Rafales de longueur variable

Contexte

De nombreux types de systèmes informatiques différents utilisent des DRAM. Lorsque différents types de systèmes informatiques peuvent utiliser la même DRAM, ils bénéficient d’économies d’échelle qui proviennent de l’amortissement des coûts de conception et de fabrication. Bien que les systèmes de différents segments informatiques puissent avoir des besoins similaires pour les capacités de leur DRAM, chaque segment a des besoins uniques. L’un de ces besoins est la longueur des rafales, qui est la quantité de données transférées pendant les transactions de lecture et écriture mémoire. Certains segments informatiques utilisent des architectures de système de mémoire qui nécessitent des rafales de longueur inférieure, alors que d’autres ont besoin de longueurs supérieures. Une innovation visant à satisfaire un grand nombre d’utilisateurs rend la longueur des rafales variable dans la DRAM. Une longueur de rafale variable permet aux systèmes informatiques de choisir quelle longueur utiliser en fonction des besoins du système. Au début des années 90, Rambus a commercialisé la première DRAM qui utilisait une longueur de rafale variable, permettant aux fabricants de systèmes d’adapter aux besoins de leurs systèmes la quantité de données transférées par demande. La longueur de rafale variable permet de concevoir et de fabriquer une seule DRAM,adaptée à plusieurs architectures de systèmes, ce qui diminue les coûts et augmente la flexibilité du système.

La mémoire flash est une autre technologie de mémoire utilisée dans de nombreux systèmes informatiques. La longueur de rafale variable a également été adoptée dans certains dispositifs de mémoire flash. La longueur de rafale variable fonctionne de manière similaire dans les DRAM et dans les dispositifs de mémoire flash et fournit des avantages similaires aux systèmes qui utilisent cette fonctionnalité.

Qu’est-ce qu’une longueur de rafale variable ?

Lorsqu’une DRAM reçoit une demande de lecture mémoire, elle répond en fournissant des données sur les câbles du bus mémoire. La taille du bloc de données qui est transféré en réponse à cette demande est basée sur la longueur de rafale de la DRAM. La Figure 1 illustre la différence entre une longueur de rafale de 4 et une longueur de rafale de 8. Comme l’indique cette figure, une DRAM dont la longueur de rafale est de 8 (présentée en bas de la Figure 1) renvoie deux fois plus de données en réponse à une demande de lecture qu’une DRAM dont la longueur de rafale est de 4.

Comme l’indique la Figure 1, la longueur de rafale variable est utile pour permettre à la même DRAM d’être utilisée dans différents systèmes de mémoire qui nécessitent différentes quantités de données transmises vers et depuis les DRAM. Bien que les DRAM dont la longueur de rafale est de 4 puissent être utilisées pour transférer 8 bits de données par câble en exécutant deux transactions de lecture de suite, cette opération nécessite deux fois plus de bande passante d’adressage et de contrôle pour lancer les deux demandes. Dans les systèmes ayant une bande passante d’adressage ou de contrôle limitée, il peut s’avérer impossible de fournir suffisamment de bande passante d’adressage/contrôle pour garantir un débit de données maximum (Voir les informations sur latechnologie de doublement du débit du bus). La longueur de rafale variable résout ce problème en réduisant la quantité de bande passante d’adressage et de contrôle nécessaire pour transférer des données.

Les Figures 2 et 3 illustrent la manière dont la longueur de rafale variable peut être utilisée dans deux systèmes de mémoire différents qui utilisent les mêmes dispositifs de DRAM. Le système informatique de la Figure 2 comprend une CPU, un contrôleur de mémoire et une mémoire, qui dans ce cas se trouve sur les modules de mémoire. Ce système peut correspondre à un ordinateur bas de gamme ou à faible encombrement. Dans ce système, la part de données du bus mémoire est d’une largeur de 64 bits et la CPU a accès aux données par morceaux de 64 bits, ce qui peut correspondre à la taille de la ligne de la mémoire cache dans la mémoire cache interne d’une CPU. Pour optimiser l’efficacité du système, le contrôleur de mémoire configure les DRAM pour qu’elles aient une longueur de rafale de 8, de manière à pouvoir transférer un bloc de 64 bits de données à partir de la mémoire (8 x 64 bits = 64 octets) en réponse à une seule demande du contrôleur de mémoire.

La Figure 3 décrit une architecture représentative d’un serveur, un serveur lame ou un ordinateur haut de gamme. Ce système de mémoire est doté d’une part de données d’une largeur de 128 bits sur le bus mémoire. Bien qu’il y ait deux fois plus de lignes de données que dans le système de mémoire de la Figure 2, les deux architectures peuvent utiliser la même CPU avec les mêmes besoins en terme de taille de bloc de données, ce qui permet ainsi aux fabricants de CPU d’optimiser la conception d’un processeur pour plusieurs marchés. Dans ce système, si la longueur de rafale était fixée à 8, alors les modules de mémoire répondraient à une seule demande du contrôleur de mémoire avec 128 octets, plus que la CPU n’en a besoin, ce qui gaspillerait la bande passante mémoire. Cependant, en disposant de la flexibilité de fixer la longueur de rafale des dispositifs de mémoire à 4 (4 x 128 bits = 64 octets), chaque dispositif de mémoire débite autant de données qu’il le ferait pour une longueur de rafale de 8. Cela permet au contrôleur de mémoire de maximiser l’efficacité du système de mémoire en obtenant toutes les données demandées avec une seule demande et sans produire de données supplémentaires inutiles.

La longueur de rafale variable permet aux mêmes dispositifs de DRAM d’être utilisés dans plusieurs architectures de systèmes, ce qui réduit le nombre de dispositifs de DRAM et d’architectures de module nécessaires. La capacité à utiliser les mêmes dispositifs de DRAM dans de nombreux systèmes réduit les coûts de fabrication et d’inventaire, ce qui bénéficie aux fabricants comme aux clients. La flexibilité fournie par la longueur de rafale variable garantit que les systèmes puissent utiliser des valeurs de longueur de rafale qui conviennent mieux à leurs besoins, ce qui réduit la bande passante de contrôle et garantit une utilisation efficace du bus mémoire.

Qui en bénéficie ?

Des exemples de groupes qui bénéficient de la longueur de rafale variable sont :

• Les concepteurs de processeurs : la longueur de rafale variable permet d’utiliser une seule DRAM ou mémoire flash dans plusieurs architectures de système de mémoire. Cela permet aux concepteurs de processeurs d’être présents sur plusieurs marchés, ce qui diminue les coûts de développement, les coûts de fabrication selon les économies d’échelle et les coûts d’inventaire.
• Les intégrateurs de systèmes : les intégrateurs de systèmes qui travaillent sur plusieurs marchés peuvent définir et stocker un seul type de DRAM ou mémoire flash pour l’utiliser dans plusieurs gammes de produits. Cela réduit les coûts de contrôle d’inventaire.
• Les fabricants de mémoires : en utilisant une longueur de rafale variable, les fabricants de mémoire peuvent optimiser une seule DRAM ou mémoire flash pour l’utiliser sur plusieurs marchés, ce qui fournit des avantages en termes de coûts (réduction des coûts de développement, de fabrication et d’inventaire) similaires à ceux des concepteurs de processeurs.