Проектът Йелоустоун
Rambus е малка компания, разположена в Лос Латус, Калифорния. Тази компания, която се фокусира основно върху правата върху интелектуалната собственост, не е голяма, защото няма собствена фабрика, но нейният успех с RDRAM памет през тази година привлече вниманието на хората оттогава. Тази компания беше един от основните доставчици на поддръжка на Intel. RDRAM е една от препоръчителните конфигурации на паметта на Intel от дълго време. Въпреки това, тъй като RDRAM не е правила големи технически подобрения на архитектурата за определен период от време, подобрението на ефективността не е очевидно. Intel също се отказа от поддръжката на RDRAM памет, а комбинацията от чипсет 850E + PC1066 RDRAM стана последното пълно сътрудничество между Intel и RAMBUS.
Разбира се, повредата на RDRAM паметта се дължи главно на постепенното съзряване на DDR паметта. В сравнение с оригиналната SDRAM памет, физическата структура на DDR паметта не се е променила много, но производителността може да бъде значително подобрена. С непрекъснатото увеличаване на честотата на DDR паметта и появата на двуканални решения за DDR памет, едно високопроизводително и евтино решение за памет е изцяло заето от DDR памет. Въпреки че Intel оттегли използването на RDRAM памет, някои производители все още насърчават RDRAM памет. В момента SIS е единственият масов производител на чипсети, който има тясно сътрудничество с RAMBUS. Новоиздаденият чипсет SiS659 е нов продукт, който използва RDRAM памет. .
Всъщност, разглеждайки обективно RDRAM паметта, това все още е много добро решение за памет и потенциалът му е много огромен. Текущата RDRAM може да получи доста невероятна скорост на предаване, дори ако използва само 16-битова ширина на бита, а запазването на същата честота като процесорната шина също прави ефективността на системата по-лесна за игра. Сегашната ситуация около RAMBUS обаче наистина е много трудна. Високата цена и малкото основни партньори направиха RAMBUS изолиран и безпомощен. Ако това продължи, перспективите на RAMBUS не са оптимистични. За щастие, на 10 юли RAMBUS, заедно с Toshiba (Toshiba) и Elpida, пуснаха на пазара ново поколение продуктови решения за памет XDR, които се основават на добре познатия план Yellowstone (YellowStone).
Проектът Йелоустоун е план за развитие, установен на срещата Rambus Developer Forum 2001 през 2001 г. Ядрото на плана е да се представи RDRAM памет с чисто нов облик. Проектът Йелоустоун отне три години от планирането до официалното предложение. , Официалното стартиране също отне две години.
Технологични перспективи
8-кратната скорост на трансфер на данни на XDR се реализира главно от следните технологии. На първо място, часовниковият сигнал на дънната платка осигурява основния сигнал на фазово заключената верига на часовника на XDR, а вътрешният часовников сигнал на чипа се увеличава до 1,6 GHz, което се реализира от фазово заключената верига на часовника вътре частиците RDRAM. Данните се предават в двата края на часовниковия сигнал едновременно, така че могат да достигнат честота от 3,2 GHz, което е осем пъти по-висока от системната тактова честота. Всъщност RDRAM с двойна тактова честота беше въведена през 1992 г. По това време нейната работна честота беше 256MHz, а скоростта на предаване на данни беше 500MHz. Той предава сигнала чрез забавяне на нарастване и спадане на часовниковия сигнал, така че часовниковата честота се променя. Той се е удвоил, което е същото като принципа на работа на DDR SDRAM. Четворният RAMBUS сигнален режим може да използва повече нива на сигнали за предаване на 4-битови данни в един часовников цикъл, което може да се разбира като използване на 2 пъти тактовата честота в RAMBUS частиците и след това чрез нарастване и спадане на забавянето на часовниковия сигнал в същото време Сигналът се предава, за да се постигне 4 пъти скорост на предаване на данни. Сега 8 пъти скоростта на предаване на данни може да използва честота от 1,6 GHz при честота на системната шина от 400 MHz, което е еквивалентно на предаване на 8 бита данни за тактов цикъл. За разлика от това, DDR SDRAM паметта може да прехвърля 2 бита данни в един тактов цикъл, така че е наречена "Double Data Rate". Според този метод на именуване, XDR може да се нарече ODR, което е „Октална скорост на предаване на данни (осем пъти предаване на данни)“, което също е ключът към такава висока честота на XDR продуктите.
