paměti XDR

The Yellowstone Project

Rambus je malá společnost sídlící v Los Latus v Kalifornii. Tato společnost, která se zaměřuje především na práva duševního vlastnictví, není velká, protože nemá vlastní továrnu, ale její úspěch s pamětí RDRAM ten rok přitahuje pozornost lidí od té doby. Tato společnost bývala jedním z hlavních dodavatelů podpory společnosti Intel. RDRAM je již dlouhou dobu jednou z doporučených konfigurací paměti Intel. Protože však paměť RDRAM po určitou dobu neprovedla zásadní vylepšení technické architektury, zlepšení účinnosti není zřejmé. Intel se také vzdal podpory pamětí RDRAM a kombinace čipsetu 850E + PC1066 RDRAM se stala poslední plnou spoluprací Intelu a RAMBUS.

Samozřejmě, že selhání paměti RDRAM je způsobeno především postupnou vyspělostí pamětí DDR. Ve srovnání s původní pamětí SDRAM se fyzická struktura paměti DDR příliš nezměnila, ale výkon lze výrazně zlepšit. S neustálým zvyšováním frekvence pamětí DDR a se vznikem dvoukanálových řešení pamětí DDR bylo vysoce výkonné a levné řešení paměti zcela obsazeno pamětí DDR. Přestože Intel upustil od používání pamětí RDRAM, někteří výrobci stále propagují paměti RDRAM. SIS je v současnosti jediným mainstreamovým výrobcem čipsetů, který úzce spolupracuje s RAMBUS. Jeho nově vydaná čipová sada SiS659 je nový produkt, který využívá paměť RDRAM. .

Ve skutečnosti, když se podíváme na paměť RDRAM objektivně, je to stále velmi dobré paměťové řešení a jeho potenciál je velmi obrovský. Současná paměť RDRAM může získat docela úžasnou přenosovou rychlost, i když používá pouze 16bitovou bitovou šířku, a zachování stejné frekvence jako sběrnice procesoru také usnadňuje hraní efektivity systému. Současná situace kolem RAMBUS je však skutečně velmi složitá. Vysoké náklady a málo hlavních partnerů učinily RAMBUS izolovaným a bezmocným. Pokud to tak bude pokračovat, vyhlídky RAMBUS nejsou optimistické. Naštěstí 10. července RAMBUS společně se společnostmi Toshiba (Toshiba) a Elpida uvedl na trh novou generaci produktových paměťových řešení XDR, která vycházejí ze známého plánu Yellowstone (YellowStone).

Yellowstonský projekt je plán rozvoje založený na setkání Rambus Developer Forum 2001 v roce 2001. Jádrem plánu je představit paměti RDRAM se zcela novým vzhledem. Projekt Yellowstone trval od plánování po formální návrh tři roky. , Oficiální uvedení trvalo také dva roky.

Technologické vyhlídky

Osminásobek rychlosti přenosu dat XDR je realizován především následujícími technologiemi. Za prvé, hodinový signál základní desky poskytuje základní signál hodinové smyčky fázového závěsu na XDR a vnitřní hodinový signál čipu je zvýšen na 1,6 GHz, což je realizováno hodinovou fázovou smyčkou uvnitř částice RDRAM. Data jsou přenášena na obou koncích hodinového signálu současně, takže mohou dosáhnout frekvence 3,2 GHz, což je osminásobek frekvence systémových hodin. Ve skutečnosti byla v roce 1992 představena dvojitá taktovací frekvence RDRAM. V té době byla její pracovní frekvence 256 MHz a rychlost přenosu dat byla 500 MHz. Přenáší signál přes zpoždění náběhu a poklesu hodinového signálu, takže se změní frekvence hodin. Ten se zdvojnásobil, což je stejný jako princip fungování DDR SDRAM. Režim čtyřnásobného signálu RAMBUS může využívat více úrovní signálů k přenosu 4bitových dat v jednom hodinovém cyklu, což lze chápat jako využití 2násobku hodinové frekvence v částicích RAMBUS a následně prostřednictvím zpoždění vzestupu a poklesu hodinového signálu současně Signál je přenášen tak, aby bylo dosaženo 4násobné rychlosti přenosu dat. Nyní 8násobek rychlosti přenosu dat může využívat frekvenci 1,6 GHz pod frekvencí systémové sběrnice 400 MHz, což je ekvivalent přenosu 8bitových dat za cyklus. Naproti tomu paměť DDR SDRAM může přenést 2 bity dat v jednom hodinovém cyklu, takže se nazývá „Double Data Rate“. Podle této metody pojmenování může být XDR nazýváno ODR, což je "Octal Data Rate (osminásobek přenosu dat)", což je také klíč k tak vysoké frekvenci produktů XDR.

