全方位了解服务器内存产品──ZZ

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带你全方位了解服务器内存产品──ZZ
(IT世界)
2005-2-16 10:39:00 文/小希


　　前言

　　何谓服务器内存？它与台式机的内存存在着什么本质的差别？而所谓的服务器内存技术又到底是什么？这也是此篇文章最原始的动机，当你看完下面的篇章，相信你对内存的认识又提高一个档次……

　　服务器内存的应用开发领域已经是越来越重要。面临着企业信息系统的扩展所需，内存的密度和容量也迫不及待得到相应的发展，但对于内存的可靠性从企业到开发商都是非常敏感。服务器运行着企业关键业务，一次内存错误导致的宕机将使数据永久丢失。本身内存作为一种电子器件，很容易出现各种错误，面临着企业事实的压力和本身的不足，各个厂商都早已积极推出自己独特的服务器内存技术，像ＨＰ的“在线备份内存”和热插拔镜像内存；ＩＢＭ的ChipKill内存技术和热更换和热增加内存技术。这两家的内存技术一直保持着领先的地位，在各自的工业标准服务器的应用中都有突出的作用。

　　总结起来，如今业界常用的内存技术可以分为三种：内存查纠错技术、内存保护技术以及内存冗余技术。利用这些技术，服务器内存具有强大的检错和纠错保护功能，这也是体现出与台式机内存的主要不同之处了。另一方面则表现在更高的存取速度和更大的容量，但这也只是相对而言，高端的台式机内存在这方面终可与服务器的匹敌，然而强大的检错和纠错能力，是台式机无法比拟的。

　　随着时间的推移，内存技术发展基本停滞。不过相对于台式机内存，服务器内存通常会对内存提出特殊的要求，这主要表现在服务器内存摸组技术上。有限的内存插槽和有限的内存颗粒密度都制约着内存向高速度高容量发展。一些内存厂商在解决该问题上做出了一定的贡献，并发展出了新的内存模组技术。经过一定的研究后，Elpida和Kingston通过三维的方式解决了个头的问题：将两个内存相对做在一个标准的DIMM上。类似此等等，服务器内存时刻都体现着显著的优势，即使是制作工艺，服务器模块都是选用高质量的内存颗粒，从这层意义上来讲，一条内存的好坏更多决定于它的等级档次问题。

　　如今常用的服务器内存主要有SDRAM和DDR二类，还有另一种RAMBUS内存，是一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品。 现在刚兴起的DDR2，也逐渐延伸到服务器内存。现代Hynix在六月份已经开始量产供服务器和工作站使用的DDR2内存。

　　对于服务器内存的销售渠道而言，存在着兼容品牌内存与服务器厂商提供的“原厂内存”之分。兼容品牌主要有VIKING、kingston、 Kingmax、kinghorse、现代、三星、IBM、NEC等。很多用户对于兼容品牌内存在稳定性和兼容性上都存在着怀疑，这到底又是为什么呢？让我们带着上面的种种疑问开始探讨服务器内存……

一、厂商篇

　　由于服务器内存在技术难度和加工工艺上与普通台式机上的内存有较大差异，所以对服务器内存的品牌选择就越发显得重要。对于服务器内存来说，长期稳定高效的运行是十分必要的，这也就给服务其内存的制造者提高了要求，随着当今网络的流行，网络终端也越发增多起来，随之而来的将是进一步加重了服务器的负担，您也将花费大量的时间和金钱等待指令的执行，而目前看来高效而稳定地提升服务器效率的方法无疑是使用高性能、大容量的服务器专用内存。

　　这其中金士顿的服务器专用内存更是您最值得信赖的产品。金士顿kingston作为目前全球最大、最专业的内存制造厂商，凭借长期积累下的经验，使得在高端服务器内存制造中同样出色，有着其它内存制造厂商所无法比拟的生产技术优势。当今许多的财富500强企业都绝对信服他们服务器中的 Kingston内存，因为在这些著名企业服务器中所使用的Kingston内存从来没有让大家失望过，并且依旧长期稳定地工作在自己重要的岗位上。

