| 當 CPU 這顆主機內的核心不斷地突飛猛進,而隨之一切的硬體速度也相繼進入高頻率時期之後,不僅是在運算本身的效能表現,亦以並非單單只有 CPU 快,就可以整體效能都很快速。反倒是要看到與處理器一同搭配的主機板、南北橋晶片,與配合在上面的記憶體、硬碟機、顯示卡等,當這些整體組合起來的全體表現,加上晶片發揮匯流排速度都同步提升時,效能的瓶頸也似乎轉變到 I/O 這部分。就像在這 I/O 傳輸效能上最關鍵的硬碟機,到這時也一舉從以往的 Parallel ATA 而革新變成 Serial ATA ,讓資料得以獲得傳輸上紓解。因此,在高傳輸頻寬的強力帶動下,現在主流的 DDR400 SDRAM ,也蠢蠢欲動,即將進入 DDR2 的時代。 |
【從PC100到DDR、DDR2出現】其實要說到明日之星DDR2 之前,我們還是要來簡單了解一下記憶體(大致分成 RAM 和 ROM 兩大類)的發展變化,這幾年的進展可說和 CPU 一樣是日新月異,說到這個看似不起眼的小晶片,大家應該都可以在電腦主機內看到很多採用記憶體的部分,像顯示卡、硬碟、光碟機等都得應用(硬碟機的記憶體就是應用於緩衝記憶區上,稱為 Cache Memory 或 Buffer ;而顯示卡上各位現在最常見到的 DDR SGRAM 或未來即將出現在新式 PCI-E 上的 GDDR2 SDRAM ,全名即叫 Graphic DDR2 SDRAM )。就不僅是各位常見的 168Pin 、 184Pin 金手指設計的記憶體模組(記憶體 -RAM 這裡應該說的是顆粒,而記憶體模組 -RAM Module ,這才是大家常常會在商場上看到的 PC133 SDRAM 或 DDR266/333/400 等 SDRAM ),而讓大家可以 DIY 插在主機板上來做擴充的 128/256/512MB 、甚至是 1GB 等級的 DDR 記憶體模組。 由於記憶體的發展也可以說是一段相當漫長又遙遠的路,這裡就簡單講解一下歷程,相信各位在 386 、 486 PC 時代,就已經使用過 30Pin 的記憶體,那時仍在 32bit 記憶體匯流排階段,一次得插上 4 組記憶體模組(採用的為 SIMM-Single In-Line Memory Module ,為 8bit 模組設計,所以得一次插上 4 組);而漸漸到發展到 Pentium 、 Pentium Pro CPU 時期,記憶體也進入 72Pin 的 DIMM 設計,此時已經進入 64bit 記憶體匯流排設計,因此變成一次需插 2 條記憶體模組才能運作,相信比較資深的電腦玩家們應該都很懷念吧!而再來就是進入單支即可運作支援 64bit 記憶體匯流排的 SDRAM 時期,這時一堆採用 168Pin 金手指的記憶體模組紛紛出籠,從主機板上設計過渡用的 72Pin 、 168Pin- 支援 PC66 模組,到大家所熟知的PC100 、133 SDRAM,當然過程中還有 Intel 強力支持的RAMBUS-RDRAM(註1),其不斷地革新的目的很簡單,就是希望北橋晶片中,從處理器到記憶體這一段的匯流排速度會更加提升,以期縮短在執行運算時的時間,達到更高速的效能表現。 而這部分台灣的記憶體廠商雖然有不斷地進展,但在 JEDEC 當時制定到 DDR333 時,已經準備向下一代的記憶體 -DDR II 來發展,而沒有想到要制定 DDR400 標準,箇中原因也是因為當超過 200MHz 的工作時脈時,訊號變得更不容易處理,而線路拉線上的技術也更加難上加難,因此在此時就要有打算轉向 DDR2 的發展。