FB-DIMM内存的优势和不足

　　再来了解一下新型的FB-DIMM内存架构与现行的并行DIMM内存架构相比，到底有哪些优势与不足。首先看一下优势方面。

　　1．FB-DIMM架构的优势
　　FB-DIMM的优势在于，它采用了原本的DDR2内存颗粒，在设计上的改动不多，甚至可以说更简单。而且，未来的Intel双核心服务器平台也将全面支持FB-DIMM内存架构，从各个角度来看，FB-DIMM成为主流服务器内存架构已是指日可待的事。FB-DIMM内存架构的技术优势主要体现在以下几个方面。

　　1）优化电路板设计
　　采用FB-DIMM架构的内存的针脚数量会大幅度减少，因为这种内存的内存控制器与AMB芯片之间的连接采用的是串行结构，尽管AMB芯片与内存芯片之间的连接仍是并行连接。根据Intel FB-DIMM 1.0版标准，单通道FB-DIMM只有69根针脚（如图3-48所示），其中有48根用于数据（28根用于数据的读取，20根用于数据的写入），12根用于接地，6根用于供电，还有3根用于时钟和其他用途。与单通道DDR2内存架构的240根针脚相比，FB-DIMM的69根针脚更利于PCB板的设计和布线。

图3-48  单通道FB-DIMM总线引脚分配

　　以前在DIMM内存架构中，为了实现同步信号传输，在电路板的设计中，电路工程师们为了实现线路长度相等，需要采用一些特别的、复杂的布线方式。但在FB-DIMM内存中，这一切不再需要了。因为FB-DIMM内存架构支持长度不相等的线路，内存控制器和缓冲可以对线路长度不相等造成的信号传输时差进行补救。在初始化时，内存控制器会测量每个针脚上的信号计时，通过延迟最快的信号来实现和最慢的信号之间的同步，从而简化了电路板的设计。

　　另外，双通道的FB-DIMM配置可以在两层PCB上实现，包括电源线路在内，而DDR2需要3层PCB板才能做到，这样在相当大程度上又可降低制造成本，无论是从材料方面，还是从实现技术上都是这样的。

　　2）更高容量
　　内存能够支持的最大容量是一个很重要的指标，特别是服务器，对大容量内存的需求是非常迫切的。由于FB-DIMM架构采用串行连接，可以用更少的引脚建立更多的内存通道；也是由于串行连接，还可以使通道内的芯片容量得以大幅度地增加，从而扩大了内存子系统的容量。理论上每个内存控制器可支持6个内存通道、每个内存通道8支FB-DIMM模组、每个模组都能支持双内存列（双面）设计。如果使用1GB×4的DDR2内存芯片，FB-DIMM架构能支持高达192GB内存容量（如图3-49所示），是DDR2（8 GB）的24倍，对比如图3-41所示。

图3-49  FB-DIMM架构可支持最高内存容量

　　3）更好的传输性能
　　因为采用串行设计、干扰问题较少，所以FB-DIMM与内存控制芯片（Intel称为"主内存接口"（Host Memory Interface，HMI））间导线的传输速度得以提高。在架构设计上，FB-DIMM 1.0版分别采用10对"处理器写入内存"和14对"处理器读取内存"差动式串行传输导线对，可以提供3.2GHz、4GHz和4.8GHz等3种导线传输频率，等于写入资料频率分别为4Gbps、5Gbps、6Gbps，以及读取资料频率为5.6Gbps、7Gbps、8.4Gbps。换句话说，每一单通道FB-DIMM的总资料频宽可达9.6Gbps、12Gbps或14.4Gbps。如果同时使用6个内存通道，则前述数据还要再乘上6。

　　4）成本更低
　　从主板和内存模组系统成本来看，FB-DIMM架构包含电源线路在内，只需要单层PCB板就能完成，而每单通道接脚数由DDR2的240Pin减少为69Pin，在线路布局和PCB成本上，都能发挥良好效益。

　　5）更灵活的架构
　　FB-DIMM灵活的架构可以让内存控制器保持不变，这样内存制造商就能非常容易地实现对FB-DIMM架构的支持。如果需要，完全可将内存颗粒从DDR2升级到DDR3，内存制造商只需要对缓冲芯片做一定的改动，并不需要更改其他架构。从目前的情况来看， FB-DIMM至少可以采用从DDR2 533到DDR2 1600范围内的不同内存颗粒。FB-DIMM的这种特性将使得内存架构的转变过程更容易实现，需要的时间也会更短。它在不需要增加太多延迟的情况下，有效地减少了内存控制器和内存架构之间的逻辑电路的数量，这确实是非常不错的特点。

