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舊 2006-04-18, 03:36 PM   #1
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預設 什麼是雙通道和雙核技術?

什麼是雙通道和雙核技術?

首先,我來解釋一下,雙通道是關於記憶體的名詞,雙核是關於CPU的名詞

  雙通道:

  雙通道記憶體技術其實是一種記憶體控制和管理技術,它依賴於晶片組的記憶體控制器發生作用,在理論上能夠使兩條同等規格記憶體所提供的帶寬增長一倍。






它並不是什麼新技術,早就被套用於伺服器和工作站系統中了,只是為了解決桌上型日益窘迫的記憶體帶寬瓶頸問題它才走到了桌上型主機板技術的前台。

  在幾年前,英特爾公司曾經推出了支持雙通道記憶體傳輸技術的i820晶片組,它與RDRAM記憶體構成了一對黃金搭檔,所發揮出來的卓絕效能使其一時成為市場的最大亮點,但生產成本過高的缺陷卻造成了叫好不叫座的情況,最後被市場所淘汰。



由於英特爾已經放棄了對RDRAM的支持,所以目前主流晶片組的雙通道記憶體技術均是指雙通道DDR記憶體技術,主流雙通道記憶體平台英特爾方面是英特爾 865、875系列,而AMD方面則是NVIDIA Nforce2系列。

  雙通道記憶體技術是解決CPU總線帶寬與記憶體帶寬的矛盾的低價、高效能的方案。現在CPU的FSB(前端總線頻率)越來越高,英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對記憶體帶寬具有高得多的需求。

  英特爾 Pentium 4處理器與北橋晶片的資料傳輸採用QDR(Quad Data Rate,四次資料傳輸)技術,其FSB是外頻的4倍。


英特爾 Pentium 4的FSB分別是400、533、800MHz,總線帶寬分別是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的記憶體帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道記憶體模式下,DDR記憶體無法提供CPU所需要的資料帶寬從而成為系統的效能瓶頸。

  而在雙通道記憶體模式下,雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的記憶體帶寬分別是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在這裡可以看到,雙通道DDR 400記憶體剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。



而對AMD Athlon XP平台而言,其處理器與北橋晶片的資料傳輸技術採用DDR(Double Data Rate,雙倍資料傳輸)技術,FSB是外頻的2倍,其對記憶體帶寬的需求遠遠低於英特爾 Pentium 4平台,其FSB分別為266、333、400MHz,總線帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求,所以在AMD K7平台上使用雙通道DDR記憶體技術,可說是收效不多,效能提高並不如英特爾平台那樣明顯,對效能影響最明顯的還是採用整合顯示晶片的整合型主機板。

  NVIDIA推出的nForce晶片組是第一個把DDR記憶體接頭增強為128-bit的晶片組,隨後英特爾在它的E7500伺服器主機板晶片組上也使用了這種雙通道DDR記憶體技術,SiS和VIA也紛紛回應,積極研發這項可使DDR記憶體帶寬成倍增長的技術。



但是,由於種種原因,要實現這種雙通道DDR(128 bit的並行記憶體接頭)傳輸對於眾多晶片組廠商來說絕非易事。

  DDR SDRAM記憶體和RDRAM記憶體完全不同,後者有著高延時的特性並且為串行傳輸方式,這些特性決定了設計一款支持雙通道RDRAM記憶體晶片組的難度和成本都不算太高。



但DDR SDRAM記憶體卻有著自身局限性,它本身是低延時特性的,採用的是並行傳輸模式,還有最重要的一點:當DDR SDRAM工作頻率高於400MHz時,其信號波形往往會出現失真問題,這些都為設計一款支持雙通道DDR記憶體系統的晶片組帶來不小的難度,晶片組的製造成本也會相應地提高,這些因素都制約著這項記憶體控制技術的發展。

