全快取模組技術

全快取模組技術

FBD,即Fully-Buffer DIMM,是全緩衝雙列直插式存儲模組的簡稱,這是一種串列傳輸技術,可以提升記憶體的容量和傳輸頻寬,其實就是在一個標準DDR2記憶體基礎上,增加了一塊用於數據中轉、讀寫控制的緩衝控制晶片。這種技術還沒有在個人電腦平台上使用,主要針對伺服器記憶體,比如金士頓的FBD伺服器記憶體,在質量與性能上都非常好,對全天24小時運行機的伺服器有著非常重要的作用。

概念簡介:

由於FBD的控制晶片發熱量非常的大,加之伺服器都是全天24小時不間斷運行,因為這款記憶體外面覆蓋了散熱片,在厚厚的散熱片包裹之下,這款產品顯得敦實而穩重,給人以踏實的感覺。控制晶片設計在記憶體的中間,所以正上面的散熱片寫有警告標誌,以防用戶觸摸時對產品造成損壞或被高溫燙傷。

發展

FB-DIMM技術是Intel為了解決記憶體性能對系統整體性能的制約而發展出來的,在現有技術基礎上實現了跨越式的性能提升,同時成本也相對低廉。在整個計算機系統中,記憶體可謂是決定整機性能的關鍵因素,光有快的CPU,沒有好的記憶體系統與之配合,CPU性能再優秀也無從發揮。這種情況是由計算機原理所決定的,CPU在運算時所需要的數據都是從記憶體中獲取,如果記憶體系統無法及時給CPU供應數據,CPU不得不長時間處在一種等待狀態,硬體資源閒置,性能自然無從發揮。對於普通的個人電腦來說,由於是單處理器系統,目前的記憶體頻寬已經能滿足其性能需求;而對於多路的伺服器來說,由於是多處理器系統,其對記憶體頻寬和記憶體容量是極度渴求的,傳統的記憶體技術已經無法滿足其需求了。這是因為目前的普通DIMM採用的是一種“短線連線”(Stub-bus)的拓撲結構,這種結構中,每個晶片與記憶體控制器的數據匯流排都有一個短小的線路相連,這樣會造成電阻抗的不繼續性,從而影響信號的穩定與完整,頻率越高或晶片數據越多,影響也就越大。雖然Rambus公司所推出的的XDR記憶體等新型記憶體技術具有極高的性能,但是卻存在著成本太高的問題,從而使其得不到普及。而FB-DIMM技術的出現就較好的解決了這個問題,既能提供更大的記憶體容量和較理想的記憶體頻寬,也能保持相對低廉的成本。FB-DIMM與XDR相比較,雖然性能不及全新架構的XDR,但成本卻比XDR要低廉得多。

與現有的普通DDR2記憶體相比,FB-DIMM技術具有極大的優勢:在記憶體頻率相同的情況下目前能提供四倍於普通記憶體的頻寬,並且能支持的最大記憶體容量也達到了普通記憶體的24倍,系統最大能支持192GB記憶體。FB-DIMM最大的特點就是採用已有的DDR2記憶體晶片(以後還將採用DDR3記憶體晶片),但它藉助記憶體PCB上的一個緩衝晶片AMB(Advanced MemoryBuffer,高級記憶體緩衝)將並行數據轉換為串列數據流,並經由類似PCI Express的點對點高速串列匯流排將數據傳輸給處理器。

與普通的DIMM模組技術相比,FB-DIMM與記憶體控制器之間的數據與命令傳輸不再是傳統設計的並行線路,而採用了類似於PCI-Express的串列接口多路並聯的設計,以串列的方式進行數據傳輸。在這種新型架構中,每個DIMM上的緩衝區是互相串聯的,之間是點對點的連線方式,數據會在經過第一個緩衝區後傳向下一個緩衝區,這樣,第一個緩衝區和記憶體控制器之間的連線阻抗就能始終保持穩定,從而有助於容量與頻率的提升。

