Architektura vícekanálové paměti - Multi-channel memory architecture

V oblasti digitální elektroniky a počítačového hardware , paměť multi-channel architektura je technologie, která zvyšuje rychlost přenosu dat mezi DRAM paměti a paměťovým řadičem přidáním dalších komunikačních kanálů mezi nimi. Teoreticky to vynásobí rychlost přenosu přesně počtem přítomných kanálů. Dvoukanálová paměť využívá dva kanály. Tato technika sahá až do 60. let minulého století, kdy byla použita v systému IBM System/360 Model 91 a v CDC 6600 .

Moderní špičkové procesory pro stolní počítače a pracovní stanice jako řada AMD Ryzen Threadripper a řada Intel Core i9 Extreme Edition podporují čtyřkanálovou paměť. Serverové procesory z řad AMD Epyc a Intel Xeon podporují šířku pásma paměti od rozložení čtyřkanálových modulů až po osmikanálové rozložení. V březnu 2010 AMD vydala procesory Socket G34 a Magny-Cours Opteron 6100 s podporou čtyřkanálové paměti. V roce 2006 společnost Intel vydala čipové sady, které podporují čtyřkanálovou paměť pro platformu LGA771 a později v roce 2011 pro platformu LGA2011 . Byly navrženy mikropočítačové čipové sady s ještě více kanály; například čipová sada v AlphaStation 600 (1995) podporuje osmikanálovou paměť, ale základní deska stroje omezila provoz na čtyři kanály.

Dvoukanálová architektura

Dvoukanálové paměťové sloty, barevně odlišené oranžové a žluté pro tuto konkrétní základní desku.

Dvoukanálové paměťové řadiče v architektuře systému PC používají dva 64bitové datové kanály. Dvoukanálový by neměl být zaměňován s dvojitou datovou rychlostí (DDR), ve které dochází k výměně dat dvakrát za hodiny DRAM. Tyto dvě technologie jsou na sobě nezávislé a mnoho základních desek využívá obojí pomocí paměti DDR v dvoukanálové konfiguraci.

Úkon

Dvoukanálová architektura vyžaduje dvoukanálovou základní desku a dva nebo více paměťových modulů DDR , DDR2 , DDR3 , DDR4 nebo DDR5 . Paměťové moduly jsou instalovány do odpovídajících bank, z nichž každý patří jinému kanálu. Manuál k základní desce poskytne vysvětlení, jak nainstalovat paměť pro tuto konkrétní jednotku. Odpovídající pár paměťových modulů může být obvykle umístěn do první banky každého kanálu a pár modulů s jinou kapacitou do druhé banky. Moduly s různými rychlostmi lze provozovat ve dvoukanálovém režimu, ačkoli základní deska poté poběží všechny paměťové moduly rychlostí nejpomalejšího modulu. Některé základní desky však mají problémy s kompatibilitou s určitými značkami nebo modely paměti při pokusu o jejich použití ve dvoukanálovém režimu. Z tohoto důvodu se obecně doporučuje používat identické páry paměťových modulů, proto většina výrobců pamětí nyní prodává „soupravy“ párů DIMM s odpovídajícím párem. Několik výrobců základních desek podporuje pouze konfigurace, kde je použit „shodný pár“ modulů. Odpovídající pár se musí shodovat v:

  • Kapacita (např. 1024 MB). Některé čipové sady Intel podporují čipy s různou kapacitou v tom, co nazývají Flex Mode: kapacita, které lze přizpůsobit, je provozována ve dvoukanálových, zatímco zbývající běží v jednom kanálu.
  • Rychlost (např. PC5300). Pokud rychlost není stejná, použije se nižší rychlost obou modulů. Stejně tak bude použita vyšší latence obou modulů.
  • Stejná CAS latence (CL) nebo stroba adresy sloupce.
  • Počet žetonů a stran (např. Dvě strany se čtyřmi žetony na každé straně).
  • Odpovídající velikost řádků a sloupců.

Dvoukanálová architektura je technologie implementovaná výrobcem základní desky na základních deskách a nevztahuje se na paměťové moduly. Teoreticky lze libovolný pár párů paměťových modulů použít v jednokanálovém nebo dvoukanálovém provozu za předpokladu, že základní deska tuto architekturu podporuje.

Výkon

Ve srovnání s jednokanálovými konfiguracemi teoreticky dvoukanálové konfigurace zdvojnásobují šířku pásma paměti. To by nemělo být zaměňováno s pamětí DDR ( Double Data Rate ), která zdvojnásobuje využití sběrnice DRAM přenosem dat na náběžné i sestupné hraně hodinových signálů sběrnice paměti.

