Зарегистрированная память: типы, особенности и применение.

Введение

Тип компьютерной памяти

Регистрированная память (также называемая буферизованной памятью) – это компьютерная память, которая имеет регистр между модулями DRAM и контроллером памяти системы. Регистрированный модуль памяти создает меньшую электрическую нагрузку на контроллер памяти по сравнению с незарегистрированным. Регистрированная память позволяет компьютерной системе оставаться стабильной при большем количестве установленных модулей памяти, чем это было бы возможно без нее. При сравнении обычной памяти с зарегистрированной, обычная память обычно называется небуферизованной или незарегистрированной памятью. Если зарегистрированная память изготавливается в виде модуля DIMM, она называется RDIMM. Соответственно, незарегистрированный модуль DIMM называется UDIMM или просто "DIMM". Регистрированная память часто стоит дороже из-за дополнительной схемы и меньших объемов производства, поэтому она обычно используется в приложениях, где требования к масштабируемости и надежности важнее низкой стоимости, например, в серверах. Хотя большинство регистрированных модулей памяти также оснащены памятью с кодом коррекции ошибок (ECC), возможно изготовление регистрированных модулей памяти без ECC и наоборот. Незарегистрированная память ECC поддерживается и используется на материнских платах рабочих станций или серверов начального уровня, которые не рассчитаны на работу с очень большими объемами памяти.

Выступление

Обычно использование регистровой памяти приводит к снижению производительности. Каждый запрос на чтение или запись буферизуется на один цикл между шиной памяти и DRAM, поэтому регистровую RAM можно рассматривать как работающую с задержкой в один тактовый цикл по сравнению с эквивалентной нерегистрированной DRAM. Для SDRAM это справедливо только для первого цикла выборки. Однако это снижение производительности не является универсальным. На скорость доступа к памяти влияет множество других факторов. Например, процессоры серии Intel Westmere 5600 используют чередование каналов доступа к памяти, распределяя запросы по трем каналам. При использовании двух модулей DIMM на канал максимальная пропускная способность памяти для данной конфигурации с UDIMM снижается примерно на 5% по сравнению с RDIMM.

Совместимость

Как правило, материнская плата должна соответствовать типу памяти; следовательно, зарегистрированная память не будет работать в материнской плате, не рассчитанной на неё, и наоборот. Некоторые материнские платы ПК поддерживают или требуют использование зарегистрированной памяти, но смешивать зарегистрированные и нерегистрированные модули памяти нельзя. Часто возникает путаница между зарегистрированной и ECC памятью. Распространено мнение, что ECC память (которая может быть как зарегистрированной, так и нерегистрированной) вообще не будет работать в материнской плате без поддержки ECC, даже если функциональность ECC не используется. Однако проблемы совместимости возникают именно при попытке использовать зарегистрированную память (которая часто поддерживает ECC и обозначается как ECC RAM) в материнской плате ПК, не поддерживающей её.

Типы буферной памяти

Регистрированные (буферизированные) модули DIMM (R DIMM) вставляют буфер между контактами командной и адресной шин на модуле DIMM и чипами памяти. Модуль DIMM большой емкости может содержать множество чипов памяти, каждый из которых должен получать адрес памяти, и их суммарная входная емкость ограничивает скорость работы шины памяти. Перераспределяя командные и адресные сигналы внутри R DIMM, становится возможным подключить к шине памяти больше чипов. Цена – увеличение задержки памяти из-за одного дополнительного тактового цикла, необходимого для прохождения адреса через дополнительный буфер. Первые модули регистрированной памяти были физически несовместимы с нерегистрированными модулями, однако два варианта SDRAM R DIMM механически взаимозаменяемы, и некоторые материнские платы могут поддерживать оба типа. Модули DIMM с пониженной нагрузкой (LR DIMM или LRDIMM) аналогичны R DIMM, но добавляют буфер и к линиям данных. Иными словами, LR DIMM буферизируют как управляющие, так и информационные линии, сохраняя при этом параллельную природу всех сигналов. В результате LR DIMM обеспечивают большую общую максимальную емкость памяти, избегая проблем с производительностью и энергопотреблением, характерных для FB DIMM, вызванных необходимым преобразованием между последовательными и параллельными формами сигнала. Модули с полной буферизацией (Fully Buffered DIMM) еще больше увеличивают максимальную емкость памяти в крупных системах, используя более сложный буферный чип для преобразования между широкой шиной стандартных чипов SDRAM и узкой высокоскоростной последовательной шиной памяти. Другими словами, все передачи управления, адреса и данных в FB DIMM выполняются последовательно, а дополнительная логика, присутствующая на каждом FB DIMM, преобразует последовательные входные данные в параллельные сигналы, необходимые для управления чипами памяти. Уменьшая количество контактов, необходимых для одной шины памяти, процессоры могут поддерживать больше шин, что позволяет увеличить общую пропускную способность и емкость памяти. К сожалению, это еще больше увеличило задержку памяти, а сложные высокоскоростные буферные чипы потребляли значительную мощность и выделяли много тепла. И FB DIMM, и LR DIMM предназначены главным образом для минимизации нагрузки, которую модуль памяти создает на шину памяти. Они несовместимы с R DIMM, и материнские платы, требующие их, обычно не принимают другие типы модулей памяти.

Registered (Buffered) DIMM (R DIMM) modules insert a buffer between the pins of the command and address buses on the DIMM and the memory chips. A high capacity DIMM might have numerous memory chips, each of which must receive the memory address, and their combined input capacitance limits the speed at which the memory bus can operate. By redistributing the command and address signals within the R DIMM, this allows more chips to be connected to the memory bus. The cost is increased memory latency, as a result of one additional clock cycle required for the address to traverse the additional buffer. Early registered RAM modules were physically incompatible with unregistered RAM modules, but the two variants of SDRAM R DIMMs are mechanically interchangeable, and some motherboards may support both types. Load Reduced DIMM (LR DIMM or LRDIMM) modules are similar to R DIMMs, but add a buffer to the data lines as well. In other words, LR DIMMs buffer both control and data lines while keeping the parallel nature of all signals. As a result, LR DIMMs provide large overall maximum memory capacities, while avoiding the performance and power consumption problems of FB DIMMs, induced by the required conversion between serial and parallel signal forms. Fully Buffered DIMM (FB DIMM) modules increase maximum memory capacities in large systems even more, using a more complex buffer chip to translate between the wide bus of standard SDRAM chips and a narrow, high speed serial memory bus. In other words, all control, address and data transfers to FB DIMMs are performed in a serial fashion, while the additional logic present on each FB DIMM transforms serial inputs into parallel signals required to drive memory chips. By reducing the number of pins required per memory bus, CPUs could support more memory buses, allowing higher total memory bandwidth and capacity. Unfortunately, the translation further increased memory latency, and the complex high speed buffer chips used significant power and generated a lot of heat. Both FB DIMMs and LR DIMMs are designed primarily to minimize the load that a memory module presents to the memory bus. They are not compatible with R DIMMs, and motherboards that require them usually will not accept any other kind of memory modules.