  普通的單通道記憶體系統具有一個64位的記憶體控制器,而雙通道記憶體系統則有2個64位的記憶體控制器,在雙通道模式下具有128bit的記憶體位寬,從而在理論上把記憶體帶寬提高一倍。


雖然雙64位記憶體體系所提供的帶寬等同於一個128位記憶體體系所提供的帶寬,但是二者所達到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智能記憶體控制器,理論上來說,兩個記憶體控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時運作。

  比如說兩個記憶體控制器,一個為A、另一個為B。


當控制器B準備進行下一次存取記憶體的時候,控制器A就在讀/寫主記憶體,反之亦然。

兩個記憶體控制器的這種互補「天性」可以讓等待時間縮減50%。


雙通道DDR的兩個記憶體控制器在功能上是完全一樣的,並且兩個控制器的時序參數都是可以單獨編程設定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構造、容量、速度的DIMM記憶體條,此時雙通道DDR簡單地調整到最低的記憶體標準來實現128bit帶寬,允許不同密度/等待時間特性的DIMM記憶體條可以可靠地共同運作。

  支持雙通道DDR記憶體技術的桌上型晶片組,英特爾平台方面有英特爾的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之後的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面則有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以後的晶片。

  AMD的64位CPU,由於整合了記憶體控制器,因此是否支持記憶體雙通道看CPU就可以。目前AMD的桌上型CPU,只有939接頭的才支持記憶體雙通道,754接頭的不支持記憶體雙通道。



除了AMD的64位CPU,其他電腦是否可以支持記憶體雙通道主要取決於主機板晶片組,支持雙通道的晶片組上邊有描述,也可以檢視主機板晶片組資料。此外有些晶片組在理論上支持不同容量的記憶體條實現雙通道,不過實際還是建議盡量使用參數一致的兩條記憶體條。

  記憶體雙通道一般要求按主機板上記憶體插槽的顏色成對使用,此外有些主機板還要在BIOS做一下設定,一般主機板說明書會有說明。當系統已經實現雙通道後,有些主機板在開機自我檢驗時會有提示,可以仔細看看。由於自我檢驗速度比較快,所以可能看不到。因此可以用一些軟體檢視,很多軟體都可以檢查,比如cpu-z,比較小巧。



在「memory」這一項中有「channels」項目,如果這裡顯示「Dual」這樣的字,就表示已經實現了雙通道。兩條256M的記憶體構成雙通道效果會比一條512M的記憶體效果好,因為一條記憶體無法構成雙通道

  雙核心:

  隨著近日英特爾、AMD推出各種雙核CPU新品,「雙核」概念在業內逐漸升溫。有意思的是,雖然都是雙核,英特爾和AMD確各談各的。英特爾大談雙核到桌面,AMD則直取雙核的伺服器市場。這兩個公司雙核到底有什麼不同呢?以下是關於雙核技術的背景資料,供大家參考。

  雙核技術背景

  雙核處理器是指在一個處理器上整合兩個運算核心,從而提高計算能力。「雙核」的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架構的高端伺服器廠商提出的,不過由於RISC架構的伺服器價格高、套用面窄,沒有引起廣泛的注意。

  不同的構架

  最近逐漸熱起來的「雙核」概念,主要是指關於X86開放架構的雙核技術。

在這方面,起上司地位的廠商主要有AMD和Intel兩家。其中,兩家的思法又有不同。

AMD從一開始設計時就考慮到了對多核心的支持。所有元件都直接連線到CPU,消除系統架構方面的挑戰和瓶頸。兩個處理器核心直接連線到同一個內核上,核心之間以晶片速度通信,進一步降低了處理器之間的延遲。而Intel採用多個核心共享前端總線的方式。


專家認為,AMD的架構對於更容易實現雙核以至多核,Intel的架構會遇到多個內核爭用總線資源的瓶頸問題。

  AMD和Intel不同的體系結構

  雙核與雙芯(Dual Core Vs. Dual CPU):

