Регистровая память - важный, но малоизученный компонент современных компьютеров. Давайте разберемся, что это такое, какие бывают виды регистровой памяти, где и зачем она используется.
1. Что такое регистровая память и ее особенности
Регистровая память (registered memory) - это вид оперативной памяти компьютера, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и системным контроллером. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер и позволяет устанавливать больше модулей памяти в одном канале.
К преимуществам регистровой памяти можно отнести:
- Масштабируемость - возможность установки больших объемов памяти
- Повышенная надежность за счет резервирования и буферизации данных
К недостаткам следует отнести:
- Более высокая цена из-за наличия дополнительных микросхем
- Небольшие дополнительные задержки при работе с памятью
2. Буферизованная и полностью буферизованная память
Буферизованная память (Buffered memory) - это более старый термин, синонимичный понятию регистровой памяти.
Некоторые новые системы используют полностью буферизованную память FB-DIMM, в которой производится буферизация не только управляющих линий, но и линий данных при помощи специального контроллера AMB, расположенного на каждом модуле памяти.
3. Применение регистровой памяти
Регистровая память применяется преимущественно в серверных системах, где требуются высокая масштабируемость и надежность при работе с большими объемами данных.
Например, на регистровой памяти построены такие решения, как:
- Серверы класса Mission critical для критически важных приложений
- Корпоративные SAN и NAS хранилища большой емкости
Регистровая память может применяться и в мощных рабочих станциях, где важна стабильность работы с большими объемами данных при интенсивных нагрузках, например при обработке видео UltraHD 4K или 8K.
4. Стандартные типы модулей регистровой памяти
Существует несколько типов модулей регистровой памяти для разных платформ:
- RDIMM DDR4. Регистровые модули стандарта DDR4 для современных серверов
- RDIMM DDR3. Регистровые модули предыдущего стандарта DDR3
Прогрессивные решения для высоконагруженныых систем:
- Модули LRDIMM обладают большей емкостью и производительностью
- Перспективные модули HDIMM с виртуальными рангами памяти имеют очень высокую плотность размещения микросхем
5. Другие характеристики регистровой памяти
Помимо стандартов модулей, при выборе регистровой памяти следует обращать внимание на такие параметры:
- Ранг - количество 64-битных банков памяти на модуле. Бывают одноранговые, двухранговые и многоранговые решения.
- Режим работы - одноканальный, двухканальный, многоканальный. Влияет на пропускную способность и быстродействие подсистемы памяти.
Для совместимости все модули должны работать на частоте, поддерживаемой контроллером памяти на материнской плате. А для оптимальной производительности следует выбирать максимально быстрые модули.
6. Регистровая память и надежность данных
Подавляющее большинство модулей регистровой памяти поддерживают технологию ECC - коррекции ошибок памяти. Наличие дополнительных контрольных бит позволяет обнаруживать и исправлять однобитовые сбои, возникающие из-за помех.
Более продвинутая технология Advanced ECC умеет восстанавливать работоспособность даже при выходе из строя целого модуля памяти за счет избыточности и резервирования данных.
По сравнению с обычной памятью регистровые решения обладают более высокой надежностью хранения данных и устойчивостью к сбоям, что критически важно для работы серверов и хранилищ большой емкости.
7. Особенности применения в серверах
В многопроцессорных серверных системах для правильной работы нужно выделять отдельные банки регистровой памяти для каждого из процессоров. Это позволяет обеспечить прямой высокоскоростной доступ и исключает конфликты за общий ресурс.
Как правило, объем памяти распределяется между процессорами поровну. И в каждый банк устанавливаются однотипные модули для симметричной работы каналов памяти с максимальной пропускной способностью.
8. Рекомендации производителей
Крупные производители компонентов, такие как HP, Dell, Intel, дают свои рекомендации по выбору оптимальных конфигураций регистровой памяти для серверов:
- Для надежности использовать регистровые модули с ECC
- Отдавать предпочтение одно- и двухранговым решениям
- Устанавливать память симметрично по каналам парными или тройными группами
9. Пример конфигурации регистровой памяти для сервера
Рассмотрим пример выбора регистровой памяти для двухпроцессорного сервера на платформе Intel Xeon:
- Максимально можно установить 768 Гб памяти в 12 слотов
- Имеется 6 каналов памяти с поддержкой двухранговых модулей RDIMM DDR4
- Устанавливаем 12 модулей RDIMM емкостью 64 Гб каждый
Получаем сервер с 768 Гб оперативной памяти с высокой производительностью, надежностью и стабильностью работы.
10. Регистровая память для обычной материнке
Регистровая память применяется обычно в серверных системах. Но иногда ее хотят использовать и на обычной материнской плате вместе с UDIMM для наращивания емкости.
Однако такая конфигурация не рекомендуется из-за возможных проблем совместимости. Лучше использовать либо полностью регистровые модули памяти, либо полностью обычные UDIMM, но не смешивать.
11. Дополнительные аспекты выбора
Помимо базовых характеристик при выборе регистровой памяти, стоит обращать внимание и на такие аспекты:
- Наличие датчиков температуры и тока для мониторинга
- Поддержка технологий для разгона или энергосбережения
- Дополнительные сервисные функции, например поддержка замены модулей на горячую
12. Выбор производителя регистровой памяти
Среди крупнейших производителей модулей регистровой памяти можно выделить такие компании, как Samsung, SK Hynix, Micron. Модули этих вендоров отличаются высоким качеством и надежностью.
Также стоит обратить внимание на решения таких брендов, как Kingston, Crucial, Corsair. У них большой опыт производства качественной памяти для разных платформ.
13. Совместимость регистровой памяти с материнскими платами
При выборе регистровой памяти нужно учитывать совместимость конкретных моделей модулей с материнской платой и другими компонентами платформы.
В первую очередь важно, чтобы чипсет и процессор поддерживали нужный тип модулей и их характеристики по тактовой частоте, напряжению, количеству рангов.
14. Производительность регистровой памяти
Несмотря на небольшие дополнительные задержки, общая производительность системы при использовании регистровой памяти зачастую выше за счет возможности установки бóльших объемов ОЗУ.
Кроме того, применение многоканальных и многоранговых решений позволяет эффективно масштабировать пропускную способность подсистемы памяти до уровня требований нагруженных серверных систем.
15. Перспективы развития технологий регистровой памяти
С развитием вычислительных платформ будут появляться и новые решения в области регистровой памяти. Уже сейчас известны концепции модулей с виртуальными каналами, увеличенной тактовой частотой и сниженным энергопотреблением.
Такая инновационная память позволит строить мощные и эффективные системы для задач искусственного интеллекта, машинного обучения и работы с массивами данных нового поколения.
