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)。

 

内存条的逻辑BANK和RANK(物理BANK)概念_第1张图片 

内存条的逻辑BANK和RANK(物理BANK)概念_第2张图片

 

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,

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