2001年存储设备技术展望 李捷 冯宝坤 2001年 4期 #1 内 存 　　2000年，CPU的速度突飞猛进，内存带宽也成为人们注意的焦点。现在大家都知道运行在更高频率的内存会带来速度的大幅度提升，所以从内存的发展趋势来看，高带宽的内存将会成为主流！但2001年究竟哪种内存可以获得成功呢？ 　　现在最流行的内存还是SDRAM（同步动态随机存储器──Synchronous DRAM），其实它走到2001年，已经可以说是即将消亡了。由于SDRAM的工作频率是有工作极限的，已经不能够满足CPU速度的需要（目前CPU的外频已经越来越高了），在这些需求之下，SDRAM已经显出了它的衰退之势了。 　　除去SDRAM，现在比较新的内存其实只有VCM、RDRAM、和DDR了。我们就一起来看看它们今年的发展趋势吧。 　　#2 成熟的内存技术 　　Virtual Channel Memory（VCM）就是“虚拟通道存储器”，这是目前大多数最新的主板芯片组都支持的一种内存标准，VCM是由NEC公司开发的一种“缓冲式DRAM”，该技术将在大容量SDRAM中采用。它集成了所谓的“通道缓冲”，由高速寄存器进行配置和控制。在实现高速数据传输的同时，VCM还维持着与传统SDRAM的高度兼容性，所以通常也把VCM内存称为VCM SDRAM。VCM与SDRAM的差别在于不论数据是不是经过CPU处理都可以先行交与VCM进行处理，而普通的SDRAM就只能处理经CPU处理以后的数据，这就是为什么VCM要比SDRAM处理数据的速度快20%以上的原因。目前的VCM SDRAM支持的芯片组也很多，包括815E、694X等在内的芯片组，都可以对VCM SDRAM进行支持。（^04039111a^） 　　RDRAM是英特尔所推崇的未来内存的发展方向。RDRAM内存作为RAMBUS公司的专利产品，它将RISC（精简指令集）引入其中，依靠高时钟频率来简化每个时钟周期的数据量。RDRAM内存采用16位（或ECC芯片时的18位）数据带宽，虽然在时钟上升和下降沿双沿传输数据，其单周期数据传输量也只有普通SDRAM内存拥有的64位数据带宽的一半，但RAMBUS公司采取了提高工作频率的办法来解决这一问题。这样，即使前端总线只有100MHz，RDRAM内存也可以达到400MHz的总线速度，具有1.6GB/s的理论内存带宽。同时，它采用独立寻址总线设计，使寻址和数据命中的速度和效率都大为提高。这样，即使RDRAM内存寻址时间比普通SDRAM内存长一些，由于工作频率快、命中率高，所以PC800 RDRAM的性能要高出PC133内存80%多。当然，采用RAMBUS 2.0技术规格的RDRAM将数据带宽从16位提高到64位，这样理论内存带宽可以提高8倍，达到12.8GB/s。（^04039111b^） 　　DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM双倍数据传输内存）实际上是普通SDRAM的改良产品，DDR的含义就如它字面的意思一样。它通过采用将一个时钟周期的前后沿都用于触发数据传输的方式，将峰值数据速率提高了一倍。这意味着在一个读指令或一个写指令周期中可以传输两倍的数据。DDR内存的数据总线与SDRAM一样都是64位，也同样采用100MHz/133MHz的总线频率，实际工作频率达到200MHz/266MHz，这样就能够拥有1.6GB/s或者2.1GB/s的理论带宽，当DDR内存达到1.6GB/s带宽的时候，我们一般将它叫做PC1600。同理，对于达到2.1GB/s的DDR内存，我们叫做PC2100。已经提出的DDRⅡ标准在DDR技术标准的基础上又有了进一步的提高，采用128位数据总线，即使是100MHz的前端总线也可以达到3.2GB/s的内存带宽，采用1.8V的工作电压，具有更好的节能效率和散热性能。由于DDR内存传输性能高、兼容性较好、价格适宜，DDR内存规范已经开始在主板和显卡生产中得到广泛应用。DDR的采用将极大地提高CPU与内存的数据交换带宽。 　　#2 内存规格竞争加剧 　　PC133内存规格由于自身条件和总线频率的限制，已经走到了尽头，2001年内存市场将是DDR和RDRAM角逐的战场。