Что такое контроллер памяти процессора
Обновлено: 02.07.2024
Во многих процессорах, особенно выпущенных несколько поколений назад от Intel, мы могли видеть аббревиатуру IMC, выгравированную на IHS. В настоящее время они больше не делают, но это не значит, что они перестали его использовать, и, по сути, сегодня это один из компонентов процессоров, который имеет большее значение. В связи с этим знаете ли вы, что такое ИМТ процессора? В этой статье мы расскажем вам и объясним, как это работает и какие существуют типы.
На самом деле IMC — это одна из тех частей процессора, которые обычно не принимаются во внимание, и это то, что мы склонны смотреть только на ядра, скорость и, самое большее, кеш-память, которую они имеют. Но это внутренний компонент процессоров, который чрезвычайно важен, и тогда вы поймете, почему.
Что такое ИМТ процессора
IMC означает «Интегрированный контроллер памяти» или «Интегрированный контроллер памяти». Контроллер памяти можно отделить или интегрировать в другой чип, поэтому интегрированы те, которые, как вы предполагаете, интегрированы в кристалл процессора. Раньше контроллер памяти находился на материнской плате, но в последнее время использовались только IMC, так как он позволяет процессору управлять памятью более быстрым и прямым способом.
Таким образом, IMC – это цифровая схема, управляющая потоком данных, которые приходят и уходят между самим процессором и оперативной памятью. То, что он интегрирован в процессор, позволяет управлять оперативной памятью более непосредственно и быстро, чем когда контроллеры памяти находились на материнской плате.
До процессоров AMD K8 (выпущенных в 2003 г.) процессоры AMD имели контроллер памяти в своем северном мосту, но в следующих поколениях AMD первой интегрировала его в сам процессор. Intel впервые сделала то же самое для процессоров Nehalem в 2008 году, после чего оба производителя используют только IMC. Кстати, процессоры с архитектурой ARM также во всех случаях используют встроенный в процессор контроллер памяти.
Как работает контроллер памяти?
Контроллеры памяти содержат логику, необходимую для чтения и записи в ОЗУ, а также для «обновления» DRAM. Без этих постоянных «обновлений» DRAM потеряла бы содержащиеся в ней данные, поскольку содержащиеся в них конденсаторы теряют заряд за доли секунды (не более 64 миллисекунд согласно спецификации JEDEC).
Чтение и запись в ОЗУ выполняются путем выбора адресов данных строк и столбцов DRAM в качестве входных данных для схемы мультиплексора, где демультиплексор в DRAM использует преобразованные входные данные для выбора правильной ячейки памяти и возврата данных, которые возвращаются обратно через мультиплексор для консолидации, чтобы уменьшить требуемую для работы ширину шины.
Некоторые контроллеры памяти также имеют собственную систему исправления ошибок, которую можно дополнить той, которая включает в себя множество модулей оперативной памяти (что хорошо, поскольку в одних случаях освобождает их, а в других удваивает коррекцию ошибок размера) .
Варианты существующего ИМТ
Наверняка вы заметили, что спецификации процессоров почти всегда включают определение типа и скорости оперативной памяти, с которой они совместимы, именно в зависимости от их ИМТ. Поэтому существуют разные варианты контроллера памяти, и некоторые из них вы наверняка узнаете сразу.
С одной стороны, существуют контроллеры DDR, которые могут быть (обычно) двухканальными и четырехканальными. Разница в том, что в них оперативная память разделена на 2 или 4 отдельных канала, каждый с прямой шиной к контроллеру памяти. Они наиболее часто используются на ПК и известны всем.
С другой стороны, у нас есть контроллеры, называемые FBM (память с полной буферизацией), поведение которых отличается от предыдущего тем, что буферное устройство помещается в каждый модуль памяти (называемый FB-DIMM), который использует канал последовательной передачи данных для контроллер (вместо параллельного), уменьшая количество направляющих, необходимых для связи, за счет увеличения задержки.
Наконец, у нас есть контроллеры флэш-памяти, используемые такими устройствами, как флэш-накопители или твердотельные накопители. Флэш-память по своей природе медленнее, чем DRAM, и обычно становится непригодной для использования после определенного количества циклов записи, но для связи с остальной системой ей по-прежнему необходим собственный контроллер памяти.
Контроллер памяти — это важная часть компьютерной системы, которая управляет памятью и отвечает за обмен данными между памятью и ЦП.Контроллер памяти определяет максимальный объем памяти, который может использовать компьютерная система, количество банков памяти, тип и скорость памяти, глубину и ширину данных частиц памяти и другие важные параметры. Контроллер памяти определяет производительность памяти компьютерной системы и, следовательно, оказывает большее влияние на общую производительность компьютерной системы.
1. Традиционный контроллер памяти
Контроллер памяти традиционной компьютерной системы расположен внутри микросхемы северного моста набора микросхем материнской платы. Для обмена данными с памятью ЦП необходимо пройти пять шагов «ЦП-Северный мост-Память-Северный мост-ЦП». В этом режиме данные проходят через многоуровневую передачу, очевидно, что задержка данных относительно велика, что влияет на общую производительность компьютерной системы.
2. Встроенный контроллер памяти
Интегрированный контроллер памяти означает построение контроллера памяти на базе процессора. Поговорим о том, как работает система без контроллера памяти. 26 данных A~Z должны быть переданы в ЦП. Процессор выдает команду северному мосту. Поскольку контроллер памяти встроен в северный мост, говорят, что он проходит через северный мост. Память получает команду через контроллер памяти. Эта инструкция передает данные A~Z блока b из памяти в ЦП, и в это время память начинает извлекать данные, что обычно называется адресацией. Когда память находит эти данные, и каждый из этих 26 данных составляет 500 МБ, сумма всех данных составляет около 12 ГБ. Предполагая, что память является двухканальной R2 800, скорость передачи данных составляет 800 МГц, умноженная на 128 бит, разделенная на 8 бит на байт = 12 ГБ в секунду. Благодаря анализу считается, что для передачи на ЦП требуется всего одна секунда. Данные передаются на северный мост всего за одну секунду. Контроллер памяти находится в северном мосту.
Как данные с северного моста передаются в ЦП? Это должно быть через фронтовую шину ФСБ. Предполагая, что частота FSB составляет 800 МГц, скорость передачи данных умножается на 64 бита и делится на 8 бит в секунду = 6,4 ГБ в секунду. От северного моста до ЦП требуется 2 секунды, поэтому общее время передачи данных к ЦП составляет 3 секунды.
Далее давайте рассмотрим интегрированную в ЦП систему контроллера памяти. Как это работает? После передачи данных из памяти в контроллер также 1 секунда. Разница в том, что на этот раз не нужно проходить через медленную внешнюю шину, ЦП напрямую считывает данные с контроллера памяти, потому что контроллер памяти находится в дверях ЦП. Например, когда предмет находится у вашей двери, каждый может взять его напрямую. ЦП встроенного контроллера памяти считывает 12 ГБ данных. Время составляет 1 секунду, поэтому время вычислений значительно экономится, а также полностью используется производительность ЦП.
Наконец, резюмируя: когда ЦП не имеет контроллера памяти, передача данных осуществляется контроллером памяти --- Северный мост - ЦП; при наличии контроллера памяти данные передаются контроллером памяти - процессором.
Ⅱ Принцип работы контроллера памяти
1. Частота памяти
Как и ЦП, память имеет собственную рабочую частоту. Частота измеряется в МГц. Чем выше частота памяти, тем быстрее может работать память. Основная частота памяти определяет максимальную частоту, на которой память может нормально работать. Основными типами памяти являются DDR3 и DDR4. В качестве замены DDR2 частота памяти DDR3 достигла 1600 МГц, а частота памяти DDR4 — 2133 МГц.
2. Объем памяти
Емкость памяти — это не только фактор, влияющий на цену памяти, но и фактор, влияющий на производительность всей системы. На прошлой платформе Windows XP 512 МБ памяти по-прежнему считались основным, а 1 ГБ уже был большой емкостью. Начали распространяться 64-битные системы, Windows Vista, Windows 7 и Windows 10 стали использовать все больше людей. Без примерно 2 ГБ памяти плавная работа может быть не гарантирована.Емкость одной памяти составляет 1 ГБ, 2 ГБ, 4 ГБ. Максимальный размер достиг 8 ГБ и 16 ГБ.
3. Рабочее напряжение
Величина напряжения, необходимая памяти для нормальной работы, различна, но у каждого свои характеристики. Превышение его спецификаций может легко привести к повреждению памяти. Рабочее напряжение памяти DDR2 обычно составляет около 1,8 В, а памяти DDR3 — около 1,5 В или 1,35 В. Для разгона память должна работать при напряжении выше стандартного. Для каждой марки и модели памяти это зависит от производителя. Пока оно плавает в допустимых пределах, небольшое повышение напряжения памяти способствует разгону памяти, но при этом сильно возрастает тепловыделение, поэтому есть риск повреждения оборудования.
4. Параметры времени
Параметры контроллера памяти
tCL: контроль задержки CAS (tCL)
Управление задержкой CAS (также называемое tCL, CL, временем задержки CAS, временной задержкой CAS). CAS контролирует время между получением инструкции и выполнением инструкции. Поскольку CAS в основном управляет шестнадцатеричным адресом или адресом столбца в матрице памяти, это самый важный параметр, и в целях стабильности его следует установить как можно ниже.
Память адресуется по строкам и столбцам. Когда запрос запускается, он изначально находится в состоянии tRAS (активен для задержки предварительной зарядки). После предзарядки память действительно начинает инициализировать RAS. Как только tRAS активируется, RAS (Row Address Strobe) начинает адресацию необходимых данных. Сначала адрес строки, затем инициализация tRCD, цикл заканчивается, а затем доступ к точному шестнадцатеричному адресу требуемых данных через CAS. Период от начала CAS до конца CAS является задержкой CAS. Таким образом, CAS — это последний этап поиска данных, а также самый важный из параметров памяти.
Этот параметр определяет, сколько тактов ожидает память после получения инструкции чтения данных перед ее фактическим выполнением. В то же время этот параметр также определяет количество тактов, необходимых для завершения первой части передачи при передаче пакета памяти. Чем меньше параметр, тем выше скорость памяти. Следует отметить, что часть памяти не может работать с низкой задержкой, и данные могут быть потеряны. А увеличение задержки может привести к тому, что память будет работать на более высокой частоте, поэтому, когда вам нужно разогнать память, попробуйте увеличить задержку CAS.
Этот параметр больше всего влияет на производительность памяти. С точки зрения обеспечения стабильности системы, чем ниже значение CAS, тем быстрее выполняются операции чтения и записи в память.
tRCD: задержка от RAS к CAS
tRP: время предварительной зарядки строки (tRP)
tRAS: минимальное время активности RAS
Если цикл tRAS слишком длинный, производительность системы снизится из-за ненужного ожидания. Сокращение цикла tRAS приведет к тому, что адрес активированной строки перейдет в неактивное состояние раньше. Если период tRAS слишком короткий, пакетная передача данных может не завершиться из-за отсутствия достаточного времени, что может привести к потере или повреждению данных. Это значение обычно устанавливается равным задержке CAS + tRCD + 2 такта.
Ⅲ Преимущество и недостаток
1. Преимущество
Преимущество интеграции контроллера памяти в ЦП заключается в том, что он может эффективно управлять контроллером памяти, чтобы он работал на той же частоте, что и ядро ЦП, а также потому, что обмен данными между памятью и ЦП не должен проходить через северный мост, он может эффективно уменьшить задержку передачи. Например, это похоже на перемещение товарного склада непосредственно рядом с перерабатывающим цехом, что значительно сокращает время, необходимое для перевозки сырья и готовой продукции между товарным складом и перерабатывающим цехом. В результате общая производительность системы также была улучшена.
Уменьшите нагрузку на микросхему северного моста. Поскольку объем обмена данными между ЦП и памятью составляет большую долю всего обмена данными компьютера. После интеграции нагрузка на чип северного моста значительно снижается, и он обеспечивает более эффективную поддержку канала обмена данными SATA, PCI-E и т. д.
2. Недостаток
Самым большим недостатком встроенного в ЦП контроллера памяти является плохая адаптивность и гибкость памяти. Он может использовать только определенные типы памяти, и существуют ограничения на емкость и скорость памяти. Необходимо обновить внутренний встроенный контроллер памяти ЦП для поддержки новых типов памяти, что означает необходимость замены нового ЦП.Например, процессоры AMD серии K8 могут поддерживать только DDR, но не более высокоскоростную DDR2. Традиционный контроллер памяти находится внутри микросхемы северного моста чипсета материнской платы, так что такой проблемы нет. Вам нужно только заменить материнскую плату, и вы можете использовать различные типы памяти без замены материнской платы, например, процессор Intel серии Pentium4. Если материнская плата не поддерживает DDR2, вы можете использовать DDR2 при условии замены материнской платы, поддерживающей DDR2. Если у вас есть материнская плата, поддерживающая как DDR, так и DDR2, вы можете использовать DDR2 напрямую, не заменяя материнскую плату.
Ⅳ Подводя итоги
Многие приложения имеют более сложные шаблоны чтения (почти случайные, особенно когда попадания в кэш непредсказуемы) и неэффективно используют полосу пропускания. Типичным приложением этого типа является программное обеспечение для бизнес-процессов. Даже с такими функциями ЦП, как неупорядоченное выполнение, оно будет ограничено задержкой памяти. Таким образом, ЦП должен ждать, пока данные, необходимые для операции, будут загружены дивидендом, прежде чем он сможет выполнить инструкции. Задержка памяти текущей бюджетной системы составляет около 120-150 нс, а скорость ЦП достигла более 3 ГГц, один запрос памяти может привести к потере 200-300 циклов ЦП. Даже при частоте попаданий в кэш 99 % ЦП может тратить 50 % времени на ожидание окончания запроса памяти, например, из-за задержки памяти.
Контроллер памяти традиционной компьютерной системы расположен внутри микросхемы северного моста набора микросхем материнской платы. ЦП должен обмениваться данными с памятью через пять шагов «ЦП-Северный мост-Память-Северный мост-ЦП». В этом режиме данные передаются через несколько уровней, и задержка данных, очевидно, относительно велика, что влияет на общую производительность компьютерной системы. В процессоры AMD серии K8 (включая различные процессоры с интерфейсами Socket 754/939/940) встроен контроллер памяти. Процесс обмена данными ЦП и памяти упрощен до трех шагов «ЦП-память-ЦП», а два шага опущены. По сравнению с традиционным контроллером памяти задержка данных явно ниже, что помогает повысить общую производительность компьютерной системы.
Хотите ознакомиться со всеми аспектами памяти компьютера? Да! Знаете ли вы, что существует микросхема, которая управляет потоком данных в систему памяти компьютера и из нее. Он называется контроллером памяти компьютера и закрепляется либо на материнской плате компьютера, либо на центральном процессоре.
Основной задачей микросхемы контроллера памяти является чтение, запись и обновление оперативной памяти путем передачи тока по всей системе. Если бы не было системы обновления оперативной памяти, приложение могло бы потерять все данные, которые оно хранило. В этом смысле наличие контроллера памяти крайне важно.
Контроллер памяти считывает и записывает ОЗУ через мультиплексоры и демультиплексоры. Они выбирают правильную строку, столбец и место в памяти для данных. Эти контроллеры работают в соответствии с шириной шины. Ширина шины системы определяется количеством параллельных дорожек, которые сообщаются с ячейкой памяти ОЗУ.
Контроллеры компьютерной памяти подразделяются на несколько категорий. Это память с двойной скоростью передачи данных, двухканальная память и полностью буферизованная память. Контроллер памяти с удвоенной скоростью передачи данных используется для управления оперативной памятью, которая представляет собой встроенную схему, используемую в компьютере. Здесь информация передается в потоке максимумов и минимумов тактов памяти компьютера. Они немного более универсальны, чем контроллер с одним регулятором расхода, поскольку позволяют передавать почти в два раза больше данных.
С другой стороны, двухканальные контроллеры памяти используются в системах, в которых оперативная память разделена на две разные шины. Это позволяет двум контроллерам работать в параллельных направлениях. Полностью буферизованная память означает размещение устройства буферной памяти в каждом модуле памяти, который использует последовательную связь с данными вместо параллельной связи. С помощью этого компьютерного контроллера памяти к одной плате можно подключить несколько запоминающих устройств.
Вы найдете качественные, но очень ограниченные варианты контроллеров компьютерной памяти. В основном, они исправлены во всех ноутбуках и настольных компьютерах. Пользователю не нужно исправлять их самостоятельно. Если вы собираетесь пользоваться компьютерным сервисом, важно также проверить его работу и статус. В этом отношении вы можете обратиться за помощью к онлайн-сайтам, а также во многие надежные компьютерные магазины. Для онлайн-справки вам просто нужно щелкнуть в Интернете и изучить веб-сайты контроллера памяти компьютера. Вы можете поделиться своими опасениями и проблемами с их персоналом, и они помогут вам найти соответствующее решение.
В случае серьезной проблемы они могут отправить своих сотрудников к вам домой, чтобы внимательно осмотреть контроллер памяти. Итак, мы рассказали вам о работе контроллеров памяти компьютера, теперь вам предстоит проверить, корректно ли они работают на вашем компьютере или нет?
Во время работы компьютеры сохраняют активные данные в микросхемах оперативной памяти (ОЗУ). Микросхемы оперативной памяти подключаются к материнской плате компьютера и подключаются к процессору компьютера через переднюю шину. Они обеспечивают, по сути, прямую магистраль для обмена переменными и программными данными. Контроллер памяти — это микросхема, обычно устанавливаемая на северном мосту материнской платы. Он управляет операциями чтения и записи в системной памяти, а также поддерживает активность ОЗУ, снабжая память электрическим током.
Планка оперативной памяти, тип памяти.
Оперативная память, как правило, является более быстрым решением, чем другие типы хранилищ, такие как жесткие диски и оптические диски. Тем не менее, одним из недостатков оперативной памяти является то, что для ее работы необходимо обеспечить постоянный поток энергии. Как только приток энергии прекращается, информация, хранящаяся в микросхемах оперативной памяти, теряется. Контроллер памяти выполняет эту задачу, «обновляя» ОЗУ с постоянной скоростью, когда компьютер включен.
Оперативная память связана с процессором компьютера.
Во время «обновления» контроллер памяти посылает импульс электронного тока через микросхемы ОЗУ. Количество тока, отправляемого через ОЗУ, выбирается через систему двоичного ввода-вывода (BIOS) компьютера. Это происходит не реже, чем каждые 64 миллисекунды, благодаря чему оперативная память остается активной, а хранящиеся в ней данные защищены от потери из-за перебоев в подаче электроэнергии. Без контроллера памяти ваши данные будут потеряны за доли секунды.
Контроллер памяти также управляет операциями чтения и записи в микросхемы ОЗУ. Он действует, чтобы выбрать соответствующую схему демультиплексора для хранения и поиска данных. Думайте о памяти на чипах RAM как о домах, а о схеме демультиплексора — как об адресе; чтобы «отправить» информацию в определенный дом или получить информацию из этого дома, компьютер должен знать, какой адрес использовать. Контроллер памяти выступает посредником в этих операциях, гарантируя, что нужная информация извлекается из нужных мест.
Двухканальные контроллеры памяти используются в некоторых типах памяти. На них два контроллера памяти работают в тандеме. Они расположены на двух отдельных «шинах», также называемых каналами, что позволяет одновременно выполнять несколько операций чтения и записи. Преимущество этого заключается в том, что теоретически общая пропускная способность шины удваивается. Однако на практике другие параметры системы, такие как скорость шины и мощность процессора, обычно ограничивают степень использования теоретической максимальной пропускной способности.
Читайте также: