フルバッファDIMM

FB -DIMM (Fully Buffered DIMM) は、コンピュータ システムで使用されるメモリ モジュールの一種です。複数のメモリ モジュールをそれぞれパラレル インターフェイスではなくシリアル インターフェイスを使用してメモリ コントローラに接続できるようにすることで、メモリのパフォーマンスと容量を向上させるように設計されています。従来の DRAM のパラレル バス アーキテクチャとは異なり、FB-DIMM では、メモリ コントローラとアドバンスト メモリ バッファ(AMB) の間にシリアル インターフェイスがあります。従来、メモリ コントローラからのデータ ラインは、マルチドロップ バスを介して各DRAMモジュールのデータ ラインに接続する必要があります。メモリ幅がアクセス速度とともに増加すると、バスとデバイス間のインターフェイスで信号が劣化します。これにより速度とメモリ密度が制限されるため、FB- DIMM ではこの問題を解決するために別のアプローチを採用しています。

240 ピン DDR2 FB-DIMM は、従来の 240 ピン DDR2 DIMM とは機械的にも電気的にも互換性がありません。そのため、これら 2 つの DIMM タイプは、間違ったものを使用することがないように、異なるノッチが付けられています。

ほぼすべての RAM 仕様と同様に、FB-DIMM 仕様はJEDECによって公開されました。

フルバッファ DIMM アーキテクチャでは、メモリ コントローラとメモリ モジュールの間にアドバンスト メモリ バッファ(AMB) が導入されています。従来の DRAM のパラレルバス アーキテクチャとは異なり、FB-DIMM ではメモリ コントローラと AMB の間にシリアル インターフェイスがあります。これにより、メモリ コントローラのピン数を実現可能なレベル以上に増やすことなく、メモリの幅を増やすことができます。このアーキテクチャでは、メモリ コントローラはメモリ モジュールに直接書き込むのではなく、AMB 経由で書き込みます。AMB は、信号をバッファリングして再送信することで、信号の劣化を補うことができます。

AMB は、プロセッサやシステムのメモリ コントローラに追加のオーバーヘッドをかけずに、エラー訂正も提供できます。また、ビット レーン フェイルオーバー訂正機能を使用して、不良データ パスを識別し、それらを操作から削除することで、コマンド/アドレス エラーを大幅に削減できます。また、読み取りと書き込みはバッファリングされるため、メモリ コントローラによって並行して実行できます。これにより、相互接続が簡素化され、(理論上は) ハードウェアに依存しないメモリ コントローラ チップ ( DDR2やDDR3など) を相互に使用できます。

このアプローチの欠点は、メモリ要求に遅延が生じ、バッファ チップに追加の電力消費が必要となり、現在の実装ではメモリ書き込みバスがメモリ読み取りバスよりも大幅に狭くなることです。つまり、書き込みを多く使用するワークロード (高性能コンピューティングなど) は大幅に遅くなります。ただし、この速度低下は、大量の仮想メモリの使用を避けるのに十分なメモリ容量がない場合ほど悪くはありません。そのため、不規則なパターンで大量のメモリを使用するワークロードは、完全にバッファされた DIMM を使用することで改善される可能性があります。^{[引用が必要]}

JEDEC 規格 JESD206 はプロトコルを定義し、JESD82-20 は DDR2 メモリへの AMB インターフェイスを定義します。プロトコルは、他の多くの場所でより一般的に説明されています。^{[1] [2] [3] [4] [5]} FB-DIMM チャネルは、メモリからプロセッサにデータを運ぶ 14 の「ノースバウンド」ビット レーンと、プロセッサからメモリにコマンドとデータを運ぶ 10 の「サウスバウンド」ビット レーンで構成されています。各ビットは差動ペアで運ばれ、基本メモリ クロック レートの 12 倍、ダブル ポンプ データ レートの 6 倍でクロックされます。たとえば、DDR2-667 DRAM チップの場合、チャネルは 4000 MHz で動作します。12 サイクルごとに 1 つのフレームが構成され、ノースバウンドが 168 ビット、サウスバウンドが 120 ビットになります。

1 つの北向きフレームには、その時点で 72 ビット幅の DDR SDRAM アレイによって生成されるデータ量である 144 のデータ ビットと、エラー検出用の 24 ビットのCRCが含まれます。ヘッダー情報はありませんが、未使用のフレームには意図的に無効な CRC が含まれます。

1 つのサウスバウンド フレームには、98 のペイロード ビットと 22 の CRC ビットが含まれます。2 つのペイロード ビットはフレーム タイプで、24 ビットはコマンドです。残りの 72 ビットは、(フレーム タイプに応じて) 72 ビットの書き込みデータ、さらに 2 つの 24 ビット コマンド、またはさらに 1 つのコマンドと AMB 制御レジスタに書き込まれる 36 ビットのデータのいずれかになります。

コマンドは、行選択、プリチャージ、リフレッシュ コマンドなどの標準 DRAM アクセス サイクルに対応しています。読み取りコマンドと書き込みコマンドには、列アドレスのみが含まれます。すべてのコマンドには 3 ビットの FB-DIMM アドレスが含まれており、チャネルごとに最大 8 個の FB-DIMM モジュールを使用できます。

書き込みデータは DDR メモリが想定するよりも遅い速度で供給されるため、書き込みはバーストで書き込めるまで AMB にバッファリングされます。書き込みコマンドは書き込みデータに直接リンクされていません。代わりに、各 AMB には書き込みデータ FIFO があり、これは 4 つの連続した書き込みデータ フレームで満たされ、書き込みコマンドによって空になります。

フレームごとに 12 ビットの CRC 情報を破棄することにより、1 つのビット ラインを無効にした状態で、北向きリンクと南向きリンクの両方をフル スピードで動作させることができます。

FB-DIMM チャネルの帯域幅は、DDR メモリ チャネルのピーク読み取り帯域幅 (ノースバウンド チャネルには競合がないため、この速度を維持できます) に、DDR メモリ チャネルのピーク書き込み帯域幅の半分 (フレームごとに 1 つのコマンドで十分な場合は、多くの場合維持できます) を加えた値に等しいことに注意してください。唯一のオーバーヘッドは、32 ～ 42 フレームごとにチャネル同期フレーム (これに応じてノースバウンド ステータス フレームが呼び出されます) が必要になることです (2.5 ～ 3% のオーバーヘッド)。

インテルはXeon 5000/5100シリーズ以降にこの技術を採用しており、同社はこれを「サーバーの長期的な戦略的方向性」とみなしている。^[6]

サン・マイクロシステムズはNiagara II（UltraSparc T2）サーバープロセッサにFB-DIMMを使用しました。^[7]

Intelの愛好家向けシステムプラットフォームSkulltrailは、デュアルCPUソケット、マルチGPUシステムにFB-DIMMを使用しています。^[8]

FB-DIMM には 240 本のピンがあり、他の DDR DIMM と同じ全長ですが、スロット内の両端にインデントがある点が異なります。 ^{[引用が必要]}

FB-DIMMメモリのコストは当初レジスタードDIMMよりもはるかに高かったため、これが現在広く受け入れられている要因の1つであると考えられます。また、AMBチップは大量の熱を放散するため、冷却の問題も生じます。AMBの遅延を最小限に抑えるために多大な努力が払われましたが、メモリアクセスのレイテンシには目立ったコストがかかっています。^{[9] [10