RDRAM - путь взлетов и падений
Главный секрет привлекательных технических характеристик памяти RDRAM - оригинальное устройство шин передачи данных и адресации. В отличие от SDRAM, DDR и DDR II обмен данными в RDRAM происходит по шине, а не по параллельному интерфейсу. Для этого в RDRAM специально выделяется два отдельных набора контактных дорожек, по 16 штук каждый, образующих полосу шириной 2 байта. А уже на эту, общую для всего модуля шину и "присаживаются" все его чипы. Как это работает? Достаточно прозаично, если учесть, что похожая схема применена и для передачи данных в технологии Ethernet. Разница состоит лишь в том, что в сетевом протоколе применяется дифференциальное кодирование сигналов для каждого проводника, тогда как Rambus при разработке своей высокоскоростной шины отталкивалась от идеи минимизации количества выводов микросхем. Ведь это имеет особенно большое значение для многоканальных конфигураций, поскольку уменьшает число проводников, упрощает разводку сигнальных трасс и удешевляет системные платы. Как следствие, вместо нескольких отдельных парных Ethernet-проводов, RDRAM использует всего один-единственный провод-эталон нулевого уровня сигнала, служащий общим для всего набора сигнальных проводников шины. Безусловно, такой подход несет очевидные сложности по организации четкой детерминации сигнала, на который из-за общих наводок сигнальных проводников могут быть оказаны взаимные помехи, но если учесть "миниатюрность" шины RDRAM, то использования полноценной дифференциальной схемы можно все-таки избежать. Что, вообще-то, и наблюдается в чипах данного вида памяти, где всего 30 физических каналов отвечают за прием и передачу данных, а также управляющей информации, а оставшиеся пять - за электропитание микросхем и подачу инициализирующих команд.
Впрочем, высокая скорость передачи данных, а также недоступная для конкурентов частота работы интерфейса RDRAM (до 1200 МГц) является не только следствием использования техники передачи сигналов по двум фронтам тактовых импульсов, но и технологии Quad Rambus Signalizing Levels.
Последняя позволяет кодировать данные в канале памяти RDRAM четырьмя уровнями напряжения (в DDR II их всего два). В итоге пропускная способность одного 16-битного "квадро-канала" Rambus, функционирующего на частоте 1066 МГц, выливается в недостижимые для конкурентов 4,2 Гбайт/с. Однако, как и в случае с DDR II, эти цифры имеют мало общего с показателями реальной производительности. Стоит понимать, что пиковые показатели работы любой памяти зависят от множества факторов, и в частности от ряда характеристик, присущих как микросхемам памяти, так и их контроллеру, например латентности, скорости считывания и записи, и других. Как и технология DDR II, RDRAM несет в себе ряд энергосберегающих функций. И если в DDR II они являются следствием новой "упаковки" микросхем и снижения уровня рабочего напряжения, то в RDRAM применено более интересное инженерное решение. Речь идет о по-настоящему новом слове в области организации работы памяти - создании четырех режимов энергопотребления - активного (Active), ожидания (Standby), экономного (Nap) и сна (PowerDown). В первом режиме RDRAM может мгновенно обработать запрос на передачу данных. Естественно, этот режим характеризуется самым высоким энергопотреблением. Режим Standby - обычное состояние ожидания запроса. В нем находятся все устройства, не принимающие участия в передаче. В отличие от обычных систем памяти на основе DRAM, где все устройства, входящие в банк, потребляют энергию во время операций записи-чтения, в памяти Rambus это происходит только с одним устройством - остальные переходят в режим ожидания. Режимы Nap и PowerDown еще более экономны. Между собой они различаются уровнем потребления и скоростью перехода в активное состояние. Но вернемся к принципу организации работы RDRAM. Как уже отмечалось, для передачи управляющих команд данный тип памяти имеет "выделенные" линии - ROW и COL. По ним передаются пакеты данных, состоящие из двух полей. В первом поле указывается тип операции, а во втором размещается либо битная маска, которая используется для расширения операции записи превышающих стандартный объем пакета данных, либо код расширения (уточнения) характера операции.
Для того чтобы разгрузить шину, в нее введено искусственное занижение скорости работы Rambus-микросхем - поля пакета отсылаются с четырехтактовым интервалом. Операция чтения также имеет свои особенности. Например, во время инициализации шины, производится нумерация чипов от контроллера и далее. После этой процедуры каждому чипу на основе полученного номера выдается значение задержки отправки данных в ответ на запрос о чтении некоторого целого числа тактов по принципу - чем ближе к контроллеру чип, тем большую задержку он для себя устанавливает. Как следствие, временные параметры операций записи выставляются таким образом, чтобы они совпадали с задержками, выставленными для чтения. Итог подобного "мошенничества" прост - контроллеру Rambus нет необходимости выдерживать искусственные задержки, присущие DDR-памяти, у него всегда наготове ячейки памяти. Что касается будущего данной технологии, по мнению компании Rambus, в сфере ПК оно связано с набором расширений RDRAM под название Yellowstone. Эта более быстрая сигнальная технология подразумевает смену сигнальной архитектуры Quad Rambus Signaling Level на еще более эффективное решение. Речь идет о новой технологии ввода/вывода, которая была названа ячейкой RaSer (Rambus Serializer/Deserializer). Под "ячейкой" в данном случае понимается любой элемент набора микросхем. Технологию RaSer можно использовать для организации связи между отдельными микросхемами или платами. Она способна заметно увеличить скорость передачи данных через маршрутизаторы глобальных сетей, а также через интерфейсы Fibre Channel, Gigabit Ethernet и InfiniBand. В настоящее время существуют одно-, двух- и четырехканальные конфигурации ячеек. Четырехканальная конфигурация обеспечивает пересылку информации со скоростью до 12,5 Гбит/с в каждом направлении. Интереснейшая особенность Yellowstone - технология FlexPhase, назначение которой в автоподстройке фаз сигналов данных и адреса для упрощения разработки межчиповых соединений. FlexPhase выравнивает данные по частоте, упрощая расчеты длин линий шин и проектирование печатных плат.Обещают, что ее действие не будет вносить задержек в работу интерфейса. Хочется верить, что интеграция этой технологии в микросхемы памяти не приведет к их значительному удорожанию. Уже существуют тестовые образцы чипов по техпроцессу 0,13 мк, реализующие технологию FlexPhase. В итоге, Yellowstone сможет предложить пропускную способность (с учетом двунаправленной шины), превосходящую DDRII в четыре раза.