  AMD和Intel的雙核技術在物理結構上也有很大不同之處。AMD將兩個內核做在一個Die(內核)上,通過直連架構連接起來,整合度更高。Intel則是採用兩個獨立的內核封裝在一起,因此有人將Intel的方案稱為「雙芯」,認為AMD的方案才是真正的「雙核」。

  從用戶端的角度來看,AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功率消耗等指標跟單核CPU保持一致,從單核昇級到雙核,不需要更換電源、晶片組、散熱系統和主機板,只需要重新整理BIOS軟體即可,這對於主機板廠商、電腦廠商和最終用戶的投資保護是非常有利的。

  客戶可以利用其現有的90奈米基礎設施,通過BIOS更改移植到關於雙核心的系統。電腦廠商可以輕鬆地提供同一硬體的單核心與雙核心版本,使那些既想提高效能又想保持IT環境穩定性的客戶能夠在不中斷業務的情況下昇級到雙核心。

在一個機架密度較高的環境中,通過在保持電源與基礎設施投資不變的情況下移植到雙核心,客戶的系統效能將得到巨大的提升。在同樣的系統佔地空間上,通過使用雙核心處理器,客戶將獲得更高水準的計算能力和效能。
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什麼叫SPD?如何最佳化用好你的記憶體?

影響記憶體效能的兩個參數:頻率與參數


記憶體關鍵的兩個頻率與參數,在這裡我們可以形象的比喻,為拉力賽製造的汽車可以跑得超快,但無法像F1賽車一樣靈活。同樣地,F1賽車在拐角處是優秀的,但在沙漠中將被拉下,普通記憶體頻率與參數很難同時滿足。


● 什麼是SPD?

主機板  SPD(Serial Presence Detect,串行存在檢測)是一顆8針的EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM,電可擦寫可編程唯讀儲存於器)晶片。它一般位於記憶體條正面的右側(如圖1),採用SOIC封裝形式,容量為256字元(Byte)。SPD晶片內記錄了該記憶體的許多重要訊息,諸如記憶體的晶片及模組廠商、工作頻率、工作電壓、速度、容量、電壓與行、列位址帶寬等參數。SPD訊息一般都是在出廠前,由記憶體模組製造商根據記憶體晶片的實際效能寫入到ROM晶片中


SPD的作用是什麼?
  啟動電腦後,
http://img5.pcpop.com/ArticleImages/400x300/0/228/000228723.jpg
主機板BIOS就會讀取SPD中的訊息,

主機板北橋晶片組就會根據這些參數訊息來自動組態相應的記憶體工作時序與控制暫存器,從而可以充分發揮記憶體條的效能。上述情況實現的前提條件是在BIOS設定介面中,將記憶體設定選項設為「By SPD」。當主機板從記憶體條中不能檢測到SPD訊息時,它就只能提供一個較為保守的組態。
http://img5.pcpop.com/ProductImages/Big/0/136/000136060.jpg

 從某種意義上來說,SPD晶片是識別記憶體品牌的一個重要標誌。如果SPD內的參數值設定得不合理,不但不能起到最佳化記憶體的作用,反而還會引起系統工作不穩定,甚至當機。因此,很多普通記憶體或相容記憶體廠商為了避免相容性問題,一般都將SPD中的記憶體工作參數設定得較為保守,從而限制了記憶體效能的充分發揮。更有甚者,一些不法廠商通過專門的讀寫設備去更改SPD訊息,以騙過電腦的檢測,得出與實際不一致的資料,從而欺騙消費者

記憶體各項參數最佳化詳解:
參數最佳化的歷史可以追溯到SDRAM時代。在那個年代,大家追求的只有CL值,CL=2就是當時的參數最佳化目標。到了DDR年代,對於參數的描述變成了4個值,例如:2-2-2-5。但這4個數位所代表的含義到底是什麼?簡單來說就是CL-tRCD-tRP-tRAS,這個縮寫的全程和中文名稱如下:
http://img2.pcpop.com/ProductImages/Big/0/114/000114021.jpg
一般來說,影響記憶體效能高低的因素主要是以下兩點,一是記憶體工作頻率過低,無法和CPU同步執行。二是記憶體傳輸資料時的延遲時間過長,限制了記憶體的資料存取速度。因此,只要對主機板BIOS進行設定,修改SPD值,就可以使記憶體效能得到進一步的最佳化。

 1.提高記憶體工作頻率,啟動電腦,進入主機板BIOS設定(這裡以Award BIOS、P4系統為例)中「Advanced Chipset Feature」介面,選項「Frequence/Voltage Control」,可以看到「CPUDRAM Clock Ratio」中顯示的內容就是CPU外頻對記憶體的頻率比例。

  註:預設值設定為「SPD」,即「自動偵測模式」。在SPD模式下,系統自動從記憶體的SPD晶片中獲取訊息,所以理論上說,此時記憶體的工作狀態是最穩定的。如果想超頻
記憶體,就需要手動設定CPU與記憶體的工作頻率比例來更好地調節與SPD的配合。比如:533MHz FSB的P4外頻為133MHz,要將DDR333記憶體超頻到200MHz外頻使用,那麼就需要選項「2︰3」的比值。如果要讓DDR266記憶體超頻到DDR333,無疑就要選項「3︰4」。如果要保證調節後的穩定性,有時需要在BIOS中手動提高記憶體的工作電壓。方法是:選項「Add Voltage」,然後進行調節。切記:在提高記憶體工作電壓的時候,要循序漸進,切勿一次提高過多而損壞記憶體。
 2.調整記憶體延遲時間 
 我們知道,記憶體總延遲時間=記憶體時鍾週期×CL數值+資料存取時間(tAC值),因此,只要在BIOS中修改記憶體的相應參數值,就可以提升記憶體的效能。下面,我們就進入「Advanced Chipset Feature」設定介面進行說明:

  (1)修改CAS延遲時間(CL值)。它表示記憶體進行讀寫操作前,列位址控制器的等待時間。CAS參數選項為「CAS Latency Time」,數值選項有2.、2.5或者3,如果記憶體品質較高,可以將數值設為2。
http://img2.pcpop.com/ArticleImages/0x0/0/227/000227797.jpg
圖表顯示了CAS2,CAS2.5和CAS3延時的時間選項(例如標記了CL=2的就是CAS2)。注意那些指出了時鍾信號的上升或下降的垂直虛線,因為這是雙精度資料RAM,每個「時間服務機構」有兩個這樣的點。
CAS Latency是讀取指令的送出和輸出資料的第一個塊有效之間的延遲。CAS Latency以時鍾週期來度量。在三個例子的最後一個裡,在T0(Time=0)送出的讀取指令直到T3(Time=3)才生效。
建議:較低的CAS週期能減少

記憶體的潛伏週期以提高記憶體的工作效率。因此只要能夠穩定執行作業系統,我們應當盡量把CAS參數調低。反過來,如果記憶體執行不穩定,可以將此參數設大,以提高穩定性。
我們能夠直觀的看到CL值變化,對延遲的影響。雖說在單週期內的影響並不大,但在實際使用時,每秒要400次以上的週期循環,這種延遲就很明顯了。
(2)修改tRCD((RAS-to-CAS Delay)值。它表示記憶體行位址控制器到列位址控制器的延遲時間。其參數選項為「DRAM RAS To CAS Delay」,數值選項有2、3等。同樣是越小越好。
建議:對於延遲時間,當然是數值越小,效能越好。

(3)修改tRP(RAS Precharge Time)值。它表示記憶體行位址控制器預充電時間,其參數選項為「Active to Precharge Delay」,數值選項有2、3等,參數越小說明

