如果在内存业界能有一个公司名字让人感叹万分的话，那它就是非Rambus莫属了。Rambus，事实上只是加利福尼亚州的一个小规模IP(知识产权)公司，曾凭借他们独特RDRAM内存技术而有PC内存市场上打上了他们的烙印
作者:姑苏飘雪
那时RDRAM曾被认为是下一代主流内存规格，而当时DDR内存还没有大规模上市。加上PC市场上重量级厂商Intel的大力扶植、推出了支持RDRAM内存架构的芯片组，RDRAM成为了最早Pentium 4系统中至关重要的一环。通过Intel的Netbust架构，RDRAM内存提供了很高的传输带宽。
| Intel的850-E芯片组，携PC-1066 RDRAM内存之力，为高性能PC系统提供了高效的内存解决方案。即使以目前的标准，对高性能PC系统来说英特尔的850-E芯片组与PC-1066 RDRAM内存搭配依然是一个极为有效的内存解决方案。 |
不幸的是Rambus的噩梦很快来临了，双通道DDR内存方案证明可以象RDRAM提供一样水平的性能而费用却较低。此后不久双通道DDR进入市场，英特尔宣称DDR将成为未来高性能平台的主流内存而不是RDRAM，而有英特尔的发展蓝图也几乎找不到RDRAM的踪影—RDRAM正式被英特尔抛弃了！而Rambus和矽统正在为Pentium 4的规划一个全新RDRAM解决方案—矽统SIS 659芯片组，没有英特尔支持的RDRAM是否能重返主流市场还是个未知数。
不管你是否喜欢Rambus公司，不过对于那些实际使用了RDRAM技术的领域来说，它仍是性能超群的内存技术。也许有些人会说，RDRAM的serial-based接口将是它最终失败的原因，但Rambus证明在内存的时钟频率足够高的情况下，即使RDRAM的16位内存传输接口仍然可以提供相当高效的性能。当前的RDRAM模块的速度已经超过1GHz(1066 MHz)的时钟速度，RDRAM解决方案实际上能提供足够的带宽来满足英特尔最新的Pentium 4处理器的需要。
尽管公司在过去的几个月内运营不佳，Rambus的工程师仍然及其努力。如今下一代Rambus内存技术在五年的开发后终于浮出了水面—这就是来自Rambus的XDR内存技术。
一、什么是XDR？
XDR DRAM，听起来相当易记，不是吗？XDRD RAM全称为eXtreme Data Rate DRAM，这是几个月前Rambus公司发布的“黄石(Yellowstone)”技术的最终命名。XDR拥有此前所发布的所有技术特性，它将为芯片设计者们带来一个高内存带宽解决方案。XDR包括了一个全新的内存控制器和实际的内存模块，但是其最大的优点来自两个模块之间的交互，它能以惊人的高运行速度来提供不可思议的带宽。
尽管XDR模块采用独特的封装方式并使用了他们的专利技术，但XDR DRAM与标准DDR和DDR-II使用的DRAM的内存模块没有太大的区别。目前XDR模块还不没有开始生产，预计是最迟要到2004才能开始生产。而最早的样品模块应该还要等上半年才会问世。其中包括三星、东芝和Elpida。 不过目前Rambus已经公布了相应的合作厂商，其中中包括三星、东芝和Elpida，这些厂商将会得到使用XDR技术的许可证并并参与XDR内存模块的实际生产之上。
DDR和XDR之间的最大的差别在内存控制器和实际XDR芯片之间的接口设计之上。这并没有什么值得奇怪的，因为Rambus本来就是一家致力于内存传输介面的公司，即使此前没有研发出RDRAM，他们也会证明他们的技术可以优化DRAM与内存控制器之间的互连。Rambus声称他们中档的XDR内存模块速度比目前的DDR400要快上8X。之所以如此“快”，这主要是基于内存模块之间的运行频率，即每个时钟周期内传输的数据流量。
与目前的DDR和DDR-II内存模块相比，XDR模块不必工作过高的时钟速度之上。目前Rambus宣称根据运行速度的不同将XDR分为3个等级：从2.4 GHz到4.0 GHz，最高速度未来预期可以提升到6.4 GHz。这些速度似乎高得不可思议，但与其它的DRAM运行速度相比却并非不合理。
XDR 3.2 GHz模块实际上运行在400 MHz，但是因为其第个时钟周期可以传输8bit数据，从而达到3.2 GHz的最终传输速度。目前的DDR(Double Data Rate)SDRAM，其每个时钟周期可以传送2bit数据，这与Rambus此前的Direct RDRAM技术原理是一样的。而XDR的特征是引入了八倍数据传输率，这样可以使XDR获得更快传输率和更高的时钟频率。
上图是XDR内存技术的传输数据原理图，不过你要注意到一点，那就是现在XDR离大规模生产还有一段距离。
当然，这些模块的峰值带宽都是基于单通道情况下的数值，RDRAM和DDR SDRAM都可以运行在双通道模式，理论上可以将峰值带宽增加一倍。双通道方式提高不仅是带宽，还将内存位数提高了一倍如RDRAM达到32bit而DDR则是128bit，不过XDR也可以工作在多通道模式下。
在今天的主流PC上支持2或4通道内存模式，而Rambus的技术文档中宣称如果需要， XDR可以扩展到8通道运行模式，未来甚至可能达到更高水准。也许这样的技术对于普通用户并不是很实用，因此Rambus实际上是瞄准了如网络应用这些更高端的市场，XDR四通道或是八通道的配置方案能带来足够的高带宽。下面让我们来计算一下，一条运行在3.6GHz的16位XDR内存通道能实现6.4 GB/s的传输带宽。两条16位通道则是12.8 GB/s。如果在八通道(128-bit XDR)模式下，你能得到51.2 GB/s的带宽。
如果有人打算在他们的芯片组、显卡，或网络硬件实现一个XDR内存系统，他们必须采用一套全新、不同于DDR的设计架构。XDR的设计类似于RDRAM，它们都是采用16bit内存控制器进行设计，但XDR融洽更多技术在里面。XDR采用了全新设计的支持更高运行频率的传输介面。下面就让我们看一看典型的XDR内存配置。。
XMC：XDR内存控制器，XIO：XDR I/O单元，XCG：XDR时频生成器
在上图我们看见的所有这些是一个双通道16bitXDR内存配置，在右边有一条16bit的通道，在底部上有一个。如果每条XDRDRAM模块都运行在3.2 GHz下，那么这个架构将可以实现最大12.8 GB/s的内存带宽。正如你看到的，每一个内存通道都有自己的终点，这点和RDRAM一致。只是以前RDRAM需要一个独立的终点模块(例如C-RIMM)，而现在XDR的内存模块可以自己执行终点。
由于XDR仍然采用了串行结构，终点仍不可避免。在这里看到XDR内存和RDRAM内存最大区别就是XDR拥有独立的数据和寻址/指令总线。先前的Rambus结构需要数据通过所有的内存模块，这也造成了RDRAM较DDR更高的延迟值，而在XDR中，通过两条独立的总线解决的这一问题，其中寻址/指令总线还是需要经过所有的内存模块，不过数据则可以由内存控制器直接进入对应的模块。这可以有效的降低延迟并实现高频率传输。
与RDRAM系统一样，XDR也需要一个独立的时钟发生芯片。RDRAM的频率发生器是其能否在主板上超频工作的关键，也决定了RDRAM能够以怎样的频率工作。如果RDRAM的频率发生器质量较差，那么将会限制内存模块的性能发挥。不过这一切对于XDR而言都不是问题了，Cypress和ICS都已经签约、决定为XDR制造频率发生器，他们都曾位RDRAM提供过类似产品。
Rambus会为那些愿意设计XDR内存控制器的第三方厂商提供技术和人员的支持，而对于那些已经支持DDR架构的公司来说，Rambus会针对具体产品重新设计内存控制器以抢占市场。例如像nVidia和ATI这样急需高带宽内存架构方案的公司，他们已经在DDR内存控制器上花了很大的气力，一旦转向DDR-II架构，只需很小的改动即可。他们会放弃眼前的一切，投向全新的XDR吗？就现阶段而言，答案必然是否定的，因为市场上根本见不到XDR的影子。即使等到XDR量产，让工程师放弃成熟的DDR方案也将是艰难的决定。
二、XDR市场定位：GPU第一，PC其后
尽管网络、工作站领域对内存的要求越来越高，但目前主流的桌面、工作站系统并没有充分利用到现今内存提供的带宽。最新的AMD Athlon XP和英特尔Pentium 4这两个平台的芯片组都提供6.4 GB/s的内存带宽，但与以前仅有3.2 GB/s带宽的芯片组相比，性能却没有明显的提升。因此，对于Rambus的XDR内存架构提供更为夸张的内存带宽，对于当前主流PC平台而言并不能提来多大的益处。
正因为这样，Rambus就将XDR内存的第一目标定在了显卡市场，在我们眼里，将XDR内存技术引入显卡市场将是一次大胆的尝试，但这意义重大。在显卡上，内存带宽一直是瓶颈所在。显卡设计者为了实现GPU需要的高带宽，主要依靠昂贵的256-bit DDR内存架构。如果XDR架构的内存控制器比256-bit DDR或是DDR-II更为便宜，那带宽充足同时速度更快的XDR将成为GPU的首选。同时值得注意的是，DDR-II如今也是刚刚在GPU上登场(GeForceFX 5800 采用了DDR-II)。