Zdá se, že současné počítače mají pouze dvoukanálový a čtyřkanálový paměťový režim, ale technologie modulu XDR oficiálně oznámila, že může dosáhnout osmikanálového režimu (šířka pásma 51,2 GB/s), který může dosáhnout vyšších standardů v budoucnost. Takové specifikace naznačují, že XDR není (nebo nejen) čelí PC trhu, a Rambus také doufá, že může znamenat rozdíl v konzolích, síťovém vybavení a dalších trzích.

U paměti XDR je třeba zdůraznit několik funkcí. První z nich je Differential RSL (Differential RSL přenos): Technologie DSRL umožňuje XDR používat standardní desky plošných spojů a standardní impedance, takže zakončovací odpor může být Nastavuje se uvnitř čipu, takže není potřeba další střední spoj, který je velmi důležité pro vývoj RDRAM, které mohou značně zjednodušit použití a konfiguraci modulů RDRAM a mohou snížit náklady na systém. Základní desky DDR však potřebují náklady a prostor na desce plošných spojů pro instalaci zakončovacích odporů. A terminátor uvnitř čipu nemusí utrácet žádné náklady, může také poskytnout čistší signál.

Další výhodou DRSL je přenos signálu s ultranízkým napětím. Jeho prahové napětí signálu je pouze 0,2 V, zatímco prahové napětí signálu DDR kleslo z TTL 3,3 V na SSTL 2,5 V, zatímco u paměti XDR je DRSL pouze 0,2 V. LVTTL a SSTL nejsou čisté obdélníkové vlny a amplitudy signálu jsou různé, zatímco RSL a DRSL mají velmi málo signálových napětí.

Ačkoli má vnitřní pracovní princip určité podobnosti s pamětí DDR, skutečné použití paměti XDR není tak jednoduché jako současné paměti DDR, protože skutečné vnější rozhraní říká, že paměť XDR je stejná jako DDR Je zcela odlišná. Relativně řečeno, XDR paměť je podobná paměti RDRAM. Oba používají 16bitové řadiče paměti, ale XDR provedla určitá vylepšení pro dosažení vyšších provozních frekvencí.

Na levé a spodní straně ovladače XDR je XMC. Pracovní frekvence každého paměťového modulu XDR je však 3,2 GHz, takže paměť XDR nám může přinést šířku pásma 12,8 GB/s. Každý paměťový kanál XDR musí mít na konci své vlastní ukončení (Termination), tento design je také stejný jako RDRAM. Paměť XDR může obsahovat takový terminátor ve skutečném paměťovém modulu, aniž by bylo potřeba samostatného ukončovacího modulu (provedení C-RIMM), ale vzhledem k vlastnostem sériového sběrnice stále potřebuje terminátor.

Zde vidíme, že největší rozdíl mezi pamětí XDR a pamětí RDRAM je ten, že XDR má nezávislé datové a adresové/instrukční sběrnice. Struktura Rambus vyžaduje, aby data procházela všemi paměťovými moduly, což také způsobuje vysokou latenci RDRAM (ve srovnání s DDR). XDR řeší tento problém pomocí dvou nezávislých sběrnic, z nichž adresová/instrukční sběrnice musí stále procházet všemi paměťovými moduly, ale data lze do odpovídajícího modulu zadávat přímo z paměťového řadiče. Je zřejmé, že jednoduchá vnitřní struktura XDR je rozumnější a pokročilejší než DDR3, která byla v té době stále ve vývoji.

