Многоканальная архитектура памяти
Архитектура памяти компьютера

В области цифровой электроники и компьютерного оборудования многоканальная архитектура памяти — это технология, которая увеличивает скорость передачи данных между памятью DRAM и контроллером памяти за счет добавления большего количества каналов связи между ними. Теоретически это умножает скорость передачи данных ровно на количество имеющихся каналов. Двухканальная память использует два канала. Эта технология восходит к 1960-м годам и использовалась 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 поддерживают пропускную способность памяти, начиная с четырехканальной компоновки модуля и до 12-канальной компоновки. [2] В марте 2010 года AMD выпустила процессоры Socket G34 и Magny-Cours Opteron 6100 [3] с поддержкой четырехканальной памяти. В 2006 году Intel выпустила чипсеты, поддерживающие четырехканальную память для своей платформы LGA771 [4] , а позднее в 2011 году — для своей платформы LGA2011 . [5] Были разработаны чипсеты для микрокомпьютеров с еще большим количеством каналов; например, чипсет в AlphaStation 600 (1995) поддерживает восьмиканальную память, но задняя панель машины ограничивала работу четырьмя каналами. [6]

Двухканальная архитектура

Двухканальные слоты памяти, имеющие цветовую кодировку оранжевого и желтого цвета для данной материнской платы.

Контроллеры памяти с поддержкой двухканальной памяти в архитектуре ПК-системы используют два 64-битных канала данных. Двухканальную память 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

Двухканальная архитектура требует двухканальной материнской платы и двух или более модулей памяти DDR. Модули памяти устанавливаются в соответствующие банки, каждый из которых принадлежит отдельному каналу. В руководстве к материнской плате будет приведено объяснение того, как установить память для этого конкретного блока. Соответствующая пара модулей памяти обычно может быть размещена в первом банке каждого канала, а пара модулей другой емкости — во втором банке. [7] Модули с разной скоростью могут работать в двухканальном режиме, хотя тогда материнская плата будет запускать все модули памяти на скорости самого медленного модуля. Однако некоторые материнские платы имеют проблемы совместимости с определенными марками 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» из согласованных пар DIMM. Некоторые производители материнских плат поддерживают только конфигурации, в которых используется «согласованная пара» модулей. Соответствующая пара должна соответствовать:

  • Емкость (например, 1024 МБ). Некоторые чипсеты Intel поддерживают чипы разной емкости в так называемом режиме Flex Mode: емкость, которая может быть сопоставлена, работает в двухканальном режиме, а остальная часть работает в одноканальном режиме.
  • Скорость (например, PC5300). Если скорость не одинакова, будет использоваться более низкая скорость из 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 согласованная пара модулей памяти может использоваться как в одноканальном, так и в двухканальном режиме, при условии, что материнская плата поддерживает такую ​​архитектуру.

С появлением DDR5 каждый модуль памяти DDR5 DIMM имеет два независимых подканала.

Производительность

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, передавая данные как по восходящим, так и по нисходящим фронтам тактовых сигналов шины памяти.

Объединенные против необъединенных

Двухканальный режим изначально задумывался как способ максимизировать пропускную способность памяти путем объединения двух 64-битных шин в одну 128-битную шину. [ оспаривается – обсудить ] [ требуется цитата ] Это ретроспективно называется «объединенным» режимом. Однако из-за слабого прироста производительности в потребительских приложениях [8] более современные реализации двухканального режима по умолчанию используют «необъединенный» режим, который поддерживает две 64-битные шины памяти, но обеспечивает независимый доступ к каждому каналу для поддержки многопоточности с многоядерными процессорами . [9] [10]

Разницу между «объединенными» и «необъединенными» можно также представить как аналогию с тем, как работает RAID 0 , по сравнению с JBOD . [11] В RAID 0 (который аналогичен «объединенному» режиму) дополнительный логический уровень должен обеспечить лучшее (в идеале равномерное) использование всех доступных аппаратных единиц (устройств хранения или модулей памяти) и повысить общую производительность. С другой стороны, в JBOD (который аналогичен «необъединенному» режиму) он полагается на статистические шаблоны использования, чтобы обеспечить повышенную общую производительность за счет равномерного использования всех доступных аппаратных единиц. [9] [10]

Трехканальная архитектура

Операция

Трехканальная архитектура DDR3 используется в серии Intel Core i7 -900 (серия Intel Core i7-800 поддерживает только двухканальную). Платформа LGA 1366 (например, Intel X58) поддерживает трехканальную 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 относится к сериям Intel Core i3, Core i5 и Core i7-800, которые используются на платформах LGA 1156 (например, Intel P55 ). По данным Intel, Core i7 с DDR3, работающей на частоте 1066 МГц, будет обеспечивать пиковую скорость передачи данных 25,6 ГБ/с при работе в трехканальном режиме с чередованием . Intel утверждает, что это 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 каждый модуль обращается последовательно за меньшими битами данных, а не полностью заполняет один модуль перед обращением к следующему. Данные распределяются между модулями попеременно, что потенциально утраивает доступную пропускную способность памяти для того же объема данных, в отличие от хранения их всех на одном модуле.

