CN1332457A - 共享控制和地址总线的双通道存储器系统及存储器模块 - Google Patents
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Abstract
一种存储器系统,能够改进数据总线的操作速度并且通过延伸数据总线的宽度而适于展宽带宽,以及一种用于存储器系统的存储器模块。在存储器系统中,第一通道和第二通道的数据总线从存储器控制器延伸出并且分别安置在公共控制和地址总线的左边和右边。第一组存储器模块被装载在第一通道的数据总线上,并且第二组存储器模块被装载在第二通道的数据总线上。并且在存储器系统中,存储器模块共享位于中心的公共控制和地址总线。
Description
本发明涉及一种存储器系统和存储器模块,更具体地说,是涉及具有共享控制和地址总线的双通道存储器系统及使用该存储器系统的存储器模块。
存储器装置是随着集成度的提高以及基于高集成度的容量的增大得到继续发展。同时,计算机系统的核心中央处理单元(CPU)继续发展以使其以更快的速度运行。结果,CPU的操作速度和存储器的操作速度之间的差异持续增加到某种程度,即在现存的系统中,存储器装置的运行速度呈现出限制计算机系统的整体性能的趋势。
因此,为了增加计算机系统的操作速度,已经进行了开发高性能存储器系统和高速度存储器装置的研究。高性能存储器系统的开发通常集中在构造在单位时间内能够输入和输出更大数据量的存储器。为了增加存储器系统的操作速度,必须首先开发出高速存储器装置。但是,能够增加用于将存储器装置与外部组件相连接的系统操作速度的存储器模块和总线的接口的体系结构也是很重要的。即,与通信总线的排列以及用于将存储器装置安装在总线上的存储器模块的结构有关的技术是非常重要的。
存储器的带宽,是指在单位时间内输入到存储器装置或从存储器装置输出的数据,它是取决于数据总线的宽度以及存储器装置和数据总线的操作速度。数据总线的宽度受系统存储器区域的物理面积或总线线路的空间排列影响的。数据总线的操作速度受数据总线的电的高频特性影响,因此,为了改进带宽,即,为了增加存储器系统的操作速度,必须找出在计算机系统中最大利用分配给存储器的区域限定空间的方法以及满足涉及在高频领域的各种电特性的方法。
本发明的目的在于提供一种能够增加数据总线的操作速度以及能够易于扩展数据总线宽度的存储器系统。
本发明的另一目的在于提供一种改进数据总线的操作速度以及能够易于扩展数据总线的存储器模块。
因此,为了实现第一目的,本发明提供了一种存储器系统,包括:系统板;在系统板上的存储器控制器;在系统板上的多个存储器模块;从存储器控制器延伸的公共控制和地址总线;从存储器控制器延伸的第一通道的数据总线;以及从存储器控制器延伸的第二通道的数据总线。第一组的存储器控制模块耦合到第一通道的数据总线并且第二组的存储器控制模块耦合到第二通道的数据总线。第一和第二组的存储器模块共享公共控制和地址总线。
可以对存储器模块进行排列使存储器模块的某些部分彼此重叠。第一组的存储器模块和第二组的存储器模块也可以排列成彼此交叉。在优选实施例中,第一组的存储器模块和第二组的存储器模块的配置是相同的。或者,第一组的存储器模块和第二组的存储器模块可以配置成互为镜像。
每一存储器模块包括安装在存储器模块上的存储器装置;位于存储器模块的一端的信号输入和输出部分,信号输入输出部分用于将存储器模块连接到系统板上的连接器上;安装在存储器模块上的缓冲器;以及连接在信号输入和输出部分与缓冲器之间的控制和地址总线。在这个实施例中,存储器装置最好顺序连接到缓冲器的输出线路上使得通过控制和地址总线的信号通过缓冲器在时间间隔内被输入到各自的存储器装置。以短穿越回路配置(shortloop-through configuration)的形式的控制和地址总线可以通过信号输入和输出部分的输入脚被输入,经过缓冲器,并通过信号输入和输出部分的输出脚被输出。而且,以短配置(stub configuration)的形式的控制和地址总线可以从在系统板上的公共控制和地址总线分离(diverge)出来的。
每一存储器模块还可以包括在信号输入和输出部分的输入脚和输出脚之间的以短穿越回路配置形式形成的并且连接了至少一个存储器装置的多个数据总线。
控制和地址总线以及缓冲器可以安置在存储器模块的一端上,并且从安置了信号输入和输出部分的存储器模块边缘垂直延伸。
