辑BANK。芯片的内部，内存的数据是以位(bit)为单位写入一张大的矩阵中，每个单元格我们称为CELL，只要指定一个行(Row)，再指定一个列(Column)，就可以准确地定位到某个CELL，这就是内存芯片寻址的基本原理。这样的一个阵列我们就叫它内存的逻辑BANK(Logical BANK)。

   由于工艺上的原因，这个阵列不可能做得太大，所以一般内存颗粒中都是将内存容量分成几个阵列来制造，也就是说在内存颗粒中存在多个逻辑BANK，随着芯片容量的不断增加，逻辑BANK数量也在不断增加，目前从32MB到1GB的芯片基本都是4个,只有早期的16Mbit和32Mbit的芯片采用的还是2个逻辑BANK的设计，譬如三星的两种16MB芯片：K4S161622D （512K x 16Bit x 2 BANK）和K4S160822DT（1M x 8Bit x 2 BANK）。芯片组本身设计时在一个时钟周期内只允许对一个逻辑BANK进行操作，而不是芯片组对内存芯片内所有逻辑BANK同时操作。逻辑BANK的地址线是通用的，只要再有一个逻辑BANK编号加以区别就可以了（BANK0到BANK3）。一个逻辑BANK有8M个单元格（CELL），一些厂商（比如现代/三星）就把每个逻辑BANK的单元格数称为数据深度（Data Depth），每个单元格由8bit组成，那么一个逻辑BANK的总容量就是64Mbit（8M×8bit），4个逻辑BANK就是256Mbit，因此这颗芯片的总容量就是256Mbit（32MB）。 
　　一般内存芯片厂家在芯片上是标明容量的，我们可以芯片上的标识知道，这个芯片有几个逻辑BANK，每个逻辑bank的位宽是多少，每个逻辑BANK内有多少单元格（CELL），比如64MB和128MB内存条常用的64Mbit的芯片就有如下三种结构形式： 

①16 M x 4 (4 M x 4 x 4 banks) [16M X 4] 
②8 M x 8 (2 M x 8 x 4 banks) [8M X 8] 
③4 M x 16 (1 M x 16 x 4 banks) [4M X 16] 
　　表示方法是：每个逻辑BANK的单元格数×逻辑BANK数量×每个单元格的位数（芯片的位宽）。芯片逻辑BANK位宽目前的工艺水平只能最多做到16位，因此大家看到几乎所有的芯片逻辑BANK位宽只可能4/8/16三者之一。

2. RANK（物理Bank）  目前以SDRAM系统为例，CPU与内存之间（就是CPU到DIMM槽）的接口位宽是64bit，也就意味着CPU一次会向内存发送或从内存读取64bit的数据，那么这一个64bit的数据集合就是一个内存条BANK，很多厂家的产品说明里称之为物理BANK（Physical BANK），目前绝大多数的芯片组都只能支持一根内存包含两个物理BANK，要准确知道内存条实际物理BANK数量，我们只要将单个芯片的逻辑BANK数量和位宽以及内存条上芯片个数搞清楚。各个芯片位宽之和为64就是单物理BANK，如果是128就是双物理BANK。 　

　586以上电脑的数据总线宽度都是64bit，即每次读取内存为64bit，SDRAM内存条的设计带宽也是64bit，内存条的带宽为条上各个内存芯片的带宽之和，基本条件为带宽之和应等于64bit或其倍数。假如出现了各个芯片位宽之和等于128。则分成两个64位,当读取一个64位部分时，另一个64位部分就不能读取，通常很多厂家就分别将这两部分放在内存的两面上。这就造成了许多人的错觉：双面是两个BANK的，单面是一个BANK的。实际根本不能这样认识，比如大度256MB内存，尽管两面16个芯片，但是由于内存芯片的位宽是4位（32Mbit×4）,所以必须要有4×16=64才能达到系统所要求的位宽。这时由于芯片大小的限制，不可能将16颗芯片都放在一面上，所以只能设计成双面。对于64Mbit芯片 (4M*16) 来说，芯片带宽16bit，8颗芯片带宽=16＊8=128bit（即两个BANK），4颗芯片带宽=16＊4=64bit（即一个BANK）。两个物理BANK的情况只有出现在位宽超出了64位的情况下（即位宽出现了富余），由于芯片组任一时刻只能处理一个64位，所以才分成两个物理BANK。

3、 芯片位宽   每个内存芯片有自己的位宽，即每个传输周期能提供的数据量。理论上，完全可以做出一个位宽为64bit的芯片来满足P-Ban k的需要，但这对技术的要求很高，在成本和实用性方面也都处于劣势。所以芯片的位宽一般都较小。台式机市场所用的SDRAM芯片 位宽最高也就是16bit，常见的则是8bit。这样，为了组成P-Bank所需的位宽，就需要多颗芯片并联工作。对于16bi t芯片，需要4颗（4×16bit=64bit）。对于8bit芯片，则就需要8颗了。

以上就是芯片位宽、芯片数量与P-Bank的关系。P-Bank其实就是一组内存芯片的集合，这个集合的容量不限，但这个集合的 总位宽必须与CPU数据位宽相符。随着计算机应用的发展，一个系统只有一个P-Bank已经不能满足容量的需要。所以，芯片组开 始可以支持多个P-Bank，一次选择一个P-Bank工作，这就有了芯片组支持多少（物理）Bank的说法。而在Intel的 定义中，则称P-Bank为行（Row），比如845G芯片组支持4个行，也就是说它支持4个P-Bank。另外，在一些文档中 ，也把P-Bank称为Rank（列）。

 

 

 

3、与芯片位宽相关的DIMM设计  已经知道P-Bank的位宽是固 定的，也就是说当芯片位宽确定下来后，一个P-Bank中芯片的个数也就自然确定了，而前文讲过P-Bank对芯片集合的位宽有 要求，对芯片集合的容量则没有任何限制。高位宽的芯片可以让DIMM的设计简单一些（因为所用的芯片少），但在芯片容量相同时， 这种DIMM的容量就肯定比不上采用低位宽芯片的模组，因为后者在一个P-Bank中可以容纳更多的芯片。比如上文中那个内存芯 片容量标识图，容量都是128Mbit，合16MB。如果DIMM采用双P-Bank+16bit芯片设计，那么只能容纳8颗芯 片，计128MB。但如果采用4bit位宽芯片，则可容纳32颗芯片，计512MB。DIMM容量前后相差出4倍，可见芯片位宽 对DIMM设计的重要性。因此，8bit位宽芯片是桌面台式机上容量与成本之间平衡性较好的选择，