Intel雙核平台所支持的Fully-Buffer DIMM(簡稱FBD)記憶體,是一種串列傳輸技術,可以提升記憶體的容量和傳輸頻寬。FBD其實就是在一個標準DDR2記憶體基礎上,增加了一枚用於數據中轉、讀寫控制的緩衝控制晶片。DDR2並行傳輸中短線連線的匹配問題,在支持高速記憶體時存在著限制。然而,FBD記憶體的所有串列傳輸控制都是通過記憶體中間的一顆AMB(高速記憶體緩衝)晶片控制的。FBD近乎是一種飛躍級的記憶體技術,在現有技術基礎上實現跨越式的性能提升。其最大的特點就是採用已有的DDR2記憶體晶片,但它藉助一個緩衝晶片將並行數據轉換為串列數據流,並經由類似PCI Express的點對點高速串列匯流排將數據傳輸給CPU。據悉,FBD可以在現有DDR2-533基礎上輕易實現25.2GBps的高頻寬;若採用DDR2-800顆粒,FBD的頻寬將進一步提升到38.4GBps。

說到FB-DIMM的好處,最根本的核心就是打破了長久以來一直困擾記憶體套用的Rank數量限制——這一限制將導致主機板不能通過擴充更多記憶體插槽來保證更大容量的記憶體套用,這一弱點對於需要海量記憶體的伺服器系統來說是很致命的。2006年以前,雙路至強伺服器一直受制於Rank數導致的記憶體容量和實施成本問題,也正是在這種情況下,JEDEC便開始針對這一問題發展出了FB-DIMM記憶體架構。而實際上,FB-DIMM套用的精邃並不在於插上48條4GB的模組以實現傳說中的海量記憶體,在控制現有解決方案成本方面,FB-DIMM才真正體現出得天獨厚的優勢。舉個例子來說,在以前如果有一台雙路至強伺服器需要部署16GB的記憶體套用,我們通常會使用兩種方案解決:使用八根單Rank 2GB DDR2記憶體或者四根雙Rank 4GB DDR2記憶體,因為對於普通DDR2記憶體,只能支持最多8 Rank套用。然而由於2GB記憶體和4GB記憶體均屬於需求並不旺盛的高端產品,因而這兩種解決方案的實施成本都不便宜。在這種情況下,更經濟便捷的做法便是採用沒有Rank限制的FB-DIMM,16根1GB的 FB-DIMM同樣可以滿足系統需求——一個小小的改動甚至就可以降低30%左右的成本,省下的資金,足夠用來進一步升級伺服器的其他配置了。

FB-DIMM記憶體技術實現原理

首先需要說明的是,FB-DIMM是Intel開發的一種記憶體模組技術,並不是一種新的記憶體晶片技術,但這一技術改變了記憶體子系統的體系架構。該系統架構如圖所示,類似於PCI Express的信號匯流排是與傳統DIMM的最大不同。

FB-DIMM記憶體和目前市場上的DDR記憶體相似,唯一的區別是中間的方形晶片。但實際上,兩者有著截然不同的運作機理。首先,DIMM與記憶體控制器之間的數據與命令傳輸不再是傳統的並行線路,而採用了類似於PCI-Express的串列接口多路並聯的設計,以串列的方式進行數據傳輸。

FB-DIMM在這一方面與PCI-Express有很大的相似點:

第一點,兩者均使用差分信號技術,通過一對線路來表達一個信號,即信號是“0”或“1”由這兩條線路的電壓差來決定。即便有嚴重的干擾使這對線路傳輸信號的電壓差發生較大範圍的波動,它們的電壓差仍可保持相對固定,抗干擾能力大大強於單線傳輸信號的傳統技術。

第二點,二者都採用了點對點的傳輸結構。在記憶體控制器與FB-DIMM緩衝晶片內都有專門的傳送和接收控制單元,數據讀出和寫入操作可以在一個周期內同時進行,相互不干擾,這相當於將記憶體系統的延遲時間縮短了一半,對性能提升有著不可低估的作用。

其次,在FB-DIMM記憶體上增加了一枚緩衝晶片,它的正式名稱為“Advanced Memory Buffer(高級記憶體快取,簡稱AMB)。實際上,AMB並非只是一枚簡單的緩衝晶片,它主要承擔三方面的功能:一是與北橋晶片中的記憶體控制器連線,令數據在記憶體緩衝與控制器之間傳送;二是負責並-串數據的轉換和讀寫控制;三是具備相互通訊的職能,因為它要始終承擔著數據傳輸和讀寫的中介工作,不同的FB-DIMM記憶體模組必須通過這枚晶片才能夠交換信息。