　　Kingston服务器内存以极高的品质和严密的测试为您的服务器提供高效而稳定的产品，为保证每块服务器内存的产品质量，Kingston公司对所有的内存产品实行全面的品质控制流程，对每一块服务器内存产品上的每个芯片的每个存储单元都进行了严格的测试，从而使得Kingston服务器内存的可靠性接近于100%。另外，Kingston服务器内存在您服务器需要升级时，仅需花费最基本的费用。每个模组最多可为您节约50%的费用，同时还保证绝对不会对服务器的完整及稳定性造成任何威胁。

　　除了Kingston外，主流品牌还有Kingmax、三星、现代，但像三星和现代受假货冲击，其原厂内存在市场上是很少见的。还有其他非主流产品，并不代表它们质量不好，只是它们在中国名气比不上前面所介绍的品牌，其中不凡有品质优良的品牌，很典型的牌子有，英飞凌（Infinoen）、南亚（Elixir）、Transcend、VIKING、IBM等，值得一提的是 我国也有几家厂家是很不错的，像骏一kinghorse、创见。

    推荐KINGSTON品牌的原因
1． 提供品牌和系统所用的专用内存，如：IBM、HP、CPQ等：
2． 经过100%测试并有终身保换的服务：
3． 通过了原机系统测试：
4． 性价比高：
5． 提供为特殊系统而设计的内存：
6． 为客户的品牌系统性能提供得以最优运行的内存：
7． 提供每个内存模组及其原件皆经过严格测试的内存：

二、内存技术篇

　　如今大容量高速度的内存技术已经相当成熟了，但对于服务器而言，稳定性胜过一切，然而服务器内存之所以能承担服务器稳定性的重任，其中之一的关键技术就是“内存查纠错技术”。服务器中的内存我们都知道一般采用带有ECC技术的（ECC的英文全称是“ Error Checking and Correcting”，中文名为“错误检查和纠正”），从这个名称就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”。ECC比以前的奇偶校正技术更先进的方面体现在它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误。但ECC技术只能纠正单比特的内存错误，当有多比特错误发生的时候，ECC内存会生成一个不可隐藏（non-maskable interrupt）的中断 (NMI)，系统会中止运行。IBM还有一种更先进的特殊内存纠错技术，那就是ChipKill内存技术。而这些技术是如何使服务器内存进行错误检查并纠正呢？在下面这篇文章中将详细为您介绍……

　　[技术]服务器内存技术知识充电

　　看完了上面的文章后，我相信我们对服务器内存已经有了个大概的认识，或许你认为内存已经为服务器提供了很大的保险了，但面临着一些意外的内存错误，有另外一种技术比内存错误纠正技术有效得多。ＩＢＭ的内存保护技术就是保护由于意外的内存错误而带来的损失，它使用的是标准的ECC 168内存。它的工作方式有点像在Windows NT的NTFS文件系统下的在线备份磁盘扇区一样，当操作系统在磁盘上检测到坏的磁盘扇区时，它将在另外的扇区中写下这些数据放一边留作备用，我们可以认为内存保护就是提供在线备份数据位。这内存错误的纠正是通过内存控制器来完成的，所以不会增加操作系统的工作量，也不需要操作系统来提供支持，完全与操作系统无关。因为这是在标准的ECC 168线内存起作用的，无需为这种保护增加另外的开支。

