Для чего нужна регистровая память
Что такое регистровая RDIMM-память и зачем нужен ECC
Содержание
Содержание
Что такое RDIMM, для чего нужен регистр
Оперативная память в сокращении может называться ОЗУ. Ее также называют оперативным запоминающим устройством, памятью с произвольным доступом, RAM. ОЗУ также можно ласково назвать «оперативкой». RAM логически состоит из ячеек памяти. Каждая ячейка хранит количество бит, равное степени двойки. 2^3=8 бит, 2^4=16 бит, 2^5=32 бит, 2^6=64 бит. У каждой ячейки памяти есть свой адрес. Адрес ячейки «оперативки» выглядит следующим образом: FFFFFFFFF.
Регистровой памятью (Registered DIMM, RDIMM) называют модули ОЗУ, которые имеют на «борту» отдельный регистр для адресов «оперативки» и команд.
Контроллер ОЗУ в процессоре обращается к регистрам, регистры же направляют информацию в микросхемы памяти. Такая организация «оперативки» позволяет увеличить количество модулей на канал RAM за счет снижения электрической нагрузки на контроллер памяти. Контроллер находится либо в северном мосту материнской платы, либо в процессоре. Также вдвое уменьшается емкость модулей памяти, если модуль содержит два регистра.
Регистровая память отличается от обычной, небуферизованной «оперативки», более высокими задержками при чтени и записи информации в модулях ОЗУ. Это происходит из-за того, что модули содержат дополнительный промежуточный узел — буфер. Чтение/запись производит контроллер памяти в процессоре или северном мосту материнской платы. Работа с этим узлом, естественно, требует дополнительного времени работы. Но при этом отметим то, что уменьшается нагрузка на процессор, так как буфер отвечает за непосредственную работу с банками памяти.
Каждый модуль ОЗУ содержит микросхему SPD (Serial Presence Detect). Данная микросхема содержит прошивку модуля памяти. Эта прошивка определяет работу более простых микросхем.
Регистровая и буферизованная память — одно и то же
Регистровая память — это буферизованная память. Как было обозначено выше — регистр — это буфер для адресов и команд при работе с памятью. Процессор или северный мост материнской платы отправляют данные, адреса ячеек памяти и команды. Регистры выполняют команды по указанным адресам.
Такая память стоит дороже обычной, небуферизованной памяти. Используется она исключительно в серверах, потому что позволяет получить больший объем памяти на один процессор в сервере.
Что такое FB-DIMM
FB-DIMM, Full Buffered Dual Inline Memory Module — полностью буферизованная DIMM — это планки ОЗУ DDR2. Плашки ОЗУ при этом используют последовательный интерфейс передачи данных между модулями памяти и контроллером «оперативки». В отличие от стандартных модулей RAM, они используют не 240-pin, а 96-pin из 240 возможных пинов. Такая организация работы позволяет организовывать с помощью контроллеров памяти большее количество каналов на материнской плате. Вплоть до 6 каналов. Данные модули памяти несовместимы с обычными планками «оперативки».
Последовательный интерфейс — это интерфейс передачи данных, при работе которого данные передаются по одному проводу или дорожке на печатной плате друг за другом. Таких проводов (дорожек) может быть несколько, но принцип передачи данных при этом не меняется.
Advanced Memory Buffer, AMB — микросхема, которая организует работу модулей памяти FB-DIMM. Эта микросхема располагается прямо на планке «оперативки».
В один канал памяти при такой организации работы модулей ОЗУ возможна установка до 8 планок «оперативки». Это позволяет, в случае с RAM DDR2, добиться емкости ОЗУ до 192 Гигабайт на один сервер.
В связи с тем, что микросхема AMB добавляет свои задержки в работу модуля памяти, данные плашки работают несколько медленнее модулей RDIMM, регистровой ОЗУ. Но, так как общее количество памяти в данном случае возрастает, то общая производительность системы также возрастает.
Краткая история оперативной памяти
Ниже приводится краткая история развития типов ОЗУ. Начинаем мы ее со времени выпуска памяти SDRAM. Это произошло в 1996 году. Пропускная способность данной RAM составила 1.1 GBps.
