DDR-II: массовая память нового поколения

15 января 2003, среда 10:00
В современном компьютерном мире ничто не стоит на месте, и стандарты стремительно сменяют друг друга. В этом году нам предстоит столкнуться со сменой самого архаичного по меркам современного прогресса стандарта – EIDE (Parallel ATA), ему на смену придет Serial ATA. Естественно, что этим дело не ограничится. В большинстве случаев переход от одного стандарта к другому продиктован технологическими ограничениями, препятствующими дальнейшему наращиванию производительности существующего стандарта. Яркий пример – все тот же Parallel-ATA. Немногие компании поддались на искушение со стороны Maxtor, призывавшей всех перейти на поддержку АТА-133, ибо реального увеличения производительности в настольных системах он не давал. Как ни крути, а переходить на последовательный АТА-интерфейс было надо...

Не удивляйтесь, что я начал разговор именно со смены дисковых интерфейсов. Дело в том, что в сфере стандартов памяти сейчас мы столкнулись с аналогичной проблемой. Память DDR-I (в просторечии – DDR) исчерпала технологические возможности наращивания тактовой частоты в экономически оправданных пределах. Несмотря на то, что недавно стандарт DDR 400 получил официальное одобрение, такая длительная процедура его утверждения объясняется тем, что процент брака модулей DDR 400 был очень высок, и по сей день это сказывается на себестоимости этого типа памяти. Дальнейшее увеличение частот было еще менее выгодным, и запланированный к выходу стандарт DDR 533 уже не должен появиться в свете последних изменений на рынке памяти...

Все очень просто: ведущие производители памяти начали разрабатывать новый тип памяти под названием DDR-II. Компания Elpida даже поделилась с общественностью прототипом модуля DDR-II, а TwinMOS выпустила опытный образец. В общих чертах модуль от Elpida выглядит так:

Чтобы вы смогли понять конструктивные отличия от DDR-I, незамедлительно перечислю их. Во-первых, количество контактов увеличилось с 184 до 240, то есть, почти на треть. Во-вторых, микросхемы памяти выполнены в конструктиве FBGA, а в старых модулях DDR-I использовались TSOP и TBGA. Сразу отмечу, что микросхемы в упаковке FBGA работают более стабильно за счет возможности калибровки сигнальных импульсов и лучшей целостности сигнала.

В-третьих, рабочее напряжение модулей уменьшено с 2,5 В (и 2,6 В для DDR 400) до 1,8 В для DDR-II. Потребляемая мощность снижена на 28%.

Нужно также сказать об увеличении эффективной пропускной способности памяти DDR-II, что достигнуто простым увеличением частоты выборки данных в два раза по сравнению с традиционной DDR-I. Иллюстрация наглядно описывает эту технологию:

Таким образом, память DDR-II при тактовых частотах, равных памяти DDR-I, может обеспечивать в два раза большую эффективную пропускную способность. Например, современная DDR-I 400 работает на частоте шины 200 МГц и обеспечивает пропускную способность 8 х 2 х 200 = 3200 Мб/с. Модуль памяти DDR-II 400 способен работать на частоте шины 100 МГц, при этом его пропускная способность составит 8 х 4 х 100 = 3200 МГц. Да, итоговая цифра получается та же, но ведь частота шины DDR-II в два раза меньше! Соответственно, имеется потенциал для снижения энергопотребления (что и было сделано) и увеличения тактовых частот. Планируется выпускать модули DDR-II 533 (4 x 133 МГц), DDR-II 667 (4 x 166 МГц) и DDR-II 800 (4 х 200 МГц). Замечу, что последняя будет иметь эффективную пропускную способность 8 х 4 х 200 = 6400 МГц! Именно 6,4 Гб/с будут востребованы будущими процессорами Pentium 4, работающими на частоте системной шины 800 МГц. Однако, в чипсетах Springdale под эти процессоры будет применяться обычная двухканальная DDR-I, просто разрядность шины как бы увеличится за счет двух каналов (2 х 64 = 128 бит).

