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 ][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

Intel Core i7: Intel Core i7-9xx Bloomfield, Галфтаун Intel Core i7-9x0X Gulftown

Intel Xeon: Intel Xeon E55xx Nehalem-EP Intel Xeon E56xx Westmere-EP Intel Xeon ECxxxx Jasper Forest Intel Xeon L55xx Nehalem-EP Intel Xeon L5609 Westmere-EP Intel Xeon L5630 Westmere-EP Intel Xeon L5640 Westmere-EP Intel Xeon LC55x8 Jasper Forest Intel Xeon Wxxxx Bloomfield, Nehalem-EP, Westmere-EP Intel Xeon X55xx Nehalem-EP Intel Xeon X56xx Westmere-EP;[14][15] Intel Xeon x4xx v3 Intel Pentium 14xx v3 Intel Xeon x4xx v2 Intel Pentium 14xx v2 Intel Xeon x4xx Intel Pentium 14xx

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

AMD Threadripper: AMD Ryzen Threadripper 2-го поколения 2990WX AMD Ryzen Threadripper 3-го поколения 3960X AMD Ryzen Threadripper 3-го поколения 3970X AMD Ryzen Threadripper 3-го поколения 3990X AMD Ryzen Threadripper 2-го поколения 2970WX AMD Ryzen Threadripper 2-го поколения 2950X AMD Ryzen Threadripper 2-го поколения 2920X AMD Ryzen Threadripper 1950X AMD Ryzen Threadripper 1920X AMD Ryzen Threadripper 1900X AMD Opteron: Opteron 6100-серии "Маньи-Кур" (45 нм)[2] Opteron 6200-серии "Интерлагос" (32 нм)[17] Opteron 6300-серии "Абу-Даби" (32 нм)[18]

Intel Core: Intel Core i7-9800X Intel Core i9-7900X Intel Core i7-7820X Intel Core i7-7800X Intel Core i7-6950X Intel Core i7-6900K Intel Core i7-6850K Intel Core i7-6800K Intel Core i7-5960X Intel Core i7-5930K Intel Core i7-5820K Intel Core i7-4960X Intel Core i7-4930K Intel Core i7-4820K Intel Core i7-3970X Intel Core i7-3960X Intel Core i7-3930K Intel Core i7-3820

Intel Xeon: Intel Xeon E5-x6xx v4 Intel Xeon E7-x8xx v3 Intel Xeon E5-x6xx v3 Intel Xeon E7-x8xx v2 Intel Xeon E5-x6xx v2 Intel Xeon E7-x8xx Intel Xeon E5-x6xx

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

• Список пропускной способности устройства
• Lockstep (вычисления)

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. «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. 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. Гионатан Данти (17.06.2010). «Контроллер памяти Phenom / PhenomII: тестирование в групповом и неизмененном режимах». ilsistemista.net. Получено 2014-01-09.
10. «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. 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

• «Одиночный, двойной, тройной и гибкий режимы памяти», Поддержка материнских плат для настольных ПК, Intel.
• Все, что вам нужно знать о двух-, трех- и четырехканальных архитектурах памяти, Ноябрь 2011, Hardware Secrets
• Руководство по настройке памяти для материнских плат DP серии X9 - пересмотренное обновление Ivy Bridge (Socket R и B2), Январь 2014 г., Super Micro Computer, Inc.
• Руководство по частоте памяти DDR3, Май 2012, AMD (архив)