寄存器而不是缓冲器可以安置在存储器模块上。
第一通道的数据总线可以安置在公共控制和地址总线的左边并且第二通道的数据总线可以安置在公共控制和地址总线的右边。
另一方面,本发明包括存储器系统,包括:系统板;在系统板上的存储器控制器;在系统板上的多个存储器模块;从存储器控制器延伸的公共控制和数据总线;以及从存储器控制器延伸的,并且与公共的控制和地址总线的延伸的相同的方向从端到另一端交替安置的第一通道的数据总线和第二通道的数据总线。第一组的存储器模块被装载到第一通道的数据总线中并且第二组的存储器模块被装载到第二通道的数据总线中,第一和第二组的存储器模块被耦合到公共控制和地址总线,并且第一组的存储器模块和第二组的存储器模块被交替地定向安置。
通过下面结合附图详细描述优选实施例,本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚,其中:
图1是根据本发明的第一实施例的存储器系统的框图;
图2是根据本发明的图1的存储器模块的详细框图;
图3是根据本发明的图1的实施例的存储器系统中的用于布线的板的布局图;
图4是根据本发明的第二实施例的存储器系统的框图;
图5是根据本发明的图2的实施例的存储器系统中的用于布线的板的布局图。
以下,参照示出了本发明的优选实施例的附图来详细说明本发明。
在不同图中的相同标号表示相同组件。
图1示出了根据本发明第一实施例的存储器系统。
参考图1,在根据本发明的第一实施例的存储器系统中,存储器控制器11被提供在系统板10的预定位置上并且公共控制和地址总线地址CAB从存储器控制器11延伸。第一通道的数据总线DB1至DB4从存储器控制器11延伸并被安置在公共控制和地址总线地址CAB的左边。第二通道的数据总线DB5至DB8从存储器控制器11延伸并被安置在公共控制和地址总线地址CAB的右边。第一组的存储器模块12a和12b被载入到第一通道的数据总线DB1至DB4中,并且第二组的存储器模块12c和12d被载入到第二通道的数据总线DB5至DB8中。
因此,在根据本发明的第一实施例的存储器系统中,在系统板10上的数据总线的宽度是在存储器模块上的数据总线宽度的2倍。因此,可以使用相对小的存储器模块构造带宽宽的存储器系统。
此外,在根据本发明的第一实施例的存储器系统中,在公共控制和地址总线地址CAB的左边和右边的所有的存储器模块12a、12b、12c和12d共享公共控制和地址总线CAB。在载入到第一和第二通道的所有的存储器模块共享公共控制和地址总线CAB的情况下,存储器控制器11的脚的数目和在系统板10上的总线线路的数目比每一通道具有独立的控制和地址总线的常规情况小。因此,在系统板10上的内部连接线路的排列是相对简单的。
在系统操作过程中,用于在存储器模块12a、12b、12c和12d上寻址存储器装置的地址信号和用于控制在存储器模块12a、12b、12c和12d上的存储器装置的例如控制命令的控制信号被从存储器控制器11通过公共控制和地址总线CAB发送到存储器模块12a、12b、12c和12d。数据信号通过第一通道的数据总线DB1至DB4和第二通道的数据总线DB5至DB8被从存储器控制器11发送到存储器模块12a、12b、12c和12d或从存储器模块12a、12b、12c和12d发送到存储器控制器11。
在根据本发明的第一实施例的存储器系统中,排列存储器模块12a、12b、12c和12d使得连接到公共控制和地址总线CAB的元件彼此重叠并且使得第一组的存储器模块12a和12b以及第二组的存储器模块12c和12d彼此成排成一线。因为沿X轴方向的存储器系统的尺寸被减小,因此存储器系统能够被安置在整个系统中的限定区域内。并且在数据总线区域中因为在存储器、模块之间提供了足够的间隔,当在高速操作过程中会产生大量热量时,也较容易散出过多的热量。
图2是根据本发明的图1中所示的存储器模块的详细的说明性的框图。
参考图2,根据本发明的存储器模块12包括多个存储器装置20a至20d、接头21、多个数据总线MDB1至MDB4、控制和地址总线MCAB,以及缓冲器22。
存储器20a至20d安置在存储器模块12上的预定位置上。数据总线MDB1至MDB4以短穿越回路配置被提供,并且连接在接头21和存储器装置20a至20d之间。接头21,是信号输入和输出部分,位于存储器模块12的边沿上,并且将存储器模块连接到系统板。