Настоящите компютри изглежда имат само двуканални и четириканални режими на паметта, но технологията на модула XDR официално обяви, че може да достигне осемканален режим (51,2 GB/s честотна лента), който може да достигне по-високи стандарти в бъдеще. Такива спецификации показват, че XDR не е (или не само) изправен пред PC пазара и Rambus също се надява, че може да направи разлика в конзолата, мрежовото оборудване и други пазари.
За XDR паметта има няколко характеристики, които трябва да бъдат посочени. Първият е Диференциално RSL (Диференциално RSL предаване): технологията DSRL позволява на XDR да използва стандартни печатни платки и стандартни импеданси, така че съпротивлението на прекратяване може да бъде. То е зададено вътре в чипа, така че няма нужда от допълнително средно кръстовище, което е много важно за развитието на RDRAM, което може значително да опрости използването и конфигурацията на RDRAM модулите и може да намали цената на системата. Въпреки това, DDR дънните платки се нуждаят от цена и място на печатната платка за инсталиране на крайни резистори. И терминаторът вътре в чипа не трябва да харчи никакви разходи, той може също така да осигури по-чист сигнал.
Друго предимство на DRSL е предаването на сигнал със свръхниско напрежение. Неговото прагово напрежение на сигнала е само 0,2 V, докато праговото напрежение на сигнала на DDR е спаднало от TTL 3,3 V на SSTL 2,5 V, докато XDR паметта DRSL е само 0,2 V. LVTTL и SSTL не са чисти квадратни вълни и амплитудите на сигнала са различни, докато RSL и DRSL имат много малко напрежение на сигнала.
Въпреки че вътрешният принцип на работа има някои прилики с DDR паметта, действителното използване на XDR памет не е толкова просто, колкото сегашната DDR памет, тъй като действителният външен интерфейс казва, че XDR паметта е същата като DDR. Тя е напълно различна. Относително казано, XDR паметта е подобна на RDRAM паметта. И двата използват 16-битови контролери на паметта, но XDR направи някои подобрения за постигане на по-високи работни честоти.
Има XMC отляво и отдолу на XDR контролера. Въпреки това, работната честота на всеки XDR модул памет е 3,2 GHz, така че XDR паметта може да ни донесе 12,8 GB/s честотна лента. Всеки канал на паметта на XDR трябва да има собствен термин (терминация) в края, този дизайн също е същият като RDRAM. XDR паметта може да включва такъв терминатор в действителния модул памет, без да е необходим отделен терминиращ модул (C-RIMM дизайн), но поради характеристиките на серийния, шината все още се нуждае от терминатор.
Тук виждаме, че най-голямата разлика между XDR паметта и RDRAM паметта е, че XDR има независими шини за данни и адреси/инструкции. Структурата на Rambus изисква данните да преминават през всички модули памет, което също причинява високата латентност на RDRAM (в сравнение с DDR). XDR решава този проблем чрез две независими шини, от които шината за адрес/инструкция все още трябва да премине през целия модул памет, но данните могат да бъдат въведени директно в съответния модул от контролера на паметта. Очевидно простата вътрешна структура на XDR е по-разумна и напреднала от DDR3, която все още беше в процес на разработка по това време.
Подобно на RDRAM, XDR също изисква независим чип за генериране на честота. Честотният генератор на RDRAM е ключът към това дали може да бъде овърклокнат на дънната платка и също така определя честотата, на която RDRAM може да работи. Ако качеството на честотния генератор на RDRAM не е достатъчно добро, това ще ограничи производителността на модула памет. Но всичко това не е проблем за XDR. Cypress и ICS вече са сключили договор за производство на честотни генератори за XDR.