Stejně jako RDRAM i XDR vyžaduje nezávislý čip frekvenčního generátoru. Frekvenční generátor RDRAM je klíčem k tomu, zda může být přetaktován na základní desce, a také určuje frekvenci, na které může RDRAM pracovat. Pokud není kvalita frekvenčního generátoru RDRAM dostatečně dobrá, omezí výkon paměťového modulu. To vše ale není pro XDR problém. Společnosti Cypress a ICS již uzavřely smlouvu na výrobu frekvenčních generátorů pro XDR.

Přestože společnost Rambus poskytne technickou a personální podporu, když výrobci třetích stran navrhují své vlastní řadiče paměti XDR, není snadné pro ty, kdo vstoupí na pole DDR, přepracovat řadiče paměti. Například ATI a nVidia, obě společnosti chtějí navrhnout systém grafické paměti s vyšší šířkou pásma. Pokud byly do řadičů pamětí DDR investovány stovky inženýrů a nespočet peněz, přechod na paměti DDR II trvá jen trochu. Osvojit si nový XDR však není snadné. Paměť XDR je zajímavější. Architektura se tentokrát příliš neliší od aktuálně používaných DDR a DDR II, ale XDR má stále svá vlastní práva duševního vlastnictví. Ukázky XDR se objeví během tohoto roku a budou oficiálně propagovány v polovině a koncem příštího roku. Samsung je stále hlavním partnerem RAMBUS jako dříve. Kromě toho se objeví i Toshiba a Elpida.

Největším rozdílem mezi DDR a XDR je rozhraní mezi paměťovým řadičem a skutečným paměťovým čipem. To není překvapivé. Rambus se umístil jako „interface“ společnost. Tvrdí, že paměť XDR střední třídy je 8krát rychlejší než současná paměť DDR400 a nejnovější paměť XDR-II dosáhla rychlosti 16–20krát rychlosti DDR667.

Umístění produktu

V současné době může XDR ukázat své dovednosti pouze na herní konzoli Sony PS3. Přestože požadavky na paměť v sítích, desktopech a pracovních stanicích jsou stále vyšší a vyšší, veškerá šířka pásma, kterou poskytujeme, není v těchto oblastech využívána. Nejnovější čipové sady AMD i Intel mohou poskytnout šířku pásma 6,4 GB/s, ale nenašli jsme žádný rozdíl ve výkonu se systémem s šířkou pásma 3,2 GB/s. V tomto případě největší světlý bod paměti XDR, „vysoká šířka pásma“, nemá prostor pro použití na běžných počítačích. To se samozřejmě týká pouze současných počítačů.

Z tohoto důvodu si Rambus stanovil jako první cíl XDR paměti na trhu grafických karet. Jde o významný a dalekosáhlý krok. V oblasti grafických karet je šířka pásma videopaměti důležitou překážkou, která omezuje výkon grafických karet. Návrháři potřebují neustále zvětšovat bitovou šířku rozhraní videopaměti, aby získali vyšší šířku pásma videopaměti, což samozřejmě značně zvyšuje cenu grafické karty. Pokud nahradíte současné 256bitové paměti DDR a DDR II levnou pamětí XDR s nízkým počtem pinů a velkou šířkou pásma, pak její šířka pásma může dobře splňovat potřeby GPU.

Rambus však nebude vkládat všechny své naděje do grafické karty. Budou plánovat vstup na vysoce výkonná síťová zařízení, mobilní PC, superpočítače atd. a samozřejmě na trh herních konzolí. Rambus má na trhu herních konzolí dobrý výkon. Jak Nintendo (N64), tak Sony (PS 2) využívají technologii Rambus. Zároveň má Sony technologickou licenci Yellowstone. Rambus má na tomto trhu co dělat.

Rambus se trhu s PC nevzdal, jen jej nepostavil jako první cíl a pro XDR není nejlepší čas vstoupit. XDR doufá, že v příštích dvou nebo třech letech bude šířka pásma CPU a I/O klást vyšší požadavky na paměť. DDR a DDR II nebudou schopny uspokojit jejich potřeby a XDR se pravděpodobně stane lídrem na poli PC díky adekvátní přípravě. Dobrá volba. Nové technologie jako PCI-Express, SATA, Ultra640 SCSI a procesory nad 5 GHz budou mít lepší požadavky na šířku pásma paměti. Toto je příležitost pro XDR.

