QBM

四倍带宽内存

2001年12月07日，美国内存公司Kentron公布了QBM（Quad Band Memory，四倍带宽内存）架构内存发展蓝图，其是为了解决DDR带宽提供困难而提出的设计方案，设计思路是让DIMM上的两个P-Bank交错工作，而交错的时钟周期为原始时钟的1/4，即相位相差90度，从而在不增加内存运行频率的前提下成倍的增加内存子系统带宽。

简介

QBM（Quad Band Memory，四倍带宽内存）采用一种‘位填塞’机制，不需要更高时脉频率的内存组件，在不增加内存基准频率的条件下，QBM可以利用现有的DDR内存和其它组件，实现了能获得两倍数据率的配置。其并不是什么全新的内存架构，也不是什么全新的内存产品，而是一种内存控制技术。

QBM与DDR一样，是通过缩短数据传输的时钟周期来提高传输带宽的，但两者有有所不同。DDR是通过在时钟频率的上下沿都存取数据来实现带宽倍增的。而QBM则是在此基础上做了一种改进。一个QBM模块由两个DDR内存模块组成，其中一个模块运行在正常频率的速度，而另外一个的模块的时钟周期比前一个模块时钟周期正好慢90度的相位差，也就是说两者的工作起始时间相差1/4个时钟周期，通过这种简单的方法来让QBM得到两倍于DDR内存的工作效率，即一个时钟周期实现了4次数据读写。QBM的两个DDR模块之间采用FET芯片进行连接，而这个FET芯片就起到场效应管的作用－－当做延迟开关。这样就简单的完成了串联了两个DDR模块。

背景介绍

随着CPU 前端总线带宽的提高和高速局部总线的出现，例如AGP8X，USB2.0，高速以太网等，内存带宽成为系统越来越大的瓶颈。因此各种新的内存解决方案应运而生，首先要提得是DDR II，日本的ELPIDA已经推出了每pin数据传输率1000Mbps的DDR II颗粒，DDR II还有功耗低、可靠性高等优点。但是各大内存产商都认为DDR II成为主流至少要到2004年，悲观一点得认为2005年DDR II才会成为主流。

2003年的主流内存还是DDR333，那么对于高端桌面平台和工作站平台，会采用什么内存解决方案呢。在服务器平台上Intel已经推出了E7500 双通道DDR芯片组，随后会推出针对高端桌面系统和工作站的E7502，可以使用双通过DDR333内存，它的内存带宽甚至要比E7500还高（限于 Pentium4Xeon的前端总线频率，E7500只能支持DDR200和DDR266 内存模组）。VIA的双通道DDR芯片组P4X600已经出样，估计很快就会上市。不过双通道DDR系统的成本较高，它需要六层PCB板支持，要同时使用两个模组，在主板布线上也更加的复杂，因此双通道DDR系统的定位会比较高，主要是工作站平台。VIA另外引入了一个高带宽的内存技术QBM，QBM的名字并不是第一次听到了，只是首次有主流内存厂商来支持它。QBM可以说是一个向下兼容和成本较低的高带宽解决方案。

为了满足日益增加的处理器数据吞吐量的要求，还有高速的图形局部总线，磁盘通道，高速串行总线，PCI设备的要求，内存架构一直在进行更新换代。从486之后，内存就一直成为制约系统性能发展的主要瓶颈之一。虽然内存从快页内存发展到 EDO内存，然后又发展到 SDRAM内存，此时内存终于可以和系统时钟频率同步了。内存总线的位宽也从32位发展到64位，频率也从66MHz到100MHz再到133MHz，内存的速度是不断的提高但总是追不上平台的要求。当SDRAM发展到一个瓶颈时，出现了两条不同的道路，一条是在SDRAM基础上发展起来的DDR SDRAM，它通过在一个时钟周期内的两倍采样率来达到频率倍增的效果。另一条是串行内存总线RAMBUS，由于串行总线的频率可以做得很高，现在的RDRAM采用了8bit Prefetch，比DDR要先进许多，因此在内存带宽上处于领先地位。但是随着市场的发展，DDR开始成为主流，而RDRAM的市场萎缩到高端工作站上。在SDRAM的发展过程中也出现过其它一些很有希望的技术，最有可能成功的应该算是QDR，故名思意QDR可以在一个时钟周期内进行四次数据传输，在同样频率下内存带宽是DDR的两倍，而且QDR内存仍然使用DDR颗粒，QDR也就是四倍数据传输率。不过没有主流芯片组厂商支持QDR，反而是QBM获得了VIA的青睐。

