حافظه FBDIMM چیست‌؟

FBDIMM پاسخی است به نارسایی های حافظه DDR2 در کامپیوتر و سرور های سطح بالا که نیازمند حجم حافظه زیاد با پهنای باند وسیع می باشند.

این استاندارد الحاقی حافظه DDR2 ، آغاز تحولی در بخش حافظه سیستم های کامپیوتری می باشد که عملکرد سرور اچ پی  و ایستگاه‌ های کاری سطح بالا را به شدت افزایش خواهد داد. با وجود اینکه پیش بینی می شد تا مدت ها DDR2 می تواند به تنهایی تکنولوژی پیشتاز حافظه باشد , به دلیل بهره گیری از خطوط موازی انتقال اطلاعات , باعث شد حافظه DDR در افزایش پهنای باند و نامحدود ساختن حداکثر حجم حافظه ناتوان باشند .

خطوط انتقال داده موازی و سریال

در خطوط انتقال داده موازی , 8 بیت تشکیل دهنده یک بایت به صورت موازی همدیگر , گذرگاه را می  پیمایند  لذا عرض گذرگاه همواره مضرب 8 می باشد . اما در خطوط انتقال داده سریال , بیت های تشکیل دهنده یک بایت پشت سر هم در یک خط انتقال داده , گذرگاه را طی می کنند.

یکی از بخش ‌های مهم کامپیوتر ها که هنوز با خطوط موازی داده ها را منتقل می‌ نماید حافظه اصلی کامپیوتر است . با عرضه پردازنده های پیشرفته و همچنین ابزارهای ورودی/خروجی سریع مبتنی بر گذر گاه های PCI Express  عدم وجود حافظه های سریع تر  با حجم زیاد توازن سرعت میان قطعات را بر هم زده مزایای حاصل از این پیشرفت ها را پشت پرده نگه میدارد .

تولد حافظه سریال

حافظه FBDIMM (Fully-Buffered DIMM) استاندارد الحاقی DDR2 می باشد که از خطوط انتقال داده سریال بهره برده و برای سرورHP  و ایستگاه های کاری (Work Station ) سطح بالا که دسترسی به مقدار زیاد حافظه با سرعت بالا و پهنای باند وسیع اهمیت زیادی دارد , در نظر گرفته شده. این حافظه جدید معماری داخلی ماژول های  DDR2 را با خطوط انتقال داده سریال تر کیب کرده است . در ماژول های  حافظه متعارف که از خطوط ارتباطی موازی در گذرگاه حافظه استفاده می کنند هر ماژول در یک کانال حافظه دارای اتصالات مجزایی به کنترلر حافظه می‌ باشد که افزایش ظرفیت حافظه نصب شده بر روی کانال , تراکم اتصالات را بالا خواهد برد این امر مدت زمان تاخیر دسترسی به داده ها  (Latency)را افزایش خواهد داد به همین دلیل حافظه های حجیم به صورت ذاتی کند عمل می کنند و سهم  کمتری از حداکثر پهنای باند گذرگاه حافظه را در اختیار  می‌ گیرند  , از طرف دیگر افزایش سرعت حافظه به دلیل تراکم سیگنال های  انتقال داده , نرخ میانگین خطا را در جریان داده ها  افزایش خواهد داد . این مشکل یکی از نکات منفی حافظه های پر سرعت بوده به همین دلیل در افزایش سرعت حافظه های فعلی محدودیت ایجاد می کند .

در نتیجه انتخاب یکی از دو گزینه زیر یعنی:

(1) حجم حافظه کم و سرعت زیاد

(2)حجم حافظه زیاد و سرعت کم

اجتناب ناپذیر می‌ باشد که هیچ یک از این دو گزینه , مناسب سرورHPE  و ایستگاه های کاری  سطح بالا نمیباشد چراکه دسترسی به حجم بالای حافظه با پهنای باند وسیع در این کامپیوتر ها جهت استفاده از توان بالای پردازشی و ارتباطی خود اهمیت زیادی دارد. تا کنون در کامپیوتر های  خانگی گزینه (1)حجم کم و سرعت زیاد و برای اکثر ایستگاه های کاری سطح بالا گزینه (2)حجم زیاد و سرعت کم در نظر گرفته می شده , اما FBDIMM‌ پایان این اجبار برای انتخاب است . حجم حافظه زیاد و سرعت بالا  که تا کنون دو کفه ترازو در انتخاب حافظه اصلی کامپیوتر ها به شمار می رفتند  با این استاندارد الحاقی حافظه DDR2 هر دو ممکن شده اند .

