一、内存基础知识简介

　　1、CPU从何处得到数据？

　　 无论是主流的DDR 400、还是非常先进的DDR 566，现有我们所指的内存都是指RAM（Random Access Memory，随机存储器），作为高速电子设备（CPU）与低速机械存储器（硬盘）之间的数据缓冲，所有数据都要在内存中进行读取／写入操作，才可能与CPU的缓存交换资料，得到正确的计算结果。CPU的缓存／寄存器和内存都无法永远保存数据，在断电时资料会丢失，而最终结果必须存储到硬盘上，才能保存下来。

　　 CPU工作的过程中，它会先从内存传输过来的程序中找出程序计数器，读取相应的指令，进行指令解码后执行相应操作，然后读取下一个指令，此过程常常分离为几步：

－　读指令
－　找到数据A
－　找到数据B
－　把B与A相加
－　存储A到C上

　　期间需要大量的读／写操作，为了保持最高效率，数据A、B、C最好能位于缓存中。CPU在缓存中无法找到所需数据时，就会到内存中找，再找不到就会到硬盘找，直到找到为止。

    由于硬盘的速度很慢，因此，大容量和高速内存可加快寻找过程，提高整体性能。在CPU与内存之间的通道是FSB（Front Side Bus，前端总线），内存数据通过FSB先传到北桥内存控制器，然后再通过传输到CPU。

　　2、双通道的增强

　　 DDR SDRAM（Double Date Rate，上下行双数据率SDRAM）是相对于SDR SDRAM（Single Date Rate，单数据率SDRAM）而言的，它们的区别在于时钟驱动数据的差异。一个时钟是电压从0到有信号（SDR是3.3V，DDR是2.5V）的周期，在SDR内存里，它利用电压上升的过程（即上升沿），来控制数据的进或出，然后内存会等待下一个上升沿进行重复的操作。DDR则能同时利用上升沿和下降沿（电压下降的过程）来传输数据，那么传输量就会变为两倍。

　　3、内存如何寻址？

　　 请设想内存是一个Matrix（不是黑客帝国，而是矩阵），它分为行和列，利用行和列的号码，就可以找到某一个单元的数据。许许多多的内存存储单元组成一个bank（储蓄库），旧的i845 Brookdale芯片组仅有4个bank，只能对寻址2GB内存。新的i865 Springdale和i875 Canterwood拥有8个bank，最大可以寻址4GB内存。所以说，bank的数量与容量决定了内存的寻址，即是内存最大容量。

　　 现在的内存条分为单面和双面，单面占用一个bank，双面占用两个bank。所以在i845主板上，我们可以使用的最大内存条数量为2条双面内存或四条单面内存，i865/i875可以支持4条双面内存或8条单面内存。不过，以上只是理论值，实际的容量按照主板的设计而定。

　　以上种种与反应时间和带宽有什么关系？别急，请接着看。

　　二、双通道/四通道－增加带宽的捷径

　　 除了英特尔和nVidia（nforce 2/3）的产品外，主流的芯片组如：VIA KT/PX 系列和SiS 746/648都没有双通道能力，因此它们理论上是比双通道芯片组慢的。毕竟在相同的总线速度下，总线的传输能力越大，可以传输的数量越多。DDR SDRAM工作于64位总线，增加了一个内存控制器后，就等于128位总线。如果只使用单独的内存控制器，性能就会大受限制，此话怎讲？

　　 让我们来看看P4架构，它使用四倍泵总线，设计类似DDR，除了上升、下降沿同时传输信号外，还作了进一步改进，把1.5电压信号分为两级，第一级是0-0.7V，第二级是0.7-1.5V，那么，可以传输的数据量就变为了四倍。在使用i845或仅插入单通道内存的i865/875系统上，FSB会传输过多的数据给内存控制器，内存控制器无法处理，必须花时间来等待，降低了工作效率。

　　 大家稍微明白了一点吧，可是此理论并不适用于所有的系统，在Athlon XP系统上，情况却恰恰相反。因为Athlon只使用了双通道总线，总线传输的数据量没有这么大，第二个内存通道的用处相对于小一些，这时，内存的反应时间就变得很重要了。

　　三、反应时间

　　 从上文我们可以看出，增加带宽并不是一件难事，只要增加内存通道和总线宽度即可，让每个时钟传输更多的数据，或者，提高数据传输的速度，同样能够增加带宽。反应时间就没那么简单了，它指的是内存给出命令和命令实际执行之间的时间，谁都知道反应时间越小越好，然而，在内存的读／写过程中，许多因素都会让反应时间增加。

