Буферизованная registered. Типы оперативной памяти
Персональные компьютеры содержат несколько видов памяти, в том числе микропроцессорную (МПП), регистровую кэш-память и основную (ОП). Быстродействие этих устройств измеряется временем поиска, считывания и/или записи информации (). Для МПП время обращения = 0,001 — 0,002 мкс, для регистровой памяти = 0,002 — 0,010 мкс, а для основной – = 0,005 — 0,100 мкс.
Создается память на микросхемах статического (SRAM) или динамического (DRAM) типа. Статический тип обладает более высоким быстродействием и энергопотреблением, дороже динамического и обладает более низкой удельной плотностью (единицы мегабайт на корпус). Динамическая память имеет большее время срабатывания, большую удельную плотность (десятки мегабайт на корпус), меньшее энергопотребление.
Микропроцессорная память включена в состав МП, имеет сравнительно небольшую емкость и представляет собой набор регистров для передачи команд и данных. Регистровая кэш-память – это высокоскоростная память, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш-память, и результаты операций, выполненные в МП, также записываются в кэш-память. Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы, однако для современных ПК рост производительности практически прекращается после 1Мбайт кэш-памяти второго уровня L2. Кэш-память может применяться не только между МП и ОП, но и между ОП и внешними запоминающими устройствами.
Как известно, основная память содержит оперативное (ОЗУ или RAM – энергозависимая память) и постоянное (ПЗУ или ROM – энергонезависимая память) запоминающие устройства. Основу ОЗУ составляют микросхемы динамической памяти. На материнской плате обычно находятся несколько разъемов для подключения модулей ОП. Модули памяти бывают с контролем четности и без него. Контроль четности позволяет обнаружить ошибку и прервать выполнение программы, также существуют модули с автоматической коррекцией ошибок (ECC).
Различают следующие модули ОП:
· DIP – одиночная микросхема памяти, в настоящее время используется только в составе более укрупненных модулей;
· SIMM – печатная плата с односторонним разъемом типа слот и микросхемами типа DIP, бывают 30-контактные (75 мм) и 72-контактные (100 мм) емкостью 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 и 64 Мбайта. Они могут выпускаться с контролем четности и без него, имеют быстродействие 60 и 70 нс, в настоящее время считаются устаревшими и практически в ПК не применяются;
· DIMM – имеет 168-контактные разъемы (длина 130 мм), может иметь разрядность 64 бита (без контроля четности), 72 бита (с контролем четности) и 80 бит (ECC), емкость модулей – 16, 32, 64, 256 или 512 Мбайт. Время обращения 6-10 нс;
· RIMM – состоят из микросхем типа Direct RDRAM, требуют интенсивного охлаждения, связанного с со значительным энергопотреблением и высоким быстродействием (5 нс и менее). Они имеют меньшее число контактов, чем DIMM, заключены в специальные металлические экраны от излучения.
Оперативная память также различается по типам. Тип памяти определяется ее логической структурой и режимами работы. Выделяют следующие типы:
· FPM DRAM – динамическая память с быстрым страничным доступом, выпускалась в основном в конструктиве SIMM;
· RAM EDO – фактически представляет собой FPM DRAM, к которой добавлены специальные регистры, позволяющие проводить удержание данных до следующего запроса и ускоряющие процесс считывания последовательных массивов данных, выпускалась в конструктиве SIMM и DIMM;
· BEDO RAM – EDO с блочным доступом для ускорения доступа, выпускается в конструктиве SIMM и DIMM;
· SDRAM – синхронная динамическая память, позволяет увеличить производительность системы за счет синхронизации скорости ОЗУ со скоростью работы шины процессора. Время обращения 5 — 10 нс, обычно выпускается в виде DIMM;
· DDR SDRAM – вариант SDRAM с удвоенной пропускной способностью и работающей на более высокой частоте, конструктивно совместим с DIMM;
· DRDRAM – высокопроизводительная память, обладающая рядом особенностей, выпускается в конструктиве RIMM.
Основу ПЗУ составляют микросхемы, программируемые только один раз, либо многократно. Быстродействие у постоянной памяти меньше, чем у оперативной, поэтому для повышения быстродействия содержимое ПЗУ копируется в ОЗУ и при работе непосредственно используется эта копия, называемая теневой памятью ПЗУ (Shadow ROM).
