详解国内免备案服务器内存和显存基础知识

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早期存储器通过存储器总线连接到北桥,北桥通过前端总线与CPU通信。从Intel Nehalem开始,北桥集成在CPU中,内存通过内存总线直接连接到CPU。
 
因此,在使用Socket FM1的AMD中,英特尔的处理器在LGA 1156插槽与北桥集成后,独立的北桥已经消失,只留下主板上的南桥。
 
计算机系统的主要矛盾是CPU太快,磁盘太慢。所以他们无法直接沟通,需要添加一个过渡层,这就是内存的作用。哈佛架构是一种将程序指令存储与数据存储分开的存储器结构。
 
存储器也称为内部存储器,用于临时存储CPU中的算术数据和与外部存储器(如硬盘)交换的数据。计算机中的所有程序都在内存中运行,因此内存的性能对计算机有很大的影响。
 
 
 
1996年底,SDRAM开始出现在系统中。与早期技术不同,SDRAM似乎旨在与CPU的时序同步。
 
SDRAM也可以称为SDR SDRAM(单数据速率SDRAM),单数据速率是单数据传输速率,SDR SDRAM核心,I/O,等效时钟是相同的,SDR SDRAM只能在一个周期内读取一次写入,如果你需要同时写入和读取,必须等到上一条指令执行后才能访问它。
 
DDR SDRAM是一种双通道同步动态随机存取存储器,是新一代SDRAM技术。与SDR(单数据速率)不同,它只能在一个周期内读写一次。 DDR的双倍数据传输速率意味着它可以在一个周期内读取或写入两次。核心频率不变,传输效率是SDR SDRAM的两倍。
 
总结:DDR使用时钟脉冲上升沿和下降沿传输一次数据,一个时钟信号可以传输两倍于SDRAM的数据,因此它也称为双速率SDRAM。它的倍增系数是2。
 
DDR2 SDRAM是一种双通道,双同步动态随机存取存储器。 DDR2内存Prefetch再次增加到4bit(两倍DDR),DDR2 I/O时钟是DDR的两倍。
 
总结:当时钟脉冲上升和下降(不是2次)时,DDR2仍然使用一次传输数据的技术,但预读取的4位数据是DDR预读2位的两倍。因此,它的倍增系数是2X2=4。
 
 
 
DDR3 SDRAM是一款双通道立方同步动态随机存取存储器。 DDR3内存预取升级到8位,即每次访问8位作为一组数据。 DDR3传输速率介于800和1600 MT/s之间。
 
此外,DDR3规格要求1.5V的电压控制,这比DDR2的1.8V更节能。 DDR3还增加了两个功能,ASR(自动自刷新)和SRT(自刷新温度),这样当存储器处于休眠状态时,它可以通过温度变化控制存储器颗粒的充电频率,以确保系统数据的完整性。
 
总结:DDR3作为DDR2的升级版,最重要的变化是预读8bit,这是DDR2的两倍和DDR的4倍,因此其倍增系数为2 * 2 * 2=8。
 
与DDR3/DDR2相比,DDR4 SDRAM提供1.2V的更低电源电压和更高的带宽。 DDR4增加了四个银行集团。每个银行集团都能够独立启动读写操作。 Bank Group可以使用Multiplex的概念来想象,或者说明DDR4处于相同的时钟周期。最多可以处理4组数据,效率明显优于DDR3。
 
此外,DDR4还增加了DBI(数据总线反转),CRC(循环冗余校验)和CA奇偶校验等功能,使DDR4内存更快,功率更高,同时增强了信号完整性和存储可靠性。
 
2017年,英特尔推出了与六代Core Skylake相对应的国内免备案服务器平台“Purley”。它采用14nm工艺,最多28个内核和56个线程,6个DDR4内存通道,光纤互连通道和UPI总线,而不是QPI总线。 UPI是UltraPath Interconnect的缩写。数据传输速率高达9.6GT/s和10.4GT/s。带宽更灵活,更灵活。每条消息都可以发送多个请求。
 
未来存储器发展的三个主要方向是容量、电压和频率。
 
正在增加容量(4 GB->;8 GB->;16 GB->;32 GB->;64 GB->;…512GB)
 
电压越来越低(1.5V->;1.35V->;1.2V->;…)
 
频率正在增加(1333->;1600->;1866->;2133->;2400->;…3200)。
 
主流存储器制造商分为存储器颗粒制造商和模块制造商。三大内存颗粒(DRAM)的原始制造商依次是三星、SK海力士和美龙。模块制造商ramaxel和kingston通过向颗粒制造商购买颗粒来制造内存条(dimm)。
 
存储器有三种不同的频率指标:核心频率、时钟频率和有效数据传输频率。
 
核心频率是存储器单元阵列的工作频率,是存储器的实际运行频率。
 
时钟频率是i/obuffer(输入/输出缓冲器)的传输频率。
 
有效数据传输频率为指标数据传输频率。
 
最大内存带宽=内存标称频率*内存总线数*通道数*CPU数
 
 
 
实际内存带宽=内存标称频率*内存总线位数*实际使用的通道数
 
实际内存带=内存核心频率*内存总线位数*实际使用的通道数*倍增系数。
 
从SDRAM-DDR时代,数据总线位宽时钟没有改变,都为64bit,但若是采用双通道技术,可以获得64*2=128bit的位宽。
 
 
 
