نگاهي به فناوري Dual Channel (بخش اول)

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق:
در چنين مواقعي پردازنده در وضعيت بيكاري قرار مي.گيرد و هيچ.گونه كاري انجام نمي.دهد (البته در عمل هيچ.گاه اتفاق نمي.افتد). اين موضوع سبب شده تا حافظه شبيه به يك گلوگاه شود و كارايي سيستم را تا حد زيادي محدود كند. بنابراين اگر بخواهيد كارايي پردازنده سيستم محدود نشود بايد حافظه..اي سريع.تر از پردازنده داشته باشيد.

Dual Channel روشي است كه سرعت ارتباطي بين كنترلركننده حافظه و حافظه را دو برابر مي.كند و موجب بهبود كارايي سيستم مي.شود. ما در اين مقاله هر آنچه كه لازم است در مورد فناوريDual Channel بدانيد را شرح خواهيم داد. چگونه كار مي.كند؟ چگونه بايد پيكربندي كرد؟ و چگونگي محاسبه سرعت انتقال اطلاعات و... .

اجازه دهيد قبل از آن.كه به بررسي نحوه عملكرد حافظه.هاي Dual Channel بپردازيم، در مورد نحوه ارتباط حافظه با سيستم توضيحاتي را ارائه دهيم. حافظه توسط مدارهايي كه كنترلر حافظه ناميده مي.شوند كنترل مي.شود.

اين مدارها به.طور كلي در سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي اينتل در چيپ.ست پل شمالي و در سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي K8 شركت AMD در درون پردازنده قرار دارد. لازم به ذكر است كه اين كنترلر در پردازنده.هاي سري K7(به.عنوان مثال پردازنده.هاي سري Athlon XP) در چيپ.ست پل شمالي قرار داشت.

حافظه به واسطه يك سري از سيم.ها به كنترلر حافظه متصل است. اين سيم.ها به سه گروه مختلف تقسيم مي.شوند: داده، آدرس و كنترل. سيم.هاي مربوط به باس داده، داده.هاي خواندن و نوشتن را انتقال خواهند داد. در وضعيت خواندن، داده.ها را از حافظه به كنترلر حافظه و سپس به پردازنده انتقال مي.دهند و در وضعيت نوشتن، داده.ها را از پردازنده به كنترلر حافظه و سپس به حافظه انتقال مي.دهند.

سيم.هاي مربوط به باس آدرس، مشخص مي.كنند كه داده.ها در كدام قسمت حافظه بايد نوشته شود و يا از كدام قسمت حافظه بايد خوانده شود. سيم.هاي كنترل، فرمان.ها را به ماژول حافظه ارسال مي.كنند و مشخص مي.كنند كه اين داده.ها چه نوع عملكردي را انجام دهند.

به.عنوان مثال تعيين مي.كنند كه داده.ها مربوط به عمليات خواندن يا نوشتن (ذخيره.كردن) هستند. در باس كنترل، سيم.هاي مهم ديگري نيز رايج هستند كه مربوط به فركانس حافظه مي.شوند.

شكل روبه.رو به.طور مختصر تمامي موارد ذكر شده از جمله نحوه انتقال اطلاعات در يك سيستم مبتني بر اينتل را نمايش مي.دهد. در پردازنده.هاي شركت AMD كنترلر حافظه درون پردازنده قرار دارد و بنابراين باس حافظه بدون هيچ.گونه واسطه.اي مستقيماً به پردازنده متصل است. (تصوير يک)

تصوير 1
سرعت حافظه (فركانس حافظه)، حداكثر ميزان حافظه پشتيباني شده و نوع حافظه (DDR2 ،DDR و DDR3) توسط چيپ.ست در سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي اينتل و در سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي K8 شركت AMD، توسط پردازنده مشخص مي.شود.

به.عنوان مثال سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي اينتل به دليل آن.كه چيپ.ست مادربورد تعيين كننده نوع حافظه است، قادر به پشتيباني از حافظه.هاي DDR3 هستند، در حالي.كه سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي AM2 شركت AMD از آنجا كه كنترلر حافظه درون آن.ها نمي.تواند حافظه.هاي DDR3 را شناسايي كند، در حال حاضر قادر به پشتيباني از اين حافظه.ها نيستند.

كنترلر حافظه تنها مي.تواند يك فركانس توليد كند. بنابراين اگر روي سيستمي كه داراي كنترلر حافظه با فركانس 667 مگاهرتز (2×333 مگاهرتز) است حافظه DDR2 800 مگاهرتزي قرار گيرد تنها با فركانس 667 مگاهرتز عمل خواهد كرد. معمولاً اين محدوديت كنترلر حافظه تنها در سيستم.هاي مبتني بر پردازنده.هاي اينتل مشاهده مي.شود.

به.طوري.كه پردازنده شركت AMD قادر به پشتيباني از حافظه.هاي DDR2 800 (پردازنده.هاي مبتني بر سوكت AM2) يا حداكثر حافظه.هاي DDR2 1066 (پردازنده.هاي مبتني بر سوكت +Phenom AM2) هستند. موضوع جالب توجه ديگر مربوط به حداكثر ميزان حافظه.ا.ي است كه سيستم مي.تواند تشخيص دهد.