從上面的介紹中,我們知道每個DRAM晶片不再直接與記憶體控制器進行數據交換。事實上,除了時鐘信號與系統管理匯流排(SMBus)的訪問,其他的命令與數據的I/O都要經過位於DIMM上的AMB(圖下面中間的方形晶片)的中轉,從而解決了傳統DIMM模組 “短線連線”的拓撲結構帶來的弊端,如右圖所示。

這一點與我們所知的各類記憶體模組都有很大差異。由於採用串列連線,可以用更少的引腳建立更多的記憶體通道,也是由於串列連線,還可以使通道內的晶片容量大幅度增加,從而擴大了記憶體子系統的容量。

作為新型的記憶體架構,FB-DIMM並不需要對現有的DRAM晶片做出改動,記憶體製造商可以直接使用成本低廉的DDR2晶片。儘管採用新型緩衝晶片會增加一些成本,但是這比起製造全新的RAM晶片來說代價要小得多。

驅動FBD設計的三大優勢

1)多通道設計

在多通道設計上,FBD非常靈活,可以使用單通道、雙通道、四通道或者是六通道。從線路數量和DDR2對比,單通道FBD僅是DDR2的所需線路的1/3。

2)實現超大容量

每個FBD通道可以最多串聯8條記憶體,一個伺服器系統最多可以實現6個通道,裝載48條FBD記憶體,而每條FBD記憶體的最大容量達到4GB,這樣最高容量就達到了192GB。

3)擴展板實現多模組連線

主機板提供6個擴展槽,每個槽對應一個通道。每個擴展槽上可直接連線FBD模組或記憶體擴展板,每個擴展板上又有8個FBD連線槽。這種方法充分利用了機箱內部空間,巧妙解決了多模組安裝的難題,構建高效能系統就顯得更具可操作性。

FBD記憶體的技術優勢

最佳化電路板設計

首先,FBD的針腳數量會大幅度減少。單通道FBD只有69根針腳,其中有48根用於數據,12根用於接地,6根用於供電,還有3根用於時鐘和其他用途。和單通道DDR2記憶體架構的240根針腳相比,FBD的69根針腳更利於PCB板的設計和布線。

我們知道,為了達到同步的信號傳輸,在電路板的設計中,電路工程師們為了實現線路長度相等,需要採用一些特別的、複雜的布線方式。但在FBD記憶體中,這一切不再需要了。FBD支持長度不相等的線路,記憶體控制器和緩衝可以對線路長度不相等造成的信號傳輸時差進行補償,在初始化時,記憶體控制器會測量每針腳上的信號計時,通過延遲最快的信號來實現和最慢的信號之間的同步,從而簡化電路板的設計。

另外,雙通道的FBD配置可以在兩層PCB上實現,包括電源線路在內。而DDR2需要3層PCB板才能做到。更多的PCB層數意味著更高的成本。

高容量

記憶體能夠支持的最大容量是一個很重要的指標。對於伺服器來說,記憶體容量往往比成本更為重要。由於串列連線,可以用更少的引腳建立更多的記憶體通道,也是由於串列連線,還可以使通道內的晶片容量得以大幅度的增加,從而擴大了記憶體子系統的容量。FBD系統的最大容量達到192GB,是DDR2(8GB)的24倍。

靈活的架構

FBD靈活的架構可以讓記憶體控制器保持不變。如果需要,可將記憶體顆粒從DDR2升級到DDR3,記憶體製造商只需要對緩衝晶片做出一定的改動,並不需要更改其它架構。根據目前的展示來看,FBD至少可以採用從DDR2-533到DDR3-1600範圍內的不同記憶體顆粒。

理論上用戶可以將DDR2顆粒直接插入一條DDR3記憶體模組,只要這種DDR3記憶體模組的緩衝晶片支持以前的信號規格,它就能夠正常工作,(晶片組或處理器集成的)記憶體控制器根本不會受到這種變化的影響。FBD的這種特性將使得記憶體架構的轉變過程更容易實現,需要的時間也會更短。它在不需要增加太多延遲的情況下,有效地減少了記憶體控制器和記憶體架構之間的邏輯電路,這確實是非常不錯的特點。