下面计算一条标称DDR31066的内存条在默认频率下的带宽,1066是指有效数据传输频率,除以8才是核心频率,一条内存只用采用单通道模式,位宽为64bit。所以,实际内存带宽=(1066/8)*64*1*8=68224Mbit。
 
由此可知,如果内存工作在标称频率的时候,可以直接用标称频率*位宽*实际使用的通道数,简化公式=1066*64*1=68224Mbit。
 
 
 
 
 
如果说内存带宽是处理器与内存交换数据的关键,那么显存带宽对显卡同样也很重要。GPU核心负责运算,显存负责数据存储,二者之间需要频繁交换数据,这就要依赖显存带宽了,更高的带宽可以让显卡在处理高分辨率、高画质时更加得心应手。
 
 
 
显存带宽从大的方面来说是显存频率及显存位宽来决定的,不过实际带宽就要看具体情况了,目前主流显卡的位宽多是128bit、256bit、384bit及512bit,更能决定带宽的还是显存类型,它们决定了显存带宽的极限。
 
目前最主流的显存当然是GDDR5,之前还有过昙花一现的GDDR4,现在低端市场上还有gDDR3显存残存,AMD在其显卡上使用了HBM显存,相比GDDR5显存更强大,带宽大幅提升。
 
 
 
就这二者来说,GDDR5内部I/O带宽是32bit,目前的NVIDIA显卡的GDDR5显存频率可以达到1750MHz,它是4倍速率机制,数据频率是7Gbps,单个芯片的带宽是28GB/s。目前的HBM显存的频率只有500MHz,2倍频率率机制,数据频率是1Gbps,不过它的I/O带宽极高,弥补了频率不足。
 
 
 
GDDR5和HBM显存是目前最主流的显存技术。目前gDDR3显存基本上是NVIDIA及AMD部分低端显卡在用。GDDR5绝对是目前的主流,单颗芯片的容量逐渐从之前的2Gb提高到4Gb,美光前不久还量产出货了8Gb(1GB)颗粒的,高端显卡也只要4-8颗芯片即可实现4-8GB容量显存,这将进一步推动大容量显卡的出现。
 
HBM是后起之秀,目前只有是AMD家独使用,第一代HBM技术其堆栈的显存核心容量2Gb(1个堆栈是4颗核心),数据频率1Gbps,位宽1024bit。
 
 
 
 
 
显存带宽=显存等效数据频率(Gbps)*显存总位宽(bit)/8=显存实际频率(MHz)*显存数据倍率(1、2、4不等)*显存等效位宽(64-512bit不等)/8
 
由于显卡厂更习惯用数字更大更好看的数据频率来标记产品规格,上述公司实际上还可以更简单,直接变成:
 
显存带宽(GB/s)=显存数据频率(Gbps)*显存等效位宽(bit)/8
 
拿NVIDIA的GeForce GT 720显卡来举例说明,该卡位宽仅为64bit,同时支持gDDR3和GDDR5显存,前者的典型频率900MHz,后者的典型频率是1250MHz,两种配置下带宽分别是:
 
gDDR3:GT 720显卡的带宽为:900MHz *2*64 bit/8=14.4GB/s,或者是1.8Gbps *64bit/8=14.4GB/s。
 
GDDR5:GT 720显卡的带宽为1250MHz *4*64 bit/8=40GB/s,或者是5Gbps* 64bit/8=40GB/s。
 
 
 
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①、国内免备案服务器处理器芯片概述 1
 
1.1 ARM处理器和厂商介绍 2
 
1.1.1 ARM处理器架构新进展8
 
1.1.2 ARM处理器的主流玩家10
 
1.1.3 业界对ARM技术发展态度10
 
1.2 RISC-V处理器和厂商介绍11
 
1.3 MIPS处理器和厂商介绍15
 
1.3.1 龙芯产品和新进展15
 
1.4 Alpha处理器和厂商介绍17
 
②、处理器生态和软件堆栈18
 
2.1 处理器软件堆栈架构概述19
 
2.2  操作系统和预置软件堆栈20
 
2.2.1 原生操作系统支持介绍20
 
2.2.2 操作系统预置应用程序20
 
2.3 通用应用程序移植分析20
 
2.3.1 解释型语言应用程序移植21
 
2.3.2 编译型语言应用程序移植21
 
2.3.3 应用程序安装包22
 
2.3.4 ARM与X86编译差异与解决方法22
 
2.3.5 改善应用程序并发计算能力24
 
 
 
>>>以下为简略目录<<<
 
③、RISC处理器几个关键知识和对比25
 
④、国内免备案服务器基础知识概述30
 
⑤、国内免备案服务器总线知识50
 
⑥、BIOS/UEFI固件知识52
 
⑦、国内免备案服务器认证体系知识54
 
⑧、国内免备案服务器CPU基础知识54
 
⑨、国内免备案服务器内存基础知识64
 
⑩、国内免备案服务器硬盘基础知识70
 
①①、RAID原理和基础知识87
 
①②、网卡原理和基础知识93
 
①③、光纤和连接器基础知识97
 
①④、光纤交换机基础知识123
 
①⑤、GPU架构和相关知识135
 
①⑥、FPGA架构和相关知识179
 
①⑦、操作系统基础知识介绍 186
 
①⑧、国内免备案服务器安全基础知识196
 
 
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