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混血儿炼成记:Combo主板技术解析 - 主板知识

  Intel的P35/P45/P43北桥芯片组内设计了DDR2和DDR3内存控制器,AMD的AM3 CPU也设计了DDR2和DDR3两种内存控制器。很多主板厂商研发了配置DDR2和DDR3两种内存槽的主板,业内一般把它们叫做Combo主板。目前这种Combo主板炒得比较火,然而在DDR3内存的价格与DDR2很接近的2009年下半年,这种Combo主板真的还有市场吗?下面我们请微星的技术顾问崔庆礼老师从历史定位、主板设计、内存兼容性、市场需求以及发展走势等方面讲述Combo主板的故事。

Combo的前世今生
  DDR2和DDR3内存由于金手指针脚不同,工作电压不同,不能互相兼容。在2009年以前,由于DDR3内存价格昂贵,而且还难以买到,有用户希望可以兼容两种内存的主板,当时可以使用DDR2内存,等到DDR3内存普及,价格较低的时候可以不用更换CPU和主板,直接升级内存。主板厂商看到用户的这种需求,研发出了Combo主板。
  Combo产品一直是在特定历史时期,适应特定市场用户的产品。对于用户而言,在DDR3和DDR2交替的前期,为了以后节省升级成本,购买Combo主板,无可厚非。在DDR3和DDR2的交替后期,DDR3的价位与DDR2比较接近,DDR3接近主流内存的时候,购买Combo主板无论在技术上,还是在性价比上,以及购买成本上就失去了优势。有可能你最后不得不承受Combo主板带来的性能和兼容的问题。
混血设计看布线
1.不同内存不同要求
  把DDR2和DDR3设计在同一PCB上,确实具有一定难度。这个难度主要是如何通过布线保持信号和电源的完整性。
  DDR2和DDR3既有相同的技术要求,也有不同的技术要求,Intel的北桥(MCH)设计的内存控制器并不是一个DDR2和一个DDR3的,而是一个内存控制器支持DDR2和DDR3两种规格的内存,提供两个64位的通道,每个通道支持两个DIMM插槽。使用DDR2内存时内存控制器按DDR2操作,使用DDR3内存时,按DDR3操作。这也就是不能同时使用DDR2和DDR3内存的原因。


 

 


 

DDR2和DDR3在一些信号的要求方面,各有自己的技术要求

2.主板的布线要求
  主板上配置DDR2和DDR3两种内存插槽,关键在于布线。为了保证在使用DDR2或DDR3时,信号都能保持完整性,布线时重点考虑互联通路的连接模式、信号延迟的匹配、线路间的串扰、电源的容差性等四个方面。
  DDR2和DDR3的DQ(数据请求)、DM(数据屏蔽)和DQS(数据请求)信号都是点对点的互联方式,所以不需要考虑连接的逻辑结构,而ADDR(地址)/CMD(命令)/CNTRL(控制)和一些时钟信号,是多点互联的,所以需要选择一个合适的逻辑结构,以保证这些信号能很好地兼容DDR2和DDR3。
  信号在PCB的线路通过时,会有时间的延迟,所以从内存控制器到内存DIMM之间的数据线、地址线要保持信号传输的时间延迟相匹配。时延匹配要经过设计软件精确计算,并要通过仿真测试验证。所以我们会看到PCB上有很多蛇形线。
  如果主板上同时有DDR2和DDR3,就会增加时延匹配的难度。DDR2和DDR3的时钟信号都是以差分的形式传输的,而DQS信号传输有所不同,DDR3只有差分方式,DDR2有单端和差分两种方式。采用哪种方式取决于其工作的速率,高速率工作时则采用差分的方式,所以设计时延匹配的难度更大一些,一般是DDR2和DDR3都采用差分形式的DQS布线。内存布线属于微带布线,这些走线之间会产生串扰,串扰也会产生时延,所以还要通过增加线间距或地线过孔来降低串扰。
  DDR2和DDR3的供电电压不同,当DDR2和DDR3切换时,要考虑电源的容差性。如果达不到容差要求,将会导致很多的问题,比如加大时钟抖动、数据抖动和串扰。
  如果以上几个问题处理不好,至少会影响速度较高的内存,比如DDR2 1066、DDR3 1333的兼容性。这也就是Combo主板用户常常看到的有些Combo主板在更换DDR3 1333内存后出现蓝屏、死机,甚至不能开机等情况的原因。

 
DQS的差分信号线(差分信号线都是成对的)
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