Въпреки че Rambus ще осигури техническа и персонална поддръжка, когато производителите на трети страни проектират свои собствени контролери за памет XDR, не е лесно за тези, които навлизат в областта на DDR, да препроектират контролери за памет. Например, ATI и nVidia, двете компании искат да проектират система с графична памет с по-висока честотна лента. Ако стотици инженери и безброй пари са били инвестирани в DDR контролери за памет, отнема само малко, за да преминете към DDR II памет. Въпреки това не е лесно да се приеме новият XDR. XDR паметта е по-интересна. Архитектурата този път не се различава много от действителните DDR и DDR II, които се използват в момента, но XDR все още има свои собствени права върху интелектуалната собственост. Образците на XDR ще се появят в рамките на тази година и ще бъдат официално рекламирани в средата и края на следващата година. Samsung все още е основният партньор на RAMBUS, както и преди. Освен това ще се появят и Toshiba и Elpida.
Най-голямата разлика между DDR и XDR е интерфейсът между контролера на паметта и действителния чип на паметта. Това не е изненадващо. Rambus се позиционира като "интерфейсна" компания. Те твърдят, че XDR паметта от среден клас е 8 пъти по-бърза от текущата DDR400 памет, а най-новата XDR-II памет е достигнала скорост 16-20 пъти от DDR667.
Позициониране на продукта
Понастоящем XDR може да покаже уменията си само на игровата конзола PS3 на Sony. Въпреки че изискванията за памет в полетата на мрежата, работния плот и работната станция стават все по-високи и по-високи, цялата честотна лента, която предоставяме, не се използва в тези области. Най-новите чипсети на AMD и Intel могат да осигурят 6,4 GB/s честотна лента, но не открихме разлика в производителността със системата с честотна лента от 3,2 GB/s. В този случай най-голямата светла точка на XDR паметта, „високата честотна лента“, няма място за използване на масови компютри. Разбира се, това се отнася само за настоящите компютри.
Поради това Rambus постави първата цел за XDR памет на пазара на графични карти. Това е значителен и мащабен ход. В областта на графичните карти честотната лента на видео паметта е важно препятствие, което ограничава производителността на графичните карти. Дизайнерите трябва непрекъснато да увеличават битовата ширина на интерфейса на видео паметта, за да получат по-висока честотна лента на видео паметта, което очевидно значително увеличава цената на видеокартата. Ако замените текущата 256-битова DDR и DDR II памет с евтина, нисък брой пинове и XDR памет с висока честотна лента, тогава нейната честотна лента може добре да отговори на нуждите на GPU.
Въпреки това Rambus няма да възложи всичките си надежди на графичната карта. Те ще планират да навлязат във високопроизводителното мрежово оборудване, мобилни компютри, суперкомпютри и т.н., и разбира се на пазара на игрови конзоли. Rambus има добро представяне на пазара на игрови конзоли. И Nintendo (N64), и Sony (PS 2) използват технологията Rambus. В същото време Sony притежава технологичния лиценз на Yellowstone. Rambus има какво да направи на този пазар.
Rambus не се отказа от PC пазара, просто не го позиционира като първа цел и не е най-доброто време за навлизане на XDR. XDR се надява, че през следващите две или три години честотната лента на процесора и I/O ще постави по-високи изисквания към паметта. DDR и DDR II няма да могат да отговорят на нуждите им, а XDR вероятно ще стане лидер в областта на компютрите чрез адекватна подготовка. Добър избор. Нови технологии като PCI-Express, SATA, Ultra640 SCSI и процесори над 5 GHz ще имат по-добри изисквания за честотна лента на паметта. Това е възможността за XDR.
