آبجی
4th October 2009, 12:15 PM
نگاهی به فناوری Dual Channel حافظه هادر مادربردها
http://pcmagblog.parsaspace.com/Hardware/MotherBoard.jpg
حافظه اصلی سیستم (RAM) یكی از مهم‌ترین بخش‌های كامپیوتر است كه معمولاً توجه كمی به آن می‌شود. پردازنده‌‌های امروزی بسیار سریع‌تر از حافظه‌ها هستند و معمولاً برای دسترسی به اطلاعات ذخیره شده در حافظه باید زمانی را در انتظار بمانند.
در چنین مواقعی پردازنده در وضعیت بیكاری قرار می‌گیرد و هیچ‌گونه كاری انجام نمی‌دهد (البته در عمل هیچ‌گاه اتفاق نمی‌افتد). این موضوع سبب شده تا حافظه شبیه به یك گلوگاه شود و كارایی سیستم را تا حد زیادی محدود كند. بنابراین اگر بخواهید كارایی پردازنده سیستم محدود نشود باید حافظه‌‌ای سریع‌تر از پردازنده داشته باشید.
Dual Channel روشی است كه سرعت ارتباطی بین كنترلركننده حافظه و حافظه را دو برابر می‌كند و موجب بهبود كارایی سیستم می‌شود. ما در این سری مقالات به این موضوعات خواهیم پرداخت: فناوری Dual Channel چگونه كار می‌كند؟ چگونه باید پیكربندی كرد؟ و چگونگی محاسبه سرعت انتقال اطلاعات و ... .
Dual Channel چیست؟
كنترلر حافظه یك چیپ‌ست اگر به جای یك عرض باس داده 64 بیتی از یك عرض باس داده 128 بیت استفاده كند، در اصطلاح دارای قابلیت Dual Channel است. به عبارت ساده‌تر مادربوردهایی كه دارای چیپ‌ستی با كنترلر حافظه 128 بیتی هستند از قابلیت Dual Channel پشتیبانی می‌كنند. توسط این فناوری نرخ انتقال اطلاعات به‌طور تئوری به میزان دو برابر افزایش پیدا می‌كند.
حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری (MTTR) از روش زیر محاسبه می‌شود:
8/ تعداد بیت منتقل شده در هر سیکل× تعداد دفعات انتقال در هر سیکل × فرکانس واقعی= MTTR
8/ تعداد بیت انتقال داده شده در هر سیکل × فرکانس MTTR=DDR حافظه‌های DDR
حافظه‌های مبتنی بر فناوری Double Data Rate) DDR) مانند DDR-SDRAM ،DDR2-SDRAM و DDR3-SDRAM می‌توانند در هر سیكل دو مرتبه اطلاعات را انتقال دهند، اما حافظه‌های سنتی SDRAM تنها می‌توانند در هر سیكل یك مرتبه انتقال اطلاعات انجام دهند. با توجه به این موضوع حافظه‌های مبتنی بر معماری DDR معمولاً با دو برابر فركانس واقعی شناسایی می‌شوند.
به‌عنوان مثال یك حافظه DDR2 800 دارای فركانس 400 مگاهرتز است. بنابراین در فرمول اول باید در قسمت «تعداد دفعات انتقال در هر سیكل» عدد دو را برای حافظه‌های سری DDR قرار دهید و در صورت استفاده از فرمول دوم لازم است آنچه روی حافظه نوشته شده (به‌عنوان مثال DDR2 800 عدد 800) را قرار دهید.
http://pcmagblog.parsaspace.com/Hardware/Bus.jpg
با توجه به فرمول‌های ذكر شده در بالا نرخ انتقال اطلاعات در یك حافظه DDR2 800 برابر با 6400 مگابایت بر ثانیه است. اگر توجه كرده باشید برخی از سازندگان حافظه‌ها، ماژول‌های حافظه DDR2 800 خود را تحت نام PC2-6400 عرضه می‌كنند.
