PCI記憶體控制器

PCI記憶體控制器加速系統,降低功耗.筆記本電腦將會支持一項名為FRMT的技術(曾經代號Robson),中文名稱為英特爾迅盤

基本介紹

  • 中文名:PCI記憶體控制器
  • 外文名:PCI memory controller
  • 中文名:訊盤
  • 發布日期:2007年5月9日
  • 發布者英特爾、Santa Rosa
訊盤介紹,迅盤技術特點,技術原理,

訊盤介紹

也稱為PCI記憶體控制器,那什麼是訊盤呢?
2007年5月9日,這天,英特爾攜Santa Rosa走進了北京引擎俱樂部的會議廳,正式的發布了這款革命性的新一代迅馳平台。但這次與以往不同的是,在CPU,晶片組無線模組三位一體的迅馳平台上又有了一個新增加的技術亮點,代號為FRMT(Robson)的Intel Turbo Memory技術,中文名稱為“迅盤”。
迅盤:加速系統,降低功耗.筆記本電腦將會支持一項名為FRMT的技術(曾經代號Robson),中文名稱為英特爾迅盤迅盤是一塊PCI-E接口的擴展卡,在系統的支持下,可提供ReadyBoost和ReadyDrive功能,這些功能將直接對系統在啟動、休眠、安裝程式、拷貝檔案、載入遊戲等有關磁碟操作的任務上進行大幅度的性能提升。官方資料表明,迅盤可以使軟體啟動和運行速度提高1倍,開機速度加快20%,同時減少硬碟轉數以節省功耗。
以往,迅馳價構往往由三大塊組成——CPU、Chipset和無線模組。就這一代來看,如果說CPU和Chipset架構沒有特別大的驚喜,那么,官方命名為“迅盤”的快閃記憶體模組算是最大的亮點了。和無線模組一樣,迅盤也是一個通過PCI-E接口和主機板連線的模組,其作用是主要是利用大容量快閃記憶體作為緩衝區,部分提高系統的磁碟性能以及整體性能,編輯個人一直認為迅盤技術就是N年前主機板三級快取技術的改良重生。
現在來看,Intel似乎還沒有將迅盤模組單獨提列出來、使之成為並列於其它三大部分成為構成迅馳平台第四大組成部分的意向。目前迅盤仍然是迅馳系統的一個可選功能擴展模組。它由晶片和軟體兩部分組成,其中晶片部分為Diamond Lake ASIC控制器,封裝面積為8mm x 8mm,軟體驅動由英特爾矩陣存儲管理7.0提供,而矩陣存儲管理7.0正是Intel 965系列晶片組所具備的,換句說,只有基於Intel 965晶片的迅馳4筆記本才能享用迅盤技術
目前,迅盤具有512M和1G兩種版本,如果使用1G的迅盤,則可以同時實現ReadyBoost功能和ReadyDriver功能,如果使用512M的迅盤,則只能實現ReadyBoost功能。
ReadyBoost
我們可以看到最新的Windows Vista系統提供了ReadyBoost功能,允許使用者通過快閃記憶體來加速系統。ReadyBoost由一個在%SystemRoot%\System32\Emdmgmt.dll中實現的運行於主機進程中的服務和一個卷過濾器驅動程式 (%SystemRoot%\System32\Drivers\Ecache.sys)組成。當快閃記憶體設備插入系統後,ReadyBoost服務會查看該設備以確定其性能特徵,並將測試結果存儲在HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Microsoft\Windows NT\Currentversion\Emdmgmt中。
並不是所有快閃記憶體設備都能夠支持ReadyBoost功能,在微軟的技術文檔中寫道:“當快閃記憶體設備容量介於256MB和 32GB之間,對於4KB隨機讀取的傳輸率為2.5MBps或更高、對於512KB隨機寫入的傳輸率為1.75MBps或更高”時, ReadyBoost才會將詢問用戶是否想要將部分存儲空間用於進行磁碟快取
儘管ReadyBoost可以使用NTFS,它還是會將最大快取大小限制在4GB,以適應FAT32的限制。如果用戶同意使用ReadyBoost功能的話,那么該服務便會在該設備的根目錄下創建一個名為ReadyBoost.sfcache的快取檔案,並要求SuperFetch在後台預先填充快取。
在ReadyBoost服務對快取進行初始化之後,Ecache.sys設備驅動程式會將所有讀寫數據截取到本地硬碟卷(例如 C:\),並將要寫入的所有數據複製到該服務創建的快取檔案中。Ecache.sys會將數據壓縮,壓縮比通常達到2:1。這樣,4GB的快取檔案通常將包含8GB數據。驅動程式會聯合使用高級加密標準(AES)和一個隨機生成的引導會話密鑰對其寫入的每個塊進行加密,以在將設備從系統移除的情況下保證快取中數據的保密性。