高可靠性

FBD從設計開始,就加強對可靠性方面的研究。英特爾宣稱FBD的設計目標是100年內出現少於一次的Silent Data Error(無記載數據錯誤)。所謂的無記載數據錯誤就是未被發現,但是會逐步擴散的數據錯誤。

FBD架構,通過採用以下方法來達到100年內出現少於一次的無記載錯誤:首先是對指令和數據都進行完全的CRC循環冗餘校驗,這比目前普遍使用的糾錯方法要先進得多。其次是,FBD架構提供了一種被稱為“Bit Lane Fail OverCorrection”功能,該功能可以讓出現故障的記憶體通道停止運行。這種功能給記憶體子系統提供了更進一層的保護,一塊晶片,一個DIMM插槽甚至是一條記憶體通道出現故障並不會造成當機,甚至不會降低記憶體頻寬。

FBD記憶體的技術參數

1.數據傳輸率

根據FB-DIMM1.0版標準,單通道的FB-DIMM分別可以達到9.6GB/s、12GB/s和14.4GB/s的接口頻寬。這三種規格的FB-DIMM的讀數據頻寬分別為5.6GB/s、7GB/s和8.4GB/s,寫數據頻寬則為4GB/s、5GB/s和6GB/s。

2.最大DIMM模組數

在單通道情況下,FB-DIMM記憶體最多可以連線8條DIMM模組。但實際上,FB-DIMM支持雙通道、四通道和六通道,因而,FB-DIMM記憶體可以實現48條FB-DIMM模組的連線能力,記憶體最大容量將達到192GB。

3.物理尺寸

FB-DIMM記憶體的規格為133.5mm×30.5mm,金手指數量為240個,儘管不會完全利用,主要是考慮升級的需要。FB-DIMM上可容納9、18或36顆記憶體晶片,標準方案為18顆:背面為10顆,正面8顆;AMB緩衝晶片位於正面中間,尺寸大小為24.5mm×19.5mm×21.5mm。

4.電壓和功耗

FB-DIMM記憶體的供電將比傳統的記憶體供電系統複雜些,它需要三種電壓:驅動DDR2記憶體晶片需要1.8V、終結記憶體“命令/地址”需要0.9V,AMB緩衝晶片需要1.5V。與此同時,不同位置的FB-DIMM模組功耗有所不同:通道的第一條FB-DIMM模組功耗為3.4W,隨著距離的增加,模組功耗呈下降趨勢,最後一條模組的功耗只有2.4W。

FBD記憶體在PC伺服器中的套用狀況

可以說,現有或者即將上市的雙核伺服器,基本都會採用新一代的FBD技術。但是不同廠商對於FBD的採用還是有區別的,無論從支持的伺服器的機型級別,還是從採用此項新技術的機型數量來講,我們都能從中看出諸多端倪。

HP:雙路升級機型支持FBD

HP網站公布支持雙核處理器的2路機型,如ML 350G5、ML370G5、DL360G5和DL380G5都採用全新的全緩衝FBD技術,使用PC-5300的記憶體。

其中ML 350G5記憶體標配採用1GB (2 x 512MB) PC2-5300 (全緩衝DDR2 667)記憶體,具有高級 ECC 和線上備用功能,最大為16GB;ML370G5記憶體標配採用2GB (2 x 1GB) PC2-5300 (全緩衝DDR2 667)記憶體,帶有高級 ECC、線上備用和鏡像。由於還提供一個記憶體板,因此使最大記憶體達到64GB。

DL360G5採用1GB (2 x 512MB) PC2-5300 (533MHz) 和2GB (2 x 1GB) PC2-5300(667MHz)全緩衝記憶體,配有高級 ECC 功能(多位故障防護)、線上備用記憶體、鏡像,最大可達32GB。DL380G5採用2GB (2 x 1GB) PC2-5300(533MHz)和4GB (4 x 1GB) 4:1 交叉 PC2-5300 (667MHz)兩種可選的全緩衝 DIMM DDR2-667 SDRAM,兼有高級記憶體保護技術。