Следующей памятью в таблице указана память RDRAM. Она была выпущена в 1998 году. Это была абсолютно новая архитектура ОЗУ. Совершенно новый стандарт от фирмы Rambus. Было выпущено несколько поколений памяти. Она отличалась более высокими частотами, стабильными таймингами, вот только при этом задержки функционирования памяти были немного выше. К сожалению, данная память не выдержала конкуренции на рынке и вынуждена была сойти со сцены рынка памяти.
Следующими в таблице указаны линейки RAM DDR. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных. Этот стандарт ОЗУ был выпущен на рынок в 2000 году. Данная память используется и на текущий момент. При этом развивается стандарт для достижения более высоких скоростей функционирования.
Последним типом RAM DDR, выпущенным на рынок, на данный момент является память DDR4.
Регистровая память ˗ эксклюзивная серверная начинка
Приветствую вас, мои дорогие читатели. Предметом нашей сегодняшней беседы будет регистровая память. Большинство из вас скорей всего впервые слышат этот термин, поскольку обычные пользовательские компьютеры не имеют к нему никакого отношения. А раз так, то логично предположить, что такой модуль обладает какими-то дополнительными или незаурядными возможностями.
Речь идет о разновидности оперативной памяти, и вы скажете, что неплохо было бы ее заполучить и опробовать в деле. Но давайте не будем спешить. Дочитайте статью до конца и вы, узнаете не только, что это за память, но и что с ней можно и что нельзя делать.
Для начала определимся с терминами.
Регистровая память (Registered Memory) обозначается аббревиатурой RDIMM, так как является разновидностью обычной DIMM памяти, которую мы хорошо знаем как DDR2, DDR3, DDR4.
Соответственно нерегистровую память называют, unregistered DRAM или UDIMM. Так же регистровую память именуют буферной, что справедливо в отношении принципа ее работы.
Для чего нужны регистры?
Теперь вспомним, как работает ОЗУ. Данные загружаются в нее с жесткого диска, но команды на выполнение этих действий идут из центрального процессора. А точнее из контроллера памяти, который напрямую связан с чипами оперативки. При работе обычных компьютеров (даже игровых) все процессы происходят в штатном режиме.
Но вот в серверах интенсивность обращений к оперативке намного выше, причем одновременно может обрабатываться множество невзаимосвязанных запросов. Очевидно, что при этом может быть задействовано сразу несколько микросхем ОЗУ, что приводит к повышению токовой нагрузки на контроллер и увеличивает риск выхода его из строя.
Чтобы повысить надежность системы «Оперативная память – Контроллер» между ними интегрируется регистровый модуль, в котором происходит предварительная буферизация информации при ее чтении или записи. Сам этот чип располагается непосредственно на планке оперативной памяти, которая поэтому и называется регистровой.
Как опознать RDIMM?
Выходит, у регистровой памяти отличие от обычной в дополнительной микросхеме, спросите вы? Конечно да, но не спешите заниматься подсчетом чипов.
Дело в том, регистровая память используется исключительно как серверная. А значит, в ней обязательно должна быть реализована технология ECC (error-correcting code memory), назначение которой ˗ коррекция ошибок в считываемой из ОЗУ информации. Специальный процессор, так же установленный на плашке оперативки, сверяя её с исходными данными, записанными в память, и способен при этом обнаружить несоответствие бита в одном машинном слове.
Обычно на 8 микросхем ОЗУ идет один модуль ECC и один регистровый, который, кстати, отличается меньшими размерами. Зная это, при беглом взгляде на планку памяти можно подсчитать общее количество чипов и сделать вывод о том обычная это оперативка или нет.
Чтобы не запутаться в подсчёте микросхем я все-таки предлагаю обращать внимание на маркировку, по которой вы легко определите регистровую память. Просто прочитайте, что написано в конце: если есть символы «R» или «REG» то это она.
Необычные качества регистровой памяти
Теперь поговорим об особенностях регистровой памяти. Это полезная информация, особенно для тех, кто возжелал с ее помощью апгрейдить свой ПК:
Дополнительный буферный элемент в структуре связи между ОЗУ и контроллером влияет на быстродействие памяти, ведь каждое обращение к регистрам производится потактово. А значит, на величину такта такая память будет медленнее обычной. Если сравнивать с SDRAM то задержка имеет место для начального цикла запросов.
