簡介
Fully Buffered DIMM(全快取模組技術) 串列記憶體技術由INTEL公司研發，特點為採用已有的DDR2記憶體晶片，藉助一個緩衝晶片將並行數據轉換為串列數據流，並經由類似PCI Express的點對點高速串列匯流排將數據傳輸給CPU。 若採用DDR2-800顆粒，FB-DIMM的頻寬將提升到38.4GBps，而它的頻寬極限可突破57.6GBps。在多通道設計上，FB-DIMM非常靈活，你可以使用單通道、雙通道、四通道或者是六通道。每條FB-DIMM由24條串列通路組成，不存在信號同步化問題，因使用差分信號技術，傳輸一個數據需要占用兩條線路，那么單個FB-DIMM通道就一共需要48條數據線路，再加上12條地線、6條供電線路和3條共享的線路，線路總數只有69條。與之形成鮮明對比的是，一條DDR2模組總共需要用到240條線路，足足是FB-DIMM的三倍還多。而且DDR2記憶體的數據線路必須保持嚴格一致，設計難度較大。
與現有記憶體相比的優點
FBRAM的緩衝晶片FB-DIMM與現有記憶體相比具有以下優點：
1.採用多通道串列設計，提高運行效率
2.高頻寬將更加符合未來計算機發展趨勢
3.體積小，節約製造成本
4.設計難度低，緩解了主機板PCB排線緊張問題
詳細介紹
FB-DIMM技術是Intel為了解決記憶體性能對系統整體性能的制約而發展出來的，在現有技術基礎上實現了跨越式的性能提升，同時成本也相對低廉。在整個計算機系統中，記憶體可謂是決定整機性能的關鍵因素，光有快的CPU，沒有好的記憶體系統與之配合，CPU性能再優秀也無從發揮。這種情況是由計算機原理所決定的，CPU在運算時所需要的數據都是從記憶體中獲取，如果記憶體系統無法及時給CPU供應數據，CPU不得不長時間處在一種等待狀態，硬體資源閒置，性能自然無從發揮。對於普通的個人電腦來說，由於是單處理器系統，目前的記憶體頻寬已經能滿足其性能需求；而對於多路的伺服器來說，由於是多處理器系統，其對記憶體頻寬和記憶體容量是極度渴求的，傳統的記憶體技術已經無法滿足其需求了。這是因為目前的普通DIMM採用的是一種“短線連線”(Stub-bus)的拓撲結構，這種結構中，每個晶片與記憶體控制器的數據匯流排都有一個短小的線路相連，這樣會造成電阻抗的不繼續性，從而影響信號的穩定與完整，頻率越高或晶片數據越多，影響也就越大。雖然Rambus公司所推出的的XDR記憶體等新型記憶體技術具有極高的性能，但是卻存在著成本太高的問題，從而使其得不到普及。而FB-DIMM技術的出現就較好的解決了這個問題，既能提供更大的記憶體容量和較理想的記憶體頻寬，也能保持相對低廉的成本。FB-DIMM與XDR相比較，雖然性能不及全新架構的XDR，但成本卻比XDR要低廉得多。與現有的普通DDR2記憶體相比，FB-DIMM技術具有極大的優勢:在記憶體頻率相同的情況下目前能提供四倍於普通記憶體的頻寬，並且能支持的最大記憶體容量也達到了普通記憶體的24倍，系統最大能支持192GB記憶體。FB-DIMM最大的特點就是採用已有的DDR2記憶體晶片(以後還將採用DDR3記憶體晶片)，但它藉助記憶體PCB上的一個緩衝晶片AMB(Advanced Memory Buffer，高級記憶體緩衝)將並行數據轉換為串列數據流，並經由類似PCI Express的點對點高速串列匯流排將數據傳輸給處理器。
與普通的DIMM模組技術相比，FB-DIMM與記憶體控制器之間的數據與命令傳輸不再是傳統設計的並行線路，而採用了類似於PCI-Express的串列接口多路並聯的設計，以串列的方式進行數據傳輸。在這種新型架構中，每個DIMM上的緩衝區是互相串聯的，之間是點對點的連線方式，數據會在經過第一個緩衝區後傳向下一個緩衝區，這樣，第一個緩衝區和記憶體控制器之間的連線阻抗就能始終保持穩定，從而有助於容量與頻率的提升。
