什么是內存BANK
2020-10-26 22:22:25
供稿：網友
關于內存Bank的探討 目前很多人對內存Bank(電腦系統與內存之間數據總線的基本工作單位)都有一種誤解，認為單面內存就是單Bank，雙面內存就是雙Bank的。其實這種觀念是不對的，內存的Bank(指物理Bank)數和內存顆粒的面無關，它們之間有什么聯系呢？
要講清這個問題，就要提到內存的邏輯Bank，下面就給大家介紹一下物理Bank和邏輯Bank的概念。在介紹之前，我們先簡單看一下現在市場上的DRAM內存產品.現在市場上的內存主要有：SDRAM、DDR SDRAM及Rambus。其中Rambus內存的控制器和前兩者不同，且內部Bank和前兩者也不同，將在后面單獨介紹。先主要介紹SDRAM和DDR SDRAM的Bank問題，因為SDRAM就內核、Bank結構而言，和DDR SDRAM沒有什么區別，這里作為一個整體來講。邏輯Bank及其結構內存芯片存儲數據的基本單位是bit(位)，而進行尋址的基本單位則是Byte(字節)，一個Byte就等于8bit。大家知道，在平面坐標系中，要確定一個點就要先找到它的橫坐標和縱坐標。而在內存中數據的定位也很相似，內存中的數據結構就是一個大的數據陣列，為了便于理解，我們把它假想成一個大的表格，前面我們提到的平面坐標系中的點，在這里我們可以理解為經過定位后的單元格，當然在一個單元格中不是只有1bit的數據，而是由多個bit組成一個組放在單元格內，這里一個單元格我們可以稱作一個組，這個單元格的位數也就是內存邏輯Bank的位寬。在進行數據讀取時，先進行行的選定，再進行列的選定，最后再從這個單元格中讀取出所需要的數據。而這由許許多多的單元格組成的大表我們就可以理解成邏輯Bank，當然因為制造工藝及數據尋址的原因，不可能讓這個表格無限大，一般內存芯片中都是將內存容量分成幾個陣列來制造，即多邏輯Bank。隨著內存芯片容量的不斷增加，邏輯Bank數量也在不斷增加，早期的16Mbit之類的芯片采用的還是兩個邏輯Bank的設計，現階段常見內存芯片的Bank一般為4個(不包括Rambus)，這點大家可通過內存條的編碼進行識別。內存芯片設計時在一個時鐘周期內只允許對一個邏輯Bank進行操作(實際上內存芯片的位寬就是邏輯Bank的位寬)，而不能對所有邏輯Bank同時操作。所以邏輯Bank的地址線是通用的，只要再有一個邏輯Bank編號加以區別就可以了。內存芯片的位寬決定了一次能從它那里讀出多少數據，并不是內存芯片里所有單元的數據能夠一次全部讀出。為了加深大家對邏輯Bank的理解，我們來看看一個單芯片的邏輯Bank示意圖這里不用過于注意結構細節，只需要看看4個內存陣列。從圖中可以很清楚地看到這個芯片是一個Bank數為4的芯片，其列和行分別為4096和2048，而邏輯位寬是4bit，將這三者相乘就是這個邏輯Bank的容量，這里是4096×2048×4 bit =32Mb。再乘以Bank的數量，則芯片的容量就可以算出來了，這里很顯然是4個Bank，那么芯片的容量就是128Mb了。用虛線框起來的就是一個完整的邏輯Bank。可見一個Bank由內存陣列、傳感放大器、一個行解碼器、一個列解碼器組成。
物理Bank了解了邏輯Bank后，接下來我們簡單看看物理Bank，物理Bank的含義就是指內存和主板北橋芯片之間傳遞數據的通道，自586以后的CPU數據總線均為64bit位寬，而CPU一次只能對一個物理Bank進行訪問，所以一般情況下我們就把64bit作為一個物理Bank(Physical Bank)，在前面我們已經講過了邏輯Bank，所以在這里我給大家講一下如何自己算出物理Bank，大家就會非常好理解了。由于CPU一次只能打開一個物理Bank，在單芯片上也只能打開一個邏輯Bank，這樣我們就知道邏輯Bank的位寬也就是單芯片的位寬了，我們把芯片的數據寬度和芯片的數量相乘再除以64就得到了內存條的物理Bank數了，即內存的Bank數=數據寬度×芯片數量/64。現在大家初步明白了內存的物理Bank和內存的面數無關了吧？后面我還會舉例說明。在大概了解了SDRAM和DDR內存的物理Bank及邏輯Bank之后。
下面我們來簡單了解一下Rambus的Bank情況。Rambus的Bank為了講解方便，下面以PC800 Rambus為例。Rambus不再采用SDRAM和DDR內存的并聯技術，而是采用了更先進的串聯技術。就現階段而言，PC800 Rambus使用400MHz的16位總線，在一個時鐘周期內可以在上升沿和下降沿同時傳輸數據，實際操作頻率為400MHz×2=800MHz，理論帶寬為16bit×2×400MHz/8=1.6GB/s，再配合850主板芯片的雙通道模式，可以達到3.2GB/s的數據帶寬。這也是大家熟知的高帶寬，而它最重要的優勢在于其邏輯Bank上，就現階段的主流 Rambus來說，其邏輯Bank數高達32個，擁有更多的Bank數則意味著具有較少的Bank沖突，尋址流更加短暫隨意。另外還可以提高尋址命中率和降低潛伏周期。當然，更多的Bank也使Rambus的制作模具制造更復雜，也就增加了成本。于是RAMBUS隨后又推出了4i 架構的DRDRAM──在每個顆粒芯片上只有4個Bank。
