QDR：内存的未来之星 2000年 第22期 #1　　RAM的发展 　　PC内存的发展经过了漫长的发展阶段，但不论使用什么类型的RAM（随机存储器）作内存，总的趋势就是向更快、更多、更便宜的方向发展。最初的PC内存用的是普通DRAM，就是动态随机存取存储器。DRAM需要每隔一定时间刷新一次内存中的内容，以免丢失数据，它的优点是比SRAM（静态随机存储器，只要不断电就不必重新写入）需要的晶体管数少得多，虽然速度要慢不少，但是性价比较高。486时代开始使用FP（快速页面）DRAM，速度有了明显提高，存取周期达到60ns左右；486和奔腾交替的时候又出现了更快速的EDO（扩展数据输出）DRAM，大大降低了等待时间，速度达到了50ns以下。奔腾时代的后期出现了速度可以媲美SRAM的同步动态内存——SDRAM，存储周期缩减到10ns左右。 　　此后SDRAM一直是PC内存的主流，从PC66标准（简单说，就是能在66MHz下工作的内存规范，当然还有其他具体的要求）逐步提高到PC100及现在的PC133标准，其间也出现过很多更高速的DRAM结构。例如Micron公司不成功的SLDRAM、MoSys公司表现一般的MDRAM（短时等待型内存）、Enhanced存储器公司的时钟频率较高的ESDRAM（增强型SDRAM）、NEC公司“叫好不叫座”的VC－SDRAM（虚拟通道内存）内存等。现在看起来，能够成为标准SDRAM“继承人”的只有以下几种：Intel全力倡导的RDRAM（Rambus DRAM），能达到几乎与CPU同步的时钟频率，缺点是价格昂贵；威盛等公司大力倡导，现在已经在高端显示卡上率先采用的DDR SDRAM，它能够以双倍于现有SDRAM的速度工作，而且成本增加不太大；还有首先将用在显示卡上，由富士通公司开发的FCDRAM，其速度同DDR SDRAM类似，芯片面积只比SDRAM大5％。 　　此外，还有一个未来之星，堪称目前最快速的RAM体系——QDR SRAM。它采用高速SRAM结构作为基础，达到了4倍于普通SRAM的速度，最高性能产品的速度相当于1GHz的普通内存。 #1　　QDR的结构和特点 　　解释QDR SRAM必须先从DDR SDRAM讲起。通常的SDRAM就是SDR（Single Data Rate，单倍数据传输率）SDRAM，每周期只在时钟的上升沿时传递数据，并且读、写数据是通过同一条数据总线进行，读写不能同时进行，转换读写状态时需要一个周期的等待；DDR（Double Data Rate，双倍数据传输率）SDRAM是在SDRAM基础上经过改进，每个周期在时钟的上升沿和下降沿各传递一次数据，这样等于数据传输效率翻了一番，但是读写仍不能同时进行，转换时需要半个周期的等待；QDR（Quad Data Rate，四倍数据传输率）SRAM，进一步改进了结构，为读、写操作分别提供独立的接口，不但每个周期在时钟的上升沿和下降沿共传递两次数据，而且每次能够读写同时进行、避免了数据总线的争抢，也可以简单的理解为具有一进、一出两个DDR的数据接口，达到了数据传输效率相对于SDRAM翻两番的效果。 　　DDR的工作频率暂时为166MHz，很快将提高到200MHz，相当于333 MHz和400 MHz的SDR；QDR的工作频率目前为167MHz，250MHz（甚至333 MHz）的产品正在开发中，理想情况下相当于667 MHz和1GHz（甚至1.33GHz）的SDR，这确实是前所未有的内存速度。 　　同以往的各种SRAM相比，QDR SRAM具有明显的优势：PBSRAM是作为CPU的2级缓存（L2 Cache）开发的，适合进行大量连续数据的读写，但读写不能同时进行，而且转换读、写功能时需要空闲半个周期；ZBT SRAM和NoBL SRAM是为高速通讯系统开发的，消除了读、写功能转换时的空闲周期，大大提高了数据总线的利用率；QDR SRAM也是为高速通讯系统设计的，由于读写同时进行不须转换，读和写还都是双倍速的，既把数据总线利用率提到了最高，又加快了数据传输速度，是以往各种SRAM所不能相比的。 #1　　QDR的未来 　　QDR SRAM是由三家内存大厂合作制定规范、设计开发、独立生产出来的。这3家公司是：在USB和时钟芯片市场占据首位Cypress半导体；曾生产过WinChip廉价CPU 的IDT（集成器件技术）公司；生产和制造内存的大厂Micron及其子公司。这三家公司的实力毋庸置疑，三家公司合作推进QDR SRAM作为未来的高速SRAM标准，既保证了器件的兼容性，又通过相互之间的竞争为顾客的选择提供了足够的余地。 　　开发QDR SRAM的目的是为提高SRAM的速度，主要的市场目标是使用SRAM较多的通信系统，例如交换机和路由器等。这些应用需要高速内存来存取查询表、链接清单和控制器缓冲区等。现有的QDR SRAM是9Mbit（兆位）的产品，包括Cypress、IDT和Micron的各两款不同配置的芯片，工作在167MHz。今后QDR SRAM容量将逐步发展到64Mbit和128 Mbit，工作频率将逐步提高到250MHz甚至333 MHz。 　　QDR SRAM的优点就是速度快，但缺点也很明显，当然是成本高，这限制了QDR SRAM的应用范围。除了通信系统之外，QDR SRAM还能被广泛地应用在只求高速、不计成本的其他领域。双端口的QDR SRAM显然可以用作超级计算机和图形工作站的显示内存甚至主内存，但用作PC的显示内存和主内存就太昂贵了。在PC中，SRAM一向是用来作为缓存（Cache）使用的，既利用了SRAM的高速，又因为缓存的容量有限而保持了合理的价格：现在新一代CPU的内部一般都集成了缓存，但QDR SRAM还有可能用在服务器版的CPU中作为高速大容量缓存；显示内存的带宽是主流PC系统的明显瓶颈之一，而显示芯片上集成的缓存一般都少得可怜，如能采用SRAM、特别是QDR SRAM作为显示缓存定能大大提高显示体系的整体性能。诸如此类的应用可能性还有许多，关键就要看未来的这一年中，Cypress、IDT和Micron的推广能力和市场对于QDR SRAM的接受程度如何。 　　不论怎样，QDR SRAM为我们指明了内存的发展方向：除了不断提高工作频率外，还有一个关键是多倍速的数据传输率。今年底或明年初，当DDR SDRAM（或者RDRAM）成为PC的主流内存之后，很可能QDR结构的SDRAM甚至SRAM将成为新一代内存标准的有力竞争者。（DDR SRAM的工作原理如^22030101a^）