Dual Channel
Als Dual Channel wird die Fähigkeit aktueller Speicherkontroller bezeichnet, zwei (oder mehr) Arbeitsspeicher-Module gleicher Kapazität parallel zu betreiben, wodurch eine höhere Datentransferrate erzielt wird. Hierfür sind separate Busse vom Speicherkontroller zu den einzelnen Modulen nötig. Das verwendete Prinzip ist jedoch keineswegs neu, sondern basiert auf Interleaving.
Anbindung des Speicherkontrollers
In der klassischen Bauweise befindet sich der Speicherkontroller in der Northbridge des Chipsatzes. Dieser wiederum ist über den Front Side Bus an die CPU gekoppelt. Beim Betrieb im Dual-Channel-Modus wird somit nicht die Bandbreite zwischen Prozessor und Speicher, sondern die Bandbreite zwischen Speicherkontroller und Speicher erhöht.
Mit der Einführung des Athlon 64 wurde der Speicherkontroller erstmals direkt in die CPU integriert. Die Dual-Channel-Fähigkeit hängt dort somit von der CPU - genauer gesagt vom verwendeten Sockel - ab und nicht vom Chipsatz der Hauptplatine. Alle AMD-Prozessoren seit dem Sockel 939 unterstützen daher Dual-Channel-Betrieb. Die gegenüber dem Sockel 754 zusätzlichen Pins bilden den notwendingen zweiten Speicherbus. In der CPU gelangen die Daten dann auch doppelt so schnell in den L2-Cache.
Bedingungen
Für den Betrieb sind keine speziellen Module notwendig - allein der Speicherkontroller muss Unterstützung für diese Technik bieten. Auch ist es nicht unbedingt notwendig, zwei baugleiche Module zu verwenden. Dual Channel funktioniert mit jeder Art von Arbeitsspeicher, sofern die Speichermodule in Speicherkanal 1 gleich groß sind wie in Speicherkanal 2. Zum Beispiel 512 MiB- oder 1 GiB-Module pro Kanal, sowohl jeweils einzeln mit dann insgesamt zwei Modulen, als auch doppelt bestückt mit dann vier Modulen. Dual-Channel funktioniert auch mit zwei verschieden großen Modulen pro Kanal, z. B. 512 MiB und 1 GiB pro Kanal für dann insgesamt 3 GiB.
Die Stabilität und Geschwindigkeit von Dual-Channel lässt sich verbessern durch z. B.:
- Gleiche Organisation der Speicherchips. Diese lässt sich oft, jedoch nicht immer, durch die Anzahl der Chips oder der bestückten Seiten des DIMMs bestimmen. Unterschiedliche Organisation ist ein häufiger Grund für Inkompatibilitäten.
- Gleiche Betriebsgeschwindigkeit der beiden Module, ansonsten limitiert das langsamste Modul.
- Gleicher Speichermodulhersteller und gleiches Modell, dieses wird oft mit Aufpreis als Dual-Channel-Paket verkauft.
Da diese Voraussetzungen von vielen Herstellern erfüllt werden, können auch Module unterschiedlicher Hersteller kombiniert werden.
Eine Besonderheit gibt es bei einigen Hauptplatinenchipsätzen wie z. B. nForce 2 oder SIS 655, diese können auch drei Module im Dual-Channel betreiben, sofern zwei Module die insgesamt gleiche Speicherkapazität aufweisen wie das dritte Modul (z. B. 2×256 MiB und 1×512 MiB).
Funktion
Im Gegensatz zum Single-Channel-Modus, bei dem der Datenbus 64 bit breit ist (also 64 Datenleitungen), werden im Dual-Channel-Modus zwei Module gleichzeitig mit je 64-Bit Datenbus betrieben. Da die Taktrate, mit der der Speicher betrieben wird, gleich bleibt, sich die übertragenen Daten pro Takt jedoch verdoppeln (also 128 Bit pro Takt statt wie bisher 64 Bit), führt der Einsatz des Dual-Channel-Modus theoretisch zur Verdopplung des Speicherdurchsatzes. So kann PC2-6400-Speicher im Single-Channel-Modus ca. 6,4 Gigabyte/sec an Daten zum Speicherkontroller transferieren, im Dual-Channel-Modus sind es dann ca. 12,8 Gigabyte/sec.
Um wie viel sich die Arbeitsgeschwindigkeit durch den Einsatz von Dual Channel steigert, hängt jedoch von den benutzten Programmen, den Speicherzugriffsmustern und der CPU ab (siehe Cache und Prefetching), wobei eine Leistungssteigerung von ca. 5 % gegenüber dem Singlechannelbetrieb erwartet werden kann. Die Leistungssteigerung bei aktuellen Athlon 64- und gerade bei Pentium-4-Systemen kann um einiges höher ausfallen und im Bereich von bis zu 20 % liegen.