當在記憶體傳輸的瓶頸上,要讓資料傳輸變快,除了提高工作時脈外,亦可以增加資料傳輸的頻寬,像連接 CPU 的北橋晶片,原本是和記憶體以 64bit 方式來傳輸資料,而出現記憶體雙通道技術後,可以過這樣的增加方式,來達到一次即能讀寫 128bit 的資料,就可讓資料傳輸的速度增加 2 倍,原本 1 個 Channel(通道)的 DDR333 2.7GB/Sec ,可用這樣的方式,達到 2 倍 5.4GB/Sec 的資料傳輸效能(關於多通道的設計,亦早已在 SiS R659 晶片上充分達到應用,讓原本雙通道頻寬仍不覺得足夠時,可再變成插上 4 條記憶體、採 4 個通道進行;而雙通道是 128bit ,變成 4 通道時則變成 256bit ,擁有超大的資料傳輸頻寬,這點在 R659 搭配上是採用 RDRAM 來應用,即可允許 4 個 PC1200 RDRAM 記憶體通道,來達到超大頻寬傳輸資料)。發展到如此境界,其實 DDR 進入高頻設計的瓶頸是遲早的事情,因此終於在去年第四季, DDR2 也終於因應而生,即將在今年大放異彩。 說到 DDR2 的出現,相較於以往所看到的 DDR SDRAM,DDR 的 Prefetch 是 2bits 設計,而 DDR2 則是採用 4bits 設計,所謂的 Prefetch 是應用 Buffer 的做法,使得在低時脈下,達到只有在高時脈下能擁有的高效能,內部只要以低速運作及能做出外部的高速效能表現,讓 DDR2 經過 Buffer 後可以達到比原來的 DDR 高出一倍的存取與輸出量。在 JEDEC 的制定下,目前已經推出的 DDR2 記憶體確定為支援 1.8V 電壓,以往的 DDR SDRAM 是 2.5V ( DDR 不支援 3.3V 電壓的 LVTTL ,而是支援 2.5V 的 SSTL2 標準。),即將推出給桌上型電腦使用的記憶體模組,也將不會跟現在的 DDR SDRAM 相同,採用 240Pin 金手指設計,較以往的 184Pin 多更多 Pin 數。而其他相關的規格資料,各位可以從表 1 來了解。
| 表 1 , DDR1 和 DDR2 的規格差異 | | 記憶體 | DDR1 | DDR2 | | Prefetch | 2bits | 4bits | | 傳輸頻率 | 200/266/333/400Mbps | 400/533/667Mbps | | 核心工作時脈 | 100/133/166/200MHz | 100/133/166MHz | | 顆粒封裝方式 | TSOP 、 TSOP II 、 BGA | CSP 、 FBGA | | 核心電壓 | 2.5V | 1.8V | | I/O 介面、電壓 | SSTL_2 、 2.5V | SSTL_18 、 1.8V | | Burst Length | 2/4/8 | 4/8 | | 桌上型模組 Pin 數 | 184Pin | 240Pin |
| 而目前在 DDR SDRAM 與 DDR2 SDRAM 的幾項規格資料,各位也可以從表 2 來查看,其實新一代的 DDR2 記憶體,除了工作時脈與傳輸頻率提升更高外,設計的組合也與 DDR 完全不同。| 表 2 ,桌上型用 DDR 與 DDR2 記憶體相關規格 | | 記憶體模組 | 記憶體顆粒 | 核心工作時脈 | 理論傳輸頻寬 | 資料寬度 | | 184Pin PC2100 | DDR266 SDRAM | 133MHz | 2.1GB/Sec | 64bit | | 184Pin PC2700 | DDR333 SDRAM | 166MHz | 2.7GB/Sec | 64bit | | 184Pin PC3200 | DDR SDRAM | 200MHz | 3.2GB/Sec | 64bit | | 240Pin PC2-3200 | DDR2-400 SDRAM | 100MHz | 3.2GB/Sec | 64bit | | 240Pin PC2-4300 | DDR2-533 SDRAM | 133MHz | 4.3GB/Sec | 64bit | | 240Pin PC2-5300 | DDR2-667 SDRAM | 166MHz | 5.4GB/Sec | 64bit |