Естественно, что увеличение пропускной способности даром не дается. Как следствие, память DDR-II будет обладать большими задержками :(. Это негативно может сказать на работе в приложениях с частой произвольной выборкой малых объемов данных. В то же время, приложения с потоковой обработкой данных сильно выиграют от применения DDR-II.

По этой же причине память типа DDR-II 400 не будет выпущена, поскольку при равной пропускной способности она имеет большие по сравнению с DDR-I 400 задержки. Прямой переход на DDR-II 533 должен исключить это отставание.

Память DDR-II будет полностью совместима по набору команд с DDR-I, поэтому больших работ по оптимизации ПО и "железа" под новую память не потребуется. Шина памяти также останется 64-битной.

Для компенсации больших задержек и проблем, вызываемых низким напряжением питания, в памяти DDR-II будут применяться некоторые принципиально новые технологии. Одна из них называется Off-Chip Driver Calibration, сокращенно OCD-calibration. Вкратце ее суть заключается в том, что стробирующие импульсы будут калиброваться относительно друг друга, что позволит добиться лучшей целостности сигнала и стабильности работы памяти:

Другой новой технологией в памяти DDR-II станет On Die Signal Termination, ее суть заключается в уничтожении отраженных сигналов непосредственно в микросхемах памяти, что также благотворно скажется на стабильности работы памяти, в том числе – при разгоне:

Третьим нововведением станет технология Posted CAS, позволяющая избежать столкновений пакетов данных и пустот в их последовательности, сводя к минимуму ошибки в работе памяти.

Наконец, еще одной новинкой станет технология Variable Write Latency, минимизирующая задержки записи данных, что частично позволяет компенсировать увеличенное время задержек по сравнению с обычной DDR-I.

Если у вас есть желание и потребность подробно изучить все эти вопросы, то советую вам прочитать статью на сайте Lost Circuits, которая и стала основой для написания нашей новости.

Теперь настало время поговорить о том, кто из производителей процессоров выиграет от введения DDR-II. На сегодняшний день перевес находится на стороне Intel, поскольку архитектура Pentium 4 оптимизирована для обработки потоковых данных, где большая пропускная способность новой памяти будет востребована. Имеющийся в процессоре AMD Hammer встроенный контроллер памяти потребует переработки для поддержки будущих типов памяти, а этот процессор и так уже порядочно задержался с выходом :). Тем не менее, наличие встроенного контроллера памяти на процессоре должно несколько снизить негативное влияние увеличенных задержек DDR-II на общую производительность.

Кроме того, Intel более активно участвует в разработке новых стандартов памяти (вспомним, хотя бы, историю с Rambus), поэтому некоторая оптимизация для использования процессоров и наборов системной логики с новой памятью закладывается этим производителем в свои продукты изначально. Даже VIA продвигает свой стандарт памяти по имени QBM, а вот AMD в этом отношении более инертна.

Кстати, пару слов о разгоне :). Новая память должна гораздо лучше разгоняться благодаря технологиям стабилизации и низкому энергопотреблению (и тепловыделению, соответственно), а также прогрессивной упаковке FBGA, которая даже на видеокартах дает возможность разгоняться лучше, чем традиционная TSOP.

Теперь поговорим о прозаичных вещах – цене и дате выпуска DDR-II. Во-первых, о приятном: цена этих модулей не должна быть выше DDR-I, ибо себестоимость производства не повышается существенно. Первые образцы модулей памяти DDR-II уже производятся, но массовое появление их на рынке ожидается не ранее конца 2003 – начала 2004 гг. К тому же, производители чипсетов должны иметь время для подготовки своих изделий, поддерживающих новый тип памяти, а потому торопиться они не хотят. Более того, в 2004-2005 годах планируется введение стандарта DDR-III. К 2004 году память DDR-II должна занять доминирующее положение на рынке памяти, поэтому советую держать этот факт в уме и планировать переход на новую платформу заблаговременно :)...

Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Сейчас обсуждают