И Rambus е направил планове за бъдещите модули за компютърна памет. Тъй като предишният модул памет Rambus се нарича RIMM, този път модулът, използващ XDR памет, се нарича XDIMM. Тъй като XDR е съвсем нова технология, техническите подробности за XDIMM не са разкрити твърде много, но все пак можем да познаем някои от тях.
От снимката, предоставена от Rambus, външният вид на XDIMM е подобен на текущия 16-битов RDRAM модул. Картината на XDIMM показва, че има същия размер и подобен дизайн на интерфейсния щифт като RDRAM. Вътрешният дизайн на XDIMM изглежда повече като 32-битов RDRAM продукт, с изключение на това, че "T" (терминаторът) е разположен вътре в модула, вместо независимо. Адресната/командната шина преминава през XDR модула и всички XDR чипове и завършва на терминатора, но всеки XDR чип има директен канал с контролера на паметта. Именно тази разлика носи по-висока ефективност и по-малко забавяне.
Конфигурацията на паметта XDIMM на компютъра също е разкрита в техническия документ.
Представяне на продукта
В момента производителите на XDR включват главно Toshiba, Samsung и Elpida. Toshiba пусна инженерни образци на XDR DRAM с честота до 3.20GHz и капацитет от 512Mb още в края на 2003 г. Това беше най-бързата памет в света по това време. Примерните номера на тази версия са TC59YM916AMG32A, TC59YM916AMG32B и TC59YM916AMG32C. След това Samsung представи 256Mbit 4GHz XDR DRAM памет в началото на 2005 г. През март 2005 г. Toshiba пусна пробата от второ поколение XDR DRAM TC59YM916BKG със скорост на работа до 4,8 GHz, с капацитет от 512 Mb и оперативен цикъл от 40 ns, докато Samsung пусна 6.4GHz продукт. През септември същата година продуктите на Elpida 512Mbit 3.2GHz XDR DRAM бяха официално масово произведени.
Технология на паметта
В миналото Rambus, поддържан от Intel, беше победен в битката със стандартите за DDR памет. След като се поучихме от него, тази година отново ще използваме ново поколение XDR памет, за да се конкурираме с бъдещата DDR памет. , И го нарече XDR2. Ще представлява ли XDR2 с тактова честота до 8GHz заплаха за DDR3?
[XDR2 Micro-Threaded Architecture]
XDR 2 е технологията за високоскоростна памет от второ поколение, пусната от Rambus. XDR2 разчита главно на намаляване на смущенията в цикъла на паметта. Присъединете се към оригиналната FlexPhase и Micro-Threading архитектура на паметта от предишното поколение на XDR, за да подобрите производителността. В сравнение с тактовата честота от 6,4 GHz на предишния XDR, производителността на тази XDR2 памет се повиши отново, позволявайки й да осигури тактова честота от 8 GHz.
XDR2 паметта има Micro-Threaded архитектура, която е основна движеща сила за нейното подобряване на скоростта. Тъй като XDR2 се фокусира върху областта на графичните приложения в началото на своя дизайн, операциите за достъп, които обикновено се използват в тази техническа област, не са много същите като основната памет на компютър. Тъй като видеопаметта често има достъп до някои дискретни колекции от данни с малък капацитет, е необходимо да се оптимизира този тип приложение. XDR2 използва Micro-Threaded архитектура, която може да бъде оптимизирана за тази операция. Rambus го нарича микронишкова архитектура.
Тъй като преди имаше само две структури на канала за данни в RDRAM паметта и всеки канал беше широк само 8 бита. Логическата банка на RDRAM се състои от две подбанки и всяка подбанка е свързана към канал за данни, така че има общо 16 бита ширина. Когато паметта работи, двете подбанки се адресират едновременно и техните данни се предават към канал за данни A и канал за данни B. Ядрото RDRAM трябва да предава най-малко 64 байта данни в интервал за достъп на ред и най-малко 32 байта данни трябва да бъдат предадени в интервал за достъп до колона. Въпреки това, в приложението на графични карти такава голяма детайлност често води до загуба на честотна лента, тъй като такова голямо количество данни обикновено не се използва при достъп до графичен обект, което има голяма връзка с характеристиките на графичните приложения. Изправено пред такива технически недостатъци, новото поколение на XDR2 може да разчита на Micro-Threaded архитектурата, за да използва по-добре по-високите битови ширини.