目前,從市場的貨源情況來看,市場上有貨的機型為ML 350G5。但也僅是個別經銷商,尚未在渠道中普及開來。從產品的價格來看,512 MB PC5300 ECC DDR2 (1 x512MB)的價格在1400元左右。

IBM:FBD套用在高端

IBM對於全新FBD技術套用較為謹慎,從所發布的機型來看,真正意義上的FBD技術還尚未實際採用。雖然從IBM的官方網站上,我們可以看到System X 3500標配1GB的PC2-5300 DDR2 SDRAM ,機櫃式X 3650和X 3550都採用1GB的PC2-5300 DDR2 SDRAM ,記憶體後所標註的Chipkill字樣,也僅代表熱插拔、線上備份、具有鏡像等功能。

據IBM的核心經銷商反映:現有的DDR2 SDRAM 記憶體配合Intel 5000系列的處理器,只是過渡配置。真正意義上的雙核Intel 5100系列處理器上市,還需等到9月中旬,整個系列的全部更新估計要到十月份。因此,可以這樣說,FBD的套用還要期待一段時間。

DELL:雙路機型普遍支持FBD

DELL認為全緩衝記憶體技術不僅在速度上實現三倍提升,在最大記憶體容量支持方面也提升了4倍,最高可以支持64GB容量的記憶體。目前DELL的2路伺服器,如塔式PE 2900,機架PE 1950和PE 2950的記憶體都已經採用了FBD技術。

PE 2900擁有12個FBD DIMM插槽,支持高達48GB主記憶體。提供256M/512M/1GB/

2GB/4GB FBD多種記憶體,同時擁有錯誤糾正編碼(ECC)和單設備數據糾正(SDDC)技術,保持系統數據完整性,並有助於防止某個DIMM中的某個記憶體晶片組故障所引發的記憶體故障。PE 1950和PE 2950擁有高達32GB ECC全緩衝DIMM記憶體;其中PE 1950採用三星1GB DDR2 533 FBD的記憶體。

聯想:2路中低端伺服器劍指FBD

在聯想7月底出台的產品調整方案里,我們看到其伺服器產品已採用全新的支持四通道記憶體讀寫技術,結合DDR2-533FBD記憶體,SAS硬碟及硬碟模組(熱插拔及非熱插拔)等技術,以最大限度地配合雙核處理器5000系列的效能發揮。其突出特點是在2路中低端大膽採用最新的FBD技術,而且套用FBD機型的數量較多。

首先,聯想在2路部門級的T350和R350,紛紛從G5升級到G6,最大特點就是配置了1G FBD ECCDDR2-533的記憶體,而且可以通過8個DIMM記憶體插槽的擴展,最大達到16GB。其次,聯想在2路低端的機架式R510和R520伺服器上,也大膽採用Fully Buffer DIMM533記憶體,支持高級ECC功能,支持記憶體熱備份,在保證了記憶體系統的穩定可靠性的同時,整體記憶體性能比DDRII400提升30%。升級後的R510G6和R520G6機型都標配了兩條512M FBD ECC DDR2-533記憶體。

在聯想升級機型中,採用最新FBD技術的機型,其數量已經達到14款。其中T350G6和R350G6各3款,R510G6和R520G6各4款。如單以數量比較來看,聯想此次的動作已大大超出其他國外廠商的產品線。

但稍有遺憾的是,上述升級機型在市場中暫時沒有現貨,還需要有一周的訂貨周期。在價格方面,一根512M FBD ECC DDR2-533記憶體的價格為1500元,一根1G FBD ECC DDR2-533記憶體的價格為3500元。

浪潮:雙路機型普遍採用FBD

浪潮的行動雖然比聯想稍晚半個多月,但在8月中旬,從浪潮向經銷商提供的最新配置表來看,其中的2路機型的配置中,伺服器記憶體幾乎都採用FBD的技術。

這一點,可以從具體配置中得以證實。浪潮英信NP370D、NL230D、NL380D,機架式的NF190D、NF280D和NF380D都採用1GDDR2 FBD的記憶體。由於是新升級的機型,大部分還需要訂貨。目前,512M ECC FBD 記憶體的價格在1500元,1G ECC FBD記憶體的價格在3000元。