Архитектура может использоваться только тогда, когда все три или кратные трем модули памяти идентичны по емкости и скорости и размещены в трехканальных слотах. При установке двух модулей памяти архитектура будет работать в режиме двухканальной архитектуры. [13]

Поддерживаемые процессоры

Четырехканальная архитектура

Операция

Четырехканальная память дебютировала на платформе 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] Четырехканальная архитектура DDR3 используется в платформе AMD G34 и в вышеупомянутых процессорах Intel до Haswell. Процессоры AMD для платформы C32 и процессоры Intel для платформы LGA 1155 (например, Intel Z68 ) используют вместо этого двухканальную память DDR3.

Архитектура может быть использована только тогда, когда все четыре модуля памяти (или кратное четырем) 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]

Производительность

Тест производительности, проведенный TweakTown с использованием SiSoftware Sandra, показал увеличение производительности четырехканальной конфигурации примерно на 70% по сравнению с двухканальной конфигурацией. [17] : стр. 5  Другие тесты, проведенные TweakTown по той же теме, не показали существенных различий в производительности, что привело к выводу о том, что не все тестовое программное обеспечение справляется с задачей использования возросшего параллелизма, предлагаемого многоканальными конфигурациями памяти. [17] : стр. 6 

Поддерживаемые процессоры

Архитектура с шестью каналами

Поддерживается серверными процессорами Qualcomm Centriq [20] и процессорами платформы Intel Xeon Scalable. [21]

Восьмиканальная архитектура

На изображении показаны 4 слота RAM слева и 4 справа. В центре изображения показан сокет и AMD Ryzen Threadripper Pro 7995WX
Восьмиканальная конфигурация с AMD Ryzen Threadripper Pro 7995WX

Поддерживается серверными процессорами Cavium ThunderX2 , серверными процессорами AMD на платформе Epyc и линейкой профессиональных процессоров для рабочих станций Threadripper PRO . [22] [23] [24]

Архитектура додека-канала

Серверная система, содержащая два процессора AMD Epyc с одним двенадцатиканальным каналом на процессор (всего 768 ГиБ ОЗУ)

