软硬件融合技术内幕 终极篇 (9) —— 得民心者得天下

在上期，我们提到了，DRAM从FPM，EDO，EDO Burst，SDRAM一路进化，在SDRAM 133MHz时代，每片芯片(16bit)理论上可实现266MBps的吞吐性能。每内存通道64bit理论上最高(burst方式)可提供1066MBps吞吐性能，两个内存通道合计约2GBps。

与此同时，主流的CPU(如Pentium-III，AMD Athlon)的工作频率在600MHz-1GHz范围内，若每周期执行一条指令，内存存取的最高性能需求可达8GBps。

如何进一步提升内存的存取性能极限，使之能匹配CPU的工作性能呢？

业界出现了两种不同的声音。

一种声音先强后弱。这种声音是，大幅度提升DRAM的时钟频率，在FSB频率为100MHz/133MHz的情况下，DRAM时钟频率提升到800MHz/1066MHz。由于Pentium以后的x86处理器的FSB和内存总线位宽为64bit，每个内存通道每秒理论上最大的吞吐率(Burst模式)可达6.4GB/8.5GB。这种技术叫做RDRAM，由Rambus公司主导并申请了专利。实际上，早在1996年的Nintendo 64游戏机上，就采用了RDRAM作为系统主内存。Sony Playstation也采用了RDRAM。

图中是带有散热片的RDRAM内存条(学名：内存模组)。实际上，由于当时的电气性能设计限制，散热片更多地起到的是电磁屏蔽作用，避免高频率的传输线路受到干扰。

显然，RDRAM在当时那个时代，有无以伦比的性能优势。然而，它也有一些难以克服的缺陷：

首先，由于RDRAM的时钟和数据传输速率非常高，为了保证并行的数据线的传输延迟差异在0.5个时钟周期内(1066MHz下，这个时间约4.7ns)，因此，每个RDRAM模组只能支持16bit的位宽，64bit内存位宽的处理器需要4个模组。这大大提升了总成本。

其次，RAMBUS公司在专利策略方面的短视，也影响了RDRAM的生态，使得支持该路线的CPU/芯片组厂商越来越少；

RDRAM还有一个潜在的缺陷：

如图，RDRAM的多个模组实际上是挂在同一个总线上的。那么，如果在主板上没有配置与插槽数完全相等的RDRAM模组，就需要在空闲的插槽上插入一个假负载，避免通往空闲插槽的电路开路的末端会将数字信号反射回来，干扰数字信号的正常传输。这进一步影响了整个系统的可维护性。

因此，RDRAM基本上成了昙花一现。

另一种对SDRAM改进的声音，从弱到强。

这种改进路线是一种温和的渐进的改革。其核心思想是，不激进地提升时钟脉冲频率和传输信号频率，而是在每个时钟脉冲的上升沿和下降沿各传输一次地址或数据信号，其时序如下图所示：

在图中，我们可以看出，在CLK的上升沿和下降沿，Data都可以进行传输。那么，当CLK时钟脉冲频率仍然是133MHz的情况下，64bit位宽的DDR SDRAM可以达到2.166GBps的传输速率。

DDR在20多年中，已经经历了5代的演进，如下表：

目前，DDR6技术标准也已经被提出，在不久的将来也将进入服务器与消费级别市场。

需要注意的一点是，DDR SDRAM的规格一般以MT/s论。由于每次传输是在时钟的上升沿和下降沿同时进行，MT/s指标是时钟脉冲周期的2倍，如DDR4-3200规格的内存条，其时钟频率为1600MHz。这个概念非常容易混淆，大家要注意不要犯错误了。

我们不妨思考一下，RDRAM和DDR SDRAM技术相比，前者有着无以伦比的性能优势，但为什么最终市场给出的选择是后者呢？这是因为，前者对技术的革新过于激进，导致影响了大多数用户和厂商的利益。这种急剧的路线转向是难以得到人民群众的支持的。而DDR SDRAM则是顺应时代，日拱一卒式地改进，避免了对广大用户的强烈冲击。

我们相信，一切为了自己利益，无视人民群众，采取冒进的变革措施的人，终将会被钉上历史的耻辱柱。而人民也会永远铭记和人民站在一起的人。