Полностью буферизованный модуль DIMM
Модуль DIMM с полной буферизацией (FB-DIMM) — это тип модуля памяти, используемый в компьютерных системах. Он предназначен для повышения производительности и емкости памяти за счет возможности подключения нескольких модулей памяти к контроллеру памяти с использованием последовательного интерфейса, а не параллельного. В отличие от архитектуры с параллельной шиной традиционных модулей DRAM, FB-DIMM имеет последовательный интерфейс между контроллером памяти и расширенным буфером памяти (AMB). Традиционно линии данных от контроллера памяти должны быть подключены к линиям данных в каждом модуле DRAM , т.е. через многоточечные шины . По мере увеличения ширины памяти вместе со скоростью доступа сигнал ухудшается на интерфейсе между шиной и устройством. Это ограничивает скорость и плотность памяти, поэтому в модулях FB- DIMM используется другой подход к решению проблемы.
240-контактные модули DDR2 FB-DIMM не являются ни механически, ни электрически совместимыми с обычными 240-контактными модулями DDR2 DIMM. В результате эти два типа модулей DIMM имеют разные насечки, чтобы предотвратить использование неправильного модуля.
Как и почти все спецификации оперативной памяти, спецификация FB-DIMM была опубликована JEDEC .
Технология
[ редактировать ]
Полностью буферизованная архитектура DIMM представляет собой расширенный буфер памяти (AMB) между контроллером памяти и модулем памяти. В отличие от архитектуры с параллельной шиной традиционных модулей DRAM, FB-DIMM имеет последовательный интерфейс между контроллером памяти и AMB. Это позволяет увеличить ширину памяти без увеличения количества контактов контроллера памяти сверх допустимого уровня. При такой архитектуре контроллер памяти не осуществляет запись в модуль памяти напрямую; скорее это делается через AMB. Таким образом, AMB может компенсировать ухудшение сигнала путем буферизации и повторной отправки сигнала.
AMB также может обеспечивать исправление ошибок без каких-либо дополнительных затрат на процессор или контроллер памяти системы. Он также может использовать функцию коррекции аварийного переключения по битовой полосе для выявления неверных путей данных и удаления их из работы, что значительно снижает количество ошибок команд/адресов. Кроме того, поскольку чтение и запись буферизуются, контроллер памяти может выполнять их параллельно. Это позволяет упростить межсоединения и (теоретически) использовать микросхемы контроллера памяти, независимые от аппаратного обеспечения (такие как DDR2 и DDR3 ), которые можно использовать взаимозаменяемо.
Недостатками этого подхода являются; это приводит к задержке запроса памяти, требует дополнительного энергопотребления для буферных микросхем, а текущие реализации создают шину записи в память, значительно более узкую, чем шина чтения из памяти. Это означает, что рабочие нагрузки, требующие большого количества операций записи (например, высокопроизводительные вычисления ), будут значительно замедлены. Однако это замедление далеко не так серьезно, как нехватка памяти, позволяющая избежать использования значительных объемов виртуальной памяти , поэтому рабочие нагрузки, которые используют слишком большие объемы памяти нерегулярно, могут быть облегчены использованием модулей DIMM с полной буферизацией. [ нужна ссылка ]
Протокол
[ редактировать ]Стандарт JEDEC JESD206 определяет протокол, а JESD82-20 определяет интерфейс AMB для памяти DDR2. Протокол более широко описан во многих других местах. [1] [2] [3] [4] [5] Канал FB-DIMM состоит из 14 битовых дорожек «северного направления», передающих данные из памяти в процессор, и 10 битовых дорожек «южного направления», передающих команды и данные от процессора в память. Каждый бит передается по дифференциальной паре с тактовой частотой, в 12 раз превышающей базовую тактовую частоту памяти и в 6 раз превышающей скорость передачи данных с двойной накачкой. Например, для чипов DRAM DDR2-667 канал будет работать на частоте 4000 МГц. Каждые 12 циклов составляют один кадр: 168 бит в северном направлении и 120 бит в южном направлении.
Один кадр, идущий на север, содержит 144 бита данных — объем данных, созданных 72-битной матрицей DDR SDRAM за это время, и 24 бита CRC для обнаружения ошибок. Информация заголовка отсутствует, хотя неиспользуемые кадры содержат заведомо неверную CRC.
Один кадр южного направления содержит 98 битов полезной нагрузки и 22 бита CRC. Два бита полезной нагрузки — это тип кадра, а 24 бита — команда. Остальные 72 бита могут быть либо (в зависимости от типа кадра), 72 битами данных записи, еще двумя 24-битными командами, либо еще одной командой плюс 36 бит данных для записи в регистр управления AMB.
Команды соответствуют стандартным циклам доступа к DRAM, таким как команды выбора строки, предварительной зарядки и обновления. Команды чтения и записи включают только адреса столбцов. Все команды включают 3-битный адрес FB-DIMM, что позволяет использовать до 8 модулей FB-DIMM на канале.
Поскольку данные записи передаются медленнее, чем ожидает память DDR, записи буферизуются в AMB до тех пор, пока их нельзя будет записать пакетно. Команды записи не связаны напрямую с данными записи; вместо этого каждый AMB имеет FIFO данных записи, который заполняется четырьмя последовательными кадрами данных записи и очищается командой записи.
Каналы как в северном, так и в южном направлении могут работать на полной скорости с отключенной одной битовой линией, отбрасывая 12 бит информации CRC на кадр.