当然显卡并不是XDR唯一目标，其他领域XDR也大有作为。Rambus还计划在高性能网络服务器，超级计算机和移动PC领域出击。同时家用游戏主机也是不容忽视的市场，Rambus在这方面曾有很好的表现。Nintendo 64和Playstation 2都采用了Rambus的技术，同时sony也持有Yellowstone技术的技术许可。即使现在sony和Rambus还未对下一代Playstation主机发表任何声明，但XDR看上去却是前景一片光明。
当然Rambus不会放弃PC市场，但现在并不是XDR全面介入的好时机。不过机会将在未来两、三年内出现，那时CPU和I/O带宽将会对内存提出更高的要求而DDR和DDR II将无法胜任这一切。这时XDR将是PC系统最佳的内存解决方案。那时一大堆新技术，例如PCI-Express, Serial ATA, Ultra 640 SCSI, 和5 GHz以上的CPU会比现在对内存带宽的要求强烈的多。这一切都成为加速XDR进入PC领域的重要因素。
Rambus似乎坚信DDR-II会在桌面平台败下阵来，而XDR将取而代之。我们认为现在还言之过早。看看DDR在两年时间从200 MHz提升到400 MHz，这远远超过的许多人的预计和想象。而DDR II内存同样拥有这样不错的潜力。无论怎样，下面是Rambus预想中的未来内存市场走向图。
三、XDIMM：为PC设计的XDR内存解决方案
尽管目前还没有成品的XDR内存条，不过Rambus已经对未来的PC内存模块做好的规划。由于他们最早的内存产品被冠于RIMM的名称，XDR的内存模块则会被称为“XDIMM”。考虑到XDR是一个全新的品牌，XDIMM的技术细节不会被过分公开，但是从一些技术文档中我们还是能略知一二。
从Rambus提供的图片中看到，XDIMM的外形和现在的16位RDRAM内存条非常相象。XDIMM和RDRAM拥有同样的大小，同时还有相似的接口针数。XIDMM的内部看起来更像是32位的RDRAM内存，“T”(终结器)位于内存模块上而不是独立存在。指令/寻址通道通过XDR内存模块，所有的XDR芯片都终止终结器处，但是每个XDR芯片都有和内存控制器直接的传输通道。与RDRAM相比，这看起来有些不同，但更为高效实用。
在技术文档中还透露了PC的XDIMM内存配置。下图中显示了单根16位XDR通道与主板上(或者是CPU集成的)北桥芯片的内存控制器相连。你可以再次看到寻址/指令通道传过所有的内存模块，不过数据则直接传给内存控制器。
结语：XDR路在何方？
由于Rambus只是一家技术公司，所有XDR DRAM的生产都要交给第三方厂商来完成。幸运的是，Rambus有很好的合作伙伴，其中包括三星，东芝，SONY这样的大公司。但里面缺席了一个重要的名字：Intel。Intel会在下一代的芯片组中支持XDR呢？这现在谁也无法回答。很明显，Intel和Rambus在过去有过良好的合作，但结局并不是很完美。如果PC发展到需要很高的内存带宽，Intel转投XDR架构也不会出人意料。但这仍需要相当长的时间来验证。
尽管目标宏伟，但只要多方协助，Rambus应该可以实现XDR既定的目标。记得当初Rambus宣布要推出800MHz的RDRAM时，曾倍受质疑，不过最终的产品打消了人们的疑虑，甚至还跃上了1066 MHz的台阶。我们注意到更高阶的3.2 GHz和4.0 GHz XDR内存会面临散热的问题，但Rambus保证即使在如此高的频率下，内存模块仍然不会有过热的现象。
当XDR投入生产时，Rambus的合作厂商会采用0.11或是0.10微米工艺制造，这在散热上会比现在0.13和0.15工艺制造的芯片好的多。不过，Rambus面临一下最大问题：其XDR技术恐怕要等到2004~2005年才能看到实际产品。对于IT业界，一年半甚至是两年已经足够漫长，因为技术的发展往往超出人们的预期。现在游戏还尚未开始，XDR内存较DDR/DDR-II的价格还是一个未知数，Rambus的专利许可费也不得而知。
在PC市场上，价格往往成为最终取胜的决定因素，如果XDR的价格昂贵，它将难以成功。与DDR-II相比，XDR或性能更加强劲，或价格更低，只有这样才有获胜的可能。就目前而言，DDR-II已经有产品问世，到XDR进入市场，DDR-II已经领跑了两年。
通过此次出击，Rambus向世人证明他们绝不会坐视DDR/DDR-II统治内存市场。竞争总是一件好事，我们希望XDR和DDR-II竞争能够带来性能更强，价格更低的内存系统，而现在我们能做的只有等待。
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