电脑主板知识.4

卓剑

***板载RAID
　　RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写，中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘，但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种：
1. 通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能
2. 通过把数据分成多个数据块（Block）并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度
3. 通过镜像或校验操作提供容错能力
　　最初开发RAID的主要目的是节省成本，当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看RAID在节省成本方面的作用并不明显，但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势，实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外，RAID还可以提供良好的容错能力，在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。
　　RAID技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度，安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。常用的RAID级别有以下几种：NRAID，JBOD，RAID0，RAID1，RAID0+1，RAID3，RAID5等。目前经常使用的是RAID5和RAID（0+1）。
NRAID
　　NRAID即Non-RAID，所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘，没有数据块分条（no block stripping）。NRAID不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
JBOD
　　JBOD代表Just a Bunch of Drives，磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘，因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。JBOD也不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
RAID 0
　　RAID 0即Data Stripping（数据分条技术）。整个逻辑盘的数据是被分条（stripped）分布在多个物理磁盘上，可以并行读/写，提供最快的速度，但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过RAID 0可以获得更大的单个逻辑盘的容量，且通过对多个磁盘的同时读取获得更高的存取速度。RAID 0首先考虑的是磁盘的速度和容量，忽略了安全，只要其中一个磁盘出了问题，那么整个阵列的数据都会不保了。
RAID 1
　　RAID 1，又称镜像方式，也就是数据的冗余。在整个镜像过程中，只有一半的磁盘容量是有效的（另一半磁盘容量用来存放同样的数据）。同RAID 0相比，RAID 1首先考虑的是安全性，容量减半、速度不变。
RAID 0+1
　　为了达到既高速又安全，出现了RAID 10（或者叫RAID 0+1），可以把RAID 10简单地理解成由多个磁盘组成的RAID 0阵列再进行镜像。
RAID 3和RAID 5
　　RAID 3和RAID 5都是校验方式。RAID 3的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息，存放数据的磁盘有好几个且并行工作，而存放校验数据的磁盘只有一个，这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID 5的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块，分别存放到组成阵列的各个磁盘中去，这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题，但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。
　　按照硬盘接口的不同，RAID分为SCSI RAID，IDE RAID和SATA RAID。其中，SCSI RAID主要用于要求高性能和高可靠性的服务器/工作站，而台式机中主要采用IDE RAID和SATA RAID。
　　以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡实现，而现在越来越多的主板都添加了板载RAID芯片直接实现RAID功能，目前主流的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R，而英特尔更进一步，直接在主板芯片组中支持RAID，其ICH5R南桥芯片中就内置了SATA RAID功能，这也代表着未来板载RAID的发展方向---芯片组集成RAID。
Matrix RAID：
　　Matrix RAID即所谓的“矩阵RAID”，是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术，是一种经济性高的新颖RAID解决方案。Matrix RAID技术的原理相当简单，只需要两块硬盘就能实现了RAID 0和RAID 1磁盘阵列，并且不需要添加额外的RAID控制器，这正是我们普通用户所期望的。Matrix RAID需要硬件层和软件层同时支持才能实现，硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥，而Intel Application Acclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持。
　　Matrix RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分(即：将一个硬盘虚拟成两个子硬盘，这时子硬盘总数为4个)，其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID0模式以提高效能，而其它两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID 1用来备份数据。在Matrix RAID模式中数据存储模式如下：两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建RAID 0阵列，主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件，这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度，Matrix RAID将RAID 0逻辑分割区置于硬盘前端(外圈)的主因，是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现；而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建RAID1模式，主要用来存储用户个人的文件和数据。
　　例如，使用两块120GB的硬盘，可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区，然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用，就可以安装在RAID 0分割区，而需要安全性备分的数据，则可安装在RAID 1分割区。换言之，使用者得到的总硬盘空间是180GB，和传统的RAID 0+1相比，容量使用的效益非常的高，而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬盘损毁，RAID 0分割区数据自然无法复原，但是RAID 1分割区的数据却会得到保全。
　　可以说，利用Matrix RAID技术，我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到RAID 0+1应用模式。
[img]/qzone/newblog/v5/editor/css/loading.gif[/img]NV RAID：
　　NV RAID是nVidia自行开发的RAID技术，随着nForce各系列芯片组的发展也不断推陈出新。相对于其它RAID技术而言，目前最新的nForce4系列芯片组的NV RAID具有自己的鲜明特点，主要是以下几点： (1)交错式RAID(Cross-Controller RAID)：交错式RAID即俗称的混合式RAID，也就是将SATA接口的硬盘与IDE接口的硬盘联合起来组成一个RAID模式。交错式RAID在nForce3 250系列芯片组中便已经出现，在nForce 4系列芯片组身上该功能得到延续和增强。
(2)热冗余备份功能：在nForce 4系列芯片组中，因支持Serial ATA 2.0的热插拔功能，用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘，并在运行状态下重新建立一个新的镜像，确保重要数据的安全性。更为可喜的是，nForce 4的nVIDIA RAID控制器还允许用户为运行中的RAID系统增加一个冗余备份特性，而不必理会系统采用哪一种RAID模式，用户可以在驱动程序提供的“管理工具”中指派任何一个多余的硬盘用作RAID系统的热备份。该热冗余硬盘可以让多个RAID系统(如一个RAID 0和一个RAID1)共享，也可以为其中一个RAID系统所独自占有，功能类似于时下的高端RAID系统。
(3)简易的RAID模式迁移：nForce 4系列芯片组的NV RAID模块新增了一个名为“Morphing”的新功能，用户只需要选择转换之后的RAID模式，而后执行“Morphing”操作，RAID删除和模式重设的工作可以自动完成，无需人为干预，易用性明显提高。
***支持内存类型
　　支持内存类型是指主板所支持的具体内存类型。不同的主板所支持的内存类型是不相同的。内存类型主要有FPM，EDO，SDRAM，RDRAM已经DDR DRAM等。
1. FPM内存
2. EDO内存
3. SDRAM内存
4. RDRAM内存
5. DDR SDRAM内存
6. DDR2内存
　　ECC并不是内存类型，ECC（Error Correction Coding或Error Checking and Correcting）是一种具有自动纠错功能的内存，英特尔的82430HX芯片组就开始支持它，使用该芯片组的主板都可以安装使用ECC内存，但由于ECC内存成本比较高，所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业电脑中，例如服务器/工作站等等。由于实际上存储器出错的情况不会经常发生，而且普通的主板也并不支持ECC内存，所以一般的家用与办公电脑也不必采用ECC内存。
　　一般情况下，一块主板只支持一种内存类型，但也有例外。有些主板具有两种内存插槽，可以使用两种内存，例如以前有些主板能使用EDO和SDRAM，现在有些主板能使用SDRAM和DDR SDRAM。

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上图中的主板就支持两种内存类型（SDRAM和DDR SDRAM），采用两种类型的内存插槽（蓝色和黑色）区分。值得注意的是，在这些主板上不能同时使用两种内存，而只能使用其中的一种，这是因为其电气规范和工作电压是不同的，混用会引起内存损坏和主板损坏的问题
DDR SDRAM内存
　　DDR SDRAM是Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory（双数据率同步动态随机存储器）的简称，是由VIA等公司为了与RDRAM相抗衡而提出的内存标准。DDR SDRAM是SDRAM的更新换代产品，采用2.5v工作电压，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽，例如DDR 266与PC 133 SDRAM相比，工作频率同样是133MHz，但内存带宽达到了2.12 GB/s，比PC 133 SDRAM高一倍。目前主流的芯片组都支持DDR SDRAM，是目前最常用的内存类型
***DDR2
DDR2的定义：
DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准，它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据读预取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
此外，由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式，而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式，FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程，从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术，第一代DDR的发展也走到了技术的极限，已经很难通过常规办法提高内存的工作速度；随着Intel最新处理器技术的发展，前端总线对内存带宽的要求是越来越高，拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。
DDR2与DDR的区别：
在了解DDR2内存诸多新技术前，先让我们看一组DDR和DDR2技术对比的数据。
1、延迟问题：
从上表可以看出，在同等核心频率下，DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说，虽然DDR2和DDR一样，都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说，在同样100MHz的工作频率下，DDR的实际频率为200MHz，而DDR2则可以达到400MHz。
这样也就出现了另一个问题：在同等工作频率的DDR和DDR2内存中，后者的内存延时要慢于前者。举例来说，DDR 200和DDR2-400具有相同的延迟，而后者具有高一倍的带宽。实际上，DDR2-400和DDR 400具有相同的带宽，它们都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作频率是200MHz，而DDR2-400的核心工作频率是100MHz，也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400。
2、封装和发热量：
DDR2内存技术最大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力，而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下，DDR2可以获得更快的频率提升，突破标准DDR的400MHZ限制。
DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式，这种封装形式可以很好的工作在200MHz上，当频率更高时，它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容，这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式，FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。
DDR2内存采用1.8V电压，相对于DDR标准的2.5V，降低了不少，从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量，这一点的变化是意义重大的。
DDR2采用的新技术：
除了以上所说的区别外，DDR2还引入了三项新的技术，它们是OCD、ODT和Post CAS。
OCD（Off-Chip Driver）：也就是所谓的离线驱动调整，DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的电阻值使两者电压相等。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性；通过控制电压来提高信号品质。
ODT：ODT是内建核心的终结电阻器。我们知道使用DDR SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上，不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的，终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率，终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低；终结电阻高，则数据线的信噪比高，但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组，还会在一定程度上影响信号品质。DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻，这样可以保证最佳的信号波形。使用DDR2不但可以降低主板成本，还得到了最佳的信号品质，这是DDR不能比拟的。
Post CAS：它是为了提高DDR II内存的利用效率而设定的。在Post CAS操作中，CAS信号（读写/命令）能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期，CAS命令可以在附加延迟（Additive Latency）后面保持有效。原来的tRCD（RAS到CAS和延迟）被AL（Additive Latency）所取代，AL可以在0，1，2，3，4中进行设置。由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期，因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。
总的来说，DDR2采用了诸多的新技术，改善了DDR的诸多不足，虽然它目前有成本高、延迟慢能诸多不足，但相信随着技术的不断提高和完善，这些问题终将得到解决。
***支持内存最大容量
主板所能支持内存的最大容量是指最大能在该主板上插入多大容量的内存条，超过容量的内存条即便插在主板上，主板也无不支持。主板支持的最大内存容量理论上由芯片组所决定，北桥决定了整个芯片所能支持的最大内存容量。但在实际应用中，主板支持的最大内存容量还受到主板上内存插槽数量的限制，主板制造商出于设计、成本上的需要，可能会在主板上采用较少的内存插槽，此时即便芯片组支持很大的内存容量，但主板上并没有足够的内存插槽供适用，就没法达到理论最大值。

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比如KT600北桥最大能支持4GB的内存，但大部分的主板厂商只提供了两个或三个184pin的DDR DIMM内存插槽，其支持最大内存容量就只能达到2GB或3GB。
***双通道内存
    双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术，它依赖于芯片组的内存控制器发生作用，在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术，早就被应用于服务器和工作站系统中了，只是为了解决?