Память rdram

Стандарт RambusDRAM (RDRAM) представляет собой радикально новую архитектуру модулей памяти, которые устанавливались в высокопроизводительных компьютерах с 1999 по 2002 год. Компании Intelи Rambusподписали соглашение о сотрудничестве в 1996 году, в со­ответствии с которым Intelобязалась поддерживать память стандарта RDRAMдо 2001 года. Уверенность в том, что любая предложенная этой компанией память будет безоговорочно поддержана потребителями, стала причиной вложения компанией Intelбольших средств в раз­витие компании Rambus. Так как стандарт RDRAMбыл запатентован компанией Rambus, он не встретил особой поддержки в среде производителей наборов микросхем системной логики и материнских плат. В ответ на это компания Intelзаверила общественность в своей поддержке этой памяти и выпустила в 1998 году первые наборы микросхем и материнские платы, под­держивающие эту память.

К сожалению, с продвижением на рынке наборов микросхем поддержки памяти RDRAMвозникли проблемы ввиду большой задержки их выхода в свет. В то же время память DDR SDRAM быстро завоевывала рынок. Все это заставило компанию Intel пересмотреть свое от­ношение к технологии Rambusи прекратить инвестиции. После 2001 года Intel продолжала поддерживать память RDRAM, установленную в выпущенных ранее системах, однако но­вые наборы микросхем системной логики и системные платы были предназначены для DDR SDRAM. Более того, все последующие наборы микросхем и системные платы Intel поддер­живают установку исключительно модулей памяти DDR и DDR2.

Без поддержки Intel в виде разработки соответствующих наборов микросхем лишь очень небольшая часть компьютеров, проданных после 2002 года, была оснащена модулями памяти RDRAM. Отсутствие поддержки со стороны основных производителей системных плат и на­боров микросхем ведет к тому, что роль стандарта RDRAMв будущем компьютерной индуст­рии станет весьма незначительной.

Стандарт RDRAMиспользует уникальную шину данных между микросхемами памяти, посредством которой специализированные устройства могут взаимодействовать на очень вы­сокой скорости. Стоит отметить, что данная технология была разработана для игровых ком­пьютерных приставок и применяется в таких системах, как Nintendo64 и SonyPlaystation2.

Обычные типы памяти (FPM/RDOи SDRAM) иногда называют устройствами с широким каналом. Ширина канала памяти равна ширине шины данных процессора (в системах Pen­tium— 64 бит). Максимальная производительность памяти SDRAMв исполнении DIMMсо­ставляет 100x8 (или 800) Мбайт/с (частота х количество данных, передаваемых за один такт).

С другой стороны, память RDRAMявляется устройством с узким каналом передачи дан­ных. Количество данных, передаваемых за один такт, достигает только 16 бит (2 байт), не счи­тая двух дополнительных битов контроля четности, однако скорость передачи данных гораздо выше. В настоящее время происходит постепенный переход от параллельной конструкции модулей памяти к последовательной, что напоминает процесс, происходивший в свое время с другими шинами ПК.

Одноканальные 16-разрядные модули памяти RIMMработали вначале с частотой 800 МГц, благодаря чему общая пропускная способность достигала 800x2 (или 1,6) Гбайт/сдля одного канала, что совпадает с характеристиками памяти РС1600 DDR-SDRAM. В первых системах Pentium4 использовались оба банка памяти одновременно, создавая двухканальную структу­ру с пропускной способностью 3,2 Гбайт/с, что соответствует быстродействию шины ориги­нального процессора Pentium4. Одной из особенностей конструкции RDRAMявляется уменьшенное время ожидания между передачами данных. Это связано с циклически повто­ряющимися передачами, выполняемыми одновременно и только в одном направлении.

Современные модули памяти RIMMработают не только с исходной частотой 800 МГц, но и с частотами 1066 и 1200 МГц и существуют как в одноканальных 16-разрядных, так и в мно­гоканальных 32- и 64-разрядных версиях, пропускная способность которых превышает 9,6 Гбайт/с.

Каждая отдельная микросхема, последовательно соединенная с последующей, называется RIMM (RambusInlineMemoryModule). Внешне модуль RIMвыглядит подобно DIMM, од­нако они не взаимозаменяемы. Вся работа с памятью организуется между контроллером па­мяти и отдельным (а не всеми) устройством. Один канал Rambusсодержит три разъема RIMMи может поддерживать до 32 устройств RDRAM(микросхем RDRAM) и больше при использовании буфера. В то же время в большинстве материнских плат устанавливается только два модуля на канал, чтобы избежать проблем с искажением сигнала.