Neuerungen Dual-Channel-Asymmetric-Konfiguration
Die Dual Channel Asymmetric-Konfiguration wird z.B. vom Chipsatz 965 unterstützt. Der Unterschied dabei ist gegenüber dem „Dual Channel Symmetric Mode“ wie ihn Intel beschreibt, dass die zwei Memory Channels nicht mit der gleichen Speicherkapazität arbeiten. Bei dem Dual Channel Symmetric Mode erfolgen dann nach dem Dual Channel-Verfahren und sind somit schneller. Dabei spielt die Anzahl der Module kine Rolle.
Sollte nun der Anwender die Channel mit unterschiedlichen Speicherkapazitäten bestücken, erfolgt der Speicherzugriff im so genannten „Single-Channel Mode“ beziehungsweise im „Dual Channel Asymmetric Mode“. In beiden Modi erfolgt der Speicherzugriff nach dem Single Channel-Verfahren, sodass die Speicherperformance gegenüber dem Dual Channel Symmetric-Modus entsprechend niedrig liegt.
In allen Betriebs-Modi richtet sich die Taktrate des Gesamtspeichers nach der langsamsten Arbeitsfrequenz eines einzelnen Speichermoduls, die das SPD-Register in kodierter Form enthält. Ist das Mainboard zum Beispiel mit einem DDR2-533- und einem DDR2-400-Speichermodul bestückt, arbeitet der gesamte Systemspeicher nur mit DDR2-400-Timings.
Dual Channel Symmetric Konfiguration
Damit der Speicher-Controller optimal mit 128-Bit-Speicherzugriffen arbeiten kann, gilt es beide Kanäle mit gleicher Speicherkapazität auszustatten.[1] So sehen zwei Beispiele dazu aus:
- ChA DIMM0 512 MiB
- ChA DIMM1 0 MiB
- ChB DIMM0 0 MiB
- ChB DIMM1 512 MiB
oder
- ChA DIMM0 256 MiB
- ChA DIMM1 256 MiB
- ChB DIMM0 0 MiB
- ChB DIMM1 512 MiB
Single Channel Konfiguration
Mit dieser Bestückung arbeitet der Speicher-Controller im langsamen Singe-Channel-Modus, da nur eine Bank in einem Channel belegt ist:
- ChA DIMM0 512 MiB
- ChA DIMM1 0 MiB
- ChB DIMM0 0 MiB
- ChB DIMM1 0 MiB
oder
- ChA DIMM0 0 MiB
- ChA DIMM1 0 MiB
- ChB DIMM0 0 MiB
- ChB DIMM1 512 MiB
Dual-Channel-Asymmetric-Konfiguration
Obwohl beide Memory-Kanäle bestückt sind, führte ohne Flex-Memory-Technologie der Speicher-Controller nur langsame Single-Channel-Zugriffe durch.[2]
Befinden sich pro Speicher-Channel Speichermodule mit unterschiedlichen Gesamtkapazitäten wie zum Beispiel 512 MiByte und 256 MiByte im System, können durch die Flex-Mode-Technologie dennoch schnelle Dual Channel-Speicherzugriffe (128 Bit) durchgeführt werden. Dies erfolgt jedoch nur im gemeinsamen Speicheradressbereich von 256 MiByte. Der restliche Speicher von 256 MiByte des 512 MiByte-Moduls arbeitet weiter nur im Single Channel-Modus.
- ChA DIMM0 512 MiB
- ChA DIMM1 0 MiB
- ChB DIMM0 0 MiB
- ChB DIMM1 256 MiB
oder z.B. so die Hälfte des Speiches im ChA (512 MiB) ist im Singlemodi 64 Bit der Rest (1024 MiB) im DualChannel 128 Bit
- ChA DIMM0 512 MiB
- ChA DIMM1 512 MiB
- ChB DIMM0 0 MiB
- ChB DIMM1 512 MiB
Vor-/Nachteile
Nachteilig oder zumindest fraglich ist, ob die recht „großen“ Datenpakete von 64 KiB, die gesendet werden, auch benötigt werden. Auch werden die Daten doppelt so schnell an die Northbridge gesendet. Allerdings ist nicht gewährleistet, dass diese auch weitergegeben werden können. Aber in der Regel erreicht man dadurch eine Steigerung der Performance.
Einzelnachweise
- ↑ Intel X38 Express Chipset Memory Technology and Configuration Guide (englisch)
- ↑ Bericht: 925X und 915 Express - Die Grundlagen Abschnitt Flex Memory Technology