Srovnávací test provedený TweakTown pomocí SiSoftware Sandra měřil přibližně 70% nárůst výkonu čtyřkanálové konfigurace ve srovnání s dvoukanálovou konfigurací. Jiné testy prováděné TweakTown na stejné téma neprokázaly žádné významné rozdíly ve výkonu, což vedlo k závěru, že ne veškerý srovnávací software má za úkol využít zvýšeného paralelismu nabízeného konfiguracemi vícekanálové paměti.

Ganged versus nonanganged

Dvoukanálový byl původně koncipován jako způsob, jak maximalizovat propustnost paměti kombinací dvou 64bitových sběrnic do jedné 128bitové sběrnice. Tomu se zpětně říká „gangový“ režim. Vzhledem k nevýrazným nárůstům výkonu ve spotřebitelských aplikacích však modernější implementace dvoukanálových kanálů ve výchozím nastavení používají režim „unganged“, který udržuje dvě 64bitové paměťové sběrnice, ale umožňuje nezávislý přístup ke každému kanálu na podporu multithreadingu s více jádrové procesory .

Rozdíl „Ganged“ versus „Unganged“ by také mohl být představen jako analogie s tím, jak funguje RAID 0 , ve srovnání s JBOD . S RAID 0 (což je analogické k režimu „gangů“) je na další logické vrstvě, aby zajistila lepší (ideálně rovnoměrné) využití všech dostupných hardwarových jednotek (úložná zařízení nebo paměťové moduly) a zvýšila celkový výkon. Na druhou stranu, u JBOD (který je analogický k režimu „unganged“) se spoléhá na vzorce statistického využití, aby zajistil vyšší celkový výkon díky rovnoměrnému využití všech dostupných hardwarových jednotek.

Tříkanálová architektura

Úkon

V řadě Intel Core i7 -900 je použita tříkanálová architektura DDR3 (řada Intel Core i7-800 podporuje pouze dvoukanálové). Platforma LGA 1366 (např. Intel X58) podporuje tříkanálové paměti DDR3, běžně 1333 a 1600 MHz, ale na některých základních deskách může pracovat s vyššími hodinami. Procesory AMD Socket AM3 nepoužívají tříkanálovou architekturu DDR3, ale místo toho používají dvoukanálovou paměť DDR3. Totéž platí pro řady Intel Core i3, Core i5 a Core i7-800, které se používají na platformách LGA 1156 (např. Intel P55 ). Podle společnosti Intel nabídne Core i7 s DDR3 pracující na 1 066 MHz špičkové rychlosti přenosu dat 25,6 GB/s při provozu v tříkanálovém prokládaném režimu. To, tvrdí Intel, vede k rychlejšímu výkonu systému i vyššímu výkonu na watt .

Při provozu v tříkanálovém režimu se latence paměti snižuje kvůli prokládání, což znamená, že ke každému modulu se přistupuje postupně pro menší bity dat, než aby se zcela zaplnil jeden modul před přístupem k dalšímu. Data jsou mezi moduly rozložena ve střídavém vzoru, což potenciálně ztrojnásobuje dostupnou šířku pásma paměti pro stejné množství dat, na rozdíl od ukládání všech na jeden modul.

Architekturu lze použít pouze tehdy, pokud jsou všechny tři nebo násobek tří paměťových modulů shodné v kapacitě a rychlosti a jsou umístěny ve tříkanálových slotech. Když jsou nainstalovány dva paměťové moduly, bude architektura fungovat v režimu dvoukanálové architektury.

Podpůrné procesory

Čtyřkanálová architektura

Úkon

Quad-channel DDR4 nahradil DDR3 na Intel X99 LGA 2011 platformu, a je také použit v AMD Threadripper platformě. Čtyřkanálová architektura DDR3 se používá v platformě AMD G34 a v platformě Intel X79 LGA 2011 . Procesory AMD pro platformu C32 a procesory Intel pro platformu LGA 1155 (např. Intel Z68 ) místo toho používají dvoukanálovou paměť DDR3.

Architekturu lze použít pouze tehdy, pokud jsou všechny čtyři paměťové moduly (nebo násobek čtyř) identické v kapacitě a rychlosti a jsou umístěny do čtyřkanálových slotů. Když jsou nainstalovány dva paměťové moduly, bude architektura pracovat v dvoukanálovém režimu; Když jsou nainstalovány tři paměťové moduly, bude architektura pracovat v tříkanálovém režimu.

Podpůrné procesory

Hexa-kanálová architektura

Podporováno serverovými procesory Qualcomm Centriq a procesory z platformy Intel Xeon Scalable.

Octa-kanálová architektura

Podporováno serverovými procesory Cavium ThunderX2, serverovými procesory AMD z jejich platformy Epyc a řadou procesorů pracovních stanic profesionální třídy z produktové řady AMD Ryzen PRO řady Threadripper PRO.

Viz také

Reference

externí odkazy