[Каква е разликата между XDR2 и XDR]
Общата архитектура на XDR2 и XDR не се различава много, най-важното проявление са различните системни часовници. Честотата и честотата на предаване на данни продължават да се изкачват над съответния дизайн на скоростта на шината.
XDR2 увеличава честотата на системния часовник от 400MHz на XDR на 500MHz. В допълнение, на RQ шината, използвана за предаване на команди за адресиране и управление, честотата на предаване се увеличава от 800MHz на 2GHz, което е системният часовник XDR2. 4 пъти. От друга страна, честотата на предаване на данни на XDR2 е увеличена от 3,2 GHz на XDR на 8 GHz, което е 16 пъти честотата на системния часовник на XDR2, докато XDR е 8 пъти. Поради това Rambus нарича технологията за предаване на данни XDR2 16-bit HDR скорост на данни. Ширината на бита на стандартния дизайн на чипа с памет XDR2 е 16 бита, а ширината на бита също може да се регулира динамично като XDR. Според скоростта на трансфер на всеки щифт за данни е 8GHz, честотната лента на данни на чип XDR2 вече достига 16GB/s. нагоре. За разлика от това, дори ако сегашният най-бърз GDDR3-800 чип има ширина на битовете от 32 бита, скоростта на трансфер на данни е само 1,6 Gbps, а пропускателната способност на един чип от 6,4 GB/s е само 40% от нивото на XDR2. Очевидно и двете Разликата в скоростта на трансфер на данни е доста голяма.
[Технически характеристики на XDR2]
В допълнение към силно загрижения дизайн на архитектурата на паметта Micro-Threaded, RAMBUS, за да се гарантира стабилната работа на системата XDR2, в същото време е необходимо да се направи XDR по-ефективен, така че XDR2 продължава да добавя нови спомагателни проекти за подобряване на производителността след наследяване на предимствата на XDR. XDR2 интегрира редица важни технологии. За да се намалят ръбовите ефекти, които влияят на качеството на сигнала в подсистемата на паметта, уникалният дизайн на веригата FlexPhase на XDR2 може да регулира скоростта, напрежението и температурата в работа в реално време. XDR2 има и следните технически характеристики:
◎Реализиране на функцията за нулево опресняване
Когато опреснявате предишната DRAM, тя се използва за всички логически банки. Същият адресен ред се обновява. Когато една банка е в работно състояние или има достъп до банка, лесно е да влезете в конфликт с операцията за опресняване. Новата система XDR2 обаче възприема специален дизайн на логическа банка, която може да приеме преплитащ се контрол за опресняване, реализиране на функцията за нулево опресняване, като по този начин се избягва появата на нормални ситуации на адресиране, които са засегнати от операцията за опресняване.
С функция за динамично регулиране на ширината на бита
XDR2 е подобна на XDR паметта и има функцията за динамично регулиране на ширината на битовете. Той може динамично да регулира битовата ширина на интерфейса като 2 бита, 4 бита, 8 бита и т.н. Предимството на избора е да увеличи гъвкавостта на дизайна на XDR2. Когато битовата ширина се промени, детайлността на достъпа ще се промени съответно. Детайлността на достъпа до колоната от 2 бита, 4 бита и 8 бита съответства съответно на 2 байта, 4 байта и 8 байта, а честотната лента също е намалена до 2 GB/s и 4 GB. /s и 8GB/s нива.