綜合來看,FBD的技術已經在國內外廠商中普遍採用,雖然各家所持態度不盡相同,套用的範圍和機型級別不同,但未來作為廉價、平滑升級的FB-DIMM還是擁有極大的勝算,想必DDR2系統終結於2007年,縱然隨後會推出DDR3,可是考慮到FB-DIMM為Intel自己的傑作,我們幾乎可以斷定FB-DIMM將成為傳統DDR體系的終結者,這一點僅僅是時間上的問題。

FBD在伺服器記憶體上的技術特性

1、以串列的方式進行數據傳輸

首先,與目前的DIMM採用的是一種“短線連線”(Stub-bus)的拓撲結構不同,FB-DIMM與記憶體控制器之間的數據與命令傳輸不再是傳統的並行線路,而採用了類似於PCI-Express的串列接口多路並聯的設計,以串列的方式進行數據傳輸。

在FB-DIMM架構中,每個DIMM上的緩衝區是相互串聯的,之間為點對點的連線方式,數據會在經過第一個緩衝區後傳向下一個緩衝區,這樣,第一個緩衝區與記憶體控制器之間的連線阻抗就能始終保持穩定,從而有助於容量與頻率的提升。

不過,FB-DIMM的串列匯流排也有其獨到之處:數據的上行線路由於14組線路對構成,一個周期可傳輸14bit數據,而下行線路卻只有10組線路對,一個周期傳輸10bit數據。

這種不對等設計其實完全是根據實際需要出發,因為不管在任何時候,系統從記憶體中讀取的數據往往比寫入記憶體的數據要多,因此對上行線路的頻寬要求也要比下行線路要高,這樣不對等設計剛好起到平衡作用,在一定程度上使得讀取與寫入數據同步。

同時FB-DIMM所採用的串列接口多路並聯的設計還有一個優點,那就是大大增加了抗干擾能力。FB-DIMM所使用的串列匯流排使用差分信號技術,通過一對線路來表達一下信號,即信號是由“0”或“1”兩條線路的電壓差來決定,這有點類似於PCI EXPRESS匯流排。因此此類設計的抗干擾能力要遠優於傳統的單線傳輸信號技術,畢竟兩條線路之間的電壓差是保持在一個相對穩定的水準。

因此FB-DIMM的匯流排可以工作在很高的頻率之上:以FB-DIMM1.0版標準為例,它可以提供3.2GHz、4GHz 和4.8GHz三種數據傳輸率,這意味著即使是單通道FB-DIMM系統的也可以提供9.6GB/S、12GB/S和14.4GB/S的驚人頻寬。

注意:由於採用讀取與寫入不對稱設計,因此FB-DIMM的理論讀取數據頻寬分別為5.6GB/S、7GB/S和8.4GB/S,而寫入數據頻寬則為4GB/S、5GB/S和6GB/S。

這僅僅是單通道的情況,實際上FB-DIMM可能構建雙通道、四通道或八通道架構,這時所提供的記憶體頻寬是目前的記憶體所不能比似:最高頻寬可以達到86.4GB/S。值注意的是,這些數值並非代表FB-DIMM記憶體的真正讀寫效能,因為FB-DIMM所採用的匯流排是與FB-DIMM模組上的緩衝晶片直接連線的,而不是直接與北橋晶片中的記憶體控制器相連線。這也意味著FB-DIMM記憶體模組的晶片的數據傳輸頻率不是與匯流排頻率一致。

2、功能獨特的AMB緩衝晶片

FB-DIMM另一特點是增加了一塊稱為“Advanced Memory Buffer,簡稱AMB”的緩衝片。這款AMB晶片是集數據傳輸控制、並—串數據互換和晶片而FB-DIMM實行串列通訊呈多路並行主要靠AMB晶片來實現。

在FB-DIMM系統中,有兩種類型的串列線路:一條是負責數據寫入的串列線路(稱為Southbound,南區),一條是負責數據讀取的串列線路(稱為Northbound,北區)。這兩條串列線路各由AMB晶片中的“pass-through”和“pass-through & Merging”控制邏輯負責。