Регистровая память (registered, буферизованная, buffered) – вид оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и контроллером памяти. Обычно используется в системах, требующих масштабируемости и отказоустойчивости. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер памяти, что позволяет устанавливать большее количество модулей памяти на один канал. Таким образом, обеспечение максимального объема памяти, поддерживаемого современными процессорами, возможно только при использовании регистровой памяти
Регистровые модули (RDIMM) необходимы для установки большого объема оперативной памяти по сравнению с небуферизованной памятью DIMM (UDIMM). Стоит учитывать, что модули UDIMM – неважно, с поддержкой ECC или без нее, – не могут работать совместно с RDIMM, причем в некоторых случаях попытка совместить такую память может привести к выходу из строя материнской платы либо модулей памяти. Поэтому, выбирая память, необходимо сразу брать регистровые модули, так как в случае модернизации не придется заменять всю память сервера. Максимальные значения объема памяти, ее частоты и количество модулей приведены в таблице ниже. Также здесь представлена информация о :
| UDIMM | RDIMM | LV RDIMM | LRDIMM | |
| Максимальная частота при двух модулях на канал | 1333 | 1600 МГц | 1333 МГц | 1333 МГц |
| Максимальная частота при трех модулях на канал | Работа в таком режиме не допускается | 1333 МГц | 1333 МГц | 1066 МГц |
| Максимальный объем памяти на процессор (четырехканальный режим) | 64 ГБ | 192 ГБ при трех модулях на канал - Dual Rank 256 ГБ при двух модулях на канал - Quad Rank |
384 ГБ | |
| Максимальная частота памяти при максимальном объеме |
1066 МГц | 1066 МГц - Dual Rank 800 МГц - Quad Rank |
1066 МГц - Dual Rank 800 МГц - Quad Rank |
1066 МГц |
| Рабочее напряжение | 1.5 В | 1.5 В | 1.35 В | 1.35 В/1.5 В |
| Потребление энергии при трех модулях на канал (на модуль) |
4 Вт | 4.5 Вт | ≤4 Вт | 5-6 Вт |
Преимущества регистровой памяти прекрасно демонстрируют серверные материнские платы, например SuperMicro X9DR3-LN4F+, на которой имеется 24 слота памяти, по 12 на каждый процессор. Так как процессоры для данной платы поддерживают четырехканальную память, получаем три модуля на канал. Для сравнения – платы для похожих процессоров, не поддерживающих регистровую память, имеют максимум восемь слотов памяти.
Некоторым недостатком регистровой памяти является небольшое уменьшение производительности. Каждое чтение и запись буферизуются в регистре на один такт, прежде чем попадут с шины памяти в чип DRAM, поэтому регистровая память считается на один такт более медленной, чем нерегистровая. Для памяти типа SDRAM, к которой относятся современные DDR3 и DDR4 модули, эта задержка существенна только для первого цикла в серии запросов.
Из-за использования регистров возникает дополнительная задержка при работе с памятью. Каждое чтение и запись буферизуются в регистре на один такт, прежде чем попадут с шины памяти в чип DRAM, поэтому регистровая память считается на один такт более медленной, чем нерегистровая (UDIMM , unregistered DRAM). Для памяти SDRAM эта задержка существенна только для первого цикла в серии запросов (burst).
Буферизации в регистровой памяти подвергаются только сигналы управления и выставления адреса.
Буферизованная память (Buffered memory ) - более старый термин для обозначения регистровой памяти.
Некоторые новые системы используют полностью буферизованную память FB-DIMM , в которой производится буферизация не только управляющих линий, но и линий данных при помощи специального контроллера AMB, расположенного на каждом модуле памяти.
Техника регистровой памяти может применяться к различным поколениям памяти, например: DDR DIMM , DDR2 DIMM , DDR3 DIMM
Напишите отзыв о статье "Регистровая память"
Примечания
Литература
- Memory systems: cache, DRAM, disk; раздел 10.3.3 Registered Memory Module (DIMM)
Ссылки
- // ixbt
| Это заготовка статьи о компьютерной технике . Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
Отрывок, характеризующий Регистровая память
– Дурак! скотина! – закричал Пьер, что редко с ним случалось, ругая своего кучера. – Домой я велел; и скорее ступай, болван. Еще нынче надо выехать, – про себя проговорил Пьер.Пьер при виде наказанного француза и толпы, окружавшей Лобное место, так окончательно решил, что не может долее оставаться в Москве и едет нынче же в армию, что ему казалось, что он или сказал об этом кучеру, или что кучер сам должен был знать это.