原理

QBM的芯片组简单地说就是使用了一个传统的64位DDR SDRAM内存接口，其中再整合进支持QBM模块的内存控制器。它的一个模组最小需要16片DDR SDRAM颗粒，这些颗粒中的8颗组成第一个段（bank），其它的颗粒组成第二个段。它们分别占用DIMM的两侧，QBM模组仍然采用184pin的接口，和现在的DDR SDRAM模组一样，接口电气规范是STTL_2，2.5V工作电压需要主板上提供总线终结电阻。

QBM模组上有8颗寄存器（registers，QBM-10，分别针对8颗DDR SDRAM颗粒），这些寄存器的作用和锁相环（PLL）电路一样，通过这个锁相环电路可以使时钟信号延迟90度，它把第二个bank的信号的相位进行了90度延迟，而第一个bank仍然使用原始的时钟相位。 8个寄存器还有FET作用，所谓FET就是一个电路的切换开关，在每个时钟周期里循环切换两个bank来传输信号，因为有90度的相位延迟，因此在一个时钟周期中可以传输四位数据，也就是说最终的结果是在每个时钟周期可以得到两部的DDR数据传输率，每pin每个时钟周期可以传输4bit的数据，这也是Quad Band Memory名字的由来。

QBM结构在不增加存储器基准频率（内存总线工作频率锁相环(PLL)来实现4倍的内存带宽（相对于同基准频率的SDRAM）。

QBM利用了数据在接收器端（指芯片组中的内存控制器）没有必要保持长时间有效。当基准频率为100 MHz时，每个DDR器件输出的数据位的理想保持时间是5纳秒。而当接收器的设置和保持时间不足1纳秒时，很多时间被浪费掉（接收器等待内存数据）。为了降低位时间，就必须提高基准频率。为了避免高频带来的问题，QBM将每个位时间分割，使另外一个有效的数据位时序图内存控制器数据位

历程

前途似锦

2001年1月23~24日，在美国加州圣·乔治召开的Platform Conference会上，美国内存模块制造商Kentron展示了QBM技术。通过这种技术可以实现在一个时钟周期内4次数据传输，可以将目前的传统DDR内存在同等工作频率下，把数据传输带宽提升整整一倍，从根本上解决了DDR内存相对于RDRAM内存的不足之处，同时这种技术在目前的任何一种DDR内存上都能够发挥同样的作用。

而负责外部控制QBM运行的重要部件FET模块的成本极低。一颗FET模块仅需要1美元左右，通过这个FET模块，除了可以配合目前的DDR内存达到更高的速度以外，还能够减小系统的功耗，提高内存密度以及达到更快的系统总线速度，低成本实现高性能。也就是说，QBM内存的成本能够得到很好的控制，其成本理论上同DDR内存差不多。

鉴于QBM的良好发展前景，虽然很少有内存厂商直接表示对于QBM技术的支持，但是意法电子(ST Micro Electronics)、Integrated Circuit System和Actel三家著名的半导体公司已经公开表示支持QBM技术。Kentron公司也公开表示支持，目前正在和多家公司进行详细的洽谈工作，其中包括DDR内存架构的倡导者VIA，以及正在涉足芯片组研发领域的显卡业界霸主NVIDIA公司。同时业界也传出了有关SiS、ALi等芯片组厂商以及ATi意在支持QBM的传言。

风光无限

2003年8月，QuakeCon游戏大会上VIA首次展示了其Intel Pentium4平台最新芯片组PT880，并宣布该芯片组除了会支持双通道传统DDR内存的同时还会支持双通道QBM内存，使得一时间该芯片备受关注。

公开露面

在Compute x2004展会上，VIA首次公开展示其QBM内存，演示了QBM内存在p4平台上的工作。展示的产品似乎使用双通道工作模式，QMB内存的工作频率为533MHz，可看到内存产品在2004年4月21日出厂，但它仍只是一款工程样品。

无奈夭折

2004年11月12日，VIA的威盛电子芯片暨绘图芯片业务处副总监许伟德生先向记者透露，由于QBM缺乏内存厂商的支持，加上DDR2的普及，QBM内存已没有多余的生存空间，VIA的芯片组将不会再对QBM内存作出支持，并终止了对QBM内存的研发工作。

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