用於數據中轉、讀寫控制的緩衝控制晶片AMB並非只是一枚簡單的緩衝晶片，它主要承擔以下三方面的功能： 1)負責管理FB-DIMM的高速串列匯流排。緩衝晶片與北橋晶片（或者CPU）中的記憶體控制器連線，讓數據在記憶體緩衝與控制器之間傳送，承擔數據傳送和接收的指派任務，這包含一組數據讀取的14位串列通路和一組用於數據寫入的10位通路。
2)實現並行數據流與串列數據流的翻譯轉換工作和讀寫控制。緩衝晶片從記憶體中讀取出來的原始數據原本都為並行格式，它們在通過高速串列匯流排傳送出去之前就必須先轉換為對應的串列數據流，而這個任務也必須由緩衝晶片來完成，反之，從記憶體控制器傳來的串列數據流要轉成指定的並行格式，然後才能寫入到記憶體晶片中，緩衝晶片自然也要承擔這個任務。
3)承擔多個FB-DIMM模組的通訊聯絡任務。如果在一個記憶體通道中存在多條FB-DIMM模組，那么各個FB-DIMM模組間的數據都是通過緩衝晶片來傳遞、轉發的。緩衝晶片要始終承擔著數據傳輸和讀寫的中介工作，不同的FB-DIMM內存儲模組必須通過這枚晶片才能交換信息。
因此，每個記憶體晶片不再直接和記憶體控制器進行數據交換。實際上，除了時鐘信號和系統管理匯流排的訪問，其他的命令與數據的I/O都要經過位於DIMM上的AMB的中轉，從而消除了傳統DIMM模組“短線連線”的弊端。不難看出，緩衝晶片AMB實際上是FB-DIMM的大腦，它承擔所有的控制、傳輸和中轉任務。使用串列匯流排作為傳輸媒介，FB-DIMM便順理成章擁有跨越式的高接口頻寬。根據1.0版標準定義，FB-DIMM模組的串列匯流排有3.2GHz、4.0GHz和4.8GHz三種頻率規格，而每條模組的有效位寬為24bit，所對應的接口頻寬便是9.6GBps、12GBps和14.4GBps，遠遠超過了現有的DDR2記憶體。必須注意的是，FB-DIMM的接口頻寬與實際讀寫頻寬其實是兩個概念，前者所指的只是每個模組串列匯流排的最高頻寬，它在含義上類似SATA接口—SATA的匯流排頻寬達到150MBps，但這並不是指串列ATA硬碟能達到這個速度，代表的只是頻寬的最高值。同樣，FB-DIMM的接口頻寬同樣如此，模組的實際性能仍取決於記憶體晶片規格和模組位寬設計。如果採用DDR2-533晶片、64bit位寬設計，那么這條FB-DIMM的有效頻寬仍然只有4.2GBps，同現有的DDR2-533記憶體完全一樣。FB-DIMM之所以能擁有高性能，關鍵在於串列傳輸技術讓它擺脫了並行匯流排難以實現多通道設計的問題，使得在計算機中引入六通道設計成為可能，藉此達到傳統DDR2體系難以想像的超高頻寬，這就是FB-DIMM的真正奧秘所在。不過，引入緩衝設計也會產生一個新的問題。數據在傳輸過程中需要經過緩衝和轉換，不可避免需要花費額外的延遲時間，對性能產生負面影響。但隨著工作頻率的提升，這個缺陷會變得越來越不明顯。為了保持信號穩定，DDR2記憶體的延遲時間將隨著工作頻率的提高而快速增加，而FB-DIMM的延遲時間增幅平緩，所以雖然現在FB-DIMM延遲較高，但當單條模組的頻寬達到4GBps左右時，FB-DIMM與DDR2記憶體延遲時間相當，超過這個臨界點之後，DDR2記憶體的延遲時間將明顯長於FB-DIMM。換句話說，FB-DIMM系統不僅具有更高的數據頻寬，而且延遲時間更短、反應速度更快。
串列匯流排設計是FB-DIMM賴以擁有高效能的基礎。實際上，Intel並沒有另起爐灶從零開始設計，而是直接沿用了許多來自於PCI Express的成果，其中最關鍵的就是使用差分信號技術(Differential Signaling)。 現有各種並行匯流排都是以一條線路來傳輸一個數據信號，高電平表示“1”，低電平表示“0”，或者反過來由低電平表示“1”，高電平表示“0”。單通道結構的64bit記憶體需要使用64條金屬線路來傳輸數據，雙通道就需用到128條線路。當數據線上路傳輸時，很容易受到電磁環境的干擾，導致原始數據出現異常，如高電平信號電壓變低，或低電平的電壓變高，這些干擾都有可能讓接收方作出錯誤的判斷，導致數據傳輸失敗。過去業界曾為這個難題大傷腦筋，當初硬碟數據排線從40針提高到80針細線（增加40根地線）就是為了降低傳輸干擾，但直到串列技術引入後問題方告解決。與傳統技術迥然不同，差分信號不再是以單條線路的高低電平作為“0”和“1”的判斷依據，而是採用兩條線路來表達一個二進制數據—數據究竟為“0”還是“1”取決於這兩條線路的電壓差。這樣，即使受到嚴重的外來干擾，導致兩條線路傳輸的電平信號發生較大範圍的電壓波動，但它們之間的電壓差依然可以保持相對穩定，接收方便能夠作出正確的判斷。因此，差分信號技術擁有非常強的抗干擾能力，但因它需要占用兩條線路，很難被引入到並行匯流排技術中，只有針對伺服器套用的SCSI匯流排是個例外。
FB-DIMM借鑑PCI Express技術的第二個地方，就是其串列匯流排也採用了點對點結構。目前，DDR體系的並行匯流排無法在同一時刻同時傳送和接收數據，二者根據指令輪流進行。然而FB-DIMM卻可以在同一時刻同時傳送和接收數據，奧秘在於它擁有兩個串列通路，一個用於數據傳送，一個用於數據接收。與之對應，FB-DIMM的快取晶片有專用的傳送控制邏輯和接收控制邏輯，數據讀出操作和寫入操作可在一個周期內同步進行。這實際上將記憶體系統的理論延遲時間縮短了一半，彌補了緩衝處理所造成的損失。較為特殊的是，FB-DIMM的數據傳送匯流排與接收匯流排是不對等的，傳送匯流排一共有14個線路對，一次向記憶體控制器傳送14bit數據。而接收匯流排採用10位設計，每次只能夠接收10bit數據。籠統地說，單通道的FB-DIMM模組就是24bit設計。這種不對等設計之前沒有先例，但它卻十分符合記憶體系統的客觀實際。在大多數情況下，CPU從記憶體中讀出的數據總是遠遠多於寫入到記憶體的數據，與之對應，讀取匯流排頻寬高於寫入匯流排的設計方案科學合理，而且十分經濟。
按照Intel的FB-DIMM規範，每個DIMM只需要69pin或70pin，比普通DDR2的240pin要少得多，這有利於實現多通道設計。例如普通的DDR2系統需要240條線路，而且線路長度必須保持嚴格一致，這導致了設計難度的加大，而且主機板PCB上的空間被密密麻麻、設計極其複雜的蛇形線路占據，沒有任何空餘的地方；而採用FB-DIMM的話，即使是六通道設計，也只需要420條線路，比雙通道的DDR2還要少得多，大大簡化了主機板設計，並且工作更加穩定。
高性能並非FB-DIMM的唯一優點，對伺服器系統來說，FB-DIMM另一個關鍵的優點是它可實現超大容量。每個FB-DIMM記憶體通道都可以最多支持8個DIMM(普通DDR2每個記憶體通道只能支持2個DIMM)，一個伺服器系統最多可以實現6個通道，裝載48條FB-DIMM記憶體，而每條FB-DIMM記憶體的最大容量達到4GB，這樣該系統可容納的最高容量就達到了192GB。這么大的容量對於普通伺服器沒有什麼意義，但對於高端系統乃至超級計算機，FB-DIMM帶來的容量增益就非常明顯。
