Технология Rambus

На данный момент существует только один способ повышения пропускной способности любой компьютерной подсистемы - это увеличение либо частоты коммутации шины, либо ее ширины (разрядности). Совместное увеличение этих параметров довольно проблематично и имеет скорое насыщение, поскольку влияние электромагнитной интерференции и эмиссий в этом случае быстро возрастает. Это обстоятельство вынуждает разработчиков идти на компромисс. В противовес технологии SDRAM, где используется 64-битная магистраль и частоты до 133 MHz, современная технология RDRAM (Rambus DRAM), разработанная компанией Rambus. Узкая шина и большая частота значительно повышают эффективность использования памяти, максимально освобождая протокол от временных задержек.

Вообще, существует три разновидности RDRAM, представляющие собой некую эволюцию развития технологии: Base, Concurrent и Direct RDRAM. Отличие первой и второй совсем небольшие, а вот изменения последней просто революционны. Причем технологии Base и Concurrent настолько сильно переплетаются, что, в принципе, это одно и тоже.

Base RDRAM и Concurrent RDRAM в основном отличаются только рабочими частотами: для первой номинальная частота составляет 250-300 MHz, а для второй этот параметр сответственно равен 300-350 MHz. Данные передаются по двум фронтам сигнала (то есть два пакета данных за такт), так что результирующая частота передачи получается в два раза больше. Память использует восьмибитную шину данных, что следственно дает пропускную способность в 500-600 Mb/s для BRDRAM и 600-700 Mb/s для CRDRAM.

Но интерес, собственно говоря, представляет Direct RDRAM (DRDRAM). Она, в отличие от Base и Concurrent RDRAM, имеет 16-битную шину и функционирует на частоте 400 MHz. Пропускная способность Direct RDRAM отсюда составляет 1.6 Gb/s (опять-таки, учитывая двунаправленную передачу данных), что уже по сравнению со SDRAM (1 Gb/s для РС133) выглядит неплохо. Обычно, говоря о RDRAM, подразумевают DRDRAM, поэтому буква "D" в названии часто опускается. Под эту память Intel и создала свой первый чипсет для Pentium IV - i850 - и активно продвигает ее на рынок вместе с процессором (у которого внешняя частота соответственно тоже равна 400 MHz) и самим чипсетом.

Технология Direct Rambus представляет собой высокоскоростную замкнутую систему, которая имеет свою адаптированную логику управления и точно рассчитанные параметры. DRDRAM позволяет достичь больших скоростей передачи данных - до 1.6 Gb/s на один канал и до 6.4 Gb/s при четырех каналах. Вся подсистема состоит из следующих компонентов: основной контроллер (RMC - Rambus Memory Controller), канал (RC - Rambus Channel), разъем для модулей (RRC - Rambus RIMM Connector), модуль памяти (RIMM - Rambus In-line Memory Module), генератор дифференциальных импульсов (DRCG - Direct Rambus Clock Generator) и, естественно, сами микросхемы памяти (RDRAM - Rambus DRAM). Физические, электрические и логические принципы и согласования, применяемые в системе, жестко определены компанией Rambus и должны строго выполняться всеми производителями для соблюдения абсолютной совместимости ее частей, так как данная память работает на очень большой частоте.

Основной особенностью данной технологии является распределение пропускной способности по линиям данных (PBW - Pin Band Width), измеряемой в мегабайтах в секунду на вывод (MBps/P). Этому параметру отводится особая роль, поскольку он характеризует степень загрузки канала ввода-вывода и эффективность его использования. Один канал Direct RDRAM может использовать всего 72 сигнальных вывода. Традиционной 128-битной архитектуре памяти, которая сможет обеспечить полосу пропускания, эквивалентную одному каналу RDRAM, требуется около 240 выводов. Уменьшая количество сигнальных выводов, снижается не только себестоимость конечного продукта, но и время на разработку и проектирование, увеличивается пространство для маршрутизации сигнальных трасс, уменьшается число металлических соединений, перекос активных уровней сигнала, а кроме этого - активная площадь кристалла и размер корпуса самой микросхемы. Если же рассматривать конкретно параметр PBW применительно к архитектурам, то DRDRAM (100 MBps/P) почти в три раза превосходит DDR SDRAM (33.25 MBps/P), функционирующую на частоте 133MHz, и в восемь раз 100 MHz SDRAM.

Коннектор (RRC) и модуль памяти (RIMM) имеют свои особенности. Габаритные размеры модуля 133.5х31.75х1.37 mm делают его похожим на модуль DIMM, однако они имеют разные монтажные схемы механических ключей. Cам коннектор, согласно спецификации, изготавливается из черного термопластика, отвечающего требованиям UL 94V-0 (особо термостойкого материала) и маркируется лазером "RIMM Connector" с указанием на теле позиций A/B (стороны) и ключа начала отсчета выводов. Модуль RIMM также проходит сертификацию по UL 94V-0 и маркируется лазером "RIMM Module". Модули RIMM имеют двухсторонний сигнальный интерфейс, четко определяемый требованиями к данному типу памяти. Печатная плата, на которой монтируются микросхемы, помещается в специальный корпус, защищающий от влияния механических воздействий и сторонних ЭМИ:

Согласно спецификации, на материнской плате не должно оставаться пустых разъемов памяти, они должны заполняться вот такими вот заглушками (CRIMM, Continuity RIMM):

Модули, как RIMM, так и CRIMM, имеют позолоченные контакты. Модули рассчитаны на 24-разовую установку/извлечение, после этого надлежащее состояние контактов не гарантируется.

Как вывод, RDRAM представляется одной из самых современных технологий памяти, и, скорее всего, именно она будет чаще всего использоваться в будущих системах. Существенным недостатком RDRAM является довольно большое время доступа (латентность) - порядка 50 ns, в то время как у SDRAM этот параметр не превышает 10 ns. В результате этого в приложениях, ведущих с памятью интенсивный обмен данными пакетами малого размера (в первую очередь текстовые редакторы, программы просмотра документов и большинство прочих офисных программ), RDRAM иногда показывает даже худшую производительнсть, чем популярная SDRAM. Но это еще не так страшно, главным сдерживающим распространение RDRAM фактором является большая цена на модули RIMM - чуть ли не в несколько раз больше, чем на память SDRAM. Представляете, как обидно будет человеку, купившему дорогущую систему на RDRAM, обнаружить, что в том же Microsoft Office или Internet Explorer его компьютер работает с такой же скоростью или даже медленнее, чем система на дешевой SDRAM? Впрочем, не на такие приложения и рассчитана прежде всего новая память. Что толку в том, если Windows Comander или Калькулятор начнут работать быстрее (хотя, признаться, хуже от этого тоже явно бы не стало) - вот если бы Unreal Tournament перестал тормозить и показал хорошие fps в высоких разрешениях... Но вот Unreal как раз-таки и перестанет тормозить, так как в таких тажелых приложениях, как современные игры и прочие программы, активно работающие с 3D-моделированием и иными ресурсоемкими вычислениями, где используется громадные массивы данных и требуется выскокая пропускная способность, RDRAM и показывает себя во всей красе. Пропускной способности SDRAM уже давненько не хватает для современных приложений, требующих от железа все больше и больше, и тут новая технология смотриться весьма привлекательно.

Другим вариантом представляется технология DDR SDRAM, которая была разработана на основе все той же SDRAM и главным нововведением стала передача сигналов по двум направлениям одновременно (так же, как и в RDRAM). Обладая не меньшей чем у RDRAM пропускной способностью, DDR SDRAM сохранила все прелести обычной SDRAM, в частности малую латентность и низкую стоимость. Это может позволить существенно увеличить производительность персональных компьютеров не сильно отражаясь на увеличении их конечной цены. Но Intel, уже вложившая много средств в развитие технологии Rambus, всеми силами противится продвижению DDR SDRAM, хотя понимает и даже признает, что эта память с объективной точки зрения имеет больше преимуществ. К тому же главный козырь DDR - относительная дешевизна - постепенно теряет свое значение в связи с постоянным дешевением чипов RDRAM.

Мир не совершенен...