日期: 2018 年 3 月 10 日

内存带宽简单介绍

内存，作为影响现代计算机性能至关重要的部件，最重要的指标有两个，分别是容量和带宽，而容量一般都很好理解，比如1G、2G，这也是大多数人对内存的最直观认识。更多关于内存的相关知识介绍，网上有一篇很好的文章“千丝万缕的联系 DDR1-3和GDDR1-5全解析”，所以这里也不打算多讲理论，还是来点更工程性的东西，或者说更实际点的。

以“KVR1333D3N9/2G”为例，这就包含有几个信息：产商为金士顿（KVR）、等效频率为1333MHz、传输类型为DDR3（D3）、容量2G。SDR内存和DDR内存的数据总线位宽都为64bit，所以等效频率为1333的内存带宽为1333MHz*64bit/8=10.664GB/s（注意：这里的G等于1000*1000*1000，而非1024*1024*1024）。这个公式应该很好理解：也就是一次传输64bit，一秒传输1333M次，所以一秒的总传输量（也就是带宽）就等于1333M*64。

对于双通道或三通道，可以简单的类比理解为，以前单通道是一根管子（内存控制器）放水，而双通道或三通道是两根或三根管子放水，所以放水量（内存带宽）成倍增长，当然这需要机器（以前是需要主板支持，更具体点是北桥芯片，但在Nehalem架构集成内存控制器后，就需要CPU来支持）对双通道或三通道的支持（即主板或cpu有两个或三个内存控制器，并且各个内存控制器相互独立工作），那么相应的，系统总内存带宽就能达到10.664GB/s*2=21.328GB/s或10.664GB/s*3=31.992GB/s。

32GB/s是1333内存三通道情况下的理论带宽，而实际带宽还与其它东西相关联，比如Intel Xeon E5504 CPU，虽然支持三通道，但其支持的最高频内存只是DDR3 800，所以即便是在Xeon E5504的机器上安装DDR3 1333的内存也并没有什么益处，因为DDR3 1333会被自动降频到800来使用，所能达到的最大内存带宽也就只有19.2GB/s。

[root@localhost lenky]# cat /proc/cpuinfo | grep "model name" | uniq
model name  : Intel(R) Xeon(R) CPU           E5504  @ 2.00GHz
[root@localhost lenky]# dmidecode -t 16
# dmidecode 2.9
SMBIOS 2.6 present.
 
Handle 0x002B, DMI type 16, 15 bytes
Physical Memory Array
    Location: System Board Or Motherboard
    Use: System Memory
    Error Correction Type: Multi-bit ECC
    Maximum Capacity: 192 GB
    Error Information Handle: Not Provided
    Number Of Devices: 6
 
Handle 0x0039, DMI type 16, 15 bytes
Physical Memory Array
    Location: System Board Or Motherboard
    Use: System Memory
    Error Correction Type: Multi-bit ECC
    Maximum Capacity: 192 GB
    Error Information Handle: Not Provided
    Number Of Devices: 6

将上面信息对照链接http://www3.intel.com/cd/channel/reseller/asmo-na/eng/products/server/processors/5500/feature/410125.htm中的表格：

Usage Workloads Memory Frequency Max B/W Recommended # of DIMMs per Channel Max DIMMs2 Max Capacity3
Maximum bandwidth HPC 1333 MHz 32 GB/s 1 6 48GB
General purpose Various apps 1066 MHz 25.5 GB/s 2 12 96GB
Maximum capacity Virtualized platforms 800 MHz 19.2 GB/s 2 QRO RDIMM 16GB 12 192GB
3 SR/DR RDIMM 8GB 18 144GB

可以看到匹配在800 MHz（Memory Frequency）/12（Max DIMMs）/192GB（Max Capacity）这一行，也即当前内存工作频率为800MHz。另外，对照Xeon E5504 CPU的Intel官方内存规格说明：

Memory Specifications
Max Memory Size (dependent on memory type)
 144 GB
Memory Types
 DDR3 800
# of Memory Channels
 3
Max Memory Bandwidth
 19.2 GB/s
Physical Address Extensions
 40-bit
ECC Memory Supported
 Yes

虽然最大内存容量标注为144GB，但其括号内已注明这个依赖于内存类型，而且144GB也是800MHz所对应的内存最大容量，所以并没有问题；支持三通道；最大带宽为19.2 GB/s；支持ECC内存校验。

另外的，Linux下可利用如下命令查看内存安插的情况，几个重要字段分别为：Data Width: 64 bits（数据总线位宽）、Size: 1024 MB（插槽上的内存容量为1G）、Speed: 1333 MHz (0.8 ns)（等效频率为1333MHz）：

[root@localhost lenky]# dmidecode -t 17
# dmidecode 2.9
SMBIOS 2.6 present.
 
Handle 0x002D, DMI type 17, 28 bytes
Memory Device
    Array Handle: 0x002B
    Error Information Handle: Not Provided
    Total Width: 72 bits
    Data Width: 64 bits
    Size: No Module Installed
    Form Factor: DIMM
    Set: None
    Locator: DIMM0
    Bank Locator: BANK0
    Type: Other
    Type Detail: Other
    Speed: 1333 MHz (0.8 ns)
    Manufacturer: Manufacturer00
    Serial Number: SerNum00
    Asset Tag: AssetTagNum0
    Part Number: ModulePartNumber00
 
Handle 0x0031, DMI type 17, 28 bytes
Memory Device
    Array Handle: 0x002B
    Error Information Handle: Not Provided
    Total Width: 72 bits
    Data Width: 64 bits
    Size: 1024 MB
    Form Factor: DIMM
    Set: None
    Locator: DIMM2
    Bank Locator: BANK2
    Type: Other
    Type Detail: Other
    Speed: 1333 MHz (0.8 ns)
    Manufacturer: Manufacturer02
    Serial Number: 00000000
    Asset Tag: AssetTagNum2
    Part Number:                   
 
...

参考链接

内存带宽简单介绍