ダブルバスレート テクノロジー

背景

今日の多くのコンピュータシステムでは、メモリバンド幅はシステム全体の性能を決定する大きな要因であり、その重要性はコンピュータシステムの進化と共に高まっています。ラムバス社は、DRAM データピンのピンあたりの信号速度を増加させることにより、メモリシステムのバンド幅の改善をはかる技法を開発しました。DDR（ダブルデータレート）SDRAM は、各クロックサイクルの一方のエッジだけでなく両方のエッジでデータを転送することによって、ピンあたりのデータ信号速度を 2倍にするメモリデバイスの一例です。このように信号速度を増加させることで、データピンのメモリバンド幅の向上は可能ですが、アドレス/制御バンド幅が十分でないため、データ転送効率の低下を招き、実際のシステム性能は向上しないことがあります。この問題に対処するため、ラムバス社はダブルバスレートの技術を開発しました。これは、アドレス/制御およびデータのバンド幅を増加させることにより、メモリシステムが高いレベルの性能を発揮できるようにする画期的な技術です。

ダブルバスレート テクノロジーとは何でしょうか。

図 1 では、DRAM のピンあたりのデータ信号速度を増加させることで、メモリバンド幅がどのように増加するかを示しています。図 1 の上部には、バースト長が 4 の単一のメモリ読み込み処理で、DRAM へ送信されるアドレス/制御情報と、DRAM から返されるデータの時差が示されています。この処理では、シングルデータレート転送を実現するため、各クロックサイクルの片方のエッジでアドレス/制御情報およびデータが転送されます。図 1の下部には、DRAM のデータピンにダブルバスレート技術を適用した際に、どのようにメモリバンド幅が増加するかを示しています。図 1 の下部に示されているように、ダブルバスレート技術を使用すると、DRAM が提供可能なバンド幅が増加するため、データをより高速に転送することが可能になります。

図 2 では、データ転送速度を倍増することにより、読み込み処理時のアドレス/制御情報とデータ間の関係にどのような影響をもたらすかを示しています。ダブルデータレート処理がどのようにインタリーブされるかを図 2 の下部に示しています。また、データがメモリバスを占有する期間が、アドレス/制御情報がバスを占有する期間より短い場合に発生する可能性がある問題も表示されています。この状況下では、不十分なアドレス/制御バンド幅により、バス上のデータ転送でバブルが発生し、メモリバンド幅の減少や性能の低下につながります。

図 2 で示される性能低下の問題は、アドレスピンと制御ピンにダブルバスレート技術を適用することで対処できます。図 3 では、不十分なアドレスおよび制御バンド幅に関連する懸念を払拭するため、ダブルバスレート技術を用いてどのようにアドレス、制御、およびデータの各バンド幅を調整するかを示しています。図 3 の下部に示すように、図 2 のインタリーブした処理と比較して、バンド幅が 50%向上しています。制御バンド幅の増加がメリットをもたらすもう1つの例は、書き込みマスキングを使用するシステムです。書き込みマスキングを使用するシステムにおいて、メモリに転送されるデータ量を増やすには、バイト単位でのデータマスキングのサポートを維持するため、より多くのバイトマスキング制御情報を指定しなければなりません。ダブルバスレート テクノロジーを用いたバス上で、アドレス、制御、およびデータの各転送速度を調整することで、図 2 で示されるような不十分なアドレス/制御バンド幅を起因とする性能低下を防ぐことができます。

メリット

以下は、ダブルバスレート テクノロジーのメリットを享受する人々の例です。

• システム設計者：アドレス、制御、およびデータバンド幅を調整することで、システム設計者は最高レベルのメモリバンド幅を実現できます。これにより、特定レベルのメモリ性能を実現するために必要な DRAM 数が少なくなります。このため、コンポーネント数も少なく済み、システムコンポーネントの配置やルーティング、熱散逸が容易になります。
• システムインテグレータ：システム設計者と同様、システムインテグレータには、特定レベルのメモリバンド幅を実現するために必要なコンポーネント数が少なくなるというメリットがあります。さらに、システムコストの削減、フォームファクタの小型化を実現します。