Многоканальная архитектура памяти
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
В области цифровой электроники и оборудования компьютерного многоканальная архитектура памяти — это технология, которая увеличивает скорость передачи данных между памятью DRAM и контроллером памяти за счет добавления дополнительных каналов связи между ними. Теоретически это умножает скорость передачи данных ровно на количество присутствующих каналов. Двухканальная память использует два канала. Этот метод появился еще в 1960-х годах и использовался в IBM System/360 Model 91 и CDC 6600 . [1]
Современные высокопроизводительные процессоры для настольных ПК и рабочих станций, такие как серия AMD Ryzen Threadripper и линейка Intel Core i9 Extreme Edition, поддерживают четырехканальную память. Серверные процессоры серии AMD Epyc и платформы Intel Xeon обеспечивают поддержку пропускной способности памяти, начиная с четырехканальной компоновки модулей и заканчивая 12-канальной компоновкой. [2] В марте 2010 года AMD выпустила серию Socket G34 и Magny-Cours Opteron 6100. [3] процессоры с поддержкой четырехканальной памяти. В 2006 году Intel выпустила наборы микросхем, поддерживающие четырехканальную память для своей LGA771. платформы [4] а позже в 2011 году для платформы LGA2011 . [5] Были разработаны микрокомпьютерные чипсеты с еще большим количеством каналов; например, набор микросхем AlphaStation 600 (1995) поддерживает восьмиканальную память, но объединительная плата машины ограничивает работу четырьмя каналами. [6]
Двухканальная архитектура
[ редактировать ]
Двухканальные контроллеры памяти в системной архитектуре ПК используют два 64-битных канала данных. Двухканальный режим не следует путать с двойной скоростью передачи данных (DDR), при которой 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
[ редактировать ]Для двухканальной архитектуры требуется двухканальная материнская плата и два или более модулей памяти DDR. Модули памяти устанавливаются в соответствующие банки, каждый из которых принадлежит отдельному 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 разной емкости - во втором банке. [7] Модули с разной скоростью могут работать в двухканальном режиме, хотя тогда материнская плата будет работать со всеми модулями памяти на скорости самого медленного модуля. Однако у некоторых материнских плат возникают проблемы совместимости с определенными марками или моделями памяти при попытке использовать их в двухканальном режиме. По этой причине обычно рекомендуется использовать одинаковые пары модулей памяти, поэтому большинство производителей памяти теперь продают «наборы» модулей DIMM с согласованной парой. Некоторые производители материнских плат поддерживают только конфигурации, в которых используется «согласованная пара» модулей. Соответствующая пара должна соответствовать:
- Емкость (например, 1024 МБ). Некоторые наборы микросхем Intel поддерживают чипы различной емкости в так называемом гибком режиме: емкость, которая может быть согласована, работает в двухканальном режиме, а остальная часть — в одноканальном.
- Скорость (например, PC5300). Если скорость не одинакова, будет использоваться более низкая скорость двух модулей. Аналогично, будет использоваться более высокая задержка из двух модулей.
- Задержка CAS (строб адреса столбца) или CL.
- Количество фишек и сторон (например, две стороны по четыре фишки на каждой стороне).
- Размер строк и столбцов.
Теоретически любая подобранная пара модулей памяти может использоваться как в одноканальном, так и в двухканальном режиме, при условии, что материнская плата поддерживает эту архитектуру.
С появлением DDR5 каждый модуль DDR5 DIMM имеет два независимых подканала.
Производительность
[ редактировать ]Теоретически двухканальные конфигурации удваивают пропускную способность памяти по сравнению с одноканальными конфигурациями. Это не следует путать с памятью с двойной скоростью передачи данных (DDR), которая удваивает использование шины DRAM за счет передачи данных как по нарастающему, так и по спадающему фронту тактовых сигналов шины памяти.
Группировка против банды
[ редактировать ]Двухканальность изначально была задумана как способ максимизировать пропускную способность памяти за счет объединения двух 64-битных шин в одну 128-битную шину. [ оспаривается – обсуждаем ] [ нужна ссылка ] Ретроспективно это называется «групповым» режимом. Однако из-за незначительного прироста производительности в потребительских приложениях [8] более современные реализации двухканального режима по умолчанию используют режим «unanged», который поддерживает две 64-битные шины памяти, но обеспечивает независимый доступ к каждому каналу при поддержке многопоточности с многоядерными процессорами . [9] [10]
Разницу между «связанными» и «несвязанными» также можно рассматривать как аналогию с тем, как работает RAID 0 по сравнению с JBOD . [11] В случае RAID 0 (аналог «группового» режима) дополнительный логический уровень должен обеспечить лучшее (в идеале равномерное) использование всех доступных аппаратных блоков (устройств хранения данных или модулей памяти) и повышение общей производительности. С другой стороны, JBOD (который аналогичен режиму «unanged») опирается на статистические шаблоны использования, чтобы обеспечить повышение общей производительности за счет равномерного использования всех доступных аппаратных модулей. [9] [10]
Трехканальная архитектура
[ редактировать ]Операция
[ редактировать ]DDR3 Трехканальная архитектура используется в серии Intel Core i7-900 (серия Intel Core i7-800 поддерживает только двухканальность). 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 касается серий Intel Core i3, Core i5 и Core i7-800, которые используются на платформах LGA 1156 (например, Intel P55 ). По данным Intel, процессор Core i7 с DDR3, работающий на частоте 1066 МГц, обеспечит пиковую скорость передачи данных 25,6 ГБ/с при работе в трехканальном чередующемся режиме. Это, по утверждению Intel, приводит к повышению производительности системы, а также к увеличению производительности на ватт . [12]
При работе в трехканальном режиме задержка памяти снижается за счет чередования, что означает, что к каждому модулю осуществляется последовательный доступ для меньших битов данных, а не полное заполнение одного модуля перед доступом к следующему. Данные распределяются между модулями поочередно, что потенциально утроит доступную пропускную способность памяти для того же объема данных, в отличие от хранения всех этих данных в одном модуле.
