內存的BANK

舉例說明，單面的內存一般都是8個8bit的芯片，所以有一個物理BANK，但是雙面的內存有16片8bit的芯片，所以有兩個物理BANK（16*8/64）並不是所以的單面的內存都是一個BANK，例如單面8片16bit芯片的內存就有兩個BANK，也不是所有的雙面內存都是雙bank,例如16片4bit的芯片的內存只有1個bank ,傳統內存系統為了保證CPU的正常工作，必須一次傳輸完CPU在一個傳輸周期內所需要的數據。而CPU在一個傳輸周期能接受的數據容量就是CPU數據總線的位寬，單位是bit（位）。當時控制內存與CPU之間數據交換的北橋芯片也因此將內存總線的數據位寬等同於CPU數據總線的位寬，而這個位寬就稱之為物理Bank(Physical Bank，下文簡稱P-Bank）的位寬。

在一些文檔中，也把P-Bank稱為Rank（列）。如single rank單列，dual rank雙列。

為了更好更簡便的理解memory Rank的含義，做如下說明：
1.首先，需要知道CPU數據總線的位寬,現在一般是64bit, 這個位寬就稱之為物理Bank。
2.那麼memory 1RX4則表示1個64bit,X4則表示memory每顆內存顆粒的位數.從這裡我們就可以很容易知道memory內存顆粒的個數為：64/4=16顆。如果是2RX8的話內存顆粒就是:64*2/8=16顆。
3.所以無論是1RX4 ,2Rx4或者 1RX8,2Rx8，代表的含義可以理解為memory的內存顆粒的個數.而不是單面或者是雙面內存。

一．內存芯片的邏輯BANK
　　在芯片的內部，內存的數據是以位（bit）為單位寫入一張大的矩陣中，每個單元我們稱為CELL，只要指定一個行（Row），再指定一個列（Column），就可以準確地定位到某個CELL，這就是內存芯片尋址的基本原理。這個陣列我們就稱為內存芯片的BANK，也稱之為邏輯BANK（Logical BANK）。由於工藝上的原因，這個陣列不可能做得太大，所以一般內存芯片中都是將內存容量分成幾個陣列來製造，也就是說存在內存芯片中存在多個邏輯BANK，隨着芯片容量的不斷增加，邏輯BANK數量也在不斷增加，目前從32MB到1GB的芯片基本都是4個，只有早期的16Mbit和32Mbit的芯片採用的還是2個邏輯BANK的設計，譬如三星的兩種16MB芯片：K4S161622D （512K x 16Bit x 2 BANK）和K4S160822DT（1M x 8Bit x 2 BANK）。芯片組本身設計時在一個時鐘周期內只允許對一個邏輯BANK進行操作（實際上芯片的位寬就是邏輯BANK的位寬），而不是芯片組對內存芯片內所有邏輯BANK同時操作。邏輯BANK的地址線是通用的，只要再有一個邏輯BANK編號加以區別就可以了（BANK0到BANK3）。但是這個芯片的位寬決定了一次能從它那裡讀出多少數據，並不是內存芯片里所有單元的數據一次全部能夠讀出
每個邏輯BANK有8M個單元格（CELL），一些廠商（比如現代/三星）就把每個邏輯BANK的單元格數稱為數據深度（Data Depth），每個單元由8bit組成，那麼一個邏輯BANK的總容量就是64Mbit（8M×8bit），4個邏輯BANK就是256Mbit，因此這顆芯片的總容量就是256Mbit（32MB）。
　　內存芯片的容量是一般以bit為單位的。比如說32Mbit的芯片，就是說它的容量是32Mb（b=bit=位），注意位（bit）與字節（Byte）區別,這個芯片換算成字節就是4MB（B=Byte=字節=8個bit）,一般內存芯片廠家在芯片上是標明容量的，我們可以芯片上的標識知道，這個芯片有幾個邏輯BANK，每個邏輯bank的位寬是多少，每個邏輯BANK內有多少單元格（CELL），比如64MB和128MB內存條常用的64Mbit的芯片就有如下三種結構形式：

①16 Meg x 4 (4 Meg x 4 x 4 banks) [16M╳4] ②8 Meg x 8 (2 Meg x 8 x 4 banks) [8M╳8] ③4 Meg x 16 (1 Meg x 16 x 4 banks) [4M╳16] 　　表示方法是：每個邏輯BANK的單元格數×每個單元格的位數（芯片的位寬）×邏輯BANK數量。芯片邏輯BANK位寬目前的工藝水平只能最多做到16位，因此大家看到幾乎所有的芯片邏輯BANK位寬只可能4/8/16三者之一。以前16Mbit的芯片基本採用的單個芯片兩個邏輯BANK，但是到了64Mbit基本就都是4個邏輯BANK設計了

二．內存條的物理BANK
　　通常主板上的每個內存插槽分為兩段，這個大家從VIA主板BIOS設置中的BANK 0/1 DRAM Timing選項很容易推理得到，實際上也就是兩個BANK，不過這裡的BANK概念與我們前面分析芯片內部結構時提到的BANK可不一樣。簡單地說這個BANK就是內存和主板上的北橋芯片之間用來交換數據的通道，目前以SDRAM系統為例，CPU與內存之間（就是CPU到DIMM槽）的接口位寬是64bit，也就意味着CPU一次會向內存發送或從內存讀取64bit的數據，那麼這一個64bit的數據集合就是一個內存條BANK，很多廠家的產品說明裡稱之為物理BANK（Physical BANK），目前絕大多數的芯片組都只能支持一根內存包含兩個物理BANK，但是針對某個具體的條子，很多人想當然，認為每個DIMM插槽使用內存條的面數來區分佔用幾個BANK通道，單面的（16M，64M）只佔用一個物理BANK，而雙面的（32M，128M）則需佔用兩個物理BANK。實際上物理BANK與面數是無關的，PCB電路可以設計成雙面和單面，也可把全部芯片（16顆）放在一面上（至少從理論上是完全可能）。有些內存條單面就是一個物理BANK，但有些雙面才是一個物理BANK，所以不能一概而論。256MB內存條就是一個典型的例子，雖然是雙面並多達16枚芯片，但仍然是單個物理BANK的。要準確知道內存條實際物理BANK數量，我們只要將單個芯片的邏輯BANK數量和位寬以及內存條上芯片個數搞清楚。各個芯片位寬之和為64就是單物理BANK，如果是128就是雙物理BANK。 　CPU一次只能對一個物理BANK進行訪問和操作（因為一個物理BANK是64bit的位寬），那麼內存條要保證一個周期內向數據總線提供或接收64bit的數據，而這些數據都是分別存儲在內存條的的芯片中。那麼內存條中有多個內存芯片，這64位數據到底是有一個芯片提供還是由所有芯片每個提供一部分呢？我們還是以上面的那顆256Mbit的芯片為例，根據芯片組的工作原理，目前還沒有那家芯片生產廠家做出位寬16位以上的芯片，所以現在的芯片組設計時都是要求內存條上每個芯片均承擔提供數據的任務，也就是說內存條上的每個芯片都要要對這64位數據做貢獻，而那顆內存芯片的位寬是8位，因此用這個芯片組成內存條只需要8顆芯片即完成了64位數據並發任務，算下來，內存條的容量就是32 MB (256Mbit)×8=256MB的容量，假如是內存芯片的位寬是4位，那麼需要的芯片數量必須是16顆，這時假如使用4顆位寬還是8位的64MB（512bit）芯片（單個芯片的總容量翻了一番）組裝，儘管內存條上的總容量達到了256MB的要求，還是由於位寬不夠是不能正常工作。要能工作就必須採用16位位寬的64MB（512bit）芯片。
　　586以上電腦的數據總線寬度都是64bit，即每次讀取內存為64bit，SDRAM內存條的設計帶寬也是64bit，內存條的帶寬為條上各個內存芯片的帶寬之和，基本條件為帶寬之和應等於64bit或其倍數。假如出現了各個芯片位寬之和等於128。則分成兩個64位,當讀取一個64位部分時，另一個64位部分就不能讀取，通常很多廠家就分別將這兩部分放在內存的兩面上。這就造成了許多人的錯覺：雙面是兩個BANK的，單面是一個BANK的。實際根本不能這樣認識，比如大度256MB內存，儘管兩面16個芯片，但是由於內存芯片的位寬是4位（32Mbit×4）,所以必須要有4×16=64才能達到系統所要求的位寬。這時由於芯片大小的限制，不可能將16顆芯片都放在一面上，所以只能設計成雙面。對於64Mbit芯片 (4M*16) 來說，芯片帶寬16bit，8顆芯片帶寬=16＊8=128bit（即兩個BANK），4顆芯片帶寬=16＊4=64bit（即一個BANK）。兩個物理BANK的情況只有出現在位寬超出了64位的情況下（即位寬出現了富餘），由於芯片組任一時刻只能處理一個64位，所以才分成兩個物理BANK。今後隨着新一代數據總線位寬的提高，也許CPU的胃口就不是一次只能64位數據了，可能是128位甚至更多。
　　另外我們常說的內存交錯設置並不是指的物理BANK的交錯。也就是說不是內存條雙面的交錯，而是指內存芯片內部邏輯BANK的交錯，如果芯片有4個BANK，那麼就可以進行4路交錯，如果只有兩個BANK就只能是二路交錯。很多資料介紹的以內存條的單面或雙面來決定交錯是錯誤的，實際上就是混淆了物理BANK和邏輯BANK的區別。

