Dynamische Punkt-zu-Punkt-Technologie

Hintergrund

Während die Geschwindigkeiten von Speicherbussen weiter zunehmen, wird es immer schwieriger, eine hohe Signalintegrität zu gewährleisten. Herkömmliche Speicherbusse in PCs und Workstations unterstützen Multidrop-Datentopologien, die mehrere Bausteine pro Datensignal ermöglichen. Diese Topologien lassen sich leichter aufrüsten, weil mehrere Module an den Bus angeschlossen werden können. Davon profitieren sowohl Systemhersteller als auch Endbenutzer. Multidrop-Topologien können jedoch die Signalintegrität beeinträchtigen, wodurch die Geschwindigkeit des Speicherbusses abnimmt. Bei Multidrop-Topologien hängt die Geschwindigkeit des Speicherbusses unter anderem von den Ladungseigenschaften im Extremfall ab, in dem alle Anschlüsse mit Speichermodulen besetzt sind. Punkt-zu-Punkt-Topologien (ein Baustein an jedem Ende der Signalleitung) verfügen über bessere Signalintegritätseigenschaften und erlauben höhere Busgeschwindigkeiten. Sie lassen sich jedoch nicht aufrüsten, weil es nicht möglich ist, mehrere Module anzuschließen. In den heutigen Computersystemen ist es jedoch derartig wichtig, die Speicherkapazität durch Hinzufügen von Speichermodulen erhöhen zu können, dass Systeme mit herkömmlichem Hauptspeicher jetzt Multidrop-Topologien anstatt von Punkt-zu-Punkt-Topologien unterstützen. Anfang der 2000er Jahre begann Rambus damit, sich mit der Frage zu beschäftigen, wie man die Vorteile der Punkt-zu-Punkt-Signalübertragung mit der Fähigkeit kombinieren kann, die Speicherkapazität zu erhöhen.

Was versteht man unter „dynamischer Punkt-zu-Punkt-Technologie“?

Die dynamische Punkt-zu-Punkt-Technologie (DPP) verknüpft die Vorzüge der Punkt-zu-Punkt-Technologie mit der Multidrop-Topologie. So können Speichersysteme entstehen, die mit Punkt-zu-Punkt-Übertragung arbeiten und gleichzeitig die Flexibilität bieten, Speicherkapazität durch Modul-Upgrades hinzuzufügen. Ein wesentlicher Vorteil der DPP-Technologie besteht darin, dass sie durch Kapazitätserweiterung die Möglichkeit bietet, Punkt-zu-Punkt-Upgrades bei voller Speichersystembandbreite durchzuführen. DPP-Technologie kann auf viele verschiedene Arten von Speichertechnologien angewendet werden, wie z. B. XDR-DRAM, SDRAM, DDR-SDRAM und DDR2-SDRAM. In den Abbildungen 1 und 2 ist dargestellt, wie die DPP-Technologie in einem XDR-DRAM-Speichersystem eingesetzt werden kann. In Abbildung 1 ist zu sehen, dass die Standard-Systemkonfiguration über nur ein einziges Speichermodul verfügt, das die Speicherbandbreite für die gesamte Breite des Datenwegs zur Verfügung stellt. Ein Durchgangsmodul belegt den zweiten Speichersteckplatz und dient als elektrischer Durchgang, der die Punkt-zu-Punkt-Verbindung für den halben Datenweg aufrechterhält.

Wenn das Durchgangsmodul entfernt und durch ein Erweiterungsmodul ersetzt wird (siehe Abbildung 2), wird der Datenweg neu konfiguriert, um die Speicherbandbreite von beiden Modulen verfügbar zu machen. In diesem Beispiel stellt jedes Modul eine Hälfte der Speichersystembandbreite des Datenwegs in einer Punkt-zu-Punkt-Topologie bereit. Bei Verwendung der DPP-Technologie wird das einzelne 32-Bit-Modul „dynamisch neu beschaltet“ und wird zu einem 16-Bit-Modul, wenn das zweite Modul hinzugefügt wird. XDIMM-Module erreichen dies durch Änderung der Speichereinheitsbreite auf dem XDIMM-Modul. In diesem Fall schalten die XDR-DRAMs von x4 DRAMs in der Standard-Einzelmodulkonfiguration auf x2 DRAMs in der Upgrade-Modulkonfiguration. Im x4-Modus liefert jeder XDR-DRAM vier Datenbit, wobei zwei Bit direkt an die ASIC und zwei Bit durch das Durchgangsmodul an die ASIC gehen. Bei Einfügung des Upgrade-Moduls wird der Weg durch das Durchgangsmodul unterbrochen und die Bausteine schalten dann in den x2-Modus. Im x2-Modus stellt jeder XDR-DRAM der ASIC ohne Umweg zwei Datenbit zur Verfügung.

Vor und nach der Kapazitätserweiterung wird die Punkt-zu-Punkt-Übertragung beibehalten, sodass die Speichersystembandbreite aufrechterhalten werden kann. Durch das dynamische Neubeschalten bei der DPP-Technologie kann das Speichersystem weiterhin von den Signalintegritätsvorteilen der Punkt-zu-Punkt-Übertragung profitieren. Gleichzeitig kann die Kapazität des Speichersystems bei voller Speichersystembandbreite erweitert werden. Die DPP-Technologie kann mit der FlexPhase-Technologie kombiniert werden und so ein überzeugendes Gerüst für die Speichersystemarchitektur bilden.

Wer profitiert davon?

Von der DPP-Technologie profitieren folgende Gruppen:

• Systemdesigner: Da herkömmliche Speichersysteme mit Multidrop-Topologien arbeiten, die die Signalintegrität mindern und die Geschwindigkeit des Speicherbusses einschränken können, haben Systemdesigner unter Umständen Schwierigkeiten beim Steigern der Speicherbusgeschwindigkeiten. Durch die verbesserte Signalintegrität, die mit der DDP-Technologie erreicht wird, fallen die Multidrop-Beschränkungen in Bezug auf die Speicherbusgeschwindigkeiten weg. Darüber hinaus können Systemdesigner dank der DPP-Technologie die Speicherkapazität ohne Einbußen bei der Signalintegrität erhöhen.
• Systemintegratoren. Wie die Systemdesigner profitieren auch die Systemintegratoren von der verbesserten Signalintegrität, die die DPP-Technologie ermöglicht. So können robustere Systeme entstehen.
• Verbraucher. Verbraucher profitieren von der höheren Signalintegrität, die der DPP-Technologie zu verdanken ist, und können Systeme ohne Einbußen bei der Signalintegrität aufrüsten.