讀寫速度就越快。
建議:tRP值越低,預充電參數越小,則記憶體讀寫速度就越快。


(4)修改tRAS(RAS Active Time)值。它表示記憶體行位址選前的延遲時間。其參數選項為「DRAM RAS Precharge」,數值選項有5、6、7等。數位越小,延遲時間越短。
建議:調整這個參數需要結合具體情況而定,推薦參數選項有5,6或者7這3個。大多數情況還要結合
主機板和CPU情況,並不是說越大或越小就越好。

(5)Command Rate
K8平台中的「1T、2T」,全名「首指令延遲」,一般還被描述為DRAM Command Rate、CMD Rate等。由於DDR記憶體在尋址時,先要進行P-Bank的選項(通過DIMM上CS片選信號進行),然後才是L-Bank/行啟動與列位址的選項。

建議:這個參數的含義就是指在P-Bank選項完之後多少時間可以發出具體的尋址的L-Bank/行啟動指令,服務機構是時鍾週期。顯然,也是越短越好。但當隨著主機板上記憶體
模組的增多,控制晶片組的負載也隨之增加,過短的指令間隔可能會影響穩定性。因此當你的記憶體插得很多而出現不太穩定的時間,才需要將此參數調長。在偵錯時可以先設定為1T,假若不穩定再採用2T設定。


提高記憶體頻率就是使每秒內循環週期完成的次數增多,加大資料的吞吐量,也就是常說的增加記憶體帶寬。對記憶體進行超頻不像CPU那樣簡單,最主要的問題是記憶體顆粒選項問題。
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什麼是「雙通道記憶體技術」?

雙通道記憶體技術其實是一種記憶體控制和管理技術,它依賴於芯片組的記憶體控制器發生作用,在理論上能夠使兩條同等規格記憶體所提供的帶寬增長一倍。它並不是什麼新技術,早就被應用於服務器和工作站系統中了,只是為了解決台式機日益窘迫的記憶體帶寬瓶頸問題它才走到了台式機主板技術的前台。在幾年前,英特爾公司曾經推出了支持雙通道記憶體傳輸技術的i820芯片組,它與RDRAM記憶體構成了一對黃金搭檔,所發揮出來的卓絕性能使其一時成為市場的最大亮點,但生產成本過高的缺陷卻造成了叫好不叫座的情況,最後被市場所淘汰。由於英特爾已經放棄了對RDRAM的支持,所以目前主流芯片組的雙通道記憶體技術均是指雙通道DDR記憶體技術,主流雙通道記憶體平台英特爾方面是英特爾 865、875系列,而AMD方面則是NVIDIA Nforce2系列。

  雙通道記憶體技術是解決CPU總線帶寬與記憶體帶寬的矛盾的低價、高性能的方案。現在CPU的FSB(前端總線頻率)越來越高,英特爾 Pentium 4比AMD Athlon XP對記憶體帶寬具有高得多的需求。英特爾 Pentium 4處理器與北橋芯片的資料傳輸採用QDR(Quad Data Rate,四次資料傳輸)技術,其FSB是外頻的4倍。英特爾 Pentium 4的FSB分別是400、533、800MHz,總線帶寬分別是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的記憶體帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在單通道記憶體模式下,DDR記憶體無法提供CPU所需要的資料帶寬從而成為系統的性能瓶頸。而在雙通道記憶體模式下,雙通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的記憶體帶寬分別是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在這裡可以看到,雙通道DDR 400記憶體剛好可以滿足800MHz FSB Pentium 4處理器的帶寬需求。而對AMD Athlon XP平台而言,其處理器與北橋芯片的資料傳輸技術採用DDR(Double Data Rate,雙倍資料傳輸)技術,FSB是外頻的2倍,其對記憶體帶寬的需求遠遠低於英特爾 Pentium 4平台,其FSB分別為266、333、400MHz,總線帶寬分別是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用單通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能滿足其帶寬需求,所以在AMD K7平台上使用雙通道DDR記憶體技術,可說是收效不多,性能提高並不如英特爾平台那樣明顯,對性能影響最明顯的還是採用整合顯示芯片的整合型主板。