三．有關內存BANK的幾個常見問題釋疑
1．大容量內存不能為某些主板正確識別原因
　　系統在啟動時，主板的北橋芯片會偵測這些內存條的參數，如果果發現位寬不支持，則終止檢測，系統就掛了。因為位寬決定了一次CPU一次向內存芯片傳遞的數據量，只能一次64位數據並發。接下來檢測BANK的單元格總數，如果這個單元格的數量超出了芯片組所支持的上限，那麼就按芯片組所能支持的最大限度進行操作，在確定了數據深度/位寬之後再結合邏輯BANK數量，計算出芯片的實際可用總容量。換句話說邏輯BANK中的一些行與列可能就用不上了，假如芯片組對邏輯BANK數量不支持，那麼多出來的邏輯BANK也將不起作用，後者的情況比較少見，現在的芯片組基本全是支持4BANK的。VIA的KT133芯片組甚至明確表示支持8BANK。
　　我們說內存識別出現問題，主要就是卡在芯片的這三個參數上，其中又以芯片的數據深度限制最為常見。事實上現在很多大容量內存不能為一些舊型號主板支持的主要原因就是芯片組對內存芯片的邏輯BANK數據深度有一定限制。我們知道芯片的容量主要由三個參數決定，也就是根據第一部分介紹的公式，首先是邏輯BANK的單元格數（數據深度），其次是邏輯BANK的位數。最後是邏輯BANK的個數。三者相乘得到芯片的容量，大家看到大度內存256MB為什麼不能在440BX上用，就是由於BX芯片組只支持內存芯片的數據深度為4M，而不是8M，所以大度條子的內存芯片在BX板上被識別成4×4×4=64Mbit（8MB），而不是本來的8×4×4=128Mbit（16MB），現在很多大容量的內存沒有在BANK數和位寬上提高多少，基本都是增加芯片的數據深度，而這是需要芯片組支持的，象INTEL的LX/BX/810/815等都只能支持最大4M（INTEL想讓大家去選擇P4＋850＋RDRAM的組合），而目前VIA系列的幾款芯片組支持芯片任意位寬（儘管目前大部分內存芯片的位寬最高只有16位），單個邏輯BANK的容量（數據深度）最多支持32M的容量。從這點上大家也不難看出為什麼現在VIA芯片組的主板這麼火了。
2．內存條購買標準的修正
　　大家都知道這麼一個購買常識：購買內存時盡量選用單面內存。但是這個經驗是來自這樣一個背景：許多不正規的小廠使用低容量芯片（比如已經過時16Mbit）來製造目前使用的高容量內存條，由於單個芯片容量小，為了達到較大的內存條容量，必然要增加芯片數目，而且這些過時的芯片很可能是一些翻新貨，並且芯片之間電氣參數的一致性也很差。不過根據分析更準確地講購買原則應該：是選擇單物理BANK的內存。以前由於大多數單面內存都是單BANK內存，所以大家一直就是這個說法，實際上通過前面的分析我們知道內存條的面數與物理BANK數是無關的。單個物理BANK，內存只要取一組64位數據，而不需要再切換到另外一個BANK讀去另外一組64位數據，切換的時間省去了，性能必然有提高。目前由於一個DIMM插槽最多支持兩個物理BANK，BIOS設置中是對同一個內存插槽的兩個BANK同時進行速度調節的，比如BANK 0/1 DRAM Timing；BANK 2/3 DRAM Timing；BANK 4/5 DRAM Timing選項。，所以我們在選擇內存的時候應該根據內存條上芯片的編碼，確定內存條是單BANK還是雙BANK，排除下面講到的DIMM插槽信號走線的影響，一根雙BANK的內存條與兩根單BANK的內存條在性能上是沒有多少差別的。能用一個插槽不要使用兩個插槽的說法是沒有依據的。總體上講3個DIMM插槽在總容量滿足要求的情況下，使用BANK的數目愈少愈好。千萬不要出現使用大量低容量芯片組裝的條子佔用3個DIMM全部6個BANK的情況。
3．DIMM插槽超頻性能不一致與內存BANK無關
　　前面我們說了盡量減少DIMM插槽的使用，但是有時從保護已有投資考慮，以前購買的低容量內存又不好丟棄，所以有時可能還會出現同時使用三個DIMM插槽的情況，但需要注意的是這時不一定同時使用全部6個BANK，很可能只使用了3個BANK。很多人發現這三個DIMM插槽所允許的最大速度是不同的（VIA主板BIOS允許分別對每個DIMM插槽進行速度調節），一般DIMM2最高，DIMM1其次，DIMM3最差。這與內存條的BANK無關，這主要與內存BANK控制信號在主板上的走線有關，很多有4個DIMM插槽的BX主板，由於BX主板最大只能支持6個BANK，所以DIMM3與DIMM4的信號走線是共享的，因此導致DIMM2與DIMM3走線設計不一致而導致兩者的超頻性能相差極大。這也是一些內存甚至無法用在DIMM3和DIMM4插槽上的主要原因。那麼DIMM1為什麼超頻性能還可以呢？主要是主板BIOS或北橋芯片檢測內存時是按照BANK編號的順序進行的，他們要求第一條內存必須插在DIMM1上，所以設計時對其進行了一些電路上的優化。所有一切與內存的物理和邏輯BANK的結構和工作機理無關.