Обратите внимание, что пропускная способность канала FB-DIMM равна пиковой пропускной способности чтения канала памяти DDR (и эту скорость можно поддерживать, поскольку нет конкуренции за северный канал) плюс половина пиковой пропускной способности записи канала памяти DDR. Канал памяти DDR (который часто можно поддерживать, если достаточно одной команды на кадр). Единственными накладными расходами является необходимость в кадре синхронизации канала (который вызывает в ответ кадр состояния в северном направлении) каждые 32–42 кадра (накладные расходы 2,5–3%).
Реализации
[ редактировать ]Intel внедрила эту технологию в свои серии Xeon 5000/5100 и более поздние версии, которые они считают «долгосрочным стратегическим направлением для серверов». [6]
Компания Sun Microsystems использовала модули FB-DIMM для серверного процессора Niagara II (UltraSparc T2) . [7]
Системная платформа Intel для энтузиастов Skulltrail использует модули FB-DIMM для своей двухпроцессорной системы с несколькими графическими процессорами. [8]
FB-DIMMS имеет 240 контактов и имеет такую же общую длину, как и другие модули DIMM DDR, но отличается наличием углублений на обоих концах внутри слота. [ нужна ссылка ]
Стоимость памяти FB-DIMM изначально была намного выше, чем зарегистрированная DIMM , что может быть одним из факторов ее нынешнего уровня признания. Кроме того, чип AMB рассеивает значительное количество тепла, что приводит к дополнительным проблемам с охлаждением. Хотя были предприняты напряженные усилия, чтобы минимизировать задержку в AMB, задержка доступа к памяти приводит к заметным затратам. [9] [10] [11]
История
[ редактировать ]С сентября 2006 года AMD исключила FB-DIMM из своего плана развития. [12] В декабре 2006 года AMD показала на одном из слайдов, что микропроцессоры на основе новой микроархитектуры K10 поддерживают FB-DIMM «когда это необходимо». [13] Кроме того, AMD также разработала расширитель памяти Socket G3 ( G3MX ), который использует один буфер для каждых 4 модулей вместо одного для каждого, который будет использоваться системами на базе Opteron в 2009 году. [14]
На форуме разработчиков Intel в 2007 году выяснилось, что крупные производители памяти не планируют расширять FB-DIMM для поддержки DDR3 SDRAM. Вместо этого были продемонстрированы только зарегистрированные модули DIMM для DDR3 SDRAM. [15]
В 2007 году Intel продемонстрировала FB-DIMM с более короткими задержками, CL5 и CL3, продемонстрировав улучшение задержек. [16]
5 августа 2008 года Elpida Memory она начнет массово производить первый в мире модуль FB-DIMM емкостью 16 Гбайт . объявила, что начиная с четвертого квартала 2008 года [17] однако по состоянию на январь 2011 г. [update] продукт не появился, а пресс-релиз был удален с сайта Elpida. [18]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^
Рами Марван Наср (2005). «FBSim и архитектура системы памяти DIMM с полной буферизацией» (PDF) . Университет Мэриленда, Колледж-Парк . Проверено 13 марта 2007 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^
Бринда Ганеш; Аамер Джалил; Дэвид Ван; Брюс Джейкоб (февраль 2007 г.). «Полностью буферизованные архитектуры памяти DIMM: понимание механизмов, накладных расходов и масштабирования» (PDF) . Учеб. 13-й Международный симпозиум по архитектуре высокопроизводительных компьютеров (HPCA 2007) . Проверено 13 марта 2007 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Дима Кукушкин. «Серия Intel 5000: двухпроцессорные наборы микросхем для серверов и рабочих станций» (PDF) . Корпорация Интел . Проверено 13 марта 2007 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ «DDR2 DIMM с полной буферизацией» (PDF) . Самсунг Электроникс . Проверено 13 марта 2007 г.
- ^ «TN-47-21 FBDIMM – Использование канала (пропускная способность и мощность)» (PDF) . Технология Микрон . 2006. Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 г. Проверено 13 марта 2007 г.
- ^ Страница серверной платформы Intel
- ^ Отчет микропроцессора: «Ниагара-2 открывает шлюзы», Харлан МакГан
- ^ Intel Skulltrail Unleashed: Core 2 Extreme QX9775 x 2 — HotHardware
- ^ Чарли Демерджян (6 апреля 2004 г.). «В старом буфере Intel FB-DIMM есть волшебство» . Спрашивающий . Архивировано из оригинала 10 марта 2007 г. Проверено 13 марта 2007 г.
{{cite news}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Ананд Лал Шимпи (9 августа 2006 г.). «Apple Mac Pro: обсуждение технических характеристик» . Проверено 13 марта 2007 г.
- ^ Ананд Лал Шимпи (16 августа 2006 г.). «Apple Mac Pro — настоящий преемник PowerMac» . Проверено 13 марта 2007 г.
- ^ «Репортаж Inquirer» . Спрашивающий . Архивировано из оригинала 10 марта 2007 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ (слайд 5) Слайды День аналитика AMD 2006 г., 14 декабря 2006 г.
- ^ Адриан Офферман (25 июля 2007 г.). «AMD удвоит память процессоров Opteron» . Проверено 1 октября 2007 г.
- ^ Тео Валич (26 сентября 2007 г.). «FB-DIMM мертв, RDDR3 — новый король» . Архивировано из оригинала 15 февраля 2011 года . Проверено 11 июля 2016 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Рик К. Ходжин (31 октября 2007 г.). «Платформа Intel для энтузиастов Skulltrail, работающая на частоте 5,0 ГГц» . Архивировано из оригинала 18 апреля 2012 г. Проверено 31 октября 2007 г.
- ^ Все преклоняются перед могучим FB-DIMM емкостью 16 ГБ!
- ^ «Новая комната 2008 | Elpida Memory, Inc» . Архивировано из оригинала 18 июня 2011 г. Проверено 29 января 2011 г.