服务器内存主要技术和类型

    服务器内存也是内存(RAM)，它与普通PC（个人电脑）机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。

　　服务器内存主要技术：

　　(1)ECC

　　在普通的内存上，常常使用一种技术，即Parity，同位检查码（Parity check codes）被广泛地使用在侦错码（error detectioncodes）上，它们增加一个检查位给每个资料的字元（或字节），并且能够侦测到一个字符中所有奇（偶）同位的错误，但Parity有一个缺点，当计算机查到某个Byte有错误时，并不能确定错误在哪一个位，也就无法修正错误。基于上述情况，产生了一种新的内存纠错技术，那就是ECC，ECC本身并不是一种内存型号，也不是一种内存专用技术，它是一种广泛应用于各种领域的计算机指令中，是一种指令纠错技术。ECC的英文全称是“ Error Checking and Correcting”，对应的中文名称就叫做“错误检查和纠正”，从这个名称我们就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”，它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误，这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务，确保服务器的正常运行。之所以说它并不是一种内存型号，那是因为并不是一种影响内存结构和存储速度的技术，它可以应用到不同的内存类型之中，就象前讲到的“奇偶校正”内存，它也不是一种内存， 开始应用这种技术的是EDO内存，现在的SD也有应用，而ECC内存主要是从SD内存开始得到广泛应用，而新的DDR、RDRAM也有相应的应用，目前主流的ECC内存其实是一种SD内存。

　　(2)Chipkill

　　Chipkill技术是IBM公司为了解决目前服务器内存中ECC技术的不足而开发的，是一种新的ECC内存保护标准。我们知道ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误，但如果同时检测出两个以上比特的数据有错误，则一般无能为力。目前ECC技术之所以在服务器内存中广泛采用，一则是因为在这以前其它新的内存技术还不成熟，再则在目前的服务器中系统速度还是很高，在这种频率上一般来说同时出现多比特错误的现象很少发生，正因为这样才使得ECC技术得到了充分地认可和应用，使得ECC内存技术成为几乎所有服务器上的内存标准。

　　但随着基于Intel处理器架构的服务器的CPU性能在以几何级的倍数提高，而硬盘驱动器的性能同期只提高了少数的倍数，因此为了获得足够的性能，服务器需要大量的内存来临时保存CPU上需要读取的数据，这样大的数据访问量就导致单一内存芯片上每次访问时通常要提供4（32位）或8（64位）比特以上的数据，一次性读取这么多数据，出现多位数据错误的可能性会大大地提高，而ECC又不能纠正双比特以上的错误，这样就很可能造成全部比特数据的丢失，系统就很快崩溃了。IBM的Chipkill技术是利用内存的子结构方法来解决这一难题。内存子系统的设计原理是这样的，单一芯片，无论数据宽度是多少，只对于一个给定的ECC识别码，它的影响 多为一比特。举个例子来说明的就是，如果使用4比特宽的DRAM，4比特中的每一位的奇偶性将分别组成不同的ECC识别码，这个ECC识别码是用单独一个数据位来保存的，也就是说保存在不同的内存空间地址。因此，即使整个内存芯片出了故障，每个ECC识别码也将 多出现一比特坏数据，而这种情况完全可以通过ECC逻辑修复，从而保证内存子系统的容错性，保证了服务器在出现故障时，有强大的自我恢复能力。采用这种内存技术的内存可以同时检查并修复4个错误数据位，服务器的可靠性和稳定得到了更加充分的保障。

　　(3)RegisterRegister即寄存器或目录寄存器，在内存上的作用我们可以把它理解成书的目录，有了它，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Register的内存一定带Buffer(缓冲)，并且目前能见到的Register内存也都具有ECC功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站上，如IBM Netfinity 5000。

　　服务器内存典型类型

　　目前服务器常用的内存有SDRAM和DDR两种内存。

　　(1)SDRAM

　　SDRAM是“Synchronous Dynamic random access memory”的缩写，意思是“同步动态随机存储器”，就是我们平时所说的“同步内存”，这种内存采用168线结构，内存及其插槽示意图如下：

　　从理论上说，SDRAM与CPU频率同步，共享一个时钟周期。SDRAM内含两个交错的存储阵列，当CPU从一个存储阵列访问数据的同时，另一个已准备好读写数据，通过两个存储阵列的紧密切换，读取效率得到成倍提高。目前， 新的SDRAM的存储速度已高达5纳秒。

　　DDR SDRAM

　　DDR是一种继SDRAM后产生的内存技术，DDR，英文原意为“DoubleDataRate”，顾名思义，就是双数据传输模式。之所以称其为“双”，也就意味着有“单”，我们日常所使用的SDRAM都是“单数据传输模式”，这种内存的特性是在一个内存时钟周期中，在一个方波上升沿时进行一次操作（读或写），而DDR则引用了一种新的设计，其在一个内存时钟周期中，在方波上升沿时进行一次操作，在方波的下降沿时也做一次操作，之所以在一个时钟周期中，DDR则可以完成SDRAM两个周期才能完成的任务，所以理论上同速率的DDR内存与SDR内存相比，性能要超出一倍，可以简单理解为100MHZ DDR=200MHZ SDR。

　　DDR内存采用184线结构，DDR内存不向后兼容SDRAM，要求专为DDR设计的主板与系统。

　　(3)DDR2 SDRAM

　　DDR2的定义：

　　DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准，它与上一代DDR内存技术标准 大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据读预取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。

　　此外，由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式，而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式，FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程，从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术，第一代DDR的发展也走到了技术的极限，已经很难通过常规办法提高内存的工作速度；随着Intel 新处理器技术的发展，前端总线对内存带宽的要求是越来越高，拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

　　DDR2与DDR的区别：

　　在了解DDR2内存诸多新技术前，先让我们看一组DDR和DDR2技术对比的数据。

　　1、延迟问题：

　　从上表可以看出，在同等核心频率下，DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说，虽然DDR2和DDR一样，都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说，在同样100MHz的工作频率下，DDR的实际频率为200MHz，而DDR2则可以达到400MHz。

　　这样也就出现了另一个问题：在同等工作频率的DDR和DDR2内存中，后者的内存延时要慢于前者。举例来说，DDR 200和DDR2-400具有相同的延迟，而后者具有高一倍的带宽。实际上，DDR2-400和DDR 400具有相同的带宽，它们都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作频率是200MHz，而DDR2-400的核心工作频率是100MHz，也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400。

　　2、封装和发热量：

　　DDR2内存技术 大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力，而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下，DDR2可以获得更快的频率提升，突破标准DDR的400MHZ限制。

　　DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式，这种封装形式可以很好的工作在200MHz上，当频率更高时，它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容，这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式，FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。

　　DDR2内存采用1.8V电压，相对于DDR标准的2.5V，降低了不少，从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量，这一点的变化是意义重大的。

　　DDR2采用的新技术：

　　除了以上所说的区别外，DDR2还引入了三项新的技术，它们是OCD、ODT和Post CAS。

　　OCD（Off-Chip Driver）：也就是所谓的离线驱动调整，DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的电阻值使两者电压相等。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性；通过控制电压来提高信号品质。

　　ODT：ODT是内建核心的终结电阻器。我们知道使用DDR SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上，不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的，终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率，终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低；终结电阻高，则数据线的信噪比高，但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组，还会在一定程度上影响信号品质。DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻，这样可以保证 佳的信号波形。使用DDR2不但可以降低主。