当存储器模块12载入到图1中所示的存储器系统中时,存储器模块12上的数据总线MDB1至MDB4连接到系统板10上的第一通道的数据总线DB1至DB4或第二通道的数据总线DB5至DB8。存储器模块12上的控制和地址总线MCAB连接到系统板10上的公共控制和地址总线CAB。
控制和地址总线MCAB和缓冲器22安置在模块的一端(例如,图2的右端)并且从接头21的位置的边沿垂直延伸。控制和地址总线MCAB是短穿越回路配置形式并且连接在接头21和缓冲器22之间。总线线路MCABB,例如以短配置形式,连接到缓冲器22的输出端口。存储器装置20a至20d被顺序连接到总线线路或短MCABB,使得经过控制和地址总线MCAB的信号在统一的时间内通过缓冲器22被输入到各自的存储器装置20a至20d。缓冲器22用于改进经过控制和地址总线MCAB的信号的完整性。在另一种可选择的配置中,可以使用寄存器而非缓冲器22。
因此,在根据本发明的存储器模块中,因为在系统操作过程中,存储器模块20a至20d按统一时间间隔顺序操作,所以减少了当从存储器装置20a至20d同时输出数据时所产生的高频同时切换噪声。因此,改善了高速操作特性。
在图2中所示的存储器模块中,控制和地址总线MCAB是短穿越回路配置。控制和地址总线MCAB也可以使用短配置形式。在以如图2所示的短穿越回路形式的控制和地址总线MCAB中,总线线路通过接头21的输入脚被输入到存储器模块12,经过缓冲器22,然后通过接头21的输出脚被输出。在以短(stub)形式的控制和地址总线中,用作控制和地址总线操作的短段(stub)连接在接头21和缓冲器22之间。当存储器模块被载入如图1所示的存储器系统中时,在存储器模块上的控制和地址短段从系统板10上的公共控制和地址总线CAB中分离。
在根据本发明的第一实施例的如图1所示的存储器系统中,以及图2所示的存储器模块中,使用了短穿越回路(short loop-through)的数据总线形式。在短穿越回路形式的数据总线中,如图1中数据总线DB1至DB8的箭头所标识的数据流经存储器模块12a、12b、12c和12d。在如图2所示的各自的存储器模块中,总线线路被输入到存储器模块12,经过存储器装置20a至20d,并被输出。在这个过程中,接头21包括在数据总线上的每一位的输入脚和输出脚。
如上所述,在根据本发明的第一实施例的图1所示的存储器系统中,连接到第一通道的第一组的存储器模块12a和12b以及连接到第二通道的第二组的存储器模块12c和12d共享公共控制和地址总线CAB,并且被对称地分别安置在公共控制和地址总线的左边和右边。因此,在图2所示的接头21中,第一组的存储器模块12a和12b的脚按照与第二组的存储器模块12c和12d的脚排列的相反的顺序排列。因此,存储器模块12a、12b、12c和12d的控制和地址总线MCAB的输入和输出脚不是按照总线方向并列排列的。因此,总线ma的布线变得很复杂。
为了解决上述问题,可以另外设计和使用左右模块颠倒的镜像模块。但是设计和生产两种模块时,制造成本会增加。所以,在本发明中,使用图3所描述的板的布线方法使得仅需要一种类型的存储器模块。
图3描述了根据本发明的第一实施例的如图1所示的存储器系统中的用于板的布线的方法。标号10表示系统板,以及标号22a至22d表示模块座被安装的区域。
参考图3,数据总线DB1至DB8以直线形式画线并且公共控制和地址总线CAB被画成能够被从端到端的交替互换。为了使这样的画线成为可能,在图2所示的存储器模块中,控制和地址总线的输入脚和输出脚被安置在缓冲器22的相对的边上。
因此,一个存储器模块例如为安置在区域22d中的存储器模块中的控制和地址总线MCAB的输出脚,被放在下一个存储器模块例如在区域22a装载的存储器模块中的、其脚的排列是以相反的顺序排列的控制和地址总线MCAB的输出脚的相同的点上。并且位于两个模块中的控制和地址总线MCAB的输出脚以及控制和地址总线MCAB的输入脚通过图3所示的系统板10上的直线相互相连。
因此,通过上述的布线方法,根据本发明的第一实施例的存储器系统可以使用一种类型的存储器模块,如图1所示。
图4是根据本发明的第二实施例的存储器系统的框图。
参考图4,在根据本发明的第二实施例的存储器系统中,存储器控制器41被提供在系统板40的预定位置中,并且公共控制和地址总线CAB从存储器控制器41延伸。第一通道的数据总线DB1至DB4和第二通道的数据总线DB5至DB8从存储器控制器41延伸并且依次交替地安置在沿控制和地址总线CAB的相同方向的左边和右边。第一组的存储器模块42a和42c被装载在第一通道的数据总线DB1至DB4上并且第二组的存储器模块42b和42d被装载在第二通道的数据总线DB5至DB8上。
因此,在根据本发明的第二实施例的存储器系统中,用与根据第一实施例的存储器系统相似的方法,系统板40上的数据总线的宽度是存储器模块上的数据总线的宽度的两倍。因此,使用相对小的存储器模块能够构造带宽宽(wide band)的存储器系统。
而且,在根据本发明的第二实施例的存储器系统中,所有的存储器模块42a、42b、42c和42d共享位于模块中心的公共控制和地址总线CAB。而且,第一组的存储器模块即装载在第一通道的数据总线DB1至DB4中的存储器模块42a和42c以及第二组的存储器模块即装载在第二通道的数据总线DB5至DB8中的存储器模块42b和42d以通常的线性的形式交替地安置在交替的方向中,如图所示。
因此,与在根据第一实施例中的存储器系统中一样,在根据本发明的第二实施例的存储器系统中,存储器控制器41的脚的数目和系统板40上的总线线路的数目被减少了。而且,由于所有的存储器模块42a、42b、42c和42d以直线排列,所以减小了沿X轴方向的存储器系统的大小。因此,相比常规的布局,系统所占用的面积相对小了,并且系统板40上的线的排列相对简单了。
在根据如图4所示的第二实施例的存储器系统中,因为所有的存储器模块42a、42b、42c和42d排列成直线,在存储器模块上的控制和地址总线的排列结构所受限制小于根据本发明的如图1所示的第一实施例的存储器系统中的限制。在根据图4所示的第二实施例的存储器系统中,与根据第一实施例的存储器系统一样,能够选择使用数据总线以及控制和地址总线是以短穿越回路形式的存储器模块,以及数据总线是以短穿越回路形式而控制和地址总线是以短形式的存储器模块。但是,在用于如图4所示的根据第二实施例的的存储器系统的存储器模块中,与图2中的存储器模块不同,控制和地址总线以及缓冲器被安置在模块的中心。
图5描述了用于对在图4所示的根据本发明的第二实施例的存储器系统中的板进行布线的方法。在该方法中使用了用于小外型双列直插(small out-line dual in-line)存储器模块(SoDIMM)的表面安装器件(SMD)类型的插座或在双列直插(dual in-line)存储器模块(DIMM)中通常使用的通孔插座。标号52a至52d表示在系统板上的模块插座的放置区域。
因为SoDIMM类型插座具有SMD结构,所以SoDIMM类型插座在高频上出色的电特性,并且体积小。通孔类型插座大,这是其缺点,但因此在系统板布线时比使用SoDIMM类型插座的情况有更多的空间用于布线,这是它的优点。
虽然参照本发明的优选实施例已经具体示出了和描述了本发明,但本领域的技术人员应当理解在不脱离本发明所附的权利要求限定的精神和范围下,可以进行形式和细节上的各种变化。
如上所述,根据本发明的存储器模块和根据本发明的使用该存储器模块的存储器系统能够改进数据总线的操作速度并且通过扩展数据总线的宽度适于展宽带宽。
Claims (24)
1、一种存储器系统,包括:
系统板;
在系统板上的存储器控制器;
在系统板上的多个存储器模块;
从存储器控制器延伸出的公共控制和地址总线;
从存储器控制器延伸出的第一通道的数据总线;以及
从存储器控制器延伸出的第二通道的数据总线;以及
其中第一组的存储器模块耦合到第一通道的数据总线,并且第二组的存储器模块耦合到第二通道的数据总线,其中第一和第二组的存储器模块共享公共控制和地址总线。
2、如权利要求1的存储器系统,其中对存储器模块进行排列使得存储器模块的某些部分彼此重叠。
3、如权利要求1的存储器系统,其中第一组的存储器模块和第二组的存储器模块安排成彼此交叉。
4、如权利要求1的存储器系统,其中第一组的存储器模块和第二组的存储器模块的配置是相同的。
5、如权利要求1的存储器系统,其中第一组的存储器模块和第二组的存储器模块可以配置成互为镜像。
6、如权利要求1的存储器系统,其中每一存储器模块包括:
安装在存储器模块上的多个存储器装置;