◎С адаптивна функция за гъвкав контрол на фазите
Когато скоростта на паметта продължава да расте, веригата за синхронизиране на гъвкавата фаза (FlexPhase) на XDR2 ще играе функция, тя може да бъде компенсирана, за да се справи с въздействието на промените в напрежението и температурата в реално време. В системата XDR2 функцията за гъвкаво фазово управление се допълва от XIO с точност до 2,5ps. Технологията за гъвкава фаза позволява на сигнала да има способността за синхронизиране на данни/часовник и самокалибриране, така че дизайнът и свързването на периферното проследяване на времето стават много прости и спомага за подобряване на синхронизацията и подобряване на използването на шината.
[Силен конкурент на GDDR3]
В областта на приложението текущата цел на XDR2 все още е да се насочи към пазара на графични карти от висок клас. Сега графичните карти от висок клас на двата големи гиганта на графични чипове, NVIDIA и ATi, са оборудвани с GDDR3 видео памет и въвеждането на XDR2 се превърна в основния конкурент на GDDR3 в тази област. Що се отнася до единичен чип, текущата честотна лента на GDDR3 с най-висока скорост е само 6,4 GB/s, докато XDR2 вече е достигнал цели 16 GB/s. По този начин, при запазване на същата ефективност на достъпа, производителността на XDR2 е поне 2,5 пъти по-висока от тази на GDDR3, което само по себе си има голямо предимство. Очевидно XDR2 се е отървал от дългосрочния недостатък на Rambus паметта при произволен достъп, който е тясно свързан с по-високата честота на DDR архитектурата, толкова повече цикли на забавяне са необходими.
По отношение на консумацията на енергия, въпреки че стандартният дизайн на GDDR3 е 1,8 V, най-високата скорост GDDR3-800 се изкачи до 2,0 V, докато XDR2-500 все още може да се поддържа на 1,8 V, което е подобно на първото поколение XDR Паметта е плоска, което помага да се намали консумацията на енергия от графичната карта.
Бъдещо развитие
Тъй като Rambus е само чисто технологична компания за интелектуална собственост, цялата XDR памет и други свързани компоненти трябва да бъдат завършени от производители на трети страни. В момента Rambus е намерил партньори като Samsung, Elpida и Sony, но липсата на Intel хвърли известна сянка върху бъдещето на XDR. Ще добави ли Intel XDR памет към бъдещи дизайни на продукти? Никой не може да отговори сега. Очевидно Intel е работил с Rambus в миналото, но това не изглежда много задоволително. Intel смята, че RDRAM е добър продукт, но не се използва на правилното място. Ако изискванията на компютъра за честотна лента на паметта нарастват бързо, тогава няма да се изненадаме, че Intel избира XDR. Всичко изисква време, за да даде окончателния отговор.
Ако Rambus може да намери подходящ партньор, те могат да изпълнят различните си ангажименти относно XDR. Когато пуснаха 800MHz RDRAM продукти, те бяха доста скептични, но крайният продукт разсея съмненията на хората и дори пусна продукт с по-висока 1066MHz. Текущите XDR продукти с 3.2GHz и 4.0GHz работни честоти ще се сблъскат с проблеми с разсейването на топлината, но Rambus е уверен в решаването на такива проблеми и не вярва, че е необходима преувеличена система за разсейване на топлината. Когато XDR навлезе в производствения етап, партньорите на Rambus ще могат да използват 0,11 микрона или 0,10 микрона технология, което ще направи продуктите XDR много по-добри по отношение на разсейването на топлината от настоящите 0,13 и 0,15 микрона технологични продукти.
Недостатъкът на XDR е високата му цена, което затруднява успеха му. В случай, че DDR е предварително замислен, XDR може да работи само върху производителност или цена.
Rambus показа чрез стартирането на XDR, че няма да позволи на семейството DDR да „доминира над реките и езерата“. Конкуренцията винаги е нещо добро за обикновените потребители. Колкото по-интензивна е конкуренцията между XDR и DDR, толкова повече ще се възползваме от нея. Ще отнеме време, за да се докаже дали DDR или XDR е водещ.