Приехав домой, Пьер отдал приказание своему все знающему, все умеющему, известному всей Москве кучеру Евстафьевичу о том, что он в ночь едет в Можайск к войску и чтобы туда были высланы его верховые лошади. Все это не могло быть сделано в тот же день, и потому, по представлению Евстафьевича, Пьер должен был отложить свой отъезд до другого дня, с тем чтобы дать время подставам выехать на дорогу.
24 го числа прояснело после дурной погоды, и в этот день после обеда Пьер выехал из Москвы. Ночью, переменя лошадей в Перхушкове, Пьер узнал, что в этот вечер было большое сражение. Рассказывали, что здесь, в Перхушкове, земля дрожала от выстрелов. На вопросы Пьера о том, кто победил, никто не мог дать ему ответа. (Это было сражение 24 го числа при Шевардине.) На рассвете Пьер подъезжал к Можайску.
Все дома Можайска были заняты постоем войск, и на постоялом дворе, на котором Пьера встретили его берейтор и кучер, в горницах не было места: все было полно офицерами.
В Можайске и за Можайском везде стояли и шли войска. Казаки, пешие, конные солдаты, фуры, ящики, пушки виднелись со всех сторон. Пьер торопился скорее ехать вперед, и чем дальше он отъезжал от Москвы и чем глубже погружался в это море войск, тем больше им овладевала тревога беспокойства и не испытанное еще им новое радостное чувство. Это было чувство, подобное тому, которое он испытывал и в Слободском дворце во время приезда государя, – чувство необходимости предпринять что то и пожертвовать чем то. Он испытывал теперь приятное чувство сознания того, что все то, что составляет счастье людей, удобства жизни, богатство, даже самая жизнь, есть вздор, который приятно откинуть в сравнении с чем то… С чем, Пьер не мог себе дать отчета, да и ее старался уяснить себе, для кого и для чего он находит особенную прелесть пожертвовать всем. Его не занимало то, для чего он хочет жертвовать, но самое жертвование составляло для него новое радостное чувство.
Очень часто при выборе комплектующих мы сталкиваемся с различными непонятными терминами и понятиями. При выборе оперативной памяти это может быть DDR, DDR2, DDR3, DDR4, RDRAM, RIMM и т.п. Если с основными типами ОЗУ всё более-менее понятно, а поддержка каждого типа указана в описании к материнской плате, то такой параметр, как ECC у многих вызывает некоторые вопросы. Что такое ECC-память? Можно ли использовать ECC оперативку на домашнем компьютере и в чём главное отличие ECC RAM и non-ECC RAM?
Что такое ECC-память?
Это особый вид оперативной памяти со встроенными аппаратными средствами коррекции ошибок. Подобные модули памяти были разработаны специально для серверов, где требования к корректности данных и надёжности их обработки значительно выше чем на персональных компьютерах.
ECC-Ram автоматически распознаёт спонтанные изменения данных в блоках хранения, то есть возникшие ошибки. Обычная — десктопная память без поддержки механизмов коррекции называется non-ECC.
На что способна ECC-память и как это работает?
Память с коррекцией ошибок может определить и исправить 1 бит изменённых данных в каждом машинном слове. Что это значит? Если данные между записью и чтением были по каким-либо причинам изменены (то есть возникла ошибка), то ECC ОЗУ скорректирует значение до верного. Подобная функциональность требует поддержки со стороны контроллера оперативной памяти. Эта поддержка может быть организована со стороны чипсета материнской платы, встроенного контроллера ОЗУ в современные процессоры.
Алгоритм исправления ошибок основан на коде Хэмминга, но для исправления более одной ошибки применяются прочие алгоритмы. На практике используются модули памяти, где для каждых 8 микросхем памяти добавляется ещё по одной микросхеме, хранящей ECC-коды (8 бит на каждые 64 бита основной памяти).