　　内存保护（在其它系统中也有称“多余的数据位”）技术最初的发展是在IBM大型机上，而且在Z系列和I系列服务器上使用了许多年。在一个2路交叉存取的内存系统中，每2片168线ECC内存包含144位，但是只有140位是用于数据存取和校验的。余下的4位是没有用上的，标准的ECC内存可以检测出2 位的数据错误，但它只能纠正一位错误。如果在同时内存上有多位出错，那么这整个内存读取就失败了，此时唯有使系统临时挂起来，以尽量减少内存容量的需求，直到这个节点被更换。如果具有内存保护，那么就可以立即隔离这个失效的内存，重写数据在空余的数据位。通过这种方法可以在每4对（1个内存控制器，有的服务器不止包括一个内存控制器）168线内存中修复4个4位连续的内存错误。当服务器下次重启就会重新检查内存的状态，如果是内存软错误（临时的），系统重启后内存的这些用于在线数据备份的数据位就重新释放了，恢复空的状态。如果是属于硬故障，这些在线备份数据位还会继续用来备份，直到更换为止。这种先进技术可以使减少停机机时间，使服务器持续保持高效的计算平台。这对于大型的数据库系统中尤其重要。

　　前面提到的在线内存备份是另一种更高级别的内存保护。需要注意的是由于系统使用了双路交叉（2-way Interleaving）访问技术，所以必须成对安装双列直插式内存模块（Dual In-line Memory Module，DIMM）的内存条。每个DIMM必须是同一型号的，而且容量相同，否则内存系统的性能会受到影响。如果一共有三组内存条组，把Ｃ组作为在线备份内存，其内存容量总合要是Ａ、Ｂ两组的容量总合之和。这种技术特别适用于没有足够的计算机系统维护后人员或者手头没有多余的内存可以方便替换的场所，像HP ProLiant服务器的ML 370、DL 380系列产品均采用在线备份模式。

　　另一种防止服务器因内存错误的发生而导致整个服务器不稳定性事件发生的措施就是内存镜像和内存热备份（Memory ProteXion）。在线备份内存模式只能对发生单比特错误的数据提供保护，像镜像内存方式还可以用来保护发生多比特错误的数据。正因为如此，内存镜像和内存热备份很适合于商业应用，因为它除了正常维护之外，不需要在内存检修上花费额外的时间。这种技术的出现，是由于随着服务器系统总线提高，内存传输的数据陪增，会出现不知什么原因遇到了许多内存保护和Chipkill修复技术都不能完全修复的情况。内存镜像和内存热备都属于内存冗余技术，是内存热插拔不可缺少的技术成分，诸如其他还有热更换热添加、热插拔RAID内存，这些就相当好理解，不过需要注意的一点是，许多企业实际上实现的只是有限的内存热插拔，只能拔掉特定的内存条，而不能随意拔掉其他内存条。关于内存镜像和内存热备份详细请看下面的文章……

　　[技术]内存冗余技术 内存热备和镜像

　　以上这些技术，在高端服务器已经得到充分应用，而且这些技术更多是根据企业应用的需求，有针对性的选择 。可以这么说，它们是一层又一层的保护屏障。至于使用到那一层，因异而异……

内存相关名字解释

１、Buffer和Unbuffer

Buffer即缓存器，也可理解成高速缓存，在服务器及图形工作站内存有较多应用，容量多为64K，但随着内存容量的不断增大，其容量也不断增加，具有Buffer的内存将对内存的读写速度有较大提高，象早期168芯EDO ECC服务器内存大多都带Buffer，Unbuffer表示不具有高速缓存。有Buffer的内存几乎都带ECC功能，Unbuffer内存只有少数带ECC功能。其在内存编号上也有较明显特征，以维京内存PC133 128M为例，其编号为ME16641U4SS3-CL3，其中的字母U就代表Unbuffer。

２、Register

Register即寄存器或目录寄存器，在内存上的作用我们可以把它理解成书的目录，有了它，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Register的内存一定带Buffer，并且目前能见到的Register内存也都具有ECC功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站上，如IBM Netfinity 5000。

３、SDRAM

即同步动态随机存储器（Synchronous Dynamic RAM）内存。该内存历史较长，它的特点是让所有的输入输出信号保持与系统时钟同步，内存就是工作在系统的外部频率下。工作电压3.3V。

