Многоканальная архитектура памяти - Multi-channel memory architecture

В областях цифровая электроника и компьютерное железо, многоканальная архитектура памяти это технология, которая увеличивает скорость передачи данных между DRAM память и контроллер памяти добавляя больше каналов связи между ними. Теоретически это умножает скорость передачи данных на количество имеющихся каналов. Двухканальная память состоит из двух каналов. Этот метод восходит к 1960-м годам и использовался в IBM System / 360 Модель 91 И в CDC 6600.[1]

Современные высокопроизводительные процессоры, такие как Intel Core i9 и AMD Райзен Threadripper серии, наряду с различными Intel Ксеоны поддержка четырехканальной памяти. В марте 2010 года AMD выпустила Розетка G34 и Magny-Cours Opteron 6100 серии[2] процессоры с поддержкой четырехканальной памяти. В 2006 году Intel выпустила наборы микросхем, поддерживающие четырехканальную память для своих LGA771 Платформа[3] а позже в 2011 г. LGA2011 Платформа.[4] Были разработаны наборы микросхем для микрокомпьютеров с еще большим количеством каналов; например, чипсет в AlphaStation 600 (1995) поддерживает восьмиканальную память, но объединительная плата машины ограничили работу четырьмя каналами.[5]

Двухканальная архитектура

Слоты двухканальной памяти, имеют оранжевую и желтую цветовую маркировку для данной материнской платы.

Двухканальные контроллеры памяти в архитектуре системы ПК используют два 64-битных канала данных. Двухканальный не следует путать с двойная скорость передачи данных (DDR), при котором обмен данными происходит дважды за такт DRAM. Эти две технологии независимы друг от друга, и многие материнские платы используют обе, используя память DDR в двухканальной конфигурации.

Операция

Двухканальная архитектура требует наличия двухканальной материнской платы и двух или более DDR, DDR2, DDR3, DDR4, или DDR5 модули памяти. Модули памяти устанавливаются в соответствующие банки, каждый из которых относится к разному каналу. В руководстве к материнской плате будет объяснено, как установить память для этого конкретного устройства. Соответствующая пара модулей памяти обычно может быть размещена в первом банке каждого канала, а пара модулей различной емкости - во втором банке.[6] Модули, рассчитанные на разные скорости, могут работать в двухканальном режиме, хотя в этом случае материнская плата будет работать со всеми модулями памяти на скорости самого медленного модуля. Однако некоторые материнские платы имеют проблемы совместимости с определенными брендами или моделями памяти при попытке использовать их в двухканальном режиме. По этой причине обычно рекомендуется использовать идентичные пары модулей памяти, поэтому большинство производителей памяти теперь продают «комплекты» модулей DIMM с согласованной парой. Некоторые производители материнских плат поддерживают только конфигурации, в которых используется «согласованная пара» модулей. Соответствующая пара должна совпадать в:

  • Емкость (например, 1024 МБ). Некоторые наборы микросхем Intel поддерживают чипы разной емкости в так называемом режиме Flex: емкость, которую можно сопоставить, работает в двухканальном режиме, а остальная часть - в одноканальном.
  • Скорость (например, PC5300). Если скорость не одинакова, будет использоваться меньшая скорость из двух модулей. Аналогичным образом будет использоваться более высокая задержка из двух модулей.
  • Та же задержка CAS (CL) или строб адреса столбца.
  • Количество фишек и сторон (например, две стороны по четыре фишки на каждой стороне).
  • Соответствующий размер строк и столбцов.

Двухканальная архитектура - это технология, реализованная на материнских платах производителем материнской платы и не относящаяся к модулям памяти. Теоретически любая согласованная пара модулей памяти может использоваться как в одно-, так и в двухканальной работе, при условии, что материнская плата поддерживает эту архитектуру.

Спектакль

Теоретически двухканальные конфигурации удваивают пропускную способность памяти по сравнению с одноканальными конфигурациями. Это не следует путать с двойная скорость передачи данных (DDR) память, которая удваивает использование шины DRAM, передавая данные как по нарастающим, так и по спадающим фронтам тактовых сигналов шины памяти.

Тест, выполненный TweakTown, с помощью SiSoftware Сандра измерила примерно 70% -ное увеличение производительности четырехканальной конфигурации по сравнению с двухканальной конфигурацией.[7]:п. 5 Другие тесты, проведенные TweakTown на том же предмете, не показали значительных различий в производительности, что привело к выводу, что не все тестовое программное обеспечение справляется с задачей использования повышенного параллелизма, предлагаемого конфигурациями многоканальной памяти.[7]:п. 6

Группованные или незащищенные

Двухканальный режим изначально задумывался как способ максимизировать пропускную способность памяти за счет объединения двух 64-битных шин в одну 128-битную шину.[оспаривается – обсудить][нужна цитата ] Ретроспективно это называется «насильственным» режимом. Однако из-за невысокого прироста производительности в потребительских приложениях,[8] в более современных реализациях двухканального режима по умолчанию используется «неотложный» режим, который поддерживает две 64-битные шины памяти, но обеспечивает независимый доступ к каждому каналу для поддержки многопоточность с участием многоядерные процессоры.[9][10]

Различие между «организованным» и «неразрезанным» также можно рассматривать как аналогию со способом RAID 0 работает, по сравнению с JBOD.[11] При использовании RAID 0 (который аналогичен «групповому» режиму) дополнительный логический уровень обеспечивает лучшее (в идеале равномерное) использование всех доступных аппаратных модулей (запоминающих устройств или модулей памяти) и повышение общей производительности. С другой стороны, с JBOD (который аналогичен режиму «без изменений») он полагается на статистические шаблоны использования, чтобы обеспечить повышение общей производительности за счет равномерного использования всех доступных аппаратных единиц.[9][10]

Трехканальная архитектура

Операция

DDR3 трехканальная архитектура используется в Intel Core i7 -900 (серия Intel Core i7-800 поддерживает только двухканальный режим). Платформа LGA 1366 (например, Intel X58) поддерживает трехканальную память DDR3, обычно 1333 и 1600 МГц, но может работать на более высоких тактовых частотах на некоторых материнских платах. Процессоры AMD Socket AM3 не используют трехканальную архитектуру DDR3, а вместо этого используют двухканальную память DDR3. То же самое и с Intel Core i3, Core i5 и Core i7-800, которые используются в LGA 1156 платформы (например, Intel P55 ). По данным Intel, Core i7 с DDR3, работающий на частоте 1066 МГц, будет обеспечивать максимальную скорость передачи данных 25,6 ГБ / с при работе в трехканальном режиме. чередующийся Режим. Это, по утверждению Intel, приводит к более высокой производительности системы, а также более высокой производительности на ватт.[12]

При работе в трехканальном режиме задержка памяти уменьшается из-за чередования, что означает, что к каждому модулю осуществляется доступ последовательно для меньших бит данных, а не полностью заполняется один модуль перед доступом к следующему. Данные распределяются между модулями поочередно, что потенциально увеличивает доступную пропускную способность памяти в три раза для того же количества данных, в отличие от хранения всех данных в одном модуле.

Эту архитектуру можно использовать только в том случае, если все три или несколько модулей памяти идентичны по емкости и скорости и размещены в трехканальных слотах. При установке двух модулей памяти архитектура будет работать в режиме двухканальной архитектуры.[13]

Вспомогательные процессоры

Четырехканальная архитектура

Операция

Четырехканальный DDR4 заменил DDR3 на Intel X99 LGA 2011 платформа, а также используется в AMD Threadripper Платформа.[16] DDR3 четырехканальная архитектура используется в AMD G34 платформу и в Intel X79 LGA 2011 Платформа. Процессоры AMD для C32 платформа и процессоры Intel для LGA 1155 платформа (например, Intel Z68 ) вместо этого используйте двухканальную память DDR3.

Архитектура может использоваться только тогда, когда все четыре модуля памяти (или кратное их количеству четырех) идентичны по емкости и скорости и размещены в четырехканальных слотах. При установке двух модулей памяти архитектура будет работать в двухканальном режиме; при установке трех модулей памяти архитектура будет работать в трехканальном режиме.[13]

Вспомогательные процессоры

Шестиканальная архитектура

При поддержке Qualcomm Centriq серверные процессоры[19]и процессоры Intel Xeon Scalable.[20]

