ماژول‌های MRDIMM
چگونه اینتل و شرکای صنعتی آن موفق شدند راهکاری هوشمندانه برای دو برابر کردن پهنای باند حافظه استاندارد DRAM پیدا کنند تا بتوانند تراشه‌های زئون کلاس سازمانی را با هدف پاسخ‌گویی به نیازهای روزافزون کسب‌وکارها آماده و روانه بازار کنند؟
در حالی که تمرکز اصلی اینتل بر روی ساخت پردازنده‌هایی است که سرورها و رایانه‌های شخصی از آن‌ها استفاده می‌کنند، اما نباید فراموش کنیم که حافظه DRAM یک مولفه حیاتی است که نقش تاثیرگذاری در زمینه بهبود عملکرد دارد. این موضوع در مورد سرورها اهمیت زیادی دارد، جایی که تعداد هسته‌های پردازنده خیلی بیشتر شده، اما افزایش پهنای باند حافظه به اندازه کافی بیشتر نشده است (به عبارت دیگر، پهنای باند حافظه در دسترس برای هر هسته کاهش پیدا کرده است).
در کارهای محاسباتی سنگین مانند مدل‌سازی الگوهای جوی، دینامیک سیالات محاسباتی و برخی از انواع هوش مصنوعی، این عدم تطابق می‌تواند باعث ایجاد گلوگاه شود. پس از همکاری چند ساله با شرکای صنعت، مهندسان اینتل راهی برای حل مشکل این گلوگاه پیدا کرده‌اند و راه‌حل جدیدی ابداع کرده‌اند که منجر به ساخت پرسرعت‌ترین حافظه‌ای شده است که تاکنون برای حل این مشکل در مقیاس صنعتی تولید و روانه بازار شده است. پردازنده‌های مرکز داده‌ی اینتل زئون 6، اولین پردازنده‌هایی هستند که از این حافظه جدید به نام MRDIMM سرنام Multiplexed Rank DIMMs بهره می‌برند تا عملکرد بالاتری را به روشی بسیار ساده‌تر ارائه دهند.
بهانو جیسوال، مدیر محصول Xeon در گروه مرکز داده و هوش مصنوعی (DCAI) اینتل در این ارتباط می‌گوید: «درصد قابل توجهی از بارهای کاری محاسباتی با کارایی بالا محدود به پهنای باند حافظه هستند و بنابراین انتظار می‌رود MRDIMM بتواند این محدودیت را برطرف کند».
این ایده خیلی خوب به نظر می‌رسد، اما چطور کار می‌کند؟ بیایید نگاهی به ماژول‌های حافظه DDR5 Multiplexed Rank Dual Inline Memory Module یا به اختصار MRDIMM بیندازیم.
ماژول‌های MRDIMM
بررسی‌ها و تحقیقات انجام شده نشان می‌دهند که رایج‌ترین ماژول‌های حافظه که در مراکز داده مورد استفاده قرار می‌گیرند و RDIMM نام دارند، دارای چند بخش هستند که قابلیت کار همزمان را دارند، درست مثل پردازنده‌های مدرن، اما این قابلیت در گذشته به شکل درستی مورد استفاده قرار نمی‌گرفتند.
جورج ورژیس، مهندس ارشد اینتل، می‌گوید: «بیشتر ماژول‌های حافظه از دو بخش اصلی تشکیل شده‌اند که عملکرد و ظرفیت را ارائه می‌دهند. این ترکیب ایده‌آل است. می‌توانید این بخش‌ها را مثل بانک‌های حافظه در نظر بگیرید. یک بخش از تراشه‌های حافظه روی یک ماژول متعلق به یک بانک و بقیه به بانک دیگر تعلق دارند. با RDIMMها، داده‌ها می‌توانند در هر دو بانک ذخیره و بازیابی شوند، اما نه همزمان. ما فکر کردیم، چرا این بخش‌های بلااستفاده را مورد بهره‌برداری قرار ندهیم؟” ایده این بود که یک تراشه کوچک به نام مالتی‌پلکسر یا به اختصار mux روی ماژول حافظه قرار دهیم. این تراشه اجازه می‌دهد که داده‌ها در هر دو بخش حافظه به طور همزمان منتقل شوند».
این تراشه بار الکتریکی هر MRDIMM را متمرکز می‌کند، که باعث می‌شود رابط مرکزی سریع‌تر از RDIMMها کار کند. حالا که هر دو بخش حافظه می‌توانند به طور همزمان استفاده شوند، پهنای باند آن دو برابر شده است. نتیجه این است که سریع‌ترین حافظه سیستم تا به حال ساخته شده است – با جهشی که معمولا برای دستیابی به آن چندین نسل از فناوری‌های حافظه لازم است (در این مورد، حداکثر پهنای باند تقریبا ۴۰ درصد افزایش می‌یابد، از ۶۴۰۰ مگاترانسفر بر ثانیه (MT/s) به ۸۸۰۰ MT/s).
همان استاندارد ماژول حافظه، اما سریع‌تر
در این مرحله ممکن است با خودتان بگویید “یک دقیقه صبر کن”، آیا اینتل دوباره به تجارت حافظه بازگشته است؟ خیر. اگرچه اینتل به عنوان یک شرکت در زمینه تولید حافظه کار خود را آغاز کرد و فناوری‌هایی مانند EPROM و DRAM را اختراع کرد، اما این شرکت در طول تاریخ خود از حوزه‌های مختلف طراحی مولفه‌های زیرساختی مثل ساخت حافظه‌ها خارج شد.
اما اینتل هیچ‌گاه پژوهش در زمینه ساخت مولفه‌های مختلف که منجر به بهبود عملکرد در حوزه زیرساخت می‌شوند را متوقف نکرد. ورژیس نماینده اینتل در هیئت مدیره JEDEC است که استانداردهای باز برای صنعت میکروالکترونیک، به ویژه برای حافظه را تعیین می‌کند. ورژیس در سال ۲۰۱۸ جایزه JEDEC را برای کار روی استاندارد DDR5 دریافت کرد و در حال حاضر وقت خود را صرف توسعه DDR6 می‌کند.
نکته‌ای که در ارتباط با ماژول MRDIMM مورد توجه است، سهولت استفاده از آن است. این ماژول از همان کانکتور و فرم فکتور یکسان با RDIMM معمولی استفاده می‌کند (حتی تراشه‌های کوچک mux در نقاط خالی قبلی روی ماژول قرار می‌گیرند)، بنابراین نیازی به تغییر مادربرد نیست.
همچنین، MRDIMMها تمام ویژگی‌های تصحیح خطا و قابلیت اطمینان، دسترس‌پذیری و سرویس‌پذیری (RAS) مشابه RDIMMها را ارائه می‌دهند. ورژیس در خصوص ماژول‌های جدید گفته است که یکپارچگی داده‌ها صرف نظر از اینکه درخواست‌های جداگانه چگونه ممکن است در بافر داده ذخیره شوند، حفظ می‌شود. این حرف به معنای آن است که مشتریان مرکز داده می‌توانند هنگام سفارش یک سرور جدید، MRDIMM را انتخاب کنند یا بعدا می‌توانند ماژول‌های RDIMMها را با MRDIMMهای جدید تعویض کنند. به طوری که نیازی به انجام کار خاصی نخواهند بود.
نویسنده: حمیدرضا تائبی