　　 首先，FSB与内存控制器不是运行在同一速度（1:1）上，任何信号的传输，都会出现等待同步的情况。比如设置为5:4这个常用的比率，FSB经过5个周期，内存才经过4个周期，这意味着，总线必须经过5个时钟周期才能够互相交换信息。如果一个命令从CPU发到内存请求数据，那么，要等到信号匹配，至少要等待4个时钟周期，见下图：

    -----*****-----*****-----*****（总线频率）
    ----****----****----****（内存频率）

　　一般情况下，内存与总线同步，可以获得更佳性能，这也是高性能内存，都需要超FSB频率使用，至少达到内存频率同级，才能发挥更佳性能的原因。

　　第二，内存操作本身也需要花费许多反应时间。当内存控制器发出某个地址的请求时，先发送一个激活（ACTIVE）命令，把对应的数据单元从“预充电”状态变为“激活”状态，在BIOS中，可以调节tRP参数来控制这个时间，通常花费2、3或4个周期。

　　 接着，是tRCD（Row to Cas Delay，行地址到列地址控制器延迟时间）操作，这是发送行地址里面的内容到内存缓冲区必须占用的时间，通常有2、3或4个周期可选。

　　 然后，就是我们很熟悉的tCL，俗称CAS（Column Address Strobe，列地址控制器）反应时间，即把指定列地址单元的内容发出所需要的时间，通常有2、2.5或3个周期可选。tCL对于总线突然的大量数据传输（突发操作）很重要，如果下一次的内存读／写在同一行中，tCL就决定了一个单元移到另一个单元所需的时间。在多重连续寻址时，常常都会出现超长数据串传输，短CAS的优势尽显。

　　 假如请求的是行地址，那么，就要求到tRL，俗称tRAS（Row Address Strobe，行地址控制器）反应时间，通常有5、6、7或8个周期可选。

　　 总的来说，每次读／写存取，大约要花费12个NOPs（No OPeration，无操作）时钟周期来等待数据的发送，越复杂的操作，所需的时间越长。

tRP、tRCD、tCL各用了2个时钟，tRAS用了5个，突发传输用了8个

　　 也许上面的理论让你头晕脑涨，不过，看看它的发展你就会知道缩短反应时间有多难。在过去10年中，反应时间仅从120ns（纳秒）提升到50ns，而带宽只用了5年时间就从PC133（1GB/秒带宽）提升到PC4000（8GB/秒）带宽。为何这么难？因为缩短反应时间有可能会影响稳定性，不能随时所欲地想短就短，所以当英特尔在i875加入PAT（Performance Acceleration Technology，性能加速技术）时，对缩短反应时间作出了杰出贡献，从而赢得了满堂喝彩。尽管i865也可以用升级BIOS的方法来实现PAT，但它没有足够快的硅圆片基础支持，到头来只会导致稳定性不足。

　　 四、分频器

　　 分频器主要作用是让内存工作在与FSB不同的频率上，超频时，我们会发现CPU和FSB的频率总是高于内存，利用分频器可以用速度较慢的内存来搭配高速CPU。如把P4超到250MHz FSB，很少内存可达到此速度，利用5:4分频器，就能让PC3200/DDR400内存顺利工作，即使内存与FSB不同步对性能有影响，仍能提升整体的传输速度。

　　 理想总是美好的，事实总是残酷的，在实际使用中，我们往往发现插入双通道内存时，分频没有那么顺利。许多i875主板都有挑内存的毛病，就算是高性能的内存，也不保证肯定能用5:4或3:2分频器。特别是插满内存槽的时候，不兼容现象显得日益严重。若是你遇到不能启动的情况，也许换个品牌或型号的内存即可解决。同时，当出现这类故障时，不妨升级一下主板的BIOS，也许会有意外惊喜。

　　 在缺省情况下，BIOS会先读取内存条上SPD（Serial Presence Detect，连续存在检测装置）模块的信息，以最长反应时间为准。假如系统稳定的话，可以适当缩短反应时间，以获得更佳性能。

    响内存性能的因素影响到内存系统性能的原因多样，在外部主要是位于主板芯片组内的或者位于CPU内部的内存控制器决定，内存本身的性能影响因素包括频率和延迟两个方面，其中延迟在应用中将以时序参数的设定来体现。