其中南、北區中傳輸的數據流都是採用串列格式,但AMB晶片與記憶體晶片仍然通過64bit(注意:位寬並不是固定不變的)並行匯流排進行數據交據,因此數據之間的串-並格式轉換則由AMB中的轉換邏輯來實現。同時在AMB中有一個數據匯流排接口,用來與記憶體晶片的連線。

利用AMB晶片,這意味著FB-DIMM並不需要對現有的DRAM晶片作出改動,記憶體製造商可以直接使用成本低廉的DDR2晶片。儘管採用新型緩衝晶片會增加一些成本,但是這比起製造全新的RAM晶片來說代價要小得多。

基本上可以這么說,除了時鐘信號與系統管理匯流排的訪問(主要與SPD打交道),其他的命令與數據的I/O都要經過位於DIMM上的記憶體緩衝器的中轉。這也許是FB-DIMM為什麼叫“全緩衝雙列記憶體模組”的原因。

3、引腳大減,布線更簡單

首先,FB-DIMM的針腳數量大幅度減少了。單通道FB-DIMM只有69個針腳,其中有20個用於數據,28個用於DIMM,6個用於供電,12個用於接地,還有3個用於時鐘和其他用途。和單通道DDR2記憶體架構的240個針腳相比,FB-DIMM的69個針腳更利於PCB版圖設計和布線。而且FB-DIMM還能夠使用長度不相等的線路,這一特性同樣可以簡化電路板設計。記憶體控制器和緩衝可以對線路長度不相等造成的信號傳輸時差進行補償,電路設計師們不用為了實現線路長度相等而採用奇怪的布線方式了。

在初始化時,記憶體控制器會測量每個針腳上的信號計時,通過延遲最快的信號來實現和最慢的信號之間的同步。最主要的一點是雙通道的FB-DIMM配置可以在兩層PCB上實現,包括電源線路在內。而單通道的DDR2需要3層PCB板來實現同樣的事情。

更多的PCB層數意味著更高的成本。FB-DIMM能夠以更少的PCB層數實現相同的頻寬,或者以相同的PCB層數實現高得多的頻寬。但不要忘記,記憶體能夠支持的最大容量也是一個很重要的指標。

對於伺服器來說,記憶體容量往往比成本更為重要。而現在每個FB記憶體通道可以支持8個DIMM插槽,從英特爾在IDF上發布的數據來看,一款6通道、針腳數420針的FB-DIMM記憶體系統可以實現了4倍於DDR2-800的頻寬(40GBps對10GBps),並且能夠達到48倍於DDR2的最高容量。

4、可靠性更強

FB-DIMM相對目前的記憶體其運行可靠得到很大增加。英特爾甚至宣稱它們已經做到讓FB-DIMM在100年內出現少於一次的silent data error(無記載數據錯誤)。

在高容量模組上,記憶體晶片數量很多,而且在需要大容量記憶體的工作場合,記憶體模組的安插數量也是很多的,這使命令與定址信號的穩定性受到了嚴峻考驗。為此伺服器記憶體(Reg-DIMM)往往需要加入一個ECC功能:通過增加額外的暫存器來穩定命令/地址信號,隔離外部干擾,從而增加運行的穩定性。

在工作時,命令地址信號會先送入暫存器進行“淨化”並進入鎖存狀態,然後再傳送至記憶體晶片,晶片中的數據則不經過暫存器而直接傳向北橋。不過ECC功能有一個缺點:由於要經過中繼傳輸,所以記憶體操作的時序也會因此而增加一個時鐘周期。而以上問題在FB-DIMM中得到了完善解決。

在FB-DIMM中,指令和數據都進行完全的CRC循環冗餘校驗,遠比目前的ECC糾錯方法要先進。而且英特爾在FB-DIMM架構引入了的“Bit Lane Fail Over Correction”功能,利用此功能,當一個位寬的通道出現故障後,它就會被從系統中排除掉,即讓出現故障的記憶體通道停止運行。此時記憶體控制器然後會調整CRC設定以相應降低所使用的記憶體頻寬,這樣即使一塊晶片,一個DIMM插槽甚至是一條記憶體通道出現故障並不會造成當機,甚至不會降低記憶體頻寬。這無疑大大增加了記憶體子系統的穩定性。