Вот такая она, регистровая память.
Нравится вам это, или нет, но она не для всех. Да, она и по цене дороже, и в продаже встречается не так часто. Но главное, у нее узкая серверная специализация. Но, друзья, согласитесь, RDIMM это очень интересный объект, изучив который вы не только повысили уровень своих компьютерных знаний, но и получили дополнительную информацию о работе оперативки.
На этом я заканчиваю нашу беседу и желаю вам всем процветания и успехов.
Регистровая память
Регистровая память (registered, буферизованная, buffered) – вид оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и контроллером памяти. Обычно используется в системах, требующих масштабируемости и отказоустойчивости. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер памяти, что позволяет устанавливать большее количество модулей памяти на один канал. Таким образом, обеспечение максимального объема памяти, поддерживаемого современными процессорами, возможно только при использовании регистровой памяти
Регистровые модули (RDIMM) необходимы для установки большого объема оперативной памяти по сравнению с небуферизованной памятью DIMM (UDIMM). Стоит учитывать, что модули UDIMM – неважно, с поддержкой ECC или без нее, – не могут работать совместно с RDIMM, причем в некоторых случаях попытка совместить такую память может привести к выходу из строя материнской платы либо модулей памяти. Поэтому, выбирая память, необходимо сразу брать регистровые модули, так как в случае модернизации не придется заменять всю память сервера. Максимальные значения объема памяти, ее частоты и количество модулей приведены в таблице ниже. Также здесь представлена информация о LRDIMM:
Преимущества регистровой памяти прекрасно демонстрируют серверные материнские платы, например SuperMicro X9DR3-LN4F+, на которой имеется 24 слота памяти, по 12 на каждый процессор. Так как процессоры для данной платы поддерживают четырехканальную память, получаем три модуля на канал. Для сравнения – платы для похожих процессоров, не поддерживающих регистровую память, имеют максимум восемь слотов памяти.
Некоторым недостатком регистровой памяти является небольшое уменьшение производительности. Каждое чтение и запись буферизуются в регистре на один такт, прежде чем попадут с шины памяти в чип DRAM, поэтому регистровая память считается на один такт более медленной, чем нерегистровая. Для памяти типа SDRAM, к которой относятся современные DDR3 и DDR4 модули, эта задержка существенна только для первого цикла в серии запросов.
Что такое серверная оперативная память и чем она отличается от обычной
В этой статье мы разберемся, что такое серверная оперативная память. Узнаем, чем память для сервера отличается от обычной и что такое поддержка ECC. Поймем, можно ли вставить планку серверной памяти в обычный компьютер и запустить его.
В серверах и рабочих станциях используется не совсем обычная оперативная память.
Основные ее отличия — это поддержка специфических технологий, таких как контроль четности и ECC (коррекция ошибок).
Серверная оперативная память не обладает выдающимися скоростными характеристиками. Для нее намного важнее стабильность и безотказность в работе. Применяется в тех областях, где критически важна бесперебойная работа. Например, финансы и облачные вычисления.
Рассмотрим подробнее технологии, которые применяют в серверной памяти ⇓
Память с коррекцией ошибок
ECC (Error-Correcting Code) позволяет исправлять некоторые ошибки в процессе работы оперативной памяти. В том числе, случайные неточности, то есть те, которые могут возникать под воздействием электромагнитных помех или высокоэнергетических элементарных частиц.
Подобная погрешность появляется из-за изменения значения одного бита в машинном слове. Результат такой ошибки может быть самым непредсказуемым. От изменения одного символа в набранном тексте до зависания всей системы.
Применение технологии ECC необходимо для обнаружения и если это возможно, то исправления подобных проблем. Память, не имеющая поддержки коррекции ошибок, обозначается non-ECC.