بيشتر پردازنده.هاي اينتل داراي باس آدرس حافظه 32 يا 36 بيتي هستند (منظور باس آدرس درون باس خارجي پردازنده FSB است). اين موضوع سبب مي.شود تا پردازنده به ترتيب .قادر به تشخيص حداكثر 4 (32ّ2) و 64 گيگابايت (36ّ2) حافظه باشد، اما از آنجا كه كنترلر حافظه دسترسي به حافظه را تعيين مي.كند (نه مستقيماً پردازنده) اين موضوع موجب محدوديت حداكثر ميزان حافظه مورد پشتيباني مي.شود.

به.عنوان مثال چيپ.ست.هاي سري P35 و G33 شركت اينتل مي.توانند حداكثر از هشت گيگابايت حافظه (دو گيگابايت در هر سوكت حافظه) پشتيباني كنند. سازندگان مادربوردها ممكن است براي كاهش هزينه ساخت و توليد مادربوردهاي ارزان.قيمت.تر مادربوردهاي تنها با دو سوكت حافظه توليد كنند. اين موضوع موجب مي.شود تا مادربوردهاي مبتني بر اين چيپ.ست.ها به جاي هشت گيگابايت تنها از چهار گيگابايت حافظه (دو گيگابايت در هر درگاه حافظه و جمعاً چهار گيگابايت) پشتيباني كنند.

به دليل اين.كه همه انواع ماژول.هاي حافظه قابل دسترس امروزي 64 بيتي هستند، بنابراين عرض باس حافظه 64 بيت است. فناوري Dual Channel در حقيقت به اين بخش از معماري حافظه توجه كرده است و باس حافظه را از 64 بيت به 128 بيت افزايش داده است.

Dual Channel چيست؟

كنترلر حافظه يك چيپ.ست اگر به جاي يك عرض باس داده 64 بيتي از يك عرض باس داده 128 بيت استفاده كند، در اصطلاح داراي قابليت Dual Channel است. به عبارت ساده.تر مادربوردهايي كه داراي چيپ.ستي با كنترلر حافظه 128 بيتي هستند از قابليت Dual Channel پشتيباني مي.كنند. توسط اين فناوري نرخ انتقال اطلاعات به.طور تئوري به ميزان دو برابر افزايش پيدا مي.كند.
حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوري (MTTR) از روش زير محاسبه مي.شود:
8/ تعداد بيت منتقل شده در هر سيکل× تعداد دفعات انتقال در هر سيکل × فرکانس واقعي= MTTR
8/ تعداد بيت انتقال داده شده در هر سيکل × فرکانس MTTR=DDR حافظه.هاي DDR

حافظه.هاي مبتني بر فناوري Double Data Rate) DDR) مانند DDR-SDRAM ،DDR2-SDRAM و DDR3-SDRAM مي.توانند در هر سيكل دو مرتبه اطلاعات را انتقال دهند، اما حافظه.هاي سنتي SDRAM تنها مي.توانند در هر سيكل يك مرتبه انتقال اطلاعات انجام دهند. با توجه به اين موضوع حافظه.هاي مبتني بر معماري DDR معمولاً با دو برابر فركانس واقعي شناسايي مي.شوند.

به.عنوان مثال يك حافظه DDR2 800 داراي فركانس 400 مگاهرتز است. بنابراين در فرمول اول بايد در قسمت «تعداد دفعات انتقال در هر سيكل» عدد دو را براي حافظه.هاي سري DDR قرار دهيد و در صورت استفاده از فرمول دوم لازم است آنچه روي حافظه نوشته شده (به.عنوان مثال DDR2 800 عدد 800) را قرار دهيد.

با توجه به فرمول.هاي ذكر شده در بالا نرخ انتقال اطلاعات در يك حافظه DDR2 800 برابر با 6400 مگابايت بر ثانيه است. اگر توجه كرده باشيد برخي از سازندگان حافظه.ها، ماژول.هاي حافظه DDR2 800 خود را تحت نام PC2-6400 عرضه مي.كنند.

اگر فناوري Dual Channel همراه با ماژول.هاي حافظه DDR2 800 به كار گرفته شود، حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوري حافظه دو برابر خواهد شد و از 6400 مگابايت بر ثانيه به 12800 مگابايت بر ثانيه افزايش پيدا مي.كند. دليل اين موضوع نيز كاملاً روشن است، زيرا در هر سيكل به جاي 64 بيت، 128 بيت اطلاعات انتقال پيدا مي.كند. اين موضوع خيلي مهم است كه به نرخ انتقال اطلاعات از نظر تئوري توجه كنيد.

زماني.كه ما اين مقادير را محاسبه مي.كنيم، ادعا مي.كنيم كه اين ميزان انتقال اطلاعات در هر سيكل اتفاق خواهد افتاد، اما در حقيقت چنين انتقالي هيچ.گاه اتفاق نمي.افتد، زيرا پردازنده و كنترلر حافظه در هر زمان صد درصد اطلاعات را انتقال نمي.دهند.

بنابراين زماني.كه شما نرخ انتقال اطلاعات واقعي سيستم خود را توسط نرم.افزاري مانند SiSoft Sandraاندازه.گيري مي.كنيد، هميشه مقاديري پايين.تر از حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوري به دست خواهيد آورد.

به اين نكته توجه كنيد كه اين افزايش كارايي صد درصدي تنها در زير سيستم حافظه اعمال مي.شود و هيچ.گاه موجب افزايش كارايي صد درصد كل سيستم نخواهد شد. تنها درصد كمي از اين افزايش كارايي حافظه روي كل سيستم تأثير خواهد گذاشت.