Полностью буферизуемая память FB-DIMM для серверов.

Полностью буферизуемые модули памяти с двухрядным расположением выводов (Fully Buffered Dual In-line Memory Module, FB-DIMM) представляют собой нечто большее, чем просто последний каприз отрасли хранения: лишь коренная переработка модульной архитектуры позволяет гарантировать безоблачное будущее оперативной памяти в серверах и рабочих станциях. Вычислительные системы с FB-DIMM появятся на рынке уже в следующем году.

Важнейшим требованием к серверу по-прежнему остается стабильность, такие параметры, как производительность или цена, уступают ей по важности. Однако именно этого свойства и не доставало последнему поколению SDRAM DDR (см. «Словарь»): модули DDR400 по своим характеристикам выходят далеко за пределы технических параметров спецификации JEDEC и производителя микросхем Intel. Поэтому при установке в серверных системах нескольких микросхем памяти производительность снижается до уровня модулей DDR300 или даже DDR266.

Еще одним слабым местом архитектуры DDR1 является тот факт, что контроллеры памяти на системной плате с ростом тактовой частоты могут адресовать все меньшее количество модулей. Несмотря на растущий объем каждого модуля общая емкость современных серверных системных плат падает — тенденция, противоречащая требованиям потребителей.

Спецификация DDR2 принесла лишь небольшие улучшения в построении серверов. Положительны-ми моментами стали понижение напряжения питания с 2,5 до 1,8 В и накристальное терминирование (On-Die Termination, ODT). Благодаря этим мерам качество сигнала значительно улучшается.

Тем не менее DDR2 всего лишь эволюционный шаг, но не революционный прорыв по отношению к своему предшественнику — DDR1. Однако для массовых рынков персональных компьютеров и ноутбуков он был необходимым и способствовал минимизации стоимости разработок и переоснащений микросхем, наборов и плат. Поэтому JEDEC придерживается одной параллельной архитектуры памяти, когда все микросхемы должны сообщаться с центральным контроллером памяти на системной плате. Как следствие, модуль DDR2 обладает 240 контактами для подключения, и сеть проводников на плате между контроллером и контактной панелью памяти становится очень сложной и трудно реализуемой.

ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВАЯ АРХИТЕКТУРА

С принятием концепции полностью буферизуемых модулей памяти с двухрядным расположением вы-водов JEDEC изменил архитектуру, не отказываясь при этом от преимуществ стандартных компонентов. Так, используемые в новых серверных модулях микросхемы идентичны стандартным модулям DDR2. Кроме того, расчет сделан на то, чтобы с будущими микросхемами DDR3 можно было работать без изменения стандарта.

Новая архитектура шины схожа с разработанной компанией Intel шиной PCI Express. FB-DIMM предусматривает последовательное двухточечное соединение между контроллером и первым модулем памяти, а также соответствующие соединения между модулями. При построении последних применяется новый центральный компонент — расширенный буфер памяти (Advanced Memory Buffer, AMB).

AMB берет на себя решение нескольких задач. Прежде всего, он служит в качестве буфера, однако не только для адресных и управляющих данных, как в случае модулей ECC Registered, а для любой информации. Поэтому отдельные модули могут быть отделены от контроллера памяти: он взаимодействует лишь с расширенным буфером памяти первого модуля. АМВ берет на себя дальнейшую коммуникацию с другими модулями и собственной микросхемой памяти. Он один отвечает за доступ с целью чтения или записи и потому в состоянии выполнять их в двух направлениях — одновременно проводить и запись, и чтение.

На практике это означает, что, как и ранее, на одной информационной магистрали контроллера могут быть размещены до восьми модулей. Для стандартной памяти DDR2 возможна установка лишь двух модулей, что в случае двухканальной памяти ограничивает максимальное количество гнезд четырьмя. Системы для полностью буферизуемых DIMM, напротив, поддерживают до шести каналов, т. е. в них находится место до 48 модулей.