A Rambus udělal plány pro budoucí PC paměťové moduly. Protože předchozí paměťový modul Rambus se nazývá RIMM, tentokrát se modul využívající paměti XDR nazývá XDIMM. Vzhledem k tomu, že XDR je zbrusu nová technologie, technické detaily XDIMM nebyly příliš zveřejněny, ale stále můžeme některé z nich hádat.

Z obrázku poskytnutého společností Rambus je vzhled XDIMM podobný současnému 16bitovému modulu RDRAM. Obrázek XDIMM ukazuje, že má stejnou velikost a podobný design pinů rozhraní jako RDRAM. Vnitřní design XDIMM vypadá spíše jako 32bitový produkt RDRAM, až na to, že „T“ (terminátor) je umístěn uvnitř modulu, nikoli nezávisle. Adresová/příkazová sběrnice prochází modulem XDR a všemi čipy XDR a končí na terminátoru, ale každý čip XDR má přímý kanál s řadičem paměti. Právě tento rozdíl přináší vyšší účinnost a menší velikost Delay.

Konfigurace paměti XDIMM počítače je také popsána v technickém dokumentu.

Představení produktu

V současnosti mezi výrobce XDR patří především Toshiba, Samsung a Elpida. Toshiba uvedla na trh technické vzorky XDR DRAM s frekvencí až 3,20 GHz a kapacitou 512 Mb již na konci roku 2003. V té době to byla nejrychlejší paměť na světě. Čísla vzorků této verze jsou TC59YM916AMG32A, TC59YM916AMG32B a TC59YM916AMG32C. Poté Samsung počátkem roku 2005 představil 256Mbit 4GHz XDR DRAM paměti. V březnu 2005 Toshiba uvedla na trh druhou generaci XDR DRAM vzorku TC59YM916BKG s rychlostí chodu až 4,8 GHz, s kapacitou 512 Mb a provozním cyklem 40ns, zatímco Samsung uvedl na trh produkt 6,4 GHz. V září téhož roku byly oficiálně sériově vyráběny produkty Elpida 512Mbit 3,2GHz XDR DRAM.

Technologie paměti

V minulosti byl Rambus podporovaný Intelem poražen v boji se standardy paměti DDR. Poté, co jsme se z toho poučili, letos opět použijeme novou generaci pamětí XDR, abychom konkurovali budoucím pamětem DDR. , A pojmenoval to XDR2. Bude XDR2 s taktovací frekvencí až 8GHz představovat hrozbu pro DDR3?

[XDR2 Micro-Threaded Architecture]

XDR 2 je technologie vysokorychlostní paměti druhé generace, kterou společnost Rambus uvedla na trh. XDR2 spoléhá hlavně na snížení rušení paměťové smyčky. Připojte se k původní architektuře paměti FlexPhase a Micro-Threading předchozí generace XDR, abyste zlepšili výkon. V porovnání s taktovací frekvencí 6,4 GHz předchozí XDR se výkon této paměti XDR2 opět zvýšil, což jí umožňuje poskytovat taktovací rychlost 8 GHz.

Paměť XDR2 má architekturu Micro-Threaded, která je hlavní hnací silou pro její zvýšení rychlosti. Vzhledem k tomu, že XDR2 se na počátku svého návrhu zaměřuje na oblast grafických aplikací, nejsou přístupové operace běžně používané v této technické oblasti příliš stejné jako hlavní paměť v počítači. Protože videopaměť často přistupuje k některým malokapacitním diskrétním kolekcím dat, je nutné tento typ aplikací optimalizovat. XDR2 využívá architekturu Micro-Threaded, kterou lze pro tuto operaci optimalizovat. Rambus tomu říká mikrovláknová architektura.

