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2008-05-30 09:02:13
谈起DDR SDRAM与Rambus DRAM（简称RDRAM）之间的恩怨，很多人现在还是津津乐道。的确，上一世纪末的内存大战虽胜负已分，但至今仍余波未平。在主流市场DDR SDRAM成为王者，RDRAM则沦为“高端贵族”。
Rambus公司于1990年3月成立，之后不久就有了Rambus的核心专利——RSL（Rambus Signaling Level，Rambus发信电平技术）。Rambus内存最早出现于1995年12月，那时它与任天堂64（Nintendo64）游戏机一起发售，但名声不大。从1996年12月开始，Rambus与Intel合作开发，准备将Rambus推广到PC领域。到Rambus内存真正亮相于PC市场时已经是1999年11月了。
一、RDRAM简介
RDRAM与DDR SDRAM一样，也是一种采用双沿触发技术的内存， 但它在结构、控制体系方面相对于传统SDRAM有着不小的变化，首先我们来看看它与SDRAM之间的简单比较：
RDRAM与传统SDRAM的架构比较
从架构比较图中，可以看出RDRAM在工作方式上与SDRAM有了很大不同。SDRAM需要多颗芯片并联组成P-Bank与北桥沟通，而在RDRAM架构中每个芯片就是一个单独工作的读写单元，芯片的位宽就是与北桥接口的位宽，所以如果想用ECC，就要用专门的ECC型芯片，也因此有了16/18bit的两种规格。而芯片的位宽就是一个RDRAM通道的位宽（本文以16bit芯片为例进行介绍）。
为了达到更高的容量，在一个通道中将多颗RDRAM芯片串起来，形成RIMM（Rambus Interface Memory Module，Rambus接口内存模组），如果主板允许，完全可以设计一个超长的内存插槽与模组，但现实中肯定不能这么做，所以在主板上Rambus又把模组串起来组成通道。由于是串联的形式，所以要求起始端与终结端形成一个完整的通路，而RIMM就是这个通路的串联器，因此Rambus要求所有的插槽必须插满，如果没有RIMM则用C-RIMM（Continuity RIMM，RIMM续连器）代替，以达到联通RSL信号并行终结器的目的。工作时，RDRAM每次寻址一颗芯片，所需要的数据则由通道数据总线传送到北桥，而不像SDRAM那样由所在模组直接通过DIMM接口传向北桥，也因此RIMM的引脚定义几乎是左右对称的。
由于位宽的降低，为保证高带宽，RDRAM使用了更高的时钟频率（这就意味着它不可能与系统时钟同步，所以只能叫RDRAM而不是RSDRAM），芯片的工作频率明显高于SDRAM/DDR，这样芯片的工作热量也急剧上升，为此Rambus在官方规范中规定RIMM必须配备散热片，从而成了现在这个样子。
32bit位宽PC1066芯片标准的RIMM，它是目前PC领域中性能最高的RDRAM产品
二、RDRAM的结构简介
1、 RDRAM的L-Bank结构
RDRAM的内部仍主要由L-Bank构成，但它的设计与SDRAM家族有很大的不同。首先，每个L-Bank有两个数据通道A和B，各为8bit位宽（ECC型号为9bit，这种设计就是Direct DRAM较以前RDRAM的不同），每个端口都配有S-AMP。根据L-Bank数量与S-AMP的分配方式不同，目前RDRAM共有三种内核结构，分别是32s、16d与4i。
较早时，RDRAM的设计是16d，所谓的d是指Double（双），即除了0与15号L-Bank，其余相邻的L-Bank每个数据通道（A和B）共用一个S-AMP。
16d L-Bank结构（上图可点击放大）
后来分别向高端和低端领域发展了32s与4i技术。前者的s代表Split，它将原来的16d内核分割为两个部分，各为16d结构，0、15、16、31 号L-Bank的每个数据通道各自独占一个S-AMP。4i则与传统的SDRAM相似，i代表Independent（独立），只有4个L-Bank，各 L-Bank的每个数据通道有单独的S-AMP。
32s L-Bank结构
4i L-Bank结构
上文已经讲过，L-Bank数越多，造成L-Bank寻址冲突的机率就越小，但理论上L-Bank越多，所用的S-AMP也就越多， RDRAM内存核心加工与面积控制的难度就越大，因此32s与16d都采用了共享S-AMP的设计。但即使这样，RDRAM的生产成本仍被限制在较高的水平上，在早期这成为了RDRAM难以普及的重要原因。而4i就是为解决这一问题而出现的方案，成本更低，但性能也较前两者降低了。
另外，由于共享S-AMP的设计，除了个别独有S-AMP的L-Bank，其他的L-Bank每次预充电操作也都是成双成对的。为此，在逻辑控制上，RDRAM的操作要尽量避免相邻L-Bank前后进行，否则也会降低RDRAM的实际效率。
2、RDRAM的主要特点
目前RDRAM主要有两个容量规格——128Mbit和256Mbit。L-Bank中存储单元的容量也并不等于RDRAM的接口位宽，而是它的8倍，因此可以说RDRAM是一种8bit预取设计，这是它最主要的特点。对于16bit芯片，其存储单元的容量为128bit，这些数据分别从通道A和B传输至 L-Bank，也就是说L-Bank两端的S-AMP一次各负责72bit数据的传输。由于预取为8bit，所以RDRAM的突发长度也固定为8，因为如果再高，对于PC应用将不太适合。不过需要特别注意的是，一个字节的数据不是由数据通道中的8条数据线进行并排传输，而是一个字节由一条数据线进行8次传输（即串行传输，这也是为什么有人说RDRAM是串行内存的原因），这一点也与SDRAM不同，它意味着北桥在进行数据读/写时，必须要等8个周期之后才能完成，中途不能停止。也就是说，读取时目前的北桥（如850）一次接收128bit（16字节）的数据，然后再转换为两个64bit数据分两次向CPU 传送。
由于RDRAM的存储单元容量很大，所以RDRAM的行列地址线也大为减少，以256Mbit的4i结构的RDRAM为例，行地址为12bit （4096），列地址为7bit（128）。如果是32s结构的，由于L-Bank地址的增多，行列地址要更少（分别是9和7bit）。而且RDRAM的行列地址线是独立的，但是RDRAM的行与列地址线各自只有3条和5条，显然不够用，Rambus又是怎么搞定的呢？这就涉及到RDRAM具体的操作设计了。