Насколько последовательное двухточечное соединение упрощает компоновку системной платы, можно видеть из следующего примера: модулям DIMM требуется для коммуникации 240 контактов на каждый канал и два канала в двухканальной системе. Тем самым для четырех модулей необходимы 480 отдельных соединений. Таким образом, при наибольшей емкости в 2 Гбайт достигается общий объем оперативной памяти DDR в 8 Гбайт. Каналу FB-DIMM достаточно 69 контактов. Шесть каналов с максимальным заполнением могут обеспечить до 192 Гбайт оперативной памяти при всего лишь 414 соединениях.

При использовании модулей DDR2-800 пропускная способность увеличивается с 10 до 40 Гбайт/с. Компоновка токопроводящих дорожек для серверных плат, по крайней мере для подключения памяти, становится проще, дешевле и эффективнее, чем в случае стандартной системной платы. Однако полностью буферизуемые DIMM — это оперативная память исключительно для серверов и рабочих станций, именно в качестве таковых их рассматривают JEDEC и Intel. Преимущества данной технологии проявляются лишь при больших объемах памяти, что типично для корпоративных серверов или рабочих станций CAD.

Рисунок 1. Модуль памяти FB-DIMM (на 1 Гбайт).

Сегодня все именитые производители памяти предлагают своим клиентам FB-DIMM в качестве опытных образцов (см. Рисунок 1). Начало продаж соответствующих плат и комплектных систем начнется, судя по всему, в I квартале 2006 г. Несколько позже ожидается окончательная спецификация JEDEC — комитет, как обычно, не торопится. Конечно, на рынке по-прежнему будут появляться недорогие серверы начального уровня в виде одно- или двухпроцессорных решений со стандартными модулями DDR2 и без буферов, однако во всех критичных областях будут доминировать полностью буферизуемые решения. Поскольку при разработке архитектуры FB-DIMM учитывалось и следующее поколение микросхем DDR, эта память обещает необходимую защиту на будущее, что является важным критерием при приобретении новых систем.

Геральд Диркс — управляющий директор компании Memorysolution. С ним можно связаться по адресу: pf@lanline.awi.de.


? AWi Verlag


Словарь

Кристалл. Микросхема из кремниевого полупроводникового материала, представляющая собой ядро микросхемы памяти. На нем расположены все транзисторы, проводники и схемы.

AMB. Advanced Memory Buffer — расширенный буфер памяти. Этот компонент памяти FB-DIMM отвечает за буферизацию данных и координацию взаимодействия модулей памяти с системными платами.

DDR. Double Data Rate — удвоенная скорость передачи данных. Оперативная память, в которой при той же тактовой частоте достигается вдвое большая скорость передачи сигнала, поскольку для передачи данных используются оба его фронта (возрастающий и убывающий).

DDR-400. Модули DDR, работающие с тактовой частотой в 400 МГц (последнее и самое быстрое поколение памяти DDR1).

DIMM. Dual In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением выводов. Удвоенное количество контактов благодаря электрически изолированным друг от друга передним и задним сторонам контактов.

FB-DIMM. Fully Buffered Dual In-line Memory Module — полностью буферизуемый модуль памяти с двухрядным расположением выводов. Все передаваемые данные сохраняются в AMB, благодаря чему становится возможным их одновременное двунаправленное движение.

JEDEC. JEDEC Solid State Technology Association — Ассоциация твердотельных технологий JEDEC, ведущая свое происхождение от Объединенного совета по электронным устройствам (Joint Electronic Device Engineering Council, JEDEC), объединяет все ведущие предприятия и организации полупроводниковой промышленности с целью разработки обязательных стандартов для продуктов и интерфейсов.

ODT. On-Die Termination — накристальное терминирование. Нагрузочные резисторы расположены не на контроллере памяти, а на ее микросхеме: маршрут сигнала заметно сокращается, а качество — повышается.

SDRAM. Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольной выборкой. Память прямого доступа, работающая синхронно с частотой системной синхронизации, данные могут сохраняться в любом месте (произвольно). Поскольку это не долговременная память, заряды, представляющие данные, должны постоянно (динамически) обновляться.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями