什么是内存BANK
2020-10-26 22:22:25
供稿：网友
关于内存Bank的探讨 目前很多人对内存Bank(电脑系统与内存之间数据总线的基本工作单位)都有一种误解，认为单面内存就是单Bank，双面内存就是双Bank的。其实这种观念是不对的，内存的Bank(指物理Bank)数和内存颗粒的面无关，它们之间有什么联系呢？
要讲清这个问题，就要提到内存的逻辑Bank，下面就给大家介绍一下物理Bank和逻辑Bank的概念。在介绍之前，我们先简单看一下现在市场上的DRAM内存产品.现在市场上的内存主要有：SDRAM、DDR SDRAM及Rambus。其中Rambus内存的控制器和前两者不同，且内部Bank和前两者也不同，将在后面单独介绍。先主要介绍SDRAM和DDR SDRAM的Bank问题，因为SDRAM就内核、Bank结构而言，和DDR SDRAM没有什么区别，这里作为一个整体来讲。逻辑Bank及其结构内存芯片存储数据的基本单位是bit(位)，而进行寻址的基本单位则是Byte(字节)，一个Byte就等于8bit。大家知道，在平面坐标系中，要确定一个点就要先找到它的横坐标和纵坐标。而在内存中数据的定位也很相似，内存中的数据结构就是一个大的数据阵列，为了便于理解，我们把它假想成一个大的表格，前面我们提到的平面坐标系中的点，在这里我们可以理解为经过定位后的单元格，当然在一个单元格中不是只有1bit的数据，而是由多个bit组成一个组放在单元格内，这里一个单元格我们可以称作一个组，这个单元格的位数也就是内存逻辑Bank的位宽。在进行数据读取时，先进行行的选定，再进行列的选定，最后再从这个单元格中读取出所需要的数据。而这由许许多多的单元格组成的大表我们就可以理解成逻辑Bank，当然因为制造工艺及数据寻址的原因，不可能让这个表格无限大，一般内存芯片中都是将内存容量分成几个阵列来制造，即多逻辑Bank。随着内存芯片容量的不断增加，逻辑Bank数量也在不断增加，早期的16Mbit之类的芯片采用的还是两个逻辑Bank的设计，现阶段常见内存芯片的Bank一般为4个(不包括Rambus)，这点大家可通过内存条的编码进行识别。内存芯片设计时在一个时钟周期内只允许对一个逻辑Bank进行操作(实际上内存芯片的位宽就是逻辑Bank的位宽)，而不能对所有逻辑Bank同时操作。所以逻辑Bank的地址线是通用的，只要再有一个逻辑Bank编号加以区别就可以了。内存芯片的位宽决定了一次能从它那里读出多少数据，并不是内存芯片里所有单元的数据能够一次全部读出。为了加深大家对逻辑Bank的理解，我们来看看一个单芯片的逻辑Bank示意图这里不用过于注意结构细节，只需要看看4个内存阵列。从图中可以很清楚地看到这个芯片是一个Bank数为4的芯片，其列和行分别为4096和2048，而逻辑位宽是4bit，将这三者相乘就是这个逻辑Bank的容量，这里是4096×2048×4 bit =32Mb。再乘以Bank的数量，则芯片的容量就可以算出来了，这里很显然是4个Bank，那么芯片的容量就是128Mb了。用虚线框起来的就是一个完整的逻辑Bank。可见一个Bank由内存阵列、传感放大器、一个行解码器、一个列解码器组成。
物理Bank了解了逻辑Bank后，接下来我们简单看看物理Bank，物理Bank的含义就是指内存和主板北桥芯片之间传递数据的通道，自586以后的CPU数据总线均为64bit位宽，而CPU一次只能对一个物理Bank进行访问，所以一般情况下我们就把64bit作为一个物理Bank(Physical Bank)，在前面我们已经讲过了逻辑Bank，所以在这里我给大家讲一下如何自己算出物理Bank，大家就会非常好理解了。由于CPU一次只能打开一个物理Bank，在单芯片上也只能打开一个逻辑Bank，这样我们就知道逻辑Bank的位宽也就是单芯片的位宽了，我们把芯片的数据宽度和芯片的数量相乘再除以64就得到了内存条的物理Bank数了，即内存的Bank数=数据宽度×芯片数量/64。现在大家初步明白了内存的物理Bank和内存的面数无关了吧？后面我还会举例说明。在大概了解了SDRAM和DDR内存的物理Bank及逻辑Bank之后。
下面我们来简单了解一下Rambus的Bank情况。Rambus的Bank为了讲解方便，下面以PC800 Rambus为例。Rambus不再采用SDRAM和DDR内存的并联技术，而是采用了更先进的串联技术。就现阶段而言，PC800 Rambus使用400MHz的16位总线，在一个时钟周期内可以在上升沿和下降沿同时传输数据，实际操作频率为400MHz×2=800MHz，理论带宽为16bit×2×400MHz/8=1.6GB/s，再配合850主板芯片的双通道模式，可以达到3.2GB/s的数据带宽。这也是大家熟知的高带宽，而它最重要的优势在于其逻辑Bank上，就现阶段的主流 Rambus来说，其逻辑Bank数高达32个，拥有更多的Bank数则意味着具有较少的Bank冲突，寻址流更加短暂随意。另外还可以提高寻址命中率和降低潜伏周期。当然，更多的Bank也使Rambus的制作模具制造更复杂，也就增加了成本。于是RAMBUS随后又推出了4i 架构的DRDRAM──在每个颗粒芯片上只有4个Bank。