除以上特點外,FB-DIMM規格中還加進了對直立主機板的支持。需要在伺服器中將主機板豎置的用戶將會對此有所需要。儘管這一支持被加入到規格中,但由於FB-DIMM架構支持的布線長度大為增加,用戶很可能可以避免將主機板豎置。FB-DIMM規格中還具有邏輯分析界面,用戶可以看到記憶體通道的詳細情況而不用中斷其操作,這個特性對於調試主機板非常有用。

記憶體區別

FB-DIMM記憶體與DDR記憶體的區別

FB-DIMM記憶體和目前市場上的DDR記憶體在外觀上極為相似,它與傳統DDR-DIMM模組的唯一區別是中間多了一顆方形的控制晶片。但實際上,兩者有著截然不同的運作機理。

首先,FB-DIMM與記憶體控制器之間的數據與命令傳輸不再是傳統的並行線路,而是採用了類似於PCI-Express的串列接口多路並聯的設計,以串列的方式進行數據傳輸。

其次,在FB-DIMM記憶體上增加了一枚緩衝晶片,它的名稱為“Advanced Memory Buffer(高級記憶體快取,簡稱AMB)。實際上,AMB並非只是一枚簡單的緩衝晶片,它主要承擔三方面的功能:一是與北橋晶片中的記憶體控制器連線,令數據在記憶體緩衝與控制器之間傳送;二是負責並/串數據的轉換和讀寫控制;三是具備相互通訊的職能,因為它要始終承擔著數據傳輸和讀寫的中介工作,FB-DIMM記憶體模組之間必須通過這枚晶片才能夠交換信息。

根據FB-DIMM 1.0版標準,單通道的FB-DIMM分別可以達到9.6GB/s、12GB/s和14.4GB/s的接口頻寬。這三種規格的FB-DIMM的讀數據頻寬分別為5.6GB/s、7GB/s和8.4GB/s,寫數據頻寬則為4GB/s、5GB/s和6GB/s。在單通道模式下,FB-DIMM記憶體最多可以連線8條DIMM模組。但實際上,FB-DIMM可以支持雙通道、四通道和六通道等多種串列模式,因而,FB-DIMM記憶體可以實現48條FB-DIMM模組的連線能力,記憶體最大容量將達到192GB。

FB-DIMM記憶體與DDR2記憶體的區別

對於DDR2記憶體,大家已經不再陌生。DDR2 已經大規模推廣,那么,套用效果究竟如何呢?從目前的測試來看,DDR2記憶體控制器對其性能提升還是有幫助的,記憶體頻寬大概是DDR的兩倍。而從DDR400 到DDR2 400並沒有性能上的完全增長,甚至從DDR-533 到DDR2-533 也依然如此。因此,在目前的情況下,我們並不能感受到DDR2 相對於DDR1 性能上的飛躍進步,當然在速度提升到DDR2-667 和DDR2-800 之間範疇的時候,我們將看到性能可喜的變化。

Intel雙核平台所支持的Fully-Buffer DIMM(簡稱FBD)記憶體,是一種串列傳輸技術,可以提升記憶體的容量和傳輸頻寬。FBD其實就是在一個標準DDR2記憶體基礎上,增加了一枚用於數據中轉、讀寫控制的緩衝控制晶片。DDR2並行傳輸中短線連線的匹配問題,在支持高速記憶體時存在著限制。然而,FBD記憶體的所有串列傳輸控制都是通過記憶體中間的一顆AMB(高速記憶體緩衝)晶片控制的。

FBD近乎是一種飛躍級的記憶體技術,在現有技術基礎上實現跨越式的性能提升。其最大的特點就是採用已有的DDR2記憶體晶片,但它藉助一個緩衝晶片將並行數據轉換為串列數據流,並經由類似PCI Express的點對點高速串列匯流排將數據傳輸給CPU。據悉,FBD可以在現有DDR2-533基礎上輕易實現25.2GBps的高頻寬;若採用DDR2-800顆粒,FBD的頻寬將進一步提升到38.4GBps,而它的頻寬極限可突破(促銷產品 主營產品)57.6GBps。其商業價值的意義就在於,以一項相對廉價的技術大大提升了性能。

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