  NVIDIA推出的nForce芯片組是第一個把DDR記憶體接頭擴展為128-bit的芯片組,隨後英特爾在它的E7500服務器主板芯片組上也使用了這種雙通道DDR記憶體技術,SiS和VIA也紛紛響應,積極研發這項可使DDR記憶體帶寬成倍增長的技術。但是,由於種種原因,要實現這種雙通道DDR(128 bit的並行記憶體接頭)傳輸對於眾多芯片組廠商來說絕非易事。DDR SDRAM記憶體和RDRAM記憶體完全不同,後者有著高延時的特性並且為串行傳輸方式,這些特性決定了設計一款支持雙通道RDRAM記憶體芯片組的難度和成本都不算太高。但DDR SDRAM記憶體卻有著自身局限性,它本身是低延時特性的,採用的是並行傳輸模式,還有最重要的一點:當DDR SDRAM工作頻率高於400MHz時,其信號波形往往會出現失真問題,這些都為設計一款支持雙通道DDR記憶體系統的芯片組帶來不小的難度,芯片組的製造成本也會相應地提高,這些因素都制約著這項記憶體控制技術的發展。

  普通的單通道記憶體系統具有一個64位的記憶體控制器,而雙通道記憶體系統則有2個64位的記憶體控制器,在雙通道模式下具有128bit的記憶體位寬,從而在理論上把記憶體帶寬提高一倍。雖然雙64位記憶體體系所提供的帶寬等同於一個128位記憶體體系所提供的帶寬,但是二者所達到效果卻是不同的。雙通道體系包含了兩個獨立的、具備互補性的智慧式記憶體控制器,理論上來說,兩個記憶體控制器都能夠在彼此間零延遲的情況下同時運作。比如說兩個記憶體控制器,一個為A、另一個為B。當控制器B準備進行下一次存取記憶體的時候,控制器A就在讀/寫主記憶體,反之亦然。兩個記憶體控制器的這種互補「天性」可以讓等待時間縮減50%。雙通道DDR的兩個記憶體控制器在功能上是完全一樣的,並且兩個控制器的時序參數都是可以單獨編程設定的。這樣的靈活性可以讓用戶使用二條不同構造、容量、速度的DIMM記憶體條,此時雙通道DDR簡單地調整到最低的記憶體標準來實現128bit帶寬,允許不同密度/等待時間特性的DIMM記憶體條可以可靠地共同運作。

  支持雙通道DDR記憶體技術的台式機芯片組,英特爾平台方面有英特爾的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之後的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面則有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以後的芯片。

AMD的64位CPU,由於整合了記憶體控制器,因此是否支持記憶體雙通道看CPU就可以。目前AMD的台式機CPU,只有939接頭的才支持記憶體雙通道,754接頭的不支持記憶體雙通道。除了AMD的64位CPU,其他電腦是否可以支持記憶體雙通道主要取決於主板芯片組,支持雙通道的芯片組上邊有描述,也可以檢視主板芯片組資料。此外有些芯片組在理論上支持不同容量的記憶體條實現雙通道,不過實際還是建議盡量使用參數一致的兩條記憶體條。

記憶體雙通道一般要求按主板上記憶體插槽的顏色成對使用,此外有些主板還要在BIOS做一下設置,一般主板說明書會有說明。當系統已經實現雙通道後,有些主板在開機自檢時會有提示,可以仔細看看。由於自檢速度比較快,所以可能看不到。因此可以用一些軟件檢視,很多軟件都可以檢查,比如cpu-z,比較小巧。在「memory」這一項中有「channels」專案,如果這裡顯示「Dual」這樣的字,就表示已經實現了雙通道。兩條256M的記憶體構成雙通道效果會比一條512M的記憶體效果好,因為一條記憶體無法構成雙通道。
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