| | ※ DDR 為規範中市面上已有推出的相關產品,而 DDR2 則為預計推出的規格資料。 |
【SiS 656 晶片組的強力出擊】接著我們來看看 SiS 在新推出的 S656 晶片組,是怎樣發揮 DDR2 技術在實際的應用上。首先從官方網頁上取得如圖 5 的架構圖,從圖中看到這顆 S656 北橋晶片,即是扮演著串連 CPU 、記憶體與顯示卡這幾個主要硬體間的橋樑。可支援 DDR 與 DDR2 SDRAM ,而當記憶體插上後,更可以採用 Dual Channel (雙通道)的方式運作,並且支援 Mixed mode- 可選擇使用 DDR 或 DDR2 的記憶體組合。記憶體方面還有更厲害的地方是,各位除了可選購一般 non ECC 的記憶體模組外,還能夠搭配具備 ECC 功能的記憶體模組,而且不論是採用 DDR 或 DDR2 ,每一條 DIMM 皆可支援最高 1GB 的記憶體模組,除了能擴充超高記憶體容量外,更提供強大的傳輸能力。而各位可以在看到圖 6 ,這款主機板即是採用 SiS656 晶片組構成的,仔細看到在上方記憶體模組插槽上,有分成黑色 2 組、藍色 2 組,就是提供給各位可分別插上 DDR 或是 DDR2 記憶體來使用。而不論各位是採用 DDR 或者是 DDR2 ,只要插滿 2 組,就可以發揮雙通道( Dual Channel )的效能表現。  |
當然不僅是如此,在北橋 S656 與南橋 S965 晶片的連接上,則是採用 SiS 獨家專屬的 MuTIOL (妙渠)技術,可高達 1G 的傳輸速率(關於 SiS MuTIOL Media I/O 家族方面的技術說明,各位若有興趣的話,也可上網至 http://www.sis.com.tw/products/sis965.htm 來查看),而整體更採用獨家的 HyperStreaming 技術(註 3),讓 CPU 到南北橋晶片,或是南北橋與周邊設備的連結,都能以最佳的架構進行。而透過 S656 這顆北橋晶片,連同最新 PCI Express 介面也即將發揮強大的支援效能,一推出即以搭配 x16 等級水準,就等著繪圖晶片原廠提供最新的 PCI-E 顯示卡產品來搭配(並包括 2 組 PCI-Express x1 介面)。而 CPU 方面同樣亦支援 HT 技術,讓 CPU 得以模擬成雙顆來運作,更增加其利用率。此外,除了以往的 IDE ( ATA100/133 )介面,亦具備因應高速 I/O 資料傳輸而生的 Serial ATA 介面,在此晶片組上也發揮得淋漓盡致,支援最多 4 組 S-ATA 裝置;而網路方面更一舉提升到 Gigabit 傳輸率,讓電腦在區域網路間的傳輸能力更加提昇。支援高達 8 組的 USB2.0 埠,以及新一代的 AC'97 2.3 音效,讓各位玩家在裝設好所有的新式硬體後,就足以發揮整體運作的超高水準。擁有絕佳的性能表現,再加上前瞻式的技術支援, SiS656 晶片組所構成的主機板,將會是玩家選擇下一代產品時,最犀利的選擇。 圖5,SiS656+SiS965 晶片架構圖  圖 6, 採用 SiS656 晶片組的主機板,可以仔細看到在記憶體模組插槽上,分成黑色 2 組、藍色 2 組,就是可以分別讓各位插上 DDR 或是 DDR2 記憶體來使用。