Шина памяти RDRAMобеспечивает обмен данными между всеми устройствами и моду­лями, подключенными к шине, причем каждый модуль оснащен входными и выходными кон­тактами, расположенными на противоположных сторонах платы. Следовательно, любые разъемы RDRAM, не содержащие модуль RIMM, требуют установки электропроводного не­прерывного модуля для замыкания шины передачи данных. Сигналы, дошедшие до конечной области шины, ликвидируются системной платой.

Изначально 16-разрядный канал RIMMработал на частоте 800 МГц, что обеспечивало пропускную способность 1,6 Гбайт/с — такую же, как у модулей РС1600 DDR SDRAM. В сис­темах на базе процессоров Pentium 4 обычно одновременно используются два банка памяти; таким образом, общая пропускная способность возрастает до 3,2 Гбайт/с, что совпадает с так­товой частотой процессоров Pentium 4. В конструкции RDRAM задержка между передачами данных уменьшена до предела, поскольку они выполняются синхронно в замкнутой системе, причем в одном направлении.

Новые версии модулей RIMM работают на частоте 1600 МГц, однако для их поддержки было выпущено совсем мало моделей наборов микросхем и материнских плат.

Каждая микросхема RDRAMв модуле RIMM1600 представляет собой обособленное уст­ройство, подключенное к 16-разрядному каналу данных. Кроме того, микросхемы RDRAMимеют внутреннее ядро со 128-разрядной шиной, разделенной на восемь 16-разрядных банков памяти, работающих на частоте 100 МГц. Другими словами, каждые 10 нс (100 МГц) каждая микросхема RDRAMможет передать 16 байтов данных в ядро и обратно. Широкий внутрен­ний и узкий внешний высокоскоростные интерфейсы являются ключевой характеристикой памяти RDRAM.

Для повышения производительности было предложено еще одно конструктивное реше­ние: передача управляющей информации отделена от передачи данных по шине. Для этого предусмотрены независимые схемы управления, а на адресной шине выделены две группы контактов: для команд выбора строки и столбца и для передачи информации по шине данных шириной 2 байта. Шина памяти работает на частоте 400 МГц, однако данные передаются по фронтам тактового сигнала, т.е. дважды в тактовом импульсе. Правая граница тактового им­пульса называется четным циклом, а левая — нечетным. Синхронизация осуществляется с помощью передачи пакетов данных в начале четного цикла. Максимальное время ожидания составляет 2,5 нс.

Отношение между тактовым сигналом и циклами передачи данных было показано на рис. 6.2. Пять полных циклов тактового сигнала соответствуют десяти циклам данных.

Архитектура RDRAMтакже поддерживает множественные чередующиеся транзакции, одновременно выполняемые в отдельных временных областях, поэтому следующая передача данных может быть начата до завершения предыдущей.

Не менее важно то, что память RDRAMпотребляет мало энергии. Напряжение питания модулей памяти RIMM, как и устройств RDRAM, составляет только 2,5 В. Напряжение низ­ковольтного сигнала изменяется от 1,0 до 1,8 В, т.е. перепад напряжений равен 0,8 В. Кроме того, RDRAMимеет четыре режима пониженного потребления энергии и может автоматиче­ски переходить в режим ожидания на завершающей стадии транзакции, что позволяет еще больше снизить потребляемую мощность.

Как уже упоминалось, микросхемы RDRAMустанавливаются в модули RIMM, по разме­ру и форме подобные DIMM, но не взаимозаменяемые. Существуют модули памяти RIMM, объем которых достигает 1 Гбайт и более. Эти модули могут устанавливаться в системе по одному, поскольку каждый из них технически представляет собой сразу несколько банков памяти. Модули RIMMустанавливаются попарно только в том случае, если существующая системная плата поддерживает двухканальные модули RDRAM, а также если в системе при­меняются 16-разрядные модули RIMM.

Существующие модули памяти RIMMможно разделить по быстродействию на четыре основные группы, обычно работающие в двухканальной среде. Таким образом, модули RIMMобычно устанавливают парами — по одной паре в каждой группе разъемов. Каждая группа разъемов ROMMпредставляет собой один канал. В 32-разрядной версии в одно устройство объединено несколько каналов, при этом согласование пар необязательно. В табл. 6.12 срав­ниваются различные типы модулей RDRAM. Обратите внимание на то, что во избежание пу­таницы с наименованиями модулей DDR, такими как РС800, в именах указана реальная про­пускная способность модулей.

Компания Intelизначально сконцентрировала усилия на внедрении памяти Rambus, что, казалось, позволяло достичь значительного успеха на рынке. К сожалению, задержки в вы­пуске соответствующих наборов микросхем, возникшие из-за технических сложностей кон­струкции памяти RDRAM, стали причиной того, что большинство производителей памяти вернулись к выпуску модулей SRDAMили перешли на выпуск DDR SDRAM. В результате оставшиеся производители подняли цену на RDRAMRIMM в три и более раза, примерно сравняв ее со стоимостью аналогичной по объему памяти DIMM.