要將如此之多的FB-DIMM記憶體插槽放置在主機板上肯定是個大麻煩。顯然，若採用現行記憶體槽方案，將導致主機板PCB面積難以控制，為此，Intel為FB-DIMM系統定義了全新的連線模式，通過記憶體擴展板來實現多模組的連線。主機板上提供6個記憶體擴展槽，每個記憶體擴展槽對應一個通道。每個記憶體擴展槽上可直接插入FB-DIMM模組或者是記憶體擴展板，每個記憶體擴展板上又有8個FB-DIMM記憶體插槽，只要你願意，可以將8條FB-DIMM模組插在擴展板上，然後再將該記憶體擴展板插在主機板上，依此類推，完成6通道、48條記憶體的安裝。這種方法充分利用了機箱內部空間，巧妙解決了多模組安裝的難題，構建高效能系統就顯得更具可操作性。
值得注意的是，FB-DIMM記憶體模組的金手指仍有240個，與普通DDR2記憶體相同，區別只是缺口的位置不同而已。這種設計其實也是為兼容現有生產設備之故，FB-DIMM的有效針腳只有69個或70個，我們可以從FB-DIMM記憶體模組實物圖中看到，只有正面左側的金手指有連線到緩衝控制晶片的線路，其餘位置的金手指並沒有連線線路，只是做做樣子而已。也許很多人會認為，直接設計為69個或70個金手指會更經濟一些，但這樣做就必須對現有的生產設備作較大的調整，花費的成本反而更高。
評價
綜上所述，嚴格說來FB-DIMM並不是一種全新的記憶體類型，而只是一種能極大的提升記憶體性能的連線技術，它並不涉及到記憶體的核心技術的改變，而是利用了現有的DRAM晶片，只是在系統架構與互聯方式上進行了新的嘗試。FB-DIMM目前所存在的主要問題是，首先，FB-DIMM雖然成本比XDR要低廉得多，但其價格仍然要比普通DDR2記憶體要高得多；其次，FB-DIMM的功耗比較大，這直接導致其發熱量也比較大，因此所有的FB-DIMM記憶體模組都必須配備散熱片，而且在一個配備大容量FB-DIMM的多路伺服器系統中，FB-DIMM的總功耗也不容小視。再次，FB-DIMM記憶體的延遲時間過長，其本身與ddr2的性能拐點平時難以達到，這點尤其是在桌面的core架構升級到ddr3時更為突出（有時候xeon5400採用fb-dimm記憶體的性能甚至還不如桌面的Core2extreme採用ddr3記憶體）。FB-DIMM的特點決定了該技術目前只會套用在伺服器/工作站平台上，而普通的個人電腦則暫時還不會採用（事實上根本沒機會）。在Intel方面，目前支持FB-DIMM的Intel 5000系列晶片組已經發布，相應的主機板也已經上市，而且各大記憶體生產廠商也都推出了各自的基於DDR2的DDR2 FB-DIMM記憶體模組產品，未來還將推出基於DDR3的DDR3 FB-DIMM記憶體模組產品（已放棄）。而AMD方面，由於Opteron整合了記憶體控制器，要支持FB-DIMM必須得全面重新設計處理器，故目前暫時還不會支持FB-DIMM，但也將在2008年左右使Opteron全面支持FB-DIMM（目前已經放棄支持，並且AMD從來就沒有支持過FB-DIMM）。事實上，到2011年為止，隨著Intel 5500系列晶片組和後繼的5520晶片組發布，Intel徹底放棄了對FB-DIMM的支持，轉而支持DDR3記憶體，而最新的sandy bridge也只支持DDR3記憶體，FB-DIMM記憶體類似於RDRAM記憶體一樣，被局限於Intel5000平台上（即Xeon5000/5100/5200/5300/5400系列），而各大記憶體廠商也取消或縮減了FB-DIMM記憶體的生產規模，故FB-DIMM記憶體逐漸進入歷史。