作为新内存技术的DDR和RDRAM，它们都有各自的优势，谁能最后打败对方成为市场的主流，我们只能拭目以待。从现在的发展速度来看，这两种内存发展不相上下，并且已经受到了一些厂家的支持。 　　2001年内存市场将是DDR与RDRAM并存的天下。VCM虽然得到大多数的主板芯片组的支持，升级的时候投入最少，实现起来也最方便，但只能说这种内存是一种过渡型的产品，会在一段时间内解决人们对内存速度的要求，但从长远来看RDRAM和DDR才是真正的解决之道！ 　　RDRAM性能虽然出众，但缺点也让人难忘。首先，RDRAM的制造和封装工艺相当复杂、成本很高，这一点为RDRAM的悲剧命运定下了基调；其次，RDRAM的工作频率非常高，这就要求主板具有非常好的电气性能和特殊的设计来屏蔽各种杂波和干扰，这无疑会增加主板的生产成本；其三，RDRAM不是开放体系，生产RDRAM的厂商必须向RAMBUS公司支付专利许可费用，同时，RDRAM与SDRAM工艺完全不同，生产RDRAM必须采用新的生产线，而且目前的制造工艺水平下RDRAM成品率不高，这些因素都制约了内存厂家对RDRAM的支持和投入。但是我们也必须看到，英特尔仍然希望RDRAM能够在2001年成为主流台式电脑的标准内存，同时也为全面降低RDRAM的成本和价格不遗余力。从现状看，英特尔公司已经为其RDRAM的全面推向市场做好了一切技术和价格方面的准备。 　　DDR SDRAM也可以说是目前广泛应用的SDRAM的升级换代版本，在它的催生下，2000年下半年的内存下跌不止已经彻底摧毁了SDRAM多年营造起来的价格壁垒。虽然从性能上看DDR内存并不比RDRAM内存更好，但是，与RDRAM的几大缺点对比一下：我们可以发现DDR有如下几个优势：一是由于它是在SDRAM内存技术的基础上开发的，因此不仅与目前的个人电脑体系架构有着很好的兼容性，而且开发生产成本低廉。二是DDR较少存在许可协议的问题。内存厂商要生产RDRAM，必须向 RAMBUS 公司缴纳一笔不菲的费用，以获得生产许可证，这无疑影响到厂家的利润。而DDR内存的规格是免费提供的。三是各大厂商的支持。2001年，包括IBM等在内的诸多IT巨头都宣布将支持DDR内存，特别是IBM还专门设计了两组芯片组，既支持DDR内存，也能大幅提高系统总线的速度。而AMD公司已上市的760芯片组（支持单处理器）和即将推出的770芯片组（支持双处理器）将全面支持200MHz和266MHz系统总线，也是为了满足DDR内存技术标准而设计的。不过，对于SDRAM，英特尔似乎也不打算轻言放弃，只不过2001年以后的SDRAM将成为最便宜的系统配置。 　　2001年，SDRAM将会逐渐消失在市场上，而DDR SDRAM与RDRAM的竞争也势必加剧，对于未来主流内存的规格将带来深远的影响。 　　#1 硬 盘 　　在2000年，硬盘市场是不平静的，技术的更新、新品的推出都是那么地快，以至于让人目不暇接。2000年的成功，让人们不仅对2001年充满着遐想，可是2001年又会是什么样子呢？ 　　硬盘在2001年应该是朝着两个方向发展的，一个是在传统硬盘的基础上进行更深层次的拓展，它将遵循“容量更大、速度更快、使用更安全”的理念前进；而另一个方向就是硬盘也会向微型化的方向发展。 　　#2 高速大容量成为主流 　　更大容量的硬盘是2001的主旋律，尽管现在迈拓已经生产出80G大小的硬盘了，但是相信在2001年，肯定会突破100G大关的。大家知道，单碟容量的大小是衡量硬盘好坏的一个标准，单碟20G硬盘现在主要的硬盘厂商都能生产，因此，更大的单碟容量的硬盘也会在2001年面世。（^04039111c^） 　　要提升硬盘的速度一般来说会有两种方式一种是提升硬盘的转速，我们不难看出市面上最普遍的硬盘其转速都是5400rpm，也就是硬盘的电机马达每分钟5400转。如果硬盘在其他所有的硬件环境都不改变的情况下，转速从5400rpm提升到7200rpm甚至10000rpm时，硬盘里的盘片转动一圈所需要耗费的时间就会因为马达转速的提升而缩短，所以在文件的搜寻、定位所需要花的时间也会相对缩短，进而提升硬盘的数据传输效率。