　　6）更高可靠性
　　FB-DIMM架构从设计之初就加强了对可靠性方面的研究。Intel宣称FB-DIMM的设计目标是100年内出现少于一次的Silent Data Error（无记载数据错误）。所谓的无记载数据错误就是未被发现，但是会逐步扩散的数据错误。

　　FB-DIMM架构是通过采用以下方法来达到以上目标的。首先是对指令和数据都进行完全的CRC循环冗余校验，这比目前普遍使用的纠错方法要先进得多。其次是，FB-DIMM架构提供了一种被称为"Bit Lane Fail Over Correction"的功能，该功能可以让出现故障的内存通道停止运行。这种功能给内存子系统提供了更进一步的保护，一块芯片，一个DIMM插槽，甚至是一条内存通道出现故障并不会造成死机，甚至不会降低内存带宽。

　　2．FB-DIMM技术的不足
　　尽管FB-DIMM架构存在以上诸多技术优势，但与任何新技术一样，在带来这些技术优势的同时也带来一些小小的遗憾。FB-DIMM内存架构的不足之处主要表现在延迟较高。Intel的模拟分析表明，FB-DIMM在低带宽应用中，潜伏期会比DDR2系统长。FB-DIMM延迟的时间为3～9ns，每增加一个节点还会另外增加2～6ns。

　　造成FB-DIMM延迟的主要原因如下。
　　 首先，由于采用串行的方式进行数据传输，存在串/并转换的过程，需要占用一定的时钟周期，这也被称为"串行延迟"。总体上来说，串行延迟是FB-DIMM架构采用的数据传输方式所特有的，是不可避免的，无论如何都会出现。在FB-DIMM架构中，理论上可以通过提高工作频率来减少串行延迟的时间，而DDR2、DDR3内存的延迟时间却是随着频率提升而增加的。而且从XDR架构来看，这种串行延迟并不会对实际性能造成很大的影响。

　　 其次，由于采用一块AMB缓冲芯片，信号必须先被缓冲读取，然后再被执行或者传递，这就带来一个缓冲延迟的问题。针对这一缺点，Intel给出的解决办法是"信号无须存储，立即转发"，数据将在缓冲内部通过特殊的快速通道进行传输，这将在很大程度上减小存储/转发信号带来的延迟。同时，FB-DIMM还能够在不同的通道上对内存进行读写，能够实现标准的共享总线架构所不能实现的一些操作。各个内存插槽可以独立运作，一部分用于读取，另一部分用于写入，这样就没有因为切换读取和写入动作而造成的延迟了。

　　 最后，在FB-DIMM架构中，DRAM和内存通道是同步运行的，所以当内存和内存通道不同步运行时，延迟就会增加，事情也会变得更为复杂。这样的复杂性会为厂商带来难题，并且会降低内存的性能。

　　虽然FB-DIMM的延迟较高，但是这些延迟所带来的影响都可以通过技术手段从架构上被相当程度地淡化。而且随着容量与带宽需求的增加，高延迟反倒渐渐成为了FB-DIMM的优势，而且带宽越大，这种优势也就越明显。在同时进行读取和写入操作时，两条双通道DDR2一次只能执行一个操作，而两条FB-DIMM内存至少可以组成4个通道，这意味者带宽将增加一倍，而且FB-DIMM内存可以在一个时间周期内执行8个操作，如4个读取操作和4个写入操作。

　　综上所述，从设计上看，FB-DIMM的确具备很大优势。除技术性能之外，FB-DIMM的出现让在低成本下制造高性能、高容量的内存模块成为了可能。另外，FB-DIMM就像QBM内存模组一样，它们都利用了现有的DRAM芯片，所改变的只是一种连接技术，并不涉及内存的核心技术的改变，这无疑极具成本优势。而且Intel在业界的影响力是无人可比的。

　　在Intel的设想中，FB-DIMM将以DDR2内存为起点，日后的DDR3内存也将利用FB-DIMM来更好地进入高端应用市场。虽然，Intel将FB-DIMM定位为服务器内存，但FB-DIMM全新的设计理念必将给未来的台式PC带来深刻影响。对整个服务器内存架构来说，FB-DIMM是从平行走向串行的一大改革；但对FB-DIMM技术而言，目前仅跨出了第一步，很快将有第2版FB-DIMM，将来或许还有第3版、第4版……。