Płyty główne i pamięć RAM
Artykuł
Mateusz Brzostek, Sobota, 5 października 2013, 19:39

Zmagania z tworzywem

Powiecie: „Skoro DDR4 nie jest jako takie szybsze ani dużo bardziej energooszczędne od DDR3, to po co ta zmiana? Nie lepiej byłoby dalej przyspieszać moduły DDR3?”.

Takie rozwiązanie byłoby wygodne, ale niesłychanie trudne technicznie. Ciągle przyspieszająca magistrala zaczęłaby w końcu przejadać zbyt dużo energii, o ile w ogóle dałoby się otrzymać niezakłócone sygnały przy takim taktowaniu. Przyspieszanie komórek pamięci jest trudniejsze od przyspieszania procesorów: każda komórka to mały kondensator, który trzeba bardzo szybko ładować i rozładowywać, ani razu nie myląc się w odczycie jego stanu... a dookoła jest mnóstwo innych komórek, które nie są perfekcyjnie odseparowane.

Gdy się przyjrzymy innowacjom technicznym, które opisywaliśmy na pierwszej stronie, staje się jasne, że większość z nich jest po prostu konieczna, żeby pamięć DDR-3200 w ogóle mogła działać. Na przykład kontrola parzystości poprawia, oczywiście, stabilność, ale kiedy ostatnio mieliście problem z zakłóconą komunikacją na magistrali pamięci (rzecz jasna, w ramach standardowych prędkości, czyli do DDR-1600)? Ta funkcja przyda się raczej do wykrywania błędów, które przy prędkości DDR-3200 mogą występować nawet bez żadnego podkręcania. Podobnie wielobankowa architektura służy głównie temu, żeby zwiększyć przepustowość w łatwiejszy sposób, niż przyspieszając same komórki pamięci.

Jeden moduł na kanał pamięci?

Skoro niezakłócone sygnałowanie jest tak ważne przy dużych prędkościach magistrali pamięci, to jak podłączyć więcej niż jeden moduł pamięci na kanał? Przecież dwa i więcej modułów to dodatkowe obciążenie kontrolera, dodatkowa pasożytnicza pojemność. Powszechnie wiadomo, że nawet przy użyciu DDR3 lepsze rezultaty podkręcania osiąga się przy mniejszej liczbie obsadzonych slotów pamięci.

Wbrew krążącym plotkom standard DDR4 nie wyklucza podłączenia dwóch lub trzech modułów pamięci do jednego kanału magistrali, ale utrata jakości sygnału byłaby tak duża, że w wielu przypadkach trzeba by zrezygnować z przewagi prędkości nad DDR3. Ale przecież by zainstalować odpowiednio dużo pamięci, trzeba użyć więcej niż jednego modułu. Jak rozwiązać ten problem?

Dodatkowy bufor w module pamięci

Jest kilka możliwości. Dopóki nie mamy do dyspozycji lepszych rozwiązań technicznych, trzeba zastosować specjalne moduły LR DIMM. Skrót LR pochodzi od słów Load Reduced, co oznacza zmniejszone obciążenie (elektryczne).

W takim module magistrala pamięci jest podłączona nie bezpośrednio do kości pamięci, ale do specjalnych układów scalonych. Pełnią one funkcję bufora: przechowują kolejkę poleceń i danych, wzmacniają sygnał zegarowy i przełączają między szeregami kości pamięci (może być ich wtedy więcej niż przy bezpośrednim połączeniu, co umożliwia zbudowanie bardziej pojemnego modułu). W modułach LR DIMM DDR3 jest tylko jeden bufor pełniący wszystkie te funkcje; DDR4 będzie mieć jeden bufor dla poleceń, danych i adresów i kilka lub kilkanaście buforów danych, odpowiednio do liczby kości w module.

Takie bufory izolują magistralę od kości pamięci: niezależnie od tego, ile jest kości, komunikacja po magistrali zużywa mniej energii i wprowadza mniejsze zakłócenia. Oczywiście, każda kolejka po drodze do pamięci zwiększa opóźnienia w dostępie; dodatkowe układy to w sumie sporo krzemu pobierającego prąd, a płytka drukowana robi się bardziej skomplikowana. Jest to kosztowne rozwiązanie, umożliwiające instalację więcej niż jednego modułu DDR4 na kanał przy stosunkowo niewielkim spadku prędkości.

Single Load DIMM

Ale producenci pamięci liczą, że wkrótce zacznie się opłacać inne rozwiązanie: ustawianie krzemowych jąder pamięci jednego na drugim. Wtedy można by zmieścić cztery albo osiem razy więcej pamięci w jednej kości, co z kolei ułatwi budowanie pojemnych modułów. Piętrowe kości RAM będą stanowiły takie samo obciążenie dla magistrali jak pojedyncze – stąd nazwa Single Load (pojedyncze obciążenie). Będą mieć po prostu więcej banków, ale wielobankowa architektura DDR4 została opracowana między innymi z myślą o takim rozwiązaniu. Dwupiętrowe kości pamięci DDR3 są już produkowane na małą skalę; technika jest opracowana, ale brakuje jeszcze maszyn i upowszechnienia know-how, niezbędnych, by dało się to robić szybko i tanio.

Dodatkowy bufor na płycie głównej

Jest jeszcze trzecia możliwość: producenci platform (procesora i płyty głównej) mogą rozprowadzić sygnał magistrali pamięci do specjalnych przełączników/wzmacniaczy na płycie, do których będzie się podłączać kolejne moduły pamięci.

Takie rozwiązanie już zastosowano w cztero- i ośmioprocesorowych maszynach z procesorami Nehalem-EX i Westmere-EX. Niestety, jest ono praktyczne tylko w tych odosobnionych przypadkach; nie nadaje się zupełnie do mikroserwerów, bo nie mieści się w nich ani fizycznie, ani energetycznie.

Ocena artykułu:
Ocen: 19
Zaloguj się, by móc oceniać
Artykuły spokrewnione
Facebook
Ostatnio komentowane