اگر فناوری Dual Channel همراه با ماژول‌های حافظه DDR2 800 به كار گرفته شود، حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری حافظه دو برابر خواهد شد و از 6400 مگابایت بر ثانیه به 12800 مگابایت بر ثانیه افزایش پیدا می‌كند. دلیل این موضوع نیز كاملاً روشن است، زیرا در هر سیكل به جای 64 بیت، 128 بیت اطلاعات انتقال پیدا می‌كند. این موضوع خیلی مهم است كه به نرخ انتقال اطلاعات از نظر تئوری توجه كنید.
زمانی‌كه ما این مقادیر را محاسبه می‌كنیم، ادعا می‌كنیم كه این میزان انتقال اطلاعات در هر سیكل اتفاق خواهد افتاد، اما در حقیقت چنین انتقالی هیچ‌گاه اتفاق نمی‌افتد، زیرا پردازنده و كنترلر حافظه در هر زمان صد درصد اطلاعات را انتقال نمی‌دهند.
بنابراین زمانی‌كه شما نرخ انتقال اطلاعات واقعی سیستم خود را توسط نرم‌افزاری مانند SiSoft Sandra اندازه‌گیری می‌كنید، همیشه مقادیری پایین‌تر از حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری به دست خواهید آورد.
به این نكته توجه كنید كه این افزایش كارایی صد درصدی تنها در زیر سیستم حافظه اعمال می‌شود و هیچ‌گاه موجب افزایش كارایی صد درصد كل سیستم نخواهد شد. تنها درصد كمی از این افزایش كارایی حافظه روی كل سیستم تأثیر خواهد گذاشت.
یك كامپیوتر از قطعات متعددی تشكیل شده است كه افزایش كارایی یكی از این قطعات حتی به میزان دو برابر موجب افزایش كارایی كل سیستم به میزان دو برابر نخواهد شد.
اكنون ما می‌خواهیم جزئیات آنچه به‌طور فیزیكی در باس داده حافظه اتفاق می‌افتد را شرح دهیم، زیرا آنچه تاكنون توضیح داده‌ایم هیچ‌گاه به‌طور عملی اتفاق نخواهد افتاد.
http://pcmagblog.parsaspace.com/Hardware/Memory1.jpg
ابتدا به بررسی سیستمی می‌پردازیم كه از خصوصیت Dual Channel پشتیبانی نمی‌كند (یك سیستم تك كاناله Single Channel). زمانی‌كه می‌گوییم عرض باس حافظه 64 بیت است، این موضوع به این معنی است كه بین كنترلر حافظه و درگاههای حافظه 64 عدد سیم وجود دارد. به عبارت ساده‌تر كنترلر حافظه توسط 64 عدد سیم به سوكت‌های حافظه متصل شده است. این سیم‌ها از D0 تا D63 نامگذاری می‌شوند.
بطور كلی باس داده بین درگاههای حافظه تقسیم می‌شوند. باس‌های كنترل و آدرس روی سوكت حافظه مناسب، در صورتی فعال خواهند شد كه مشخص باشد آدرس در كدام قسمت باید اطلاعات را ذخیره‌كند یا از كجا خوانده شود. شكل روبه‌رو این موضوع را به‌طور واضح نمایش می‌دهد.
سیستم هایی كه از فناوری Dual Channel پشتیبانی می‌كنند دارای عرض باس حافظه 128 بیتی هستند. بنابراین 128 سیم برای اتصال كنترلر حافظه و سوكت حافظه وجود دارد.
این سیم‌ها از D0 تا D127 نامگذاری می‌شوند. از آنجا كه هر یك از ماژول‌های حافظه می‌توانند تنها 64 بیت داده را در هر سیكل انتقال دهند، دو ماژول حافظه برای پر كردن باس داده 128 بیتی مورد نیاز است.
به‌طور كلی برای آنكه فناوری Dual Channel فعال شود نیاز به تعداد ماژول‌های حافظه به صورت زوج است.
اگر سیستم شما از فناوری Dual Channel پشتیبانی كند، اما تنها یك ماژول حافظه روی آن قرار گیرد، به‌طور قطع این فناوری عمل نخواهد كرد، زیرا در هر سیكل تنها 64 بیت داده انتقال پیدا می‌كند.