Почему искажается значение в ячейках памяти RAM?
Одна из основных причин искажения данных — космические лучи. Хотя мы находимся на Земле под защитой атмосферы, космические лучи несут с собой некие элементарные частицы, способные влиять на электронику, в том числе, на компьютерную память. Под действием энергии этих частиц возможно изменение состояния ячейки памяти, что ведёт к искажению данных и возникновению ошибок. Интересно, что воздействие космических лучей увеличивается с ростом высоты, поэтому компьютерные системы, находящиеся на большой высоте требуют лучшей защиты.
Как работает память с поддержкой ECC
Один из механизмов контроля ошибок в оперативной памяти — использовать технологию контроля чётности, что позволяет фиксировать факт возникновения ошибки в данных, но не позволяет скорректировать данные.
Для ECC коррекции используется код Хэмминга. ECC защищает компьютерные системы от некорректной работы в связи с порчей памяти и снижает вероятность критического отказа системы. Память с поддержкой ECC работает на 2-3 % медленнее чем non-ECC в зависимости от приложений.
Причины использовать ЕСС-память
Объективных причин использовать оперативную память с поддержкой ECC в настольных компьютерах нет. Так как вероятность возникновения ошибок данных крайне мала, то в обычных сценариях использования ПК крайне маловероятно, что возникновение ошибки приведёт к возникновению проблем или критических сбоев в работе ПК. Самый страшный сценарий — появление синего экрана смерти BSOD. Кроме того, использование ECC-ОЗУ затруднено тем, что настольные процессоры и материнские платы в своём большинстве не поддерживают данный тип оперативной памяти.
Использование оперативки с коррекцией ошибок ECC актуально для сервером и корпоративного сегмента, где требования к отказоустойчивости и надёжности очень высоки, а корректность данных может влиять на результаты вычислений и работу системы в целом.
| Как Вам? - |
Существует два основных типа оперативной памяти (ОЗУ); это буферизованная память — или регистровая память — и небуферизованная память. Небуферизованная память быстрее, и чаще значительно дешевле, чем буферизованная память. Таким образом — это тип модуля, который можно найти практически во всех домашних настольных и портативных компьютерах. Буферизованная память более дорогая, чем небуферизованный тип, и она также медленнее из-за того, как она обрабатывает хранение и восстановление данных.
Буферизованная память, однако, намного более стабильна, чем небуферизованные формы, поэтому она используется в основном на компьютерах с мейнфреймом и в серверах.
Небуферизованная память на сегодняшний день является наиболее распространенной формой модуля памяти компьютера, который можно найти в повседневном использовании. Эти модули памяти дешёвые для производства по сравнению с буферизованными модулями памяти, частично из-за их общего использования на домашних и коммерческих компьютерах, а также из-за того, что используется меньше аппаратного обеспечения. В небуферизованном модуле памяти нет встроенного оборудования для работы в качестве регистра для инструкций между чипом RAM и контроллером памяти компьютера. Это приводит к более быстрой скорости работы, но увеличивает риск критической ошибки потери памяти, возникающей из-за случайного характера размещения и восстановления информации, особенно в периоды интенсивной активности.
Чаще всего именуемая зарегистрированной памятью является буферизованной памятью. Небуферизованная память, как ни странно, сохранила своё имя и не была изменена на незарегистрированную память. Буферизованная память отличается от небуферизованного типа тем, что в ней имеется аппаратный регистр, который хранит информацию в кеше за один такт работы микросхемы памяти. Хотя эта операция может привести к более медленному времени работы микросхемы памяти, она обеспечивает дополнительную стабильность и снижает риск ошибок памяти.
В общем бытовом использовании разница в скорости между двумя типами модулей памяти кажется незначительной. В периоды интенсивного обмена информацией проявляется латентность, наблюдаемая с помощью регистра. Буферизованная память обычно используется в серверных компьютерах и системах мейнфреймов для обеспечения стабильности и защиту от повреждения, которая может возникать в небуферизованных модулях, когда они подвергаются постоянному интенсивному использованию. Хотя буферизованные модули являются более дорогими и, как правило, более медленными в работе, стабильность памяти и безопасность данных более чем компенсируются в рабочей среде.
