XDR内存的Rambus的绝地反击——新一代XDR2内存技术
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发布时间：2022-11-19 19:52
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时间：2024-08-03 22:02
当年Intel力挺的Rambus在与DDR内存标准之争中被击溃之后，痛定思痛，今年再次以新一代的XDR内存来抗衡未来的DDR内存，并将它命名为XDR2。究竟高达8GHz时钟频率的XDR2会对DDR3造成威胁吗？
【XDR2 Micro-Threaded架构】
XDR 2是Rambus推出的第二代高速内存技术，XDR2主要依靠降低内存回路干扰，再加入上一代XDR原有的FlexPhase和Micro-Threading内存架构等技术来提升效能。与此前的XDR的6.4GHz时钟频率相比，这种XDR2内存的性能再次攀升，使它能提供8GHz的时钟速度。
XDR2内存拥有Micro-Threaded架构，这是它速度提升的一大动力。由于XDR2在设计之初就着眼于显卡应用领域，在这一技术领域上常用到的访问操作与在电脑上的主内存不大相同。因为显存经常会访问一些小容量的离散数据集合，所以就很有必要对这类应用进行优化。XDR2采用了Micro-Threaded架构，可以针对这一操作进行架构优化，Rambus把它称之为微线程架构。
因为此前在RDRAM内存上只有两个数据通道结构，并且每个通道位宽只有8 bit。RDRAM的一个逻辑Bank由两个子Bank组成，每个子Bank各接有一个数据通道，因此共有16bit的位宽。当内存工作之时，两个子Bank同时寻址并将各自的数据传向数据通道A与数据通道B。 RDRAM核心在一次行访问间隔中至少要传输64字节的数据，而在一次列访问间隔中，至少要传输32字节的数据。不过在显卡的应用中，这样大的颗粒度往往会造成带宽的浪费，因为在访问一个图形对象时，一般用不到如此大的数据量，这与图形应用的特点有很大的关系。面对这样的技术缺陷，新一代的XDR2可以依靠Micro-Threaded架构来更好地运用较高的位宽。
【XDR2与XDR有何不同】
XDR2与XDR内存在整体的架构上差别不大，最主要表现在不同的系统时钟频率和数据传输频率继续攀升等相关总线速度设计之上。
XDR2将系统时钟的频率从XDR的400MHz提高到500MHz，此外，在用于传输寻址与控制命令的RQ总线上，传输频率从800MHz提升至2GHz，也就是XDR2系统时钟的4倍。另一方面，XDR2的数据传输频率由XDR的3.2GHz提高到8GHz，也即XDR2系统时钟频率的16倍，而XDR则为8倍。因此Rambus将XDR2的数据传输技术称为16位HDR数据速率。XDR2内存芯片的标准设计位宽为16bit，也可以像XDR那样动态地调整位宽，按每个数据引脚的传输率为8GHz计算，一颗XDR2芯片的数据带宽就已经高达16GB/s的水平了。相比之下，目前速度最快的GDDR3-800的芯片即使位宽达到32bit，但数据传输率只为1.6Gbps，6.4GB/s的单芯片传输带宽只有XDR2的40%水平，显然，两者的数据传输率差距相当大。
【XDR2的技术特点】
除了备受关注的Micro-Threaded内存架构设计之外，RAMBUS为了保证XDR2系统的稳定运行，同时又要让XDR更有效率，因此XDR2在继承了XDR的优点之后继续加入全新的辅助设计来提升效能。XDR2集成了多个重要技术，为了在内存子系统中减少对信号质量有影响的边缘效应，在XDR2上独有的FlexPhase电路设计可以在实时操作的情况下调整速度、电压和温度。XDR2还具备以下技术特点：
◎实现零刷新占用功能
在以往的DRAM进行刷新之时，它是对所有逻辑Bank的相同地址行进行刷新，当遇上其中某一Bank处于工作状态或者要访问某一Bank的时候，就很容易与刷新操作产生冲突了。然而，新的XDR2系统采用了特殊逻辑Bank设计，它可以采取交错控制进行刷新，实现了零刷新占用功能，从而避免了因刷新操作而影响正常寻址情况的发生。
具备动态位宽调整功能
XDR2跟XDR内存相似，具备了动态位宽调整的功能，它可以有2bit、4bit、8bit等动态调整接口的位宽选择，所带来的好处就是可提高XDR2设计的灵活性。当位宽改变之后，访问颗粒度就会随之改变，2bit、4bit、8bit时的列访问颗粒度分别对应为2字节、4字节和8字节，带宽也降至2GB/s、4GB/s和8GB/s的水平。
◎具备弹性相位控制自适应功能
当内存的速度不断攀升之时，XDR2的弹性相位（FlexPhase）同步电路就会发挥作用，它可进行补偿处理，实时应对电压与温度变化所产生的影响。在XDR2系统中，弹性相位控制这一功能是由XIO来完成的，精度可达2.5ps的水平。弹性相位技术可让信号具备数据/时钟同步与自校准的能力，从而使外围有关时序跟踪的设计与布线变得非常简单，并有助于提高同步性，提高总线利用率。
【GDDR3的有力竞争者】
在应用领域方面，当前XDR2的目标依然是针对高端的显卡市场。现在NVIDIA与ATi两大图形芯片巨头的高端显卡均配备了GDDR3显存，XDR2的推出成为了GDDR3在这一领域中的主要竞争对手。就单颗芯片而言，现在当前最高速度的GDDR3的带宽仅为6.4GB/s，而XDR2就已经高达16GB/s。如此一来，在保持相同访问效率的同时，XDR2性能至少是GDDR3的2.5倍，单就这一点来说，就有了很大的优势。显然，XDR2已经摆脱了Rambus内存长久以来在随机访问方面的劣势，这跟DDR的架构频率越高所需延迟周期越多密切相关。
在耗电方面，虽然GDDR3的标准设计是1.8V，但最高速的GDDR3-800已经攀升到2.0V，而XDR2-500仍可以保持在1.8V，与第一代XDR内存持平，这对显卡减负能耗提供了一定的帮助。