位于存储器模块一端的信号输入和输出部分,信号输入输出部分用于将存储器模块连接到系统板上的连接器上;
安装在存储器模块上的缓冲器;以及
连接在信号输入和输出部分与缓冲器之间的控制和地址总线,
其中,存储器装置顺序连接到缓冲器的输出线路上使得经过控制和地址总线的信号经过缓冲器在时间间隔内被输入到各自的存储器装置。
7、如权利要求6的存储器系统,其中短穿越回路配置(short loop-through configuation)形式的控制和地址总线通过信号输入和输出部分的输入脚被输入,经过缓冲器,并通过信号输入和输出部分的输出脚被输出。
8、如权利要求6的存储器系统,其中短配置(stub configuration)形式的控制和地址总线从在系统板上的公共控制和地址总线分离出来的。
9、如权利要求6的存储器系统,其中每一存储器模块还可以包括以短穿越回路配置形式的在信号输入和输出部分的输入脚和输出脚之间的形成的并且连接了至少一个存储器装置的多个数据总线。
10、如权利要求6的存储器系统,其中控制和地址总线以及缓冲器安置在存储器模块的一端上,并且从安置了信号输入和输出部分的存储器边缘垂直延伸。
11、如权利要求6的存储器系统,其中寄存器而不是缓冲器安置在存储器模块上。
12、如权利要求1的存储器系统,其中第一通道的数据总线可以安置在公共控制和地址总线的左边,并且第二通道的数据总线可以安置在公共控制和地址总线的右边。
13、一种存储器系统,包括:
系统板;
在系统板上的存储器控制器;
在系统板上的多个存储器模块;
从存储器控制器延伸出的公共控制和数据总线;以及
从存储器控制器延伸出的,并且在与公共的控制和地址总线的延伸方向的相同的方向中从一端到一端交替安置的第一通道的数据总线和第二通道的数据总线,
其中第一组的存储器模块被装载到第一通道的数据总线中并且第二组的存储器模块被装载到第二通道的数据总线中,第一和第二组的存储器模块被耦合到公共控制和地址总线,并且第一组的存储器模块和第二组的存储器模块被交替地定向安置。
14、如权利要求13的存储器系统,其中每一存储器模块包括:
安置在存储器模块上的多个存储器装置;
位于存储器模块一边的信号输入和输出部分,信号输入输出部分用于将存储器模块连接到系统板上的连接器上;
安装在存储器模块上的缓冲器;
连接在信号输入和输出部分与缓冲器之间的控制和地址总线;以及
以穿越回路(loop-through)配置形式的、在信号输入和输出部分的输入脚和输出脚之间形成的并且连接了至少一个存储器装置的多个数据总线。
15、如权利要求14的存储器系统,其中控制和地址总线通过信号输入和输出部分的输入脚被输入,经过缓冲器,并通过信号输入和输出部分的输出脚被输出。
16、如权利要求14的存储器系统,其中控制和地址总线从在系统板上的公共控制和地址总线分离出来的。
17、如权利要求14的存储器系统,其中控制和地址总线以及缓冲器被安置在存储器模块的中心。
18、如权利要求14的存储器系统,其中寄存器而不是缓冲器安置在存储器模块上。
19、一种存储器模块,包括:
安置在存储器模块上的多个存储器装置;
位于存储器模块一边的信号输入和输出部分,信号输入输出部分用于将存储器模块连接到系统板上的连接器上;
安装在存储器模块上的缓冲器;以及
连接在信号输入和输出部分与缓冲器之间的控制和地址总线,
其中,存储器装置顺序连接到缓冲器的输出线路上,使得经过控制和地址总线的信号通过缓冲器在时间间隔内被输入到各自的存储器装置。
20、如权利要求19的存储器模块,其中短穿越回路配置形式的控制和地址总线通过信号输入和输出部分的输入脚被输入,经过缓冲器,并通过信号输入和输出部分的输出脚被输出。
21、如权利要求19的存储器模块,其中短配置形式的控制和地址总线从在系统板上的公共控制和地址总线分离出来的。
22、如权利要求19的存储器模块,其中每一存储器模块还包括以穿越回路配置形式的在信号输入和输出部分的输入脚和输出脚之间的形成的并且连接了至少一个存储器装置的多个数据总线。
23、如权利要求19的存储器模块,其中控制和地址总线以及缓冲器被安置成和安装有信号输入和输出部分的存储器模块的一边垂直。
24、如权利要求19的存储器模块,其中寄存器而不是缓冲器安置在存储器模块上。
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