Восьмиканальная архитектура

При поддержке AMD Epyc и Cavium ThunderX2 серверные процессоры.[21][22]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Джейкоб, Брюс; Нг, Спенсер; Ван, Дэвид (2007). Системы памяти: кэш, DRAM, диск. Морган Кауфманн. п. 318. ISBN  978-0-12-379751-3.
  2. ^ а б «Краткое справочное руководство по платформе Opteron серии 6000» (PDF). AMD. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-05-12. Получено 2012-10-15.
  3. ^ Контроллер памяти 5000P, Intel.
  4. ^ На фото представлен чипсет Intel LGA2011 socket x68 express, Техническая поддержка.
  5. ^ Джон Х. Зуравски; Джон Э. Мюррей; Пол Дж. Леммон, «Проектирование и проверка рабочей станции AlphaStation 600 5-й серии», HP, 7 (1).
  6. ^ "Официальный документ по архитектуре двухканальной памяти DDR Intel" (PDF) (Ред. 1.0). Infineon Technologies North America и Kingston Technology. Сентябрь 2003 г. Архивировано с оригинал (PDF, 1021КБ ) на 2011-09-29. Получено 2007-09-06.
  7. ^ а б Шон Бейкер (2011-11-16). «Анализ производительности четырехканальной памяти Intel X79 и двухканальной памяти Z68». TweakTown. Получено 2013-11-30.
  8. ^ «Контроллер памяти AMD Phenom X4 в режиме группового / несанкционированного доступа». ixbtlabs.com. 2008-08-16. Получено 2014-01-09.
  9. ^ а б Гионатан Данти (17.06.2010). «Контроллер памяти Phenom / PhenomII: тестирование в групповом и неизмененном режимах». ilsistemista.net. Получено 2014-01-09.
  10. ^ а б «Руководство разработчика BIOS и ядра (BKDG) для процессоров AMD семейства 10h» (PDF). amd.com. 2013-01-11. стр. 107–108. Получено 2014-01-09. Когда DCT находятся в групповом режиме, как указано в [Нижний регистр выбора контроллера DRAM] F2x110 [DctGangEn], тогда каждый логический модуль DIMM имеет ширину в два канала. Каждый физический модуль DIMM двухканального логического модуля DIMM должен иметь одинаковый размер и использовать одни и те же параметры синхронизации. Оба DCT должны быть запрограммированы с использованием одинаковой информации (см. 2.8.1 [Регистры конфигурации DCT]). Когда DCT находятся в неподключенном режиме, логический DIMM эквивалентен 64-битному физическому DIMM, и каждый канал управляется отдельным DCT. Типичным системам рекомендуется работать в автономном режиме, чтобы извлечь выгоду из дополнительного параллелизма, создаваемого независимым использованием DCT. См. Раздел 2.12.2 [Рекомендации DRAM для ECC] для ознакомления с последствиями DRAM ECC для группового и неотключенного режима. Групповой режим не поддерживается для процессоров S1g3, S1g4, ASB2 и G34.
  11. ^ Роуз, Маргарет (сентябрь 2005 г.). "JBOD (просто связка дисков или просто связка дисков)". SearchStorage.TechTarget.com. Получено 2014-01-09.
  12. ^ Краткое описание продукта X58 (PDF), Intel
  13. ^ а б Системные платы для настольных ПК - тройные модули памяти, Intel, Одно- и многоканальные режимы памяти
  14. ^ «Сравнение продуктов семейства Core i7». Intel. Технические характеристики памяти: количество каналов памяти.
  15. ^ «Сравнение продуктов семейства Xeon». Intel. Технические характеристики памяти: количество каналов памяти.
  16. ^ AMD Ryzen Threadripper и Vega Attack Prey на 4K, Shred Blender с четырьмя графическими процессорами и Radeon RX Vega в июле, ".... с 16 ядрами и 32 потоками с поддержкой четырехканальной памяти DDR4 ......"
  17. ^ «Краткое руководство по процессорам AMD Opteron 6200 Series» (PDF). Получено 2012-10-15.
  18. ^ «Краткое руководство по процессорам AMD Opteron 6300 Series» (PDF). Получено 2013-12-11.
  19. ^ Кеннеди, Патрик (23 августа 2017 г.). "Процессор Qualcomm Centriq 2400 ARM от Hot Chips 29". Служить дому. Получено 14 ноября 2017.
  20. ^ https://www.intel.in/content/www/in/en/products/processors/xeon/scalable/bronze-processors/bronze-3106.html
  21. ^ Катресс, Ян (7 марта 2017 г.). «AMD готовит 32-ядерные процессоры Naples для серверов 1P и 2P: появится во втором квартале». Анандтех. Получено 7 марта 2017.
  22. ^ Кеннеди, Патрик (9 ноября 2017 г.). «Сведения о платформе Cavium ThunderX2 и OCP». Служить дому. Получено 14 ноября 2017.

внешние ссылки