Архитектуру можно использовать только в том случае, если все три или кратное трем модули памяти идентичны по емкости и быстродействию и размещены в трехканальных слотах. При установке двух модулей памяти архитектура будет работать в режиме двухканальной архитектуры. [13]
Поддерживаемые процессоры
[ редактировать ]|
Intel Core i7:
|
Интел Ксеон:
|
Четырехканальная архитектура
[ редактировать ]Операция
[ редактировать ]Четырехканальная память дебютировала на платформе процессоров Intel Nehalem-EX LGA 1567 процессоров Xeon, также известной как Beckton, в 2010 году и была представлена в линейке продуктов высокого класса на платформе Intel X79 LGA 2011 с Sandy Bridge-E в конце 2011 года. DDR4 заменила DDR3. на платформе Intel X99 LGA 2011 , также известной как Haswell-E, а также используется в платформе AMD Threadripper . [16] DDR3 Четырехканальная архитектура используется в платформе AMD G34 и в вышеупомянутых процессорах Intel до Haswell. Вместо этого процессоры AMD для платформы C32 и процессоры Intel для платформы LGA 1155 (например, Intel Z68 ) используют двухканальную память DDR3.
Архитектуру можно использовать только тогда, когда все четыре модуля памяти (или кратное четырем) одинаковы 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]
Производительность
[ редактировать ]Тест, проведенный TweakTown с использованием SiSoftware Sandra, показал увеличение производительности четырехканальной конфигурации примерно на 70% по сравнению с двухканальной конфигурацией. [17] : с. 5 Другие тесты, проведенные TweakTown по тому же вопросу, не выявили существенных различий в производительности, что привело к выводу, что не все тестовые программы справляются с задачей использования повышенного параллелизма, обеспечиваемого конфигурациями многоканальной памяти. [17] : с. 6
Поддерживаемые процессоры
[ редактировать ]|
AMD Threadripper:
|
Intel ядро:
|
Интел Ксеон:
|
Шестиканальная архитектура
[ редактировать ]Поддерживается серверными процессорами Qualcomm Centriq . [20] и процессоры платформы Intel Xeon Scalable. [21]
Восьмиканальная архитектура
[ редактировать ]
Поддерживается серверными процессорами Cavium ThunderX2 , серверными процессорами AMD на платформе Epyc и Threadripper PRO . линейкой процессоров для рабочих станций профессионального класса [22] [23] [24]
Додека-канальная архитектура
[ редактировать ]
Додека-канальная или 12-канальная архитектура памяти представлена в серверных процессорах AMD на платформе Epyc 9004 , выпущенных в 2022 году, с использованием памяти DDR5 . [25]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джейкоб, Брюс; Нг, Спенсер; Ван, Дэвид (2007). Системы памяти: кэш, DRAM, диск . Морган Кауфманн. п. 318. ИСБН 978-0-12-379751-3 .
- ^ Шилов, Антон. «AMD подтверждает двенадцать каналов памяти DDR5 для процессоров Zen 4 EPYC» . Аппаратное обеспечение Тома . Будущее США Inc. Проверено 22 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Краткое справочное руководство по платформе Opteron серии 6000» (PDF) . АМД. Архивировано из оригинала (PDF) 12 мая 2012 г. Проверено 15 октября 2012 г.
- ^ Контроллер памяти 5000P , Intel .
- ^ На фото набор микросхем Intel LGA2011 x68 Express , техническое включение .
- ^ Джон Х. Журавски; Джон Э. Мюррей; Пол Дж. Леммон, «Проектирование и проверка рабочей станции AlphaStation 600 5-й серии» , HP , 7 (1), заархивировано из оригинала 25 февраля 2021 г. , получено 19 октября 2011 г.
- ^ «Информационный документ по архитектуре двухканальной памяти Intel DDR» (PDF) (ред. 1.0). Infineon Technologies North America и Kingston Technology. Сентябрь 2003 г. Архивировано из оригинала (PDF, 1021 КБ ) 29 сентября 2011 г. Проверено 6 сентября 2007 г.
- ^ «Контроллер памяти AMD Phenom X4 в совмещенном/несвязанном режиме» . ixbtlabs.com . 16 августа 2008 г. Проверено 9 января 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Гионатан Данти (17 июня 2010 г.). «Контроллер памяти Phenom/PhenomII: сравнение режимов группового и неавтоматического» . ilsistemista.net . Проверено 9 января 2014 г.
- ^ Jump up to: а б «Руководство разработчика BIOS и ядра (BKDG) для процессоров семейства AMD 10h» (PDF) . amd.com . 11 января 2013 г. стр. 107–108 . Проверено 9 января 2014 г.
Когда DCT находятся в объединенном режиме, как указано в [The DRAM Controller Select Low Register] 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 одинаковые параметры синхронизации. Оба DCT должны быть запрограммированы с одинаковой информацией (см. 2.8.1 [Регистры конфигурации DCT]). Когда DCT находятся в неавтоматизированном режиме, логический модуль DIMM эквивалентен 64-битному физическому DIMM, и каждый канал управляется отдельным DCT. Типичным системам рекомендуется работать в автономном режиме, чтобы получить выгоду от дополнительного параллелизма, создаваемого независимым использованием DCT. См. 2.12.2 [Аспекты DRAM для ECC], где описаны последствия DRAM ECC для группового и неавтоматического режима. Групповой режим не поддерживается для процессоров S1g3, S1g4, ASB2 и G34.
- ^ Роуз, Маргарет (сентябрь 2005 г.). «JBOD (просто куча дисков или просто куча приводов)» . SearchStorage.TechTarget.com . Проверено 9 января 2014 г.
- ^ Краткое описание продукта X58 (PDF) , Intel
- ^ Jump up to: а б Платы для настольных ПК — модули тройной памяти , Intel, заархивировано из оригинала 08 марта 2009 г. , получено 1 октября 2011 г. , одно- и многоканальные режимы памяти
- ^ «Сравнение продуктов семейства Core i7» . Интел. Характеристики памяти: Количество каналов памяти.
- ^ «Сравнение продуктов семейства Xeon» . Интел. Характеристики памяти: Количество каналов памяти.
- ^ AMD Ryzen Threadripper и Vega Attack Prey в разрешении 4K, четыре графических процессора Shred Blender, Radeon RX Vega появятся в июле «....с 16 ядрами и 32 потоками с поддержкой четырехканальной памяти DDR4......»
- ^ Jump up to: а б Шон Бейкер (16 ноября 2011 г.). «Анализ производительности четырехканальной памяти Intel X79 и двухканальной памяти Z68» . ТвикТаун . Проверено 30 ноября 2013 г.
- ^ «Краткое справочное руководство по процессорам серии AMD Opteron 6300» (PDF) . Проверено 11 декабря 2013 г.
- ^ «Краткое справочное руководство по процессорам серии AMD Opteron 6200» (PDF) . Проверено 15 октября 2012 г.
- ^ Кеннеди, Патрик (23 августа 2017 г.). «Процессор Qualcomm Centriq 2400 ARM от Hot Chips 29» . Служить дому . Проверено 14 ноября 2017 г.
- ^ «Процессор Intel® Xeon® Bronze 3106 (кэш 11 МБ, 1,70 ГГц)» . www.intel.in .
- ^ Катресс, Ян (7 марта 2017 г.). «AMD готовит 32-ядерные процессоры Naples для однопроцессорных и двухпроцессорных серверов: появятся во втором квартале» . Анандтех . Проверено 7 марта 2017 г.
- ^ Кеннеди, Патрик (9 ноября 2017 г.). «Сведения о платформе Cavium ThunderX2 и OCP» . Служите дому . Проверено 14 ноября 2017 г.
- ^ Катресс, Ян (14 июля 2021 г.). «Обзор AMD Threadripper Pro: обновление по сравнению с обычным Threadripper?» . АнандТех . Проверено 18 августа 2021 г.
- ^ Геттинг, Крис (10 ноября 2022 г.). «Выпущена серия AMD EPYC 9004 четвертого поколения: Генуя протестирована в тестовых испытаниях центров обработки данных» . Горячее оборудование . Проверено 7 декабря 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Режимы одинарной, двойной, тройной и гибкой памяти», поддержка материнских плат для настольных ПК , Intel .
- Все, что вам нужно знать о двух-, трех- и четырехканальных архитектурах памяти , ноябрь 2011 г., Секреты оборудования
- Руководство по настройке памяти для материнских плат серии DP X9 — пересмотренное обновление Ivy Bridge (Socket R & B2) , январь 2014 г., Super Micro Computer, Inc.
- Руководство по частоте памяти DDR3 , май 2012 г., AMD (в архиве)