محدودیت های موروثی حافظه DDR2

• پس از عرضه پردازنده ها و سیستم عامل 64 بیتی , از نظر تئوری آدرس دهی بیش از 4 گیگابایت حافظه اصلی که بزرگترین ضعف سیستم های 32 بیتی می بود به صورت تئوری ممکن گردید , اما این محدودیت از نظر عملی این بار از سوی کنترلر های حافظه , اعمال می شود به طوری که شرکت «اینتل» در آخرین سری چیپست های سری 950 خود این محدودیت را حداکثر  تا 8 گیگابایت در بهترین شرایط توانسته افزایش دهد , هر کانال از گذرگاه حافظه مادر برد های  فعلی که با خطوط انتقال داده موازی طراحی شده اند شامل مدارهای گسترده بسیار پیچیده‌ای می‌باشد که پیاده سازی  آن بر روی مدار چاپی (PCB) مادر برد, نیازمند مدارهای 4 الی 6 لایه ای با تراکم بالا می باشد این پیچیدگی طراحی و پیاده سازی ،حداکثر دو کانال برای گذرگاه حافظه را عملی ساخته است به همین دلیل اکثر مادر بردهای سطح بالا برای دستیابی به حجم حافظه بیشتر و پهنای باند وسیع تر با حافظه های دوکاناله عرضه می‌شوند که در هر کانال 2 یا 3 ماژول حافظه میتوان قرارداد.  آدرس دهی ماژول های  حافظه فراتر از آنچه که بر روی 4 شیار این دو کانال نصب شده اند عملی نمی‌باشد به همین دلیل محدودیتی که از دوش پردازنده و سیستم عامل برای دسترسی به حافظه اصلی حجیم , برداشته شده است این بار توسط کنترلرهای حافظه مجتمع در داخل چیپ‌ست مادر برد اعمال می‌گردد .

• محدودیت دیگر حافظه های فعلی در پهنای باند دسترسی به آنها ایجاد شده است , اگر چه با ظهور DDR2 سرعت حافظه ها و پهنای باند نظری آنها تا حدودی افزایش یافت , اما افزایش اسمی پهنای باند به دلیل ساختار ذاتی DDR2 چندان موجب افزایش «پهنای باند واقعی» گذرگاه حافظه حتی در حالت دو کاناله نشده است . به همین خاطر اختلاف کارایی میان سیستم های مبتنی بر حافظه DDR2 با کامپیوتر ها مبتنی بر حافظه های قدیمی DDR چندان چشمگیر و مطلوب نمی‌باشد.

ماژول حافظه FBDIMM

 این دو مشکل شاید بر روی کامپیوترهای خانگی و اداری اهمیت چندانی نداشته باشند اما برای سرور ها و ایستگاه های کاری سطح بالا که برنامه های آنها نیازمند حافظه زیاد با پهنای باند وسیع می باشند به عنوان یک محدودیت مطرح می باشند . در ادامه به بررسی راه حلی که ماژول های FBDIMM در مقابل این محدودیت ها عرضه می نمایند خواهیم پرداخت...

FBDIMM پاسخی به تمام محدودیت ها

عامل اصلی این محدودیت ها مربوط خطوط انتقال داده ی  موازی مورد استفاده در حافظه های متعارف می‌باشد , گذرگاه طراحی شده با این خطوط هم گسترده و پیچیده خواهد بود و هم محدودیت افزایش سرعت ، جهت پایین آوردن درصد خطا دارد .

FBDIMM ، با به خدمت گرفتن خطوط انتقال داده سریال, توانسته است کانال های حافظه را از نظر وسعت مداری کوچکتر و بازدهی آنها را ثابت نگاه دارد, به طوری که پیچیدگی مدار گذرگاه حافظه 6 کاناله ی FBDIMM تا حدودی ساده تر از پیچیدگی مدار گذرگاه حافظه 2 کاناله DDR2 می‌باشد و مدارهای چاپی 4 لایه برای پیاده سازی این گذرگاه جدید کافی می‌باشند. با افزایش تعداد کانال‌های گذرگاه حافظه از 2 به 6 عدد , در سرعت برابر , پهنای باند دسترسی به حافظهFBDIMM   سه برابر حافظه DDR2 خواهد شد و این پاسخی است به محدودیت پهنای وسیع در حافظه های متداول .

