Arquitectura de memoria multicanal

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En los campos de la electrónica digital y el hardware informático , la arquitectura de memoria multicanal es una tecnología que aumenta la tasa de transferencia de datos entre la memoria DRAM y el controlador de memoria al agregar más canales de comunicación entre ellos. Teóricamente, esto multiplica la tasa de datos por exactamente el número de canales presentes. La memoria de dos canales emplea dos canales. La técnica se remonta a la década de 1960 y se utilizó en IBM System / 360 Model 91 y en CDC 6600 . ^[1]

Los modernos procesadores de escritorio y estaciones de trabajo de alta gama como la serie AMD Ryzen Threadripper y la línea Intel Core i9 Extreme Edition admiten memoria de cuatro canales. Los procesadores de servidor de la serie AMD Epyc y las plataformas Intel Xeon dan soporte al ancho de banda de la memoria desde el diseño del módulo de cuatro canales hasta el diseño de ocho canales. ^[2] En marzo de 2010, AMD lanzó los procesadores Socket G34 y Magny-Cours Opteron serie 6100 ^[3] con soporte para memoria de cuatro canales. En 2006, Intel lanzó conjuntos de chips que admiten memoria de cuatro canales para su plataforma LGA771 ^[4] y más tarde en 2011 para suPlataforma LGA2011 . ^[5] Se diseñaron conjuntos de chips de microcomputadoras con aún más canales; por ejemplo, el conjunto de chips de AlphaStation 600 (1995) admite memoria de ocho canales, pero la placa posterior de la máquina limitaba el funcionamiento a cuatro canales. ^[6]

Arquitectura de doble canal

Ranuras de memoria de dos canales, con código de color naranja y amarillo para esta placa base en particular.

Los controladores de memoria habilitados para dos canales en una arquitectura de sistema de PC utilizan dos canales de datos de 64 bits. El doble canal no debe confundirse con la velocidad de datos doble (DDR), en la que el intercambio de datos se produce dos veces por reloj DRAM. Las dos tecnologías son independientes entre sí, y muchas placas base utilizan ambas mediante el uso de memoria DDR en una configuración de dos canales.

Operación

La arquitectura de dos canales requiere una placa base con capacidad para dos canales y dos o más módulos de memoria DDR , DDR2 , DDR3 , DDR4 o DDR5 . Los módulos de memoria se instalan en bancos coincidentes, cada uno de los cuales pertenece a un canal diferente. El manual de la placa base proporcionará una explicación de cómo instalar la memoria para esa unidad en particular. Normalmente, se puede colocar un par de módulos de memoria emparejados en el primer banco de cada canal, y un par de módulos de diferente capacidad en el segundo banco. ^[7]Los módulos clasificados a diferentes velocidades se pueden ejecutar en modo de doble canal, aunque la placa base ejecutará todos los módulos de memoria a la velocidad del módulo más lento. Sin embargo, algunas placas base tienen problemas de compatibilidad con ciertas marcas o modelos de memoria cuando intentan usarlas en modo de doble canal. Por esta razón, generalmente se recomienda utilizar pares idénticos de módulos de memoria, razón por la cual la mayoría de los fabricantes de memoria venden ahora "kits" de DIMM de pares coincidentes. Varios fabricantes de placas base solo admiten configuraciones en las que se utiliza un "par combinado" de módulos. Un par coincidente debe coincidir en:

• Capacidad (por ejemplo, 1024 MB). Ciertos conjuntos de chips de Intel admiten chips de diferente capacidad en lo que llaman Modo Flex: la capacidad que se puede combinar se ejecuta en dos canales, mientras que el resto se ejecuta en un solo canal.
• Velocidad (por ejemplo, PC5300). Si la velocidad no es la misma, se utilizará la velocidad más baja de los dos módulos. Asimismo, se utilizará la mayor latencia de los dos módulos.
• Misma latencia CAS (CL) o dirección de columna estroboscópica.
• Número de fichas y lados (por ejemplo, dos lados con cuatro fichas en cada lado).
• Tamaño coincidente de filas y columnas.

La arquitectura de doble canal es una tecnología implementada en las placas base por el fabricante de la placa base y no se aplica a los módulos de memoria. En teoría, se puede utilizar cualquier par de módulos de memoria emparejados en funcionamiento de canal único o de doble canal, siempre que la placa base admita esta arquitectura.

Rendimiento

En teoría, las configuraciones de dos canales duplican el ancho de banda de la memoria en comparación con las configuraciones de un solo canal. Esto no debe confundirse con la memoria de doble velocidad de datos (DDR), que duplica el uso del bus DRAM al transferir datos tanto en los flancos ascendentes como descendentes de las señales de reloj del bus de memoria.

