"Q" бывают разные: обзор технологий памяти QDR и QBM

Наша статья с обзором технологии памяти DDR-II имела определенный успех и породила некоторую неопределенность в сознании некоторых пользователей относительно конкурирующих стандартов памяти. Действительно, в наши дни к аббревиатурам SRAM и DRAM "понапридумывали" столько мыслимых и немыслимых приставок, что многих пользователей это разнообразие ставит в тупик.

Поводом для написания этой статьи стало сообщение в нашем форуме, а потому мы решили, что данная тема может волновать более широкий круг пользователей, и требует некоторого разъяснения. Взяв на себя благородную задачу разъяснить ситуацию со стандартами памяти QDR и QBM, я провел небольшое исследование, в ходе которого обозначились некоторые характеристики и перспективы.

Начнем со стандарта QDR, поскольку именно он стал причиной некоторой путаницы из-за схожести названия с DDR и QBM одновременно.

Технология QDR SRAM (Quad Data Rate Static Random Access Memory, т.е. "статическая память с произвольным доступом и четырехкратной скоростью передачи данных") был инициирована технологическим консорциумом, в состав которого входят компании IDT, Micron, Samsung, Cypress, NEC и Hitachi. Сразу хочу подчеркнуть, что QDR является продолжением развития памяти типа SRAM, т.е. статической памяти, которая используется, например, в кэш-памяти современных компьютеров и не требует постоянного обновления содержимого, в отличие от динамической памяти SDRAM. Статическая память обладает большей скоростью доступа к данным, но более дорога в сравнении с SDRAM. Теперь поговорим о QDR более конкретно...

В настоящее время разработаны спецификации стандартов QDR-I и QDR-II. Отчасти технология QDR является родственной по отношению к DDR (Double Data Rate).

Уникальность архитектуры заключается в том, что QDR использует два независимых порта для ввода и вывода, функционирующих на удвоенной частоте (DDR), причем порты могут работать на разных частотах. При такой организации ввода-вывода за один такт передается 4 единицы информации, что позволяет учетверить эффективную скорость передачи данных.

Память типа QDR может обладать большой пропускной способностью и низкими задержками, что позволяет ориентировать ее на применение в коммуникационных устройствах, функционирующих на частоте свыше 200 МГц.

Конструктивно микросхемы QDR выполняются в виде чипов FBGA размером 13 х 15 мм, что позволяет экономить до 40% места по сравнению с традиционными чипами BGA размером 14 х 22 мм. Это позволяет выпускать более дешевые и емкие модули, чем для других типов SRAM.

Реальные частоты памяти QDR-I составляют 166 и 200 МГц, для QDR-II – соответственно 250 и 333 МГц. QDR-II обладает бОльшими задержками и большей плотностью, а также пониженным питанием (1,8 В против 2,5 В у QDR-I).

Пропускная способность памяти QDR-II способна достичь 36 Гб/с. Преимущества архитектуры реализуются главным образом в операциях с частым одновременным чтением/записью данных, где QDR нет равных. Предпочтительная форма организации ввода-вывода для такой архитектуры – это FIFO (first-in, first-out).

Производством модулей памяти QDR должны заняться все члены консорциума в течение первого полугодия 2003 года, выпустив модули плотностью от 9 до 72 Мбит. Конструктивно модули будут выполняться в виде DIMM с 168 штырьками, а также SODIMM с 144 и 100 штырьками соответственно.

Еще раз особо подчеркну, что данный типа памяти предназначен для использования в телекоммуникационных устройствах и не ориентирован на использование в персональных компьютерах любого типа. Более подробно информацию о QDR можно узнать на официальном сайте консорциума QDR SRAM.

Теперь поговорим о более близкой рядовым пользователям технологии памяти по имени QBM (Quad Band Memory, или "память с учетверенной полосой пропускания"). Инициатива по разработке этого стандарта принадлежит VIA, которая смогла объединить "под этим флагом" единомышленников в лице Ali, SiS и еще пятнадцати менее известных производителей. Технология QBM должна стать конкурирующим с DDR-II решением, но обладать преимуществами в виде меньшей себестоимости и большей аппаратной совместимостью с прежней инфраструктурой DDR.