Принцип работы
ECC модуль имеет дополнительные микросхемы, по одной на каждые 8 чипов. То есть, при одностороннем дизайне модуля, будет задействовано 9 чипов вместо привычных 8. А при двухстороннем — 18 вместо 16. В дополнительных чипах лежат контрольные суммы машинных слов, хранящихся в памяти.
Если при проверке контрольная сумма машинного слова не совпадает с контрольной сумой, находящейся в чипе-буфере, значит, найдена неточность. При возможности устранить проблему, система продолжает работу, но если коррекция невозможна, то операционной системе отправляется сообщение.
Если ОЗУ использует только технологию ECC, то это не совсем серверная оперативная память. Она рассчитана, в первую очередь, на профессиональные рабочие станции.
Для использования ECC RAM ОЗУ требуется поддержка как со стороны процессора, в котором размещен контроллер памяти, так и со стороны материнской платы. Впрочем, у не самых дешевых CPU и системных плат подобная поддержка нередко есть. Следовательно, память с коррекцией ошибок на них успешно заработает.
Какие преимущества получит обычный домашний или офисный компьютер в этом случае? Теоретически, он будет стабильнее работать. Но стоит учитывать, что применение Error-Correcting Code требует определенных вычислительных мощностей, как следствие, быстродействие снижается, пусть и не намного.
Однобитовые ошибки
Бит представляет собой единую двоичную цифру (1 или 0), причем восемь битов формируют байт — исторически наименьшую единицу адресной памяти, которую компьютеры считают либо как одно число, либо букву. Однобитовая ошибка заключается в том, что электрический заряд бит изменяется, переворачивая его от 0 до 1 или наоборот.
Причины однобитовых ошибок возникают в двух основных вариантах — жестких и мягких ⇓
В любом случае результат однобитовой ошибки тот же. Неточность, влияющая на одну двоичную цифру, не приведет к концу света, но перевернутый бит может серьезно повлиять на важные данные.
Хотя ошибка может быть безвредной или иметь сравнительно мягкий эффект (например, неправильно окрашенный пиксель в изображении), это может привести к полностью искаженному файлу или сбою всей системы.
В приложениях, обрабатывающих большие объемы чувствительных или высокоценных данных, даже одна однобитовая ошибка может быть катастрофической.
ОЗУ с ECC предотвращает однобитовые ошибки, обнаруживая и исправляя их, гарантируя, что данные будут должным образом сохранены.
Регистровая память
По-настоящему серверной можно считать только регистровую (registered) или буферизованную (buffered) память. Основная ее особенность — это наличие на модуле еще одной микросхемы — регистра.
Регистровая оперативная память DDR4
Регистр выполняет роль буфера между микросхемами памяти на модуле и контроллером ОЗУ. Это необходимо для снятия электрической нагрузки с контроллера, что позволяет установить большое количество модулей.
Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер памяти, что позволяет устанавливать большее количество модулей памяти на один канал. Таким образом, обеспечение максимального объема памяти, поддерживаемого современными процессорами, возможно только при использовании регистровой памяти
Вся регистровая оперативка в обязательном порядке поддерживает технологию ECC. Такие модули обычно имеют маркировку ECC reg. Отличие памяти с ECC от регистровой, заключается только в отсутствии микросхемы регистра и компоновке чипов памяти на планке.
Первое поколение ОЗУ DDR PC2700 ECC REG
Чем отличается серверная оперативная память от обычной
В первую очередь такая оперативка предназначена для бизнеса и профессиональных задач, где критически важна работа с данными и точностью их обработки и передачи.
По сравнению с обычной, ОЗУ ECC имеет очевидные преимущества. Из-за встроенных возможностей для исправления ошибок, системы с ОЗУ ECC имеют намного меньше отказов, чем с памятью без коррекции ошибок. На практике это означает меньшую потерю данных, меньшее количество сбоев и больше времени безотказной работы.
Однако из-за дополнительной обработки, требуемой для чипов, ECC может оказать небольшое влияние на производительность. Это вряд ли является серьезной проблемой, когда пользователи уделяют первостепенное внимание минимизации ошибок и максимальному времени бесперебойной работы, которые обеспечивает ECC RAM, даже если она действительно имеет незначительный проигрыш в производительности.
Еще одна очевидная разница между памятью с ECC и без нее — это цена. Благодаря своим расширенным функциям память с коррекцией ошибок стоит дороже, чем обычная и поддерживается только на специализированных (дорогостоящих) материнских платах и высокопроизводительных серверных процессорах, таких как Intel Xeon и т.п. В обычную метеринку вставить ее можно, но она там не заработает.
Определить серверная память или нет, можно легко визуально по наличию дополнительных чипов памяти и расположению микросхем на модуле.
ECC RAM нельзя комбинировать с памятью без коррекции ошибок. Поэтому, если вы хотите возможности Error-Correcting Code, вам придется заменить всю оперативку на новые модули.
Чем еще отличается ОЗУ для сервера
Нужна ли серверная память в обычном компьютере
Конечно неприятно, когда ваш домашний компьютер или ноутбук падает из-за ошибки, но это вряд ли будет иметь серьезные долгосрочные последствия.
Собирать домашний компьютер на серверном железе — достаточно спорное решение. Кроме самих модулей серверной памяти, придется установить серверную системную плату. А для нормальной работы системной платы может потребоваться соответствующий корпус и блок питания, что в итоге приведет к неоправданным расходам и даст только избыточную для большинства домашних систем надежность.
Почему серверная память не работает на обычных компьютерах
Где необходима ОЗУ c ECC?
Для бизнес-критических серверных приложений короткий ответ — да. На сервере, обрабатывающем конфиденциальную информацию о клиенте или финансовых транзакциях, даже одна ошибка имеет потенциал для катастрофы.
ECC reg RAM настоятельно рекомендуется организациям, которые обрабатывают большие объемы данных клиентов в Интернете, для защиты от финансовых потерь, вызванных поврежденными данными, или репутационного ущерба, вызванного простоями после сбоя системы.
Регистровая память: полный гайд по RDIMM-памяти
Расскажем как выбрать регистровую память, а также — поговорим о том, как именно она устроена и чем отличается от других типов памяти.
О регистровой RDIMM-памяти распространяется большое количество мифов. Понять где правда, а где заблуждения, поможет наш сегодняшний гайд по RDIMM-памяти.
Чем отличается регистровая память от буферизованной
Наши читатели часто спрашивают: регистровая и буферизованная память — это одно и то же? Вопрос этот весьма любопытен. Действительно, термины регистровая и буферизованная сегодня могут использоваться как равноправные. Да, это один и тот же вид оперативной памяти.
Кстати, термин «регистровая» всё больше вытесняет термин «буферизованная». Сегодня также используется и полностью буферизованная DIMM-память — называется она FB-DIMM.
В полностью буферизованной DIMM буферизируются линии данных и управляющие линии. Буферизация происходит благодаря АМВ-контроллеру, которым комплектуется каждая плашка
Интересно, что вначале буферизованная память была распространена и в настольных системах, но спустя несколько лет он стала прерогативой исключительно серверных платформ. Сейчас ситуация несколько меняется, но никаких серьезных революций точно не предвидится.
Что такое RDIMM
Регистровая RDIMM-память — это оперативная память, имеющая регистры-буферы, которые контролируют передачу данных.
Регистры имеют сразу несколько достоинств, но главное из них — высокая отказоустойчивость и уменьшение нагрузки на контроллер. Таким образом, регистровая RDIMM-память более надежна, чем остальные виды ОЗУ. Располагаются буферы-регистры между контроллером памяти и микросхемами ОЗУ
Кроме этого, RDIMM позволяет расширить максимальный объем, который можно установить в систему. Последнее особенно актуально в серверных машинах, когда требуется непрерывная работа системы и высочайшая производительность.
Для чего нужен регистр
Чтобы понять, для чего именно нужны регистры, следует вспомнить как работает стандартная оперативная память: данные в ОЗУ подгружаются с жесткого диска — соответствующие запросы/команды идут от CPU (если быть точным — из контроллера памяти). Последний напрямую взаимодействует с чипами ОЗУ. Для домашних систем (включая игровые) такой конфигурации вполне достаточно, а вот для серверных систем — уже нет.
