第壹CPU內部集成了存儲控制器。
傳統計算機系統的內存控制器位於主板芯片組的北橋芯片中,CPU需要經過“CPU -北橋-內存-北橋- CPU”五步才能與內存交換數據。在這種模式下,數據通過多級傳輸,數據延遲明顯較大,從而影響計算機系統的整體性能。另壹方面,AMD的K8系列CPU(包括各種Socket754/939/940等接口的處理器)內部集成了壹個內存控制器,因此CPU與內存的數據交換過程簡化為“CPU -內存-CPU”三步,省略了兩步。與傳統的內存控制器方案相比,它明顯具有更低的數據延遲,有助於提高計算機系統的整體性能。
第二個內存控制器的工作頻率與CPU頻率相同。
CPU中集成的內存控制器可以使內存控制器工作在與CPU頻率相同的頻率(CPU工作頻率壹般在2G以上),而北橋中的內存控制器壹般遠低於CPU工作頻率,系統延遲更少。
第三個CPU內部集成了內存控制器。
CPU中集成的內存控制器由於內存數據不經過北橋,有效降低了北橋的工作壓力,讓北橋用得起。
CPU中的集成內存控制器是K8 CPU的壹大設計亮點。雖然Core在整體性能上遠超K8,但在內存性能上還是遠遠落後於K8。
集成內存控制器的特點
將內存控制器集成在CPU內部的好處是可以有效的控制內存控制器工作在與CPU內核相同的頻率,並且由於內存與CPU之間的數據交換不需要經過北橋,可以有效的降低傳輸延遲。比如像把貨物倉庫直接搬到加工車間,大大減少了原料和成品在貨物倉庫和加工車間之間往返運輸所需的時間,大大提高了生產效率。這樣,系統的整體性能也得到了提高。
CPU中集成的內存控制器最大的缺點是對內存的適應性和靈活性差,只能使用特定類型的內存,內存的容量和速度都有限制。需要支持新類型的內存,更新CPU中集成的內存控制器,也就是說必須更換新的CPU;例如,AMD的K8系列CPU只能支持DDR,但不能支持更高速度的DDR2。而傳統的內存控制器位於主板芯片組的北橋芯片,所以不存在這個問題。您只能通過更換主板來使用不同類型的內存,如英特爾奔騰4系列CPU。如果原來的主板不支持DDR2,您可以使用DDR2只有更換主板支持DDR2。如果同時配備了DDR和DDR2主板,可以直接使用DDR2,不用更換主板。
壹般來說,對於整個PC系統,我們通常只關註CPU的主頻、系統前端總線的頻率、內存的工作頻率以及它們之間的總線帶寬等。,但是內存延遲對系統性能也有相當大的影響。
那麽,什麽是內存延遲呢?壹般來說,當系統要對壹些數據進行操作時,CPU會發出指令,將硬盤中存儲的數據轉移到內存中,再由內存轉移到CPU。但通常內存控制器集成在主板芯片組的北橋芯片中,數據經過多級傳輸,往往會導致壹定的延遲。所以CPU在發出指令後無法及時獲取數據並進行處理。內存延遲對系統性能有重要影響。內存系統整體延遲約為120 ~ 150 ns。在此期間,CPU所能做的就是等待。因此,盡可能地降低內存延遲,無疑對提高系統性能有很大的幫助。傳統處理器需要經過“CPU-北橋-DIMM-北橋-CPU”與內存交換數據。處理器核集成內存控制器時,流程會簡化為“CPU-DIMM-CPU”,省略兩步。
這大概也是AMD64位處理器在32位應用環境下能夠表現出強勁性能的主要原因之壹。將內存控制器集成在處理器中的好處是可以有效控制內存控制器工作在與處理器內核相同的頻率,並且由於內存與處理器之間的數據傳輸不需要經過北橋,可以有效降低傳輸延遲。舉個例子,這就好比把貨物倉庫直接搬到加工車間,大大減少了原材料/成品在貨物倉庫和加工車間之間往返運輸所需的時間,大大提高了生產效率。這樣,系統的整體性能也得到了提高。在實際測試中,Athlon 64等待內存數據的時鐘周期比Athlon XP減少30 ~ 40%,系統整體性能提升高達25 ~ 30%。
雖然集成的內存控制器可以做到高帶寬低延遲,但是升級不是個大問題嗎?通常如果推出新的內存標準,芯片組廠商可以直接開發支持新內存的芯片組來支持。內存控制器集成在處理器內核中,升級困難,因為改變支持內存的規格需要改變內核。但就目前的情況來看,這個疑問似乎被打消了。
發展方向:
將內存控制器集成到CPU中顯然是未來的發展方向,其技術會越來越完善。未來,英特爾還將推出集成內存控制器的CPU產品。