４、DDR SDRAM

双倍数据速率（Double Data Rate，DDR）SDRAM是一种以SDRAM为基础发展而来的内存技术。因此，DDR内存加倍了内存的频宽，提高了数据的传输量。DDR内存工作电压为2.5V。 由于DDR内存比SDRAM能增加更多的效能，并且能降低成本，而且DDR内存晶片能用现有的SDRAM设备制造及测试，不必再投资大量资金用于设备及生产上。此外DDR内存增加了内存频宽及效率，因此广泛使用在许多商业、多媒体及娱乐相关产品上，将逐渐取代SDRAM。

５、DIMM（Dual-In line Memory Module）－双边接触内存模组

形象的说：内存条正反两面金手指是不导通的，如常见的有100线、168线、200线内存（long Dimm）和72线、144线（SO-Dimm）。DIMM一般有64位带宽，并且正反面相同位置的引脚不同；而SIMM一般只有32位带宽，需要两条两条同时使用，一般通过72线金手指与主板相连。

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三、内存封装篇

　　由于服务器产品的独特性，生产厂商通常会对系统内存提出特殊的要求：有限的内存插槽和急剧膨胀的内存容量。受高利润率的吸引，内存厂商们总是想方设法地尽量满足它们的需要。最初的DIMM模组制造商大多通过提高内存高度的办法来提升单条内存容量图1。

　　随着服务器向小型化、高能化方向转变，生产厂商对内存封装技术提出了更高的要求。对于追求空间利用率最大的服务器用户来说，尽可能地压缩空间是必须的，而大块头的DIMM显然不适用于它们。经过长期的研究后，一些内存厂商在解决该问题上做出了一定的贡献，并发展出了新的内存封装技术。 Elpida也许是一个陌生的名字，但是它的合资公司Hitachi和NEC则是内存业界的资深厂家了。Elpida采用了TCP(Tape Carrier Packaging载体捆绑式封装)封装技术，可以将36片DDR芯片集成在一个DIMM上图2。

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　　这项专利技术相对于原来的TSOP封装技术(图3，将两个内存相对做在一个标准的DIMM上)提高了导热特性，并且使得内存更薄了一些。

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　　相对Elpida而言，Kingston(金士顿)就出名多了。作为业界著名大厂，Kingston开发出了EPOC(Elevated Package Over CSP CSP覆盖式封装)封装技术图4。EPOC封装技术是将两种封装的内存分两层装在PCB上。上面一层是TSOP封装，下面的是CSP封装。两层之间没有任何的连接。通过这项技术，两层内存没有直接接触，使得空气可以在层间流动来改善散热的效果。

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　　因QBM(Quad Band Memory)技术闻名的Kentron公司，在解决内存条的个头问题方面也有它的独到之处。他们的方案FEMMA(Foldable Electronic Memory Module Assembly 可折叠电子模组)封装技术与前面介绍的两个大不一样。它包括两个独立的PCB，通过一个柔软的板路相连接图5。FEMMA封装方式解决了散热、可靠性和密度的问题。它还可以用未来的芯片进行升级，如BGA和Flash等。

　　还有德商英飞凌科技的2 GB（gigabyte） DDR2模组（DDR2 Planar Registered DIMM） ，这种模组在非常紧致的细密球型网数组（FBGA）封装中使用单颗粒（single-die） 512 Mbit DDR2内存芯片，且是以一种平面设计为基础。目前市面上的组件中密度高于1 GB者所使用的是堆栈颗粒（stacked-die），但英飞凌对于2 GB DDR2模组的新式平面解决方案，则是以技术成熟的单芯片颗粒为基础。这种组件相当的扁平，其厚度只有4.1毫米，对于系统制造厂商的好处是可符合DDR2 服务器应用的要求，而且视各别系统组态而定，可减少高达10%热能。

　　以上的内存封装技术都是瞄准服务器市场的，但密度、尺寸和散热性能上的进步对于桌面市场而言同样也有益处。服务器上使用的技术也经常会转移的桌面市场上来。Kingston的EPOC封装技术制造出了PC133、Registered、ECC、1GB的模块，不久将使用在DDR内存上。Elpida可以提供2GB的DDR，而Kentron则可以供应各种规格和容量的采用FEMMA技术制造的内存。

四、产品篇

　　对于一般内存而言，用户很注重他们参数，如带宽、内存总线速度、等待周期、CAS的延迟时间等参数，但对于服务器而言，我们考虑往往是内存的制作工艺，服务器内存一般都采用8层PCB板，完美的电源层和布线层完全体现着稳定性的差距；还有内存的封装技术，如前面提高的封装技术，不仅能够给内存带来体积的理想性、容量的扩展性，更重要的是解决了散热、可靠性和密度的问题；这些封装技术和制造工艺是品牌内存的最大优势。以及内存的 SPD值等等，事实上，内存芯片上的每一步工艺都是提升整体性能的很重要的保证，所谓的省去某个工艺，其实很大程度上降低了内存的综合性能表现。还有另一个就内存的售后服务，这是一个比较重要的问题，像金士顿提供了终身质保的服务，即使要升级内存了，用少量的经费就可以更换升级。而最后一个内容就是内存的颗粒选择，往往内存颗粒的等级就决定着这快内存的质量，大容量优质内存颗粒，做工精良，而且从理论上讲，集成度越高则可靠性越高。

　　也正由此，很多人对服务器内存认识上，分不清楚品牌内存和品牌颗粒的。误认为携带有某某品牌的颗粒就是属于某某品牌内存，或许当你看清楚金士顿的内存，你突然间就恍然大悟。Kingston品牌的内存产品，其使用的内存颗粒确是五花八门，既有Kingston自己颗粒的产品，更多的则是海力士（Hynix）、三星（Samsung）、南亚（Elixir）、华邦（Winbond）、英飞凌（Infinoen）、美光（Micron）等等众多厂商的内存颗粒。几乎可以说，有多少的内存颗粒厂商，Kingston就有多少采用这些颗粒的内存品种。不过，Kingston 在采购内存颗粒的时候，挑选的均是该内存颗粒厂商的A级产品。也正因为这一点的保证，Kingston才敢于对其售出的不论哪个品牌颗粒的产品，全部实行终身质保的服务。

　　事实证明，品牌并不能代表内存颗粒的好坏，而产品颗粒的等级，才是第一位的问题。就如上面提到的，兼容品牌内存与服务器厂商提供的“原厂内存”之分，也最终体现在这点上，并不是所有的兼容品牌内存都能像Kingston作到优良的选料。服务器厂家为了保证其本身服务器的稳定性，其“原厂内存”均采用优质的内存颗粒。

　　我们可以看出服务器内存在各种技术上相对 台式机的来说要严格得多，它强调的不仅是内存的速度，而是它的内在纠错技术能力、稳定性以及兼容性。主流服务器采用的内存则是Register ECC。

　　我们依照上面，介绍下几款主流服务器产品。

Kingston 1GB（PC-2100/DDR266/E）/ Kingston 512MB（PC-133/SDRAM/E）

    这是Kingston的两款主流产品，其的优秀品质我们就不重复了……

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Samsung单条1GB PC2100 ECC DDR

　　这款型号M312L2828ET0-CB0的1GB PC2100 ECC DDR。这款条子主要面对的是入门级别服务器市场。因为目前的普通PC主板中，它采用Samsung自己生产的内存芯片，型号K4H510638E-TCB0，该芯片容量高达64M，4 Bank架构设计，SSTL2接口界面，66针TSOP2封装形式，默认工作电压2.5V，默认工作频率当CL＝2时为DDR200、当CL＝2.5以上时为DDR266。 芯片的物理结构与我们平时使用的DDR内存芯片有所不同，由两层芯片组成。

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Kingmax DDR400 服务器内存 /  Kingmax SDRAM PC133 512MB



    这是在上海举行CeBIT亚洲展上kingmax（胜创）推出的一款面向服务器的内存，颗粒封装TSOP，容量高达2GB，速度也有DDR400，带有ECC纠错。第二款是型号为MPIC23S-38KX3 PC133 512MB ECC+Register。