Protože předtím byly v paměti RDRAM pouze dvě struktury datových kanálů a každý kanál byl široký pouze 8 bitů. Logická banka RDRAM se skládá ze dvou dílčích bank a každá dílčí banka je připojena k datovému kanálu, takže je celkem 16 bitů na šířku. Když paměť funguje, jsou obě podbanky adresovány současně a jejich data jsou přenášena do datového kanálu A a datového kanálu B. Jádro RDRAM musí přenášet alespoň 64 bajtů dat v intervalu přístupu na řádek a v intervalu přístupu ke sloupci musí být přeneseno alespoň 32 bajtů dat. V aplikacích grafických karet však taková velká granularita často vede k plýtvání šířkou pásma, protože takové množství dat se při přístupu ke grafickému objektu obecně nepoužívá, což má velký vztah k vlastnostem grafických aplikací. Tváří v tvář takovým technickým nedostatkům se může nová generace XDR2 spolehnout na architekturu Micro-Threaded, aby lépe využila vyšší bitové šířky.

[Jaký je rozdíl mezi XDR2 a XDR]

Celková architektura XDR2 a XDR se příliš neliší, nejdůležitějším projevem jsou rozdílné systémové hodiny. Frekvence a frekvence přenosu dat nadále stoupají nad související návrh rychlosti sběrnice.

XDR2 zvyšuje frekvenci systémových hodin ze 400 MHz XDR na 500 MHz. Na sběrnici RQ sloužící k přenosu adresovacích a řídicích příkazů je navíc zvýšena přenosová frekvence z 800MHz na 2GHz, což je systémový takt XDR2. 4 krát. Na druhou stranu se frekvence přenosu dat u XDR2 zvýšila z 3,2 GHz u XDR na 8 GHz, což je 16násobek frekvence systémových hodin u XDR2, zatímco u XDR je 8násobek. Proto Rambus označuje technologii přenosu dat XDR2 jako 16bitovou přenosovou rychlost HDR. Standardní bitová šířka paměťového čipu XDR2 je 16 bitů a bitovou šířku lze také dynamicky upravovat jako XDR. Podle přenosové rychlosti každého datového pinu je 8 GHz, šířka datového pásma čipu XDR2 je již 16 GB/s. Nahoru. Naproti tomu, i když má současný nejrychlejší čip GDDR3-800 bitovou šířku 32 bitů, rychlost přenosu dat je pouze 1,6 Gb/s a přenosové pásmo na jednom čipu 6,4 GB/s je pouze 40 % úrovně XDR2. Je zřejmé, že oba Rozdíl v rychlosti přenosu dat je poměrně velký.

[Technické vlastnosti XDR2]

Kromě velmi znepokojeného návrhu architektury Micro-Threaded paměti RAMBUS, aby byl zajištěn stabilní provoz systému XDR2, Zároveň je nutné zefektivnit XDR, takže XDR2 nadále přidává nové pomocné návrhy pro zlepšení výkonu po zdědění výhod XDR. XDR2 integruje řadu důležitých technologií. Aby se omezily okrajové efekty, které ovlivňují kvalitu signálu v paměťovém subsystému, může jedinečný design obvodu FlexPhase na XDR2 upravovat rychlost, napětí a teplotu v provozu v reálném čase. XDR2 má také následující technické vlastnosti:

◎Realizace funkce nulové obnovovací obsazenosti

Při obnovování předchozí paměti DRAM se používá pro všechny logické banky. Obnoví se stejný řádek adresy. Když je banka v pracovním stavu nebo je třeba získat přístup k bance, může se snadno dostat do konfliktu s operací obnovení. Nový systém XDR2 však využívá speciální návrh logické banky, který může přijmout prokládané řízení pro obnovení, realizovat funkci obsazení nulového obnovení, čímž se zabrání výskytu normálních situací adresování, které jsou ovlivněny operací obnovení.

S funkcí dynamického nastavení bitové šířky

XDR2 je podobná paměti XDR a má funkci dynamického nastavení bitové šířky. Dokáže dynamicky upravovat bitovou šířku rozhraní jako 2bit, 4bit, 8bit atd. Výhodou volby je zvýšení flexibility designu XDR2. Když se změní bitová šířka, změní se odpovídajícím způsobem i granularita přístupu. Granularita přístupu ke sloupcům 2bit, 4bit a 8bit odpovídá 2 bajtům, 4 bajtům a 8 bajtům a šířka pásma je také snížena na 2 GB/s a 4 GB. /s a 8GB/s úrovních.