تراشه AMB قلپ تپنده حافظه FBDIMM

در حافظه های متداول , کنترلر حافظه مجتمع در داخل چیپ‌ست مادر برد به تنهایی کلیه ماژول های  حافظه را مدیریت می‌کند , یافتن آدرس , کنترل سیگنال ها ارسال و دریافت داده به میلیاردها سلول حافظه وظیفه بسیار سنگینی برای این کنترلر می باشد. به همین دلیل حجم حافظه ای که کنترلر حافظه می‌تواند پشتیبانی نماید محدود شده است , حافظه FBDIMM به کمک یک تراشه اضافی به نام AMB (Advanced Memory Buffer) که بر روی ماژول حافظه قرار دارد (تصویر زیر), مدیریت یک ماژول را برای کنترلر حافظه ساده تر ساخته است تا بتوان در هر کانال از گذرگاه حافظه حداکثر 8 ماژول حافظه قرار داد به همین خاطر بهره‌گیری از حجم حافظه ی بیشتر از آنچه که بر روی دو کانال حافظه DDR2 میتوان نصب نمود میسر گشته , حداکثر ظرفیت حافظه که یک کنترلر حافظه FBDIMM میتواند از ان پشتیبانی کند حداکثر 48 شیار حافظه یا 192 گیگابایت اعلام شده است . تصویر زیر شمایی از این کنترلر و تراشه  AMB می باشد  .

AMB ، یک بافر هوشمند

عملکرد فوق العاده FBDIMM وابسته به تراشه AMB می باشد , این تراشه کلیه اطلاعات ورودی/خروجی را در خود ذخیره کرده زمانی که از صحت آنها اطمینان حاصل شد به سوی مقصد هدایتشان می کند , این اطلاعات میتواند شامل داده ها , سیگنال های کنترلی یا آدرس ها باشد , بر خلاف حافظه های Registered یا ECC امروزی که تنها اطلاعات مربوط به سیگنال‌های کنترلی و آدرس‌ها را بافر نموده و عملیات تصحیح خطا (ECC)  بر روی آنها انجام می‌دهند  , در FB-DIMM تمامی اطلاعات ورودی/خروجی ماژول بافر گشته و عملیات تصحیح خطا برروی هر آنچه که با حافظه مبادله میگردد , صورت می پذیرد  .

ارتباط ماژول های حافظه FBDIMM

همانطور که در شکل بالا مشاهده کردید , در یک کانال متشکل از 8 ماژول حافظه FBDIMM‌ تنها تراشه های AMB ماژول ها با یکدیگر ارتباط دارند و تراشه AMB ماژول اول به کنترلر حافظه متصل شده است . این اتصال توسط دو گذرگاه سریال کاملا مستقل از هم برای ارسال و دریافت اطلاعات شکل گرفته است . تمام اطلاعات مورد نیاز ماژول های حافظه شامل آدرس ها و دستورالعمل ها و داده ها توسط 10 خط انتقال سریال در طول کانال جریان پیدا می کنند در صورتی که اطلاعات مربوط به ماژول اول نباشد پس از دریافت توسط AMB‌ ماژول اول تقویت و تصحیح خطا شده و دست به دست به ماژول های  بعدی تحویل داده می شود تا به ماژول مقصد برسد , اطلاعات ارسالی از ماژول‌ها برای کنترلر حافظه توسط 14 خط انتقال سریال مبادله می شود . عملکرد این دو گذرگاه با هم مشابه یک گذرگاه دو طرفه ( Full Duplex )  قدرتمند می باشددر حالی که گذرگاه حافظه های متداول یک گذرگاه نیم دو طرفه (Half Duplex) است به این معنی که گذرگاه در بازه های زمانی مشخص میان دو حالت ارسال و دریافت , تغییر وضعیت می دهد . دو طرفه ساختن گذرگاه حافظه موجب شده سهم بیشتری از حداکثر  پهنای باند ارائه شده به صورت مفید استفاده شده و درصد بازدهی گذرگاه افزایش یابد .

اتصالات دیگر گذرگاه حافظه

گذرگاه حافظه FBDIMM علاوه بر خطوط سریال انتقال اطلاعات متشکل از اتصالات مستقلی به کریستال تولیدکننده پالس ساعت های مرجع می باشد, همچنین گذرگاه دیگری به نام   SMBus  در این مجموعه در نظر گرفته شده است تا به صورت کاملا مستقیم مشخصات ماژول‌ها مانند ظرفیت و سرعت آنها را از روی تراشه های SPD ماژول فراخوانی نماید.
ساختار ساده گذرگاه حافظه , طراحی مادر بردهای مبتنی بر حافظه FBDIMMرا ، ساده تر ساخته و هزینه طراحی و تولید کاهش داده است .

امیدواریم با خواندن این مقاله شناخت کافی در مورد مموری های سرور بدست آورده باشید . در صورت وجود هر گونه ابهام و یا سوال در مورد سرورHPE  میتوانید با کارشناسان شرکت شبکه گستران یاقوت سرخ مرکز تخصصی فروش سرورها و استوریچ های اچ پی به شماره تماس 71189-021 تماس گرفته و یا به سایت شرکت یاقوت سرخ به آدرس www.Ysorkh.net  مراجعه کنید .