В серверных машинах частота обращений к ОЗУ очень высока, более того — в одно время могут высчитываться сразу несколько несвязанных команд. При такой нагрузке стандартная оперативная память очень быстро придёт в негодность, так как постоянно будет увеличенной ток на контроллер
Регистр призван повысить отказоустойчивость цепи Память/Контроллер. Регистр вводится между памятью и контроллером. В регистровом модуле осуществляется пребуферизация данных при операциях чтении/записи информации.
Где это используется
Большая часть серверной памяти — это регистровая ECC-память. Однако, существуют и модули серверной памяти, которые используют ECC, но без буферов-регистров — такая память называется DIMM ECC.
В случае регистровой RDIMM наличие ECC-памяти является обязательным. Главное назначение ECC — автоматическая идентификация и дальнейшее распознавание ошибок битов памяти. Если при чтении МС* (МС — машинного слова), в цикле запись/чтение, будет потерян 1 бит, то коррекция ошибок позволит распознать предыдущее значение, которое было записано в ходе предыдущего цикла
Память с коррекцией ошибок особенно актуальна в серверных системах, когда важна бесперебойная работа. Регистровая и ECC память — это совсем не одно и тоже, ведь память может быть обычной — UDIMM, но иметь поддержку ECC.
Почему нет смысла в регистровой памяти в настольных системах
В настольных ПК использование регистровой памяти нецелесообразно не только по причинам высокой стоимости комплектующих, но и по техническим аспектам — большинство материнских плат не умеют работать с регистровой памятью.
Серверные материнки, в свою очередь, умеют работать только с регистровой памятью. Контролировать ошибки и наращивать мощность, в силу специфики, для серверных станций гораздо важнее. Не нужна настольному компьютеру и коррекция ошибок
В редких случаях регистровую память покупают геймеры, которые создают системы на основе Xeon, чтобы немного сэкономить.
Далеко не каждая материнская плата/процессор поддерживает серверные типы памяти. Чтобы узнать — поддерживает ли ваша материнка и CPU регистровую память, смотрите спецификации оборудования.
Из консьюмерского класса оборудования точно поддерживают RDIMM-память процессоры Ryzen, среди серверного оборудования — Zeon. Только в случае с райзенами далеко не факт, что CPU будет взаимодействовать с RDIMM-памятью именно как с регистровой
Покупать RDIMM-память с коррекцией ошибок (ECC) для домашнего ПК — весьма сомнительная затея. Вряд ли вы захотите тратить больше за меньший уровень производительности и излишнюю долговечность, если можно купить игровую память, которая будет и дешевле, и быстрее, чем RDIMM-память.
Недостатки регистровой памяти
Недостатков у регистровой памяти довольно много. Чаще всего называют следующие:
Причина задержки заключается в том, что каждая операция чтения/записи буферизуются на 1 такт, прежде чем переносится непосредственно с шины в DRAM-чип. Именно поэтому вся регистровая память ровно на 1 такт медленнее любой нерегистровой.
Если речь идёт о SDRA-памяти, то там латенси будет актуальной исключительно для 1-го цикла. Напомним — в случае с SDRA-памятью речь идёт о цикле, состоящим сразу из нескольких серий).
Что такое FB-DIMM
FB-DIMM — это полностью буферизованная DIMM-память. Отличается высокой отказоустойчивостью и большой скоростью выполнения операций. По своей сути — это дальнейшая наработка registered-модулей.
В случае с FB-DIMM происходит буферизация как самих данных, так и их адресных сигналов. При этом, вместо параллельной шины, FB-DIMM использует последовательную шину — она напрямую соединяется с контроллером памяти
А вот полностью буферизованная DIMM-память может использоваться только в серверных системах и это её главный недостаток для обычного пользователя ПК.
Поддерживают ли обычные процессоры и материнские платы ECC-память и/или RDIMM?
Процессоры и материнские платы, поддерживающие ECC/RDIMM существуют, но стоят они гораздо дороже, чем оборудование для настольных ПК. С высочайшей долей вероятности ваш процессор/материнская плата не поддерживают ECC и RDDIM — смотрите спецификации в мануале к процессору/материнской плате (пункт Поддерживаемый тип памяти).