دو یا چهار ماژول حافظه برای آنكه بتوانند به صورت Dual Channel عمل كنند باید دارای ظرفیت، زمان‌بندی و فركانس یكسان باشند.{happy}
http://pcmagblog.parsaspace.com/Hardware/MotherBoard.jpg
حافظه اصلی سیستم (RAM) یكی از مهم‌ترین بخش‌های كامپیوتر است كه معمولاً توجه كمی به آن می‌شود. پردازنده‌‌های امروزی بسیار سریع‌تر از حافظه‌ها هستند و معمولاً برای دسترسی به اطلاعات ذخیره شده در حافظه باید زمانی را در انتظار بمانند.
در چنین مواقعی پردازنده در وضعیت بیكاری قرار می‌گیرد و هیچ‌گونه كاری انجام نمی‌دهد (البته در عمل هیچ‌گاه اتفاق نمی‌افتد). این موضوع سبب شده تا حافظه شبیه به یك گلوگاه شود و كارایی سیستم را تا حد زیادی محدود كند. بنابراین اگر بخواهید كارایی پردازنده سیستم محدود نشود باید حافظه‌‌ای سریع‌تر از پردازنده داشته باشید.
Dual Channel روشی است كه سرعت ارتباطی بین كنترلركننده حافظه و حافظه را دو برابر می‌كند و موجب بهبود كارایی سیستم می‌شود. ما در این سری مقالات به این موضوعات خواهیم پرداخت: فناوری Dual Channel چگونه كار می‌كند؟ چگونه باید پیكربندی كرد؟ و چگونگی محاسبه سرعت انتقال اطلاعات و ... .
Dual Channel چیست؟
كنترلر حافظه یك چیپ‌ست اگر به جای یك عرض باس داده 64 بیتی از یك عرض باس داده 128 بیت استفاده كند، در اصطلاح دارای قابلیت Dual Channel است. به عبارت ساده‌تر مادربوردهایی كه دارای چیپ‌ستی با كنترلر حافظه 128 بیتی هستند از قابلیت Dual Channel پشتیبانی می‌كنند. توسط این فناوری نرخ انتقال اطلاعات به‌طور تئوری به میزان دو برابر افزایش پیدا می‌كند.
حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری (MTTR) از روش زیر محاسبه می‌شود:
8/ تعداد بیت منتقل شده در هر سیکل× تعداد دفعات انتقال در هر سیکل × فرکانس واقعی= MTTR
8/ تعداد بیت انتقال داده شده در هر سیکل × فرکانس MTTR=DDR حافظه‌های DDR
حافظه‌های مبتنی بر فناوری Double Data Rate) DDR) مانند DDR-SDRAM ،DDR2-SDRAM و DDR3-SDRAM می‌توانند در هر سیكل دو مرتبه اطلاعات را انتقال دهند، اما حافظه‌های سنتی SDRAM تنها می‌توانند در هر سیكل یك مرتبه انتقال اطلاعات انجام دهند. با توجه به این موضوع حافظه‌های مبتنی بر معماری DDR معمولاً با دو برابر فركانس واقعی شناسایی می‌شوند.
به‌عنوان مثال یك حافظه DDR2 800 دارای فركانس 400 مگاهرتز است. بنابراین در فرمول اول باید در قسمت «تعداد دفعات انتقال در هر سیكل» عدد دو را برای حافظه‌های سری DDR قرار دهید و در صورت استفاده از فرمول دوم لازم است آنچه روی حافظه نوشته شده (به‌عنوان مثال DDR2 800 عدد 800) را قرار دهید.
http://pcmagblog.parsaspace.com/Hardware/Bus.jpg
با توجه به فرمول‌های ذكر شده در بالا نرخ انتقال اطلاعات در یك حافظه DDR2 800 برابر با 6400 مگابایت بر ثانیه است. اگر توجه كرده باشید برخی از سازندگان حافظه‌ها، ماژول‌های حافظه DDR2 800 خود را تحت نام PC2-6400 عرضه می‌كنند.
اگر فناوری Dual Channel همراه با ماژول‌های حافظه DDR2 800 به كار گرفته شود، حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری حافظه دو برابر خواهد شد و از 6400 مگابایت بر ثانیه به 12800 مگابایت بر ثانیه افزایش پیدا می‌كند. دلیل این موضوع نیز كاملاً روشن است، زیرا در هر سیكل به جای 64 بیت، 128 بیت اطلاعات انتقال پیدا می‌كند. این موضوع خیلی مهم است كه به نرخ انتقال اطلاعات از نظر تئوری توجه كنید.