Технология QBM построена на принципе увеличения пропускной способности памяти за счет увеличения числа бит, передаваемых за такт. То есть, в модулях QBM за один такт передается 4 бита. Напомню, что в той же DDR-II увеличение пропускной способности достигается увеличением частоты выборки данных. Подход, применяемый в QBM, является более экономически выгодным. Эффективная скорость передачи данных увеличивается в 2 раза по сравнению с существующей DDR-I.

Рассмотрим образец модуля памяти QBM:

Маленькие чипы у основания – это коммутаторы QBM, которые удваивают число бит, передаваемых за такт. Более крупные чипы на модуле – это обычные микросхемы DDR в конструктиве TSOP, то есть для производства модулей QBM не требуется полного переоснащения производства. Более того, модули имеют 184 штырька и поддерживают тоже напряжение, что и аналогичные модули DDR SDRAM.

Необходимо понимать, что чипсет с поддержкой QBM позволяет использовать на материнской плате как модули QBM, так и модули DDR, однако материнские платы с поддержкой только DDR работать с QBM не будут.

Память QBM способна работать как по одноканальной схеме, так и по двухканальной. Например, при двухканальной организации память типа QBM 533 способна обеспечить пропускную способность 8533 Мб/с (133 МГц х 4 бита х 8 байт х 2 канала). Такой пропускной способности будет достаточно даже для процессоров Intel на ядре Tejas с 1066 МГц шиной, не говоря уже о ближайших преемниках ядра Northwood по имени Prescott.

Предлагаю рассмотреть соответствие тактовых частот и пропускной способности одноканальной памяти типа QBM и DDR SDRAM:

Тип памяти	Частота системной шины, МГц	Пропускная способность памяти, Гб/с
DDR266	133	2,1
DDR333	166	2,7
DDR400	200	3,2
QBM533	133	4,2
QBM667	166	5,4
QBM800	200	6,4

При двухканальной организации памяти пропускная способность соответственно удваивается.

Более того, в качестве веского аргумента VIA приводит сравнение стоимости решений класса DDR-I и QBM:

Емкость модуля, Мб	DDR266	QBM533	DDR333	DDR400
256	$70	$88	$89	$96
512	$138	$156	$168	$175

Особенным предметом гордости VIA является тот факт, что "QBM533 обеспечивает дополнительных 100% пропускной способности всего за $18" :). При этом распространение нового стандарта должно происходить быстрее из-за отсутствия необходимости лицензирования (для VIA этот вопрос традиционно актуален, но она не обозлилась :)).

Технология QBM будет эволюционировать параллельно с существующей инфраструктурой DDR во всех ее реинкарнациях: DDR-I, DDR-II, DDR-III.

Первые образцы QBM533 должны появиться в течение первого квартала 2003 года, а к концу года появятся модули QBM800. Поддержка этих стандартов в двухканальной комбинации впервые декларируется VIA в чипсете РТ600, в последующем РТ800 предусмотрена одновременная поддержка QBM и DDR-II с сохранением обратной совместимости с DDR-I.

Сложно сказать, насколько безболезненно удастся альянсу "VIA/SiS/Ali и К" воплотить свои благородные и нужные конечным потребителям замыслы, но в благополучный исход очень хотелось бы верить. VIA и ранее радовала владельцев материнских плат на ее чипсетах более широкими возможностями в плане поддержки типов и объемов памяти (иногда даже и невостребованными в полной мере :)), но всегда сталкивалась с ожесточенным противодействием со стороны Intel в виде юридических преград. Но главными "козырями" компании всегда оставались более широкие возможности и низкие цены (в ущерб стабильности, иногда – в отношении платформы Intel). Пожелаем же VIA в этот раз удачи в ее нелегком, но благородном деле!

Материалы по стандарту QBM можно почитать здесь.