Un punto de referencia realizado por TweakTown , utilizando SiSoftware Sandra, midió un aumento de alrededor del 70% en el rendimiento de una configuración de cuatro canales, en comparación con una configuración de dos canales. ^{[8] : pág. 5} Otras pruebas realizadas por TweakTown sobre el mismo tema no mostraron diferencias significativas en el rendimiento, lo que llevó a la conclusión de que no todo el software de referencia está a la altura de la tarea de explotar el mayor paralelismo ofrecido por las configuraciones de memoria multicanal. ^{[8] : pág. 6}

Pandilleros versus no pandilleros

El canal dual se concibió originalmente como una forma de maximizar el rendimiento de la memoria mediante la combinación de dos buses de 64 bits en un solo bus de 128 bits. ^{[ disputado - discutir ] [ cita requerida ]} Esto se llama retrospectivamente el modo "en grupo". Sin embargo, debido a las ganancias de rendimiento mediocres en las aplicaciones de consumo, ^[9] las implementaciones más modernas de doble canal utilizan el modo "no organizado" de forma predeterminada, que mantiene dos buses de memoria de 64 bits pero permite el acceso independiente a cada canal, en apoyo de múltiples subprocesos. con procesadores multinúcleo . ^{[10] [11]}

La diferencia "agrupada" frente a "no organizada" también podría concebirse como una analogía con la forma en que funciona RAID 0 , en comparación con JBOD . ^[12] Con RAID 0 (que es análogo al modo "en grupo"), depende de la capa lógica adicional proporcionar un mejor uso (idealmente uniforme) de todas las unidades de hardware disponibles (dispositivos de almacenamiento o módulos de memoria) y un mayor rendimiento general . Por otro lado, con JBOD (que es análogo al modo "no organizado") se confía en los patrones de uso estadístico para garantizar un mayor rendimiento general mediante el uso uniforme de todas las unidades de hardware disponibles. ^{[10] [11]}

Arquitectura de triple canal

Operación

La arquitectura de triple canal DDR3 se utiliza en la serie Intel Core i7 -900 (la serie Intel Core i7-800 solo admite hasta dos canales). La plataforma LGA 1366 (por ejemplo, Intel X58) admite DDR3 de triple canal, normalmente 1333 y 1600 Mhz, pero puede funcionar a velocidades de reloj más altas en ciertas placas base. Los procesadores AMD Socket AM3 no utilizan la arquitectura de triple canal DDR3, sino que utilizan memoria DDR3 de doble canal. Lo mismo se aplica a las series Intel Core i3, Core i5 y Core i7-800, que se utilizan en las plataformas LGA 1156 (por ejemplo, Intel P55 ). Según Intel, un Core i7 con DDR3 operando a 1066 MHz ofrecerá velocidades máximas de transferencia de datos de 25.6 GB / s cuando opere en triple canal intercalado.modo. Esto, afirma Intel, conduce a un rendimiento del sistema más rápido, así como a un mayor rendimiento por vatio . ^[13]

Cuando se opera en modo de triple canal, la latencia de la memoria se reduce debido al entrelazado, lo que significa que se accede a cada módulo de forma secuencial para obtener bits de datos más pequeños en lugar de llenar completamente un módulo antes de acceder al siguiente. Los datos se distribuyen entre los módulos en un patrón alterno, triplicando potencialmente el ancho de banda de memoria disponible para la misma cantidad de datos, en lugar de almacenarlo todo en un módulo.

La arquitectura solo se puede utilizar cuando los tres módulos de memoria, o un múltiplo de tres, son idénticos en capacidad y velocidad, y se colocan en ranuras de tres canales. Cuando se instalan dos módulos de memoria, la arquitectura funcionará en modo de arquitectura de doble canal. ^[14]

Procesadores de apoyo

Intel Core i7: Intel Core i7-9xx Bloomfield, Gulftown Intel Core i7-9x0X Gulftown

Intel Xeon: Intel Xeon E55xx Nehalem-EP Intel Xeon E56xx Westmere-EP Intel Xeon ECxxxx Jasper Forest Intel Xeon L55xx Nehalem-EP Intel Xeon L5609 Westmere-EP Intel Xeon L5630 Westmere-EP Intel Xeon L5640 Westmere-EP Intel Xeon LC55x8 Jasper Forest Intel Xeon Wxxxx Bloomfield, Nehalem-EP, Westmere-EP Intel Xeon X55xx Nehalem-EP Intel Xeon X56xx Westmere-EP [15] [16] Intel Xeon x4xx v3 Intel Pentium 14xx v3 Intel Xeon x4xx v2 Intel Pentium 14xx v2 Intel Xeon x4xx Intel Pentium 14xx

Arquitectura de cuatro canales

Operación

La DDR4 de cuatro canales reemplazó a la DDR3 en la plataforma Intel X99 LGA 2011 y también se utiliza en la plataforma Threadripper de AMD . ^{[17] La} arquitectura de cuatro canales DDR3 se utiliza en la plataforma AMD G34 y en la plataforma Intel X79 LGA 2011 . Los procesadores AMD para la plataforma C32 y los procesadores Intel para la plataforma LGA 1155 (por ejemplo, Intel Z68 ) utilizan memoria DDR3 de doble canal en su lugar.

La arquitectura se puede usar solo cuando los cuatro módulos de memoria (o un múltiplo de cuatro) son idénticos en capacidad y velocidad, y están colocados en ranuras de cuatro canales. Cuando se instalan dos módulos de memoria, la arquitectura funcionará en modo de doble canal; Cuando se instalan tres módulos de memoria, la arquitectura funcionará en modo de triple canal. ^[14]

Procesadores de apoyo

Desgarrador de hilos AMD: AMD Ryzen Threadripper 3.a generación 3960X AMD Ryzen Threadripper 3.a generación 3970X AMD Ryzen Threadripper 3.a generación 3990X AMD Ryzen Threadripper 2.a generación 2990WX AMD Ryzen Threadripper 2.a generación 2970WX AMD Ryzen Threadripper 2.a generación 2950X AMD Ryzen Threadripper de segunda generación 2920X Desgarrador de roscas AMD Ryzen 1950X Desgarrador de hilos AMD Ryzen 1920X Desgarrador de hilos AMD Ryzen 1900X AMD Epyc: Procesadores de la serie Epyc 7003 Procesadores de la serie Epyc 7002 Procesadores de la serie Epyc 7001 AMD Opteron: Opteron serie 6300 "Abu Dhabi" (32 nm) [18] Opteron serie 6200 "Interlagos" (32 nm) [19] Opteron serie 6100 "Magny-Cours" (45 nm) [3]

Núcleo Intel: Intel Core i9-10900X Intel Core i7-9800X Intel Core i9-7980XE Intel Core i9-7940X Intel Core i9-7900X Intel Core i7-7820X Intel Core i7-7800X Intel Core i7-6950X Intel Core i7-6900K Intel Core i7-6850K Intel Core i7-6800K Intel Core i7-5960X Intel Core i7-5930K Intel Core i7-5820K Intel Core i7-4960X Intel Core i7-4930K Intel Core i7-4820K Intel Core i7-3970X Intel Core i7-3960X Intel Core i7-3930K Intel Core i7-3820

Intel Xeon: Intel Xeon E5-x6xx v4 Intel Xeon E7-x8xx v3 Intel Xeon E5-x6xx v3 Intel Xeon E7-x8xx v2 Intel Xeon E5-x6xx v2 Intel Xeon E7-x8xx Intel Xeon E5-x6xx

Arquitectura de canal hexadecimal

Compatible con procesadores de servidor Qualcomm Centriq , ^[20] y procesadores de la plataforma escalable Intel Xeon. ^[21]

Arquitectura de ocho canales

Compatible con los procesadores de servidor Cavium ThunderX2 , los procesadores de servidor de AMD de su plataforma Epyc y la línea Threadripper PRO de procesadores de estación de trabajo de clase profesional de la familia de productos AMD Ryzen PRO. ^{[22] [23] [24]}

Ver también

• Lista de anchos de banda de dispositivos
• Lockstep (informática)

Referencias

1. Jacob, Bruce; Ng, Spencer; Wang, David (2007). Sistemas de memoria: caché, DRAM, disco . Morgan Kaufmann. pag. 318. ISBN 978-0-12-379751-3.
2. jpringle (12 de septiembre de 2017). "Benchmarking Epyc, Ryzen y Xeon: Tyranny of Memory" . Sistema regional de modelización oceánica . Consultado el 23 de abril de 2021 .
3. "Guía de referencia rápida de la plataforma de la serie Opteron 6000" (PDF) . AMD. Archivado desde el original (PDF) el 12 de mayo de 2012 . Consultado el 15 de octubre de 2012 .
4. Controlador de memoria 5000P , Intel.
5. muestra el chipset Intel LGA2011 socket x68 express , Tech power up.
6. John H. Zurawski; John E. Murray; Paul J. Lemmon, "El diseño y la verificación de la estación de trabajo AlphaStation 600 serie 5" , HP , 7 (1).
7. "Informe técnico de la arquitectura de memoria DDR de doble canal Intel" (PDF) (Rev. 1.0 ed.). Infineon Technologies North America y Kingston Technology. Septiembre de 2003. Archivado desde el original (PDF, 1021  KB ) el 29 de septiembre de 2011 . Consultado el 6 de septiembre de 2007 .
8. Shawn Baker (16 de noviembre de 2011). "Análisis de rendimiento de memoria Intel X79 Quad Channel y Z68 Dual Channel" . TweakTown . Consultado el 30 de noviembre de 2013 .
9. "Controlador de memoria AMD Phenom X4 en el modo combinado / no organizado" . ixbtlabs.com . 2008-08-16 . Consultado el 9 de enero de 2014 .
10. Gionatan Danti (17 de junio de 2010). "El controlador de memoria Phenom / PhenomII: comparativo de modo combinado vs no organizado" . ilsistemista.net . Consultado el 9 de enero de 2014 .
11. "Guía del desarrollador de BIOS y kernel (BKDG) para procesadores AMD Family 10h" (PDF) . amd.com . 2013-01-11. págs. 107–108 . Consultado el 9 de enero de 2014 . Cuando los DCT están en modo de agrupación, como se especifica en [El registro bajo de selección del controlador DRAM] F2x110 [DctGangEn], cada DIMM lógico tiene dos canales de ancho. Cada DIMM físico de un DIMM lógico de 2 canales debe tener el mismo tamaño y utilizar los mismos parámetros de tiempo. Ambos DCT deben programarse con la misma información (consulte 2.8.1 [Registros de configuración de DCT]). Cuando los DCT están en modo no organizado, un DIMM lógico es equivalente a un DIMM físico de 64 bits y cada canal está controlado por un DCT diferente. Se recomienda que los sistemas típicos funcionen en modo no organizado para beneficiarse del paralelismo adicional generado al utilizar los DCT de forma independiente. Consulte 2.12.2 [Consideraciones sobre DRAM para ECC] para conocer las implicaciones de DRAM ECC del modo en grupo y no en grupo. El modo de grupo no es compatible con los procesadores S1g3, S1g4, ASB2 y G34.
12. Rouse, Margaret (septiembre de 2005). "JBOD (solo un montón de discos o solo un montón de unidades)" . SearchStorage.TechTarget.com . Consultado el 9 de enero de 2014 .
13. Resumen del producto X58 (PDF) , Intel
14. Placas de sobremesa: módulos de memoria triple , Intel, Modos de memoria de uno y varios canales
15. "Comparación de productos de la familia Core i7" . Intel. Especificaciones de memoria: # de canales de memoria.
16. "Comparación de productos de la familia Xeon" . Intel. Especificaciones de memoria: # de canales de memoria.
17. AMD Ryzen Threadripper y Vega Attack Prey At 4K, Quad GPUs Shred Blender, Radeon RX Vega Hits In July , ".... con 16 núcleos y 32 hilos con soporte para memoria DDR4 de cuatro canales ......"
18. "Guía de referencia rápida del procesador AMD Opteron serie 6300" (PDF) . Consultado el 11 de diciembre de 2013 .
19. "Guía de referencia rápida del procesador AMD Opteron serie 6200" (PDF) . Consultado el 15 de octubre de 2012 .
20. Kennedy, Patrick (23 de agosto de 2017). "CPU Qualcomm Centriq 2400 ARM de Hot Chips 29" . Sirva el hogar . Consultado el 14 de noviembre de 2017 .
21. https://www.intel.in/content/www/in/en/products/processors/xeon/scalable/bronze-processors/bronze-3106.html
22. Cutress, Ian (7 de marzo de 2017). "AMD prepara CPU Nápoles de 32 núcleos para servidores 1P y 2P: Próximamente en el segundo trimestre" . Anandtech . Consultado el 7 de marzo de 2017 .
23. Kennedy, Patrick (9 de noviembre de 2017). "Detalles de la plataforma Cavium ThunderX2 y OCP" . Sirva el hogar . Consultado el 14 de noviembre de 2017 .
24. Cutress, Ian (14 de julio de 2021). "Revisión de AMD Threadripper Pro: ¿una actualización sobre Threadripper regular?" . AnandTech . Consultado el 18 de agosto de 2021 .

enlaces externos

• "Modos de memoria simple, dual, triple y flexible", compatibilidad con placas base de escritorio , Intel.
• Todo lo que necesita saber sobre las arquitecturas de memoria de canal doble, triple y cuádruple , noviembre de 2011, secretos de hardware
• Guía de configuración de memoria para placas base DP de la serie X9: actualización revisada de Ivy Bridge (Socket R y B2) , enero de 2014, Super Micro Computer, Inc.
• Guía de frecuencia de memoria DDR3 , mayo de 2012, AMD (archivada)