现在7200rpm的硬盘已经成为了用户选购硬盘时的首选型号。从趋势来看，在2001年，10000rpm的硬盘将会出现，并且将会成为替代现在7200rpm硬盘的产品！ 　　另一种提升硬盘速度的方法就是增加数据缓冲区Cache Memory的容量，它是另一个硬盘技术发展的大趋势。Cache Memory容量的大小是和硬盘的转速等条件息息相关的，像现在7200rpm的硬盘都采用了2M容量的内存作为缓冲，这样，在处理硬盘数据时，速度就会得到很大程度的提升，使用更大的缓冲内存，这意味可以容纳更多的信息，这样读取数据的速度会更快。 　　#2 新硬盘材质 　　2000年，“玻璃”硬盘的诞生可以说是硬盘制作材料上的一个突破，“玻璃”的盘片较通常的铝合金盘片具有很多优点：如表面更平滑：这样磁头可以更接近盘片，也就意味着磁盘存储的数据密度可以大大提高，同时也可以使用更高的转速──结果就是容量更大、速度更高。铝盘基是刀具切削出来的，上面会留有同心圆状的沟槽，所以相对来说就不平滑了。1.热形变率更低：玻璃的热膨胀率远远小于铝，这也就意味着硬盘定位的精度更高，磁道密度可以更高，自然速度、容量都会获益。2.硬度高：硬度高带来的好处可不是磁头碰上盘片，不会留下痕迹，也不是说盘片更轻薄，而是可以作得更小了。3.发热量低：高速旋转的时候，盘片同空气相互摩擦所产生的热量是不可忽视的，具有更光滑表面的玻璃盘基自然会在这方面占尽优势，同样也具有噪声小、振动小的特点。 　　从这些优点可以看出，“玻璃硬盘”或者使用更新的材料来制作盘片的硬盘是整个日后磁盘技术发展的方向。特别是配合已经相当成熟的GMR巨磁阻磁头，“玻璃”类的硬盘必定是2001年硬盘的发展方向！ 　　虽然昆腾已被并购，但是它在“临终”前提出了影响今后两年硬盘和主板IDE接口发展的新标准ATA100。ATA100可以使硬盘最大外部传输速度达到100MB/s，同时，ATA100完全向下兼容，与ATA66使用一样的IDE接口和数据线。可以这样说，ATA100在2001年还会是主流的技术，尽管也有所谓的Ultra 160方案提出来，但是ATA100还是会牢牢地占据住第一名的位置的。 　　#2 硬盘保护技术 　　但是，我们也要清楚地认识到随着时间的推移，技术间的融合和平台的统一只是一个时间问题。对于2001年的存储设备市场，容量、速度、安全性将是大家最关心的。各种应用程序尤其是游戏所需要的磁盘空间越来越大，同时随着处理器处理性能的提升，用户除了需要更多的海量存储空间外，还需要一个更为强劲安全的磁盘工作子系统，由此硬盘的安全性能才应该真正是今后厂商和消费者需要共同关注的核心。（^04039111d^） 　　众所周知，S.M.A.R.T技术现在已经广泛地应用于各种主流硬盘并得到众多操作系统的支持。而各大硬盘厂家为了进一步增加硬盘的可靠性和考虑到产品的卖点，也自发研制了不同的硬盘安全技术，如迈拓的ShockBlock和MaxSafeI Ⅱ；希捷的SeaShield、DST（Drive Self Test）、原昆腾公司的DPS（Data Protection System）、SPS（Shock Protection System）、西部数据的Data Lifeguard（数据卫士）、IBM的DFT（Drive Fitness Test）等。这些技术一方面可以进一步提高硬盘的抗震和抗瞬时冲击的性能；另一方面可以通过软硬结合对硬盘进行的监测和自我诊断，及早发现潜在的问题，并结合硬盘一定的自我修复能力将故障消灭在萌芽状态。从这个状况去分析，2001年硬盘存储市场包括其它形式的存储设备都少不了要在安全技术上大做文章。 　　RAID（磁盘阵列）技术在2000年已经开始走近普通用户，并且由于自身优良的性能征服了很大一部分人。电脑系统的稳定性、安全性越来越被人重视，而RAID正好能为普通的用户提供这个效果，RAID在2001年，会受到更多注视的目光。 　　2001年，传统意义上的桌面硬盘应该不会有太多的亮点，但IBM公司1GB的超微型硬盘、迈拓公司IEE1394外置硬盘等另类产品的出现，也将会成为2001年存储设备市场的新热点。