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 появилась еще в 1960-х годах 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]
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.
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:
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.
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.
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 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]
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]
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
Поддерживается серверными процессорами Qualcomm Centriq [20] и процессорами платформы Intel Xeon Scalable. [21]
_029.png/1280px-HP_Z6_(%E6%9E%81%E5%AE%A2%E6%B9%BEGeekerwan)_029.png)
Поддерживается серверными процессорами Cavium ThunderX2 , серверными процессорами AMD на платформе Epyc и линейкой профессиональных процессоров для рабочих станций Threadripper PRO . [22] [23] [24]
_07.png/1280px-AMD_Epyc_9754_in_Dual-CPU-Socket-Serversystem_(%E6%9E%81%E5%AE%A2%E6%B9%BEGeekerwan)_07.png)
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]
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.