當ReadyBoost確定快閃記憶體內的快取比硬碟內的快取更能滿足隨機讀取需求時,它便會從閃盤介質內隨機讀取數據。而硬碟的有序讀取訪問要明顯勝過快閃記憶體,因此,當ReadyBoost偵測到有系統正在使用有序訪問數據的時候,將直接從磁碟讀取,即使該數據同樣位於閃盤介質內的快取中。
正是基於這個原理,ReadyBoost可充當記憶體與硬碟之間的橋樑作用,從而加速系統性能。
ReadyDriver
ReadyDriver功能是針對ReadyDrive提出的,為ReadDrive提供了軟體上的支持。ReadyDrive事實上就是微軟對Hybrid硬碟(帶有內部快閃記憶體部件的硬碟)的稱呼。這種硬碟除了快閃記憶體顯而易見的隨機訪問速度優勢外,最大的誘惑還是在於其中保存的數據“立等可取”—因為對於快閃記憶體而言,既不需要啟動磁頭,也不用等待磁頭轉動到合適的位置。
Hybird硬碟的啟動、休眠、睡眠速度更快,而且功耗更低。因為當作業系統讀寫快取時,驅動器本身可以暫時停止工作,不消耗任何電力。而從休眠狀態恢復運行時,筆記本電腦也能夠馬上從快取中讀取數據開始工作,而不用像往常那樣,先得等待驅動器的磁頭啟動起來。
迅馳中快閃記憶體所實現的ReadeyDriver功能類似於Hybird硬碟的原理,不同的是迅馳通過Mini PCI-E匯流排與系統交換數據,而Hybird硬碟依舊通過SATA接口與系統進行數據交換。
英特爾迅盤,(Intel Turbo Memory)也就是此前我們經常提及的Robson。迅盤採用了快閃記憶體模組+主控晶片的組成方式,其中主控制晶片針對數據的讀寫進行相應的控制,類似北橋晶片組中的記憶體控制器,快閃記憶體模組則用來存放數據。英特爾表示,在目前階段銷售的迅盤模組僅提供512MB和1GB兩種規格。
我們不排除迅盤模組被集成在筆記本電腦主機板上的可能性,但更多時候它還是一個Mini PCI-E 1x規格的擴展卡,通過PCI-E匯流排與系統I/O控制器進行數據交換。迅盤支持智慧型預存取技術,能夠判斷出系統即將使用哪些數據,並預先把數據寫入快閃記憶體晶片中,這樣一來當啟動作業系統或該應用程式時,CPU將直接從快閃記憶體中獲取數據,再將其轉入記憶體。由於是高速快閃記憶體之間的數據傳遞,其讀取方式也變成了簡單的電信號傳輸,省去了硬碟的機械動作,數據載入所需的時間自然大幅度降低,從而達到快速啟動程式的目的。需要說明的是,迅盤所採用的快閃記憶體模組為NAND,而並非NOR,這是由於NAND在存取數據的性能方面要優於NOR,且具備更好的性價比。
迅盤的驅動程式中可以看出,使用者可以通過軟體界面設定該模組提供ReadyBoost、ReadyDriver功能,還是兩者兼具。需要說明的是,並不是任何一款筆記本電腦均支持迅盤模組,這不僅要求筆記本電腦提供一個額外的Mini PCI-E插槽,同時更重要的還要求筆記本電腦的SATA接口支持ACHI功能。
AHCI的全稱為“Serial ATA Advanced Host Controller Interface”,即“SATA高級主控接口”,是在英特爾的指導下,由多家公司聯合研發的接口標準,其研發小組成員主要包括英特爾、AMD、戴爾、Marvell、邁拓微軟、Red Hat、希捷和StorageGear等著名企業。AHCI描述了一種PCI類設備,主要是在系統記憶體和SATA設備之間扮演一種接口的角色,而且它在不同的作業系統和硬體中是通用的。AHCI通過一個PCI BAR(基址暫存器)來實現原生SATA功能。由於AHCI統一接口的研發成功,使得支持SATA產品的開發工作大為簡化,作業系統和設備製造商省去了單獨開發接口的工作,取而代之的是直接在統一接口上進行操作,可以實現包括NCQ(Native Command Queuing)在內的諸多功能。
一直以來SCSI硬碟在多任務負載下的表現能力為人稱道,其根本的原因除了SCSI接口驚人的接口速率外,便是它的指令排序功能。以往的PATA、SATA硬碟也正是因為缺少一種指令最佳化執行功能而在性能上落後於SCSI硬碟。針對這一困境,英特爾的AHCI規範引入了NCQ,它的套用能夠大幅度減少硬碟無用的尋道次數和數據查找時間,這樣就能顯著增強多任務情況下硬碟的性能。