زمانی‌كه ما این مقادیر را محاسبه می‌كنیم، ادعا می‌كنیم كه این میزان انتقال اطلاعات در هر سیكل اتفاق خواهد افتاد، اما در حقیقت چنین انتقالی هیچ‌گاه اتفاق نمی‌افتد، زیرا پردازنده و كنترلر حافظه در هر زمان صد درصد اطلاعات را انتقال نمی‌دهند.
بنابراین زمانی‌كه شما نرخ انتقال اطلاعات واقعی سیستم خود را توسط نرم‌افزاری مانند SiSoft Sandra اندازه‌گیری می‌كنید، همیشه مقادیری پایین‌تر از حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری به دست خواهید آورد.
به این نكته توجه كنید كه این افزایش كارایی صد درصدی تنها در زیر سیستم حافظه اعمال می‌شود و هیچ‌گاه موجب افزایش كارایی صد درصد كل سیستم نخواهد شد. تنها درصد كمی از این افزایش كارایی حافظه روی كل سیستم تأثیر خواهد گذاشت.
یك كامپیوتر از قطعات متعددی تشكیل شده است كه افزایش كارایی یكی از این قطعات حتی به میزان دو برابر موجب افزایش كارایی كل سیستم به میزان دو برابر نخواهد شد.
اكنون ما می‌خواهیم جزئیات آنچه به‌طور فیزیكی در باس داده حافظه اتفاق می‌افتد را شرح دهیم، زیرا آنچه تاكنون توضیح داده‌ایم هیچ‌گاه به‌طور عملی اتفاق نخواهد افتاد.
http://pcmagblog.parsaspace.com/Hardware/Memory1.jpg
ابتدا به بررسی سیستمی می‌پردازیم كه از خصوصیت Dual Channel پشتیبانی نمی‌كند (یك سیستم تك كاناله Single Channel). زمانی‌كه می‌گوییم عرض باس حافظه 64 بیت است، این موضوع به این معنی است كه بین كنترلر حافظه و درگاههای حافظه 64 عدد سیم وجود دارد. به عبارت ساده‌تر كنترلر حافظه توسط 64 عدد سیم به سوكت‌های حافظه متصل شده است. این سیم‌ها از D0 تا D63 نامگذاری می‌شوند.
بطور كلی باس داده بین درگاههای حافظه تقسیم می‌شوند. باس‌های كنترل و آدرس روی سوكت حافظه مناسب، در صورتی فعال خواهند شد كه مشخص باشد آدرس در كدام قسمت باید اطلاعات را ذخیره‌كند یا از كجا خوانده شود. شكل روبه‌رو این موضوع را به‌طور واضح نمایش می‌دهد.
سیستم هایی كه از فناوری Dual Channel پشتیبانی می‌كنند دارای عرض باس حافظه 128 بیتی هستند. بنابراین 128 سیم برای اتصال كنترلر حافظه و سوكت حافظه وجود دارد.
این سیم‌ها از D0 تا D127 نامگذاری می‌شوند. از آنجا كه هر یك از ماژول‌های حافظه می‌توانند تنها 64 بیت داده را در هر سیكل انتقال دهند، دو ماژول حافظه برای پر كردن باس داده 128 بیتی مورد نیاز است.
به‌طور كلی برای آنكه فناوری Dual Channel فعال شود نیاز به تعداد ماژول‌های حافظه به صورت زوج است.
اگر سیستم شما از فناوری Dual Channel پشتیبانی كند، اما تنها یك ماژول حافظه روی آن قرار گیرد، به‌طور قطع این فناوری عمل نخواهد كرد، زیرا در هر سیكل تنها 64 بیت داده انتقال پیدا می‌كند.
دو یا چهار ماژول حافظه برای آنكه بتوانند به صورت Dual Channel عمل كنند باید دارای ظرفیت، زمان‌بندی و فركانس یكسان باشند.{happy}