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[点晴永久免费OA]内存组成对性能大有讲究,快来了解下吧

admin
2025年7月15日 9:43 本文热度 62
内存(RAM)是至关重要的组成部分之一,不仅影响着系统的整体性能,还决定了多任务处理能力和数据访问速度。

更好地理解内存的工作原理及其对计算机性能的影响,必须要知道其中内存架构中的几个关键技术概念:Channel(通道)、DIMM(双列直插式内存模块)、Rank(内存列)、Chip(芯片颗粒)、Bank(内存库)、Row(行)与Column(列)。


Channel(通道)

通道是指内存控制器与内存模块之间的一个独立的数据路径。在多通道内存技术中,多个通道可以并行工作,从而显著提高内存带宽,进而提升系统性能。现代CPU通常支持双通道、四通道甚至更多通道的设计。

通过并行使用多个通道,可以有效减少内存访问的瓶颈,特别是在处理大量数据传输的任务时,多通道设计能够显著提高数据传输速度,使系统在执行多任务或多线程应用时表现得更加流畅。

一个通道可以包含一个或多个DIMM。例如,在双通道系统中,可以有两个DIMM分别连接到两个独立的通道上,使得数据可以同时从两个不同的DIMM中读取或写入。

DIMM(双列直插式内存模块)

DIMM是一种标准的内存模块形式,它通过插入主板上的插槽来与系统通信。每个DIMM模块通常包含多个内存颗粒(Chips),并且可能包含一个或多个Rank。

DIMM作为内存的物理载体,不仅负责存储数据,还通过其上的电路设计实现了与内存控制器之间的高效数据传输。不同类型的DIMM(如UDIMM、RDIMM、LRDIMM等)适用于不同的应用场景。

一个DIMM可以包含一个或多个Rank,以及多个Chip。例如,一个DIMM可能包含两个Rank,每个Rank上有多个Chip。

Rank(内存列)

Rank是DIMM上的一个独立的内存地址空间,每个Rank由一定数量的内存颗粒组成。在同一个DIMM上,可以存在一个或多个Rank,它们之间可以并行工作。

通过允许多个Rank并行工作,可以进一步提高内存带宽,这对于需要大量数据吞吐的应用场景尤其重要。

一个DIMM可以包含一个或多个Rank。例如,一个DIMM可能包含两个Rank,这意味着该DIMM实际上由两个独立的内存区域组成。

Chip(芯片颗粒)


Chip是构成内存条的基本单元,每个Chip负责存储一部分数据。一个Chip通常包含多个Bank。

内存颗粒是实际存储数据的地方,每个颗粒有自己的地址和数据线,负责执行具体的读写操作。

一个Rank可以包含多个Chip。例如,一个Rank可能由8个Chip组成,每个Chip负责存储一部分数据。

Bank(内存库)

Bank是内存中的一个逻辑存储单元,可以看作是内存中的一个独立的存储区域。每个Bank包含多个Row和Column,形成一个二维数组结构。

通过允许多个Bank并行工作,可以进一步提高内存访问速度。这是因为当一个Bank正在执行读取或写入操作时,另一个Bank可以同时进行其他操作。

一个Rank可以包含多个Bank。例如,一个Rank可能包含8个Bank,每个Bank负责一部分存储空间。

Row(行)与Column(列)

Row:内存中的行是指存储在一个Bank内的数据单元的垂直排列。

Column:内存中的列是指存储在一个Bank内的数据单元的水平排列。

通过组合行地址和列地址,可以定位到内存中的具体数据单元。这是实现随机访问存储器(RAM)功能的基础。

一个Bank可以包含多个Row和Column。例如,一个Bank可能包含数千行和数千列,每个交叉点代表一个存储单元(Cell)。

相互之间的大小包含关系

最顶层:Channel

一个Channel可以包含一个或多个DIMM。

次层级:DIMM

一个DIMM可以包含一个或多个Rank。

再下一层:Rank

一个Rank可以包含多个Bank。同时,一个Rank也可以包含多个Chip。

更细粒度:Bank

一个Bank可以包含多个Row和Column。

最底层:Row(行)与 Column(列)

行和列共同定义了内存中的具体数据单元的位置。

笼统上讲从大到小为:channel>DIMM>rank>chip>bank>row/column

关于多rank的内存性能

多rank允许每个rank中有多个打开的 DRAM pages(row)(通常每个rank有8个row)。这增加了命中已经打开的row地址的可能性。性能提升高度依赖于应用程序和内存控制器利用打开row的能力。

多rank在数据总线上具有更高的负载(在无缓冲 DIMM CA 总线也一样)。因此,如果一个通道中连接了多个dual-rank DIMM,速度可能会降低。

受限于某些限制,可以独立访问rank,但不能同时访问,因为数据线仍然在通道上的列之间共享。例如,控制器可以在等待从一个rank中读取的数据时,将写入数据发送到一个rank。当写入数据从数据总线消费时,另一rank可以执行与读取相关的操作,例如激活一行或将数据从内部传输到输出驱动器。一旦 CA 总线没有了来自前一次读取的噪声,DRAM 就可以驱动读取数据。像这样控制交错访问是由内存控制器完成的。

CPU 可以访问一个rank,而另一个rank可以进行刷新周期(准备好被访问)。刷新周期的屏蔽和流水线通常会为CPU 密集型应用程序带来更好的性能,因为它减少了内存响应时间。但是访问不同rank在某些情况下会导致流水线停滞,从而降低性能。因此,多级rank的整体影响因应用程序而异。


该文章在 2025/7/15 11:19:55 编辑过
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