迅盤技術特點

T61的迅盤技術代號“Robson”的NAND快閃記憶體加速技術則是該平台的最大亮點,這一技術已經被正式命名為英特爾迅盤技術。它將使得套用軟體啟動和使用速度提高2倍,由休眠狀態恢復效果提高1.5倍,功耗節省0.4W。在IDF上,英特爾高層Mooly Eden曾作過現場演示。在操作相同的圖片程式時,無英特爾迅盤技術的筆記本耗時120秒,而擁有英特爾迅盤技術的筆記本耗時僅68秒。
迅盤:加速系統,降低功耗
Santa Rosa筆記本電腦將會支持一項名為FRMT的技術(曾經代號Robson),中文名稱為英特爾迅盤。迅盤是一塊PCI-E接口的擴展卡,在系統的支持下,可提供ReadyBoost和ReadyDrive功能,這些功能將直接對系統在啟動、休眠、安裝程式、拷貝檔案、載入遊戲等有關磁碟操作的任務上進行大幅度的性能提升。官方資料表明,迅盤可以使軟體啟動和運行速度提高1倍,開機速度加快20%,同時減少硬碟轉數以節省功耗。
在初期,銷售的迅盤模組將提供512MB和1GB兩種容量進行選擇,需要提醒您注意的是,使用迅盤需要系統BIOS的支持,只有在BISO支持增強型ACPI的前提下,才能夠安裝迅盤來提高系統的性能。迅盤的驅動程式界面中提供了簡單的選項,只要勾選ReadyBoost、ReadyDrive的複選框,就可以選擇啟動的相應功能,而當選擇兩種功能之後,迅盤的控制晶片會自動將容量平均劃分給ReadyBoost和ReadyDrive。
迅盤:英特爾快閃記憶體加速技術
在現有的平台中,硬碟和CPU、北橋等系統組件之間傳輸數據的方式比較直接,每一次讀/寫數據的操作都要靠硬碟轉動來完成,很多時候會顯得沒有效率——舉一個不太恰當的例子:老闆不停的給你安排“跑腿兒”的任務,有些事情實在很瑣碎,但你又不得不去做,而且任務是隨機的,你無法一次多做幾件事情。這種情況的後果是:驅動器的機械轉動必然會帶來延遲,從而降低系統的整體性能;不停轉動的機械同時還會耗費更多的電能,縮短電池的續航時間。
如果筆記本採用了迅盤快閃記憶體加速模組,數據讀/寫的方式將會有所不同。硬碟會一次性的批量讀出大量數據,並暫時儲存在迅盤中,供系統隨時調用;同時需要寫入的數據也先暫存在迅盤中,等積累到一定數量後再統一寫入到硬碟中,這種隨用隨取的讀/寫機制對提高系統性能很有幫助。在這段時間裡,硬碟處於閒置狀態,而且迅盤的容量越大,硬碟閒置的時間越長,從而減少機械轉動次數和電量消耗,延長筆記本電池的續航時間。

技術原理

ReadyBoost是微軟Windows Vista作業系統的眾多創新功能之一,它可以把USB快閃記憶體的空間當作系統記憶體使用。和USB快閃記憶體相比,迅盤卻是一個更好的ReadyBoost解決方案。首先,整合在平台中的它更為安全穩定,功耗只有USB設備的1/3;其次,它採用了PCI Express接口,比USB接口支持更高的頻寬;第三,它可以與Vista系統無縫連線,無需終端用戶進行配置,具有更好的易用性。

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