Перемещение контроллера памяти непосредственно в современные процессоры.

Контроллер памяти теперь неотъемлемая составляющая самого процессора. В процессорах AMD интегрированный контроллер памяти использовался уже более шести лет (до появления архитектуры Sandy Bridge), так что те, кто этим вопросом уже интересовался, достаточное количество информации накопить успели. Однако для процессоров Intel, занимающих куда большую долю рынка (а, следовательно, и для большинства пользователей) актуальным изменение характера работы системы памяти стало только вместе с выходом действительно массовых процессоров компании с интегрированным контроллером памяти.

Перемещение контроллера памяти непосредственно в современные процессоры достаточно сильно сказывается на общей производительности компьютерных систем. Главным фактором тут является исчезновение «посредника» между процессором и памятью в лице «северного моста». Производительность процессора больше не зависит от используемого чипсета и, как правило, вообще от системной платы (т.е. последняя превращается просто в объединительную панель).

Оперативная память следующего поколения, DDR4 SDRAM, привнесла в серверные, настольные и мобильные платформы значительное увеличение производительности. Но достижение новых рубежей быстродействия требует радикальных изменений в топологии подсистемы памяти. Эффективная частота модулей DDR4 SDRAM составит от 2133 до 4266 МГц. Перспективные модули памяти не только быстрее, но и экономичнее своих предшественников. Они используют пониженное до 1,1-1,2 В напряжение питания, а для энергоэффективной памяти штатным является напряжение 1,05 В. Производителям чипов DRAM при изготовлении микросхем DDR4 SDRAM пришлось прибегать к использованию самых передовых производственных технологий.

Массовый переход на использование DDR4 SDRAM планировался на 2015 год, но при этом необходимо иметь в виду, что экстремально высокие скорости работы памяти нового поколения потребовали внесения изменений в привычную структуру всей подсистемы памяти. Дело в том, что контроллеры DDR4 SDRAM смогут справиться лишь с единственным модулем в каждом канале. Это значит, что на смену параллельному соединению модулей памяти в каждом канале придёт чётко выраженная топология точка-точка (каждая установленная планка DDR4 будет задействовать разные каналы). Чтобы гарантировать высокие частоты спецификация DDR4 поддерживает только один модуль на каждый контроллер памяти. Это означает, что производителям потребовалось увеличить плотность чипов памяти и создать более продвинутые модули. В то же время тайминги продолжали расти, хотя время доступа продолжало снижаться.

Компания Samsung Electronics освоила выпуск многоярусных 512-Мбит чипов DRAM по технологии TSV. Именно эту технологию планирует использовать для выпуска DDR4. Таким образом, планируется добиться выпуска относительно недорогих чипов памяти DDR4 очень высокой ёмкости.

Ещё один хорошо известный и уже зарекомендовавший себя способ - использование техники так называемой "разгружающей памяти" - LR-DIMM (Load-Reduce DIMM). Суть идеи состоит в том, что в состав модуля памяти LR-DIMM входит специальный чип (или несколько чипов), буферизирующих все сигналы шины и позволяющих увеличить количество поддерживаемой системой памяти. Правда, не стоит забывать про единственный, пожалуй, но от этого не менее существенный недостаток LR-DIMM: буферизирование неизбежно ведёт к дополнительному увеличению латентности, которая у памяти DDR4 по определению будет и без того немаленькая. Для сегмента серверных и high-end вычислений, где востребован очень большой объём памяти, предлагается совершенно иной выход из ситуации. Здесь предполагается использование высокоскоростной коммутации специальными многовходовыми чипами-коммутаторами.

Компании Intel и Micron совместными усилиями создали новый тип системы хранения данных, который в одну тысячу раз быстрее самой передовой памяти NAND Flash. Новый тип памяти, получивший название 3D XPoint, показывает скорости чтения и записи в тысячу раз превышающие скорость обычной памяти NAND, а также обладает высокой степенью прочности и плотности. Новостное агентство CNET сообщает, что новая память в десять раз плотнее чипов NAND и позволяет на той же физической площади сохранять больше данных и при этом потребляет меньше питания. Intel и Micron заявляют, что их новый тип памяти может использоваться как в качестве системной, так и в качестве энергозависимой памяти, то есть, другими словами, ее можно использовать в качестве замены как оперативной RAM-памяти, так и SSD. В настоящий момент компьютеры могут взаимодействовать с новым типом памяти через интерфейс PCI Express, однако Intel говорит, что такой тип подключения не сможет раскрыть весь потенциал скоростей новой памяти, поэтому для максимальной эффективности памяти XPoint придется разработать новую архитектуру материнской платы.

Благодаря новой технологии 3DXpoint (кросс-поинт) ячейка памяти меняет сопротивление для различения между нулем и единицей. Поскольку ячейка памяти Optane не одержит транзистора, плотность хранения данных в памяти Optane превышает в 10 раз показатели NAND Flash. Доступ к индивидуальной ячейке обеспечивает сочетание определенных напряжений на пересекающихся линиях проводников. Аббревиатура 3D введена поскольку ячейки в памяти расположены в несколько слоев.

Уже в 2017 году технология получила широкое применение и будет использоваться как в аналогах флеш-карт, так и в модулях оперативной памяти. Благодаря новой техноголии, компьютерные игры получат мощнейшее развитие, ведь сложные по объему памяти локации и карты будут загружаться мгновенно. Intel заявляет о 1000-кратном превосходстве нового типа памяти, по сравнению с привычными нам флеш-картами и жесткими дисками. Устройства под брендом Optane будет производить компания Micron с использованием 20-нм техпроцесса. В первую очередь будет произведен выпуск 2.5 дюймовых твердотельных накопителей SSD, но также выйдут диски SSD с другими типоразмерами, дополнительно компания выпустит модули оперативной памяти Оптейн DDR4 для серверных платформ Интел.