註 1:在進入 168Pin 的 SDRAM 時代,而 DDR 記憶體尚未被市場完全接受時, Intel 也曾想強力支援由 RAMBUS 公司所推出的 RDRAM , RAMBUS 雖優,仍敵不過市場的嚴苛考驗,接著登場的就是 DDR SDRAM 的誕生,全名為 Double Data Rate SDRAM ,簡單來說就是以上下緣的方式傳送資料,工作電壓是 2.5V ,亦與以往的 PC100 、 133 SDRAM 同樣為採用 64bit 記憶體匯流排設計,首推時為 DDRI 100 ,即為外部核心時脈為 100MHz ,因此用這樣的傳送方式,可讓工作時脈原本為 100MHz 的狀態提升為 2 倍 -200MHz 的效能。而由於設計不難、且無像 RAMBUS 那樣昂貴權利金的門檻( DDR 仍可沿用現有 SDRAM 的生產體系,製造成本比 SDRAM 略高一些,但仍要遠小於 RAMBUS 的價格,因為製造普通 SDRAM 的設備只需稍作改進,就能進行 DDR 記憶體的生產,而且它也不存在專利等方面的問題),因此一推出後就勢如破竹,帶動記憶體廠商的生產製造。到目前為止,從早先的 DDR200- 可達 1600MHz/Sec 資料傳輸頻寬,因此有人稱為 PC1600 ,而後來的 DDR266-PC2100 ( 2.1GB/Sec )、 DDR333-PC2700 ( 2.7GB/Sec ),到現在以步入相當成熟期的 DDR400-PC3200 ( 3.2GB/Sec ),現在更還有超越 DDR400 的 DDR450 、 500 等記憶體出現,這些都是為了求得更高頻寬,而在台灣記憶體廠商的獨家設計下成型且問世販售(註 2)。 註 2:矽統科技獨家的 HyperStreaming 技術的特點是提昇整體電腦系統效能,聰明地管理系統中的資料串列流,不論是從週邊設備到南北橋、前端匯流排,記憶體介面端、繪圖介面端等,都大大優於現今一般僅能改善部分效能的技術。HyperStreaming 技術架構,同時支援 Intel Pentium 4 和 AMD Athlon 64 及 Athlon XP ,讓 CPU 到南北橋晶片,或是南北橋與周邊設備的連結,都能以最佳的架構進行(主要提供四大功能:串列流延遲最小化、多重串列管線話及並行化、特定串流提昇優先權、智慧型串列流控制,想深入了解可到其實在 DDR333 出現時,高頻寬的瓶頸問題又出現了,而制定記憶體標準的單位 -JEDEC 還尚未制定 DDR400 的所有標準(包括記憶體顆粒、記憶體模組設計、 SPD 資料等一切的標準),真正到 2003 年 3 月時,才在 JEDEC 提出的 JESD79C 規範書中制定完成,不過台灣的一些記憶體廠商,老早不等規範出現,就因應市場需求,而自行設計出一些 DDR400 以上的 SDRAM ,而這也造成後來這個規範標準下所設計的主機板,並不能完全相容於在制定前,這些廠商所自行推出的 DDR400 記憶體,甚至仍僅能以 DDR333 的速度來運作。 註 3: 矽統科技獨家的 HyperStreaming 技術的特點是提昇整體電腦系統效能,聰明地管理系統中的資料串列流,不論是從週邊設備到南北橋、前端匯流排,記憶體介面端、繪圖介面端等,都大大優於現今一般僅能改善部分效能的技術。 HyperStreaming 技術架構,同時支援 Intel Pentium 4 和 AMD Athlon 64 及 Athlon XP ,讓 CPU 到南北橋晶片,或是南北橋與周邊設備的連結,都能以最佳的架構進行(主要提供四大功能:串列流延遲最小化、多重串列管線話及並行化、特定串流提昇優先權、智慧型串列流控制,想深入了解可到這個網頁來參考 )。
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