Архитектура памяти с 12 каналами или 12 каналами представлена ​​в серверных процессорах AMD на платформе Epyc 9004 , выпущенной в 2022 году, с использованием памяти DDR5 . [25]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Jacob, Bruce; Ng, Spencer; Wang, David (2007). Системы памяти: кэш, DRAM, диск . Morgan Kaufmann. стр. 318. ISBN 978-0-12-379751-3.
  2. ^ Шилов, Антон. "AMD подтверждает наличие двенадцати каналов памяти DDR5 для процессоров Zen 4 EPYC". Tom's Hardware . Future US Inc . Получено 22 апреля 2024 г. .
  3. ^ ab "Opteron 6000 Series Platform Quick Reference Guide" (PDF) . AMD. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-05-12 . Получено 2012-10-15 .
  4. ^ Контроллер памяти 5000P, Intel.
  5. ^ На фото чипсет Intel LGA2011 socket x68 express, Tech power up.
  6. ^ 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 2021-02-25 , извлечено 2011-10-19.
  7. ^ "Intel Dual-Channel DDR Memory Architecture White Paper" (PDF) (ред. 1.0). Infineon Technologies North America и Kingston Technology. Сентябрь 2003 г. Архивировано из оригинала (PDF, 1021  КБ ) 29-09-2011 . Получено 06-09-2007 .
  8. ^ "Контроллер памяти AMD Phenom X4 в режиме Ganged/Unganged". ixbtlabs.com . 2008-08-16 . Получено 2014-01-09 .
  9. ^ ab Gionatan Danti (2010-06-17). "Контроллер памяти Phenom / PhenomII: сравнение режимов ganged и unanged". ilsistemista.net . Получено 2014-01-09 .
  10. ^ ab "Руководство разработчика BIOS и ядра (BKDG) для процессоров семейства AMD 10h" (PDF) . amd.com . 2013-01-11 . стр.  107–108 . Получено 2014-01-09 . Когда DCT находятся в режиме ганге, как указано в [The DRAM Controller Select Low Register] F2x110 [DctGangEn], то каждый логический DIMM имеет ширину в два канала. Каждый физический DIMM 2-канального логического DIMM должен иметь одинаковый размер и использовать одинаковые параметры синхронизации. Оба DCT должны быть запрограммированы с использованием одинаковой информации (см. 2.8.1 [Регистры конфигурации DCT]). Когда DCT находятся в режиме ганге, логический DIMM эквивалентен 64-битному физическому DIMM, и каждый канал управляется другим DCT. Типичные системы рекомендуется запускать в неуправляемом режиме, чтобы воспользоваться дополнительным параллелизмом, создаваемым независимым использованием DCT. См. 2.12.2 [Вопросы DRAM для ECC] для получения информации о последствиях DRAM ECC для управляемого и неуправляемого режима. Управляемый режим не поддерживается для процессоров S1g3, S1g4, ASB2 и G34.
  11. ^ Рауз, Маргарет (сентябрь 2005 г.). "JBOD (просто куча дисков или просто куча приводов)". SearchStorage.TechTarget.com . Получено 09.01.2014 .
  12. ^ Краткое описание продукта X58 (PDF) , Intel
  13. ^ ab Desktop Boards – Triple Memory Modules, Intel, архивировано из оригинала 2009-03-08 , извлечено 2011-10-01, Одноканальные и многоканальные режимы памяти
  14. ^ "Сравнение продуктов семейства Core i7". Intel. Характеристики памяти: Количество каналов памяти.
  15. ^ "Сравнение продуктов семейства Xeon". Intel. Характеристики памяти: Количество каналов памяти.
  16. ^ AMD Ryzen Threadripper и Vega атакуют Prey в разрешении 4K, четыре графических процессора уничтожают Blender, Radeon RX Vega выходит в июле, «...с 16 ядрами и 32 потоками с поддержкой четырехканальной памяти DDR4...»
  17. ^ ab Shawn Baker (2011-11-16). "Анализ производительности памяти Intel X79 Quad Channel и Z68 Dual Channel". TweakTown . Получено 2013-11-30 .
  18. ^ "AMD Opteron 6300 Series Processor Quick Reference Guide" (PDF) . Получено 2013-12-11 .
  19. ^ "AMD Opteron 6200 Series Processor Quick Reference Guide" (PDF) . Получено 2012-10-15 .
  20. ^ Кеннеди, Патрик (23 августа 2017 г.). "Qualcomm Centriq 2400 ARM CPU from Hot Chips 29". Serve The Home . Получено 14 ноября 2017 г.
  21. ^ "Процессор Intel® Xeon® Bronze 3106 (кэш-память 11 МБ, 1,70 ГГц)". www.intel.in .
  22. ^ Кютресс, Ян (7 марта 2017 г.). "AMD готовит 32-ядерные процессоры Naples для серверов 1P и 2P: появятся во втором квартале". Anandtech . Получено 7 марта 2017 г.
  23. ^ Кеннеди, Патрик (9 ноября 2017 г.). «Cavium ThunderX2 и сведения о платформе OCP». Serve the Home . Получено 14 ноября 2017 г.
  24. ^ Кютресс, Ян (14 июля 2021 г.). «Обзор AMD Threadripper Pro: обновление по сравнению с обычным Threadripper?». AnandTech . Получено 18 августа 2021 г.
  25. ^ Геттинг, Крис (10.11.2022). «AMD 4th Gen EPYC 9004 Series Launched: Genoa Tested In A Data Center Benchmark Gauntlet». HotHardware . Получено 07.12.2023 .
  • "Одинарный, двойной, тройной и гибкий режимы памяти", Поддержка материнских плат для настольных ПК, Intel.
  • Все, что вам нужно знать о двух-, трех- и четырехканальной архитектуре памяти, ноябрь 2011 г., Аппаратные секреты
  • Руководство по настройке памяти для материнских плат серии X9 DP – пересмотренное обновление Ivy Bridge (сокеты R и B2), январь 2014 г., Super Micro Computer, Inc.
  • Руководство по частоте памяти DDR3, май 2012 г., AMD (архив)
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Multi-channel_memory_architecture&oldid=1256910762"