◎S flexibilní adaptivní funkcí řízení fáze

Když rychlost paměti stále stoupá, synchronizační obvod s flexibilní fází (FlexPhase) XDR2 bude hrát funkci, kterou lze kompenzovat, aby se vypořádal s dopadem změn napětí a teploty v reálném čase. V systému XDR2 funkci flexibilního řízení fáze doplňuje XIO s přesností až 2,5ps. Technologie flexibilní fáze umožňuje, aby signál měl schopnost synchronizace dat/hodin a samokalibrace, takže návrh a zapojení sledování periferního časování je velmi jednoduché a pomáhá zlepšit synchronizaci a zlepšit využití sběrnice.

[Silný konkurent GDDR3]

V oblasti aplikací je aktuálním cílem XDR2 stále cílit na trh špičkových grafických karet. Nyní jsou high-endové grafické karty dvou velkých gigantů grafických čipů, NVIDIA a ATi, vybaveny videopamětí GDDR3 a uvedení XDR2 se stalo hlavním konkurentem GDDR3 v této oblasti. Pokud jde o jediný čip, současná nejvyšší rychlost GDDR3 pásma je pouze 6,4 GB/s, zatímco XDR2 již dosáhla až 16 GB/s. Tímto způsobem, při zachování stejné efektivity přístupu, je výkon XDR2 minimálně 2,5krát vyšší než GDDR3, což samo o sobě má velkou výhodu. Je zřejmé, že XDR2 se zbavilo dlouhodobé nevýhody pamětí Rambus v náhodném přístupu, která úzce souvisí s vyšší frekvencí architektury DDR, tím více cyklů zpoždění je potřeba.

Pokud jde o spotřebu energie, ačkoli standardní provedení GDDR3 je 1,8 V, nejvyšší rychlost GDDR3-800 se vyšplhala na 2,0 V, zatímco XDR2-500 lze stále udržovat na 1,8 V, což je podobné prvnímu- generace XDR Paměť je plochá, což pomáhá snižovat spotřebu energie grafické karty.

Budoucí vývoj

Vzhledem k tomu, že Rambus je pouze společností zabývající se čistě technologickým duševním vlastnictvím, musí být všechny paměti XDR a další související komponenty dokončeny výrobci třetích stran. V současné době Rambus našel partnery jako Samsung, Elpida a Sony, ale absence Intelu vrhla určitý stín na budoucnost XDR. Přidá Intel paměť XDR do budoucích návrhů produktů? Nikdo teď nemůže odpovědět. Je zřejmé, že Intel v minulosti spolupracoval s Rambusem, ale nezdá se, že by to bylo příliš uspokojivé. Intel si myslí, že RDRAM je dobrý produkt, ale nepoužívá se na správném místě. Pokud se rapidně zvýší nároky PC na šířku pásma paměti, pak se nebudeme divit, že Intel volí XDR. Vše potřebuje čas, abychom dali konečnou odpověď.

Pokud Rambus najde vhodného partnera, může splnit své různé závazky na XDR. Když uvedli na trh produkty RDRAM 800 MHz, byli široce skeptičtí, ale konečný produkt rozptýlil pochybnosti lidí a dokonce uvedl na trh vyšší produkt s 1066 MHz. Současné produkty XDR s provozními frekvencemi 3,2 GHz a 4,0 GHz budou čelit problémům s odvodem tepla, ale Rambus si je jistý v řešení takových problémů a nevěří, že je potřeba nějaký přehnaný systém odvodu tepla. Když XDR vstoupí do výrobní fáze, partneři Rambusu budou moci používat technologii 0,11 mikronu nebo 0,10 mikronu, díky čemuž budou produkty XDR mnohem lepší, pokud jde o odvod tepla, než současné procesní produkty 0,13 a 0,15 mikronu.

Nevýhoda XDR spočívá v jeho vysoké ceně, která mu ztěžuje úspěch. V případě předpojatosti DDR může XDR fungovat pouze na výkonu nebo ceně.

Rambus uvedením XDR ukázal, že nedovolí rodině DDR „ovládnout řeky a jezera“. Konkurence je pro běžné uživatele vždy dobrá věc. Čím intenzivnější bude konkurence mezi XDR a DDR, tím více z toho budeme mít prospěch. Bude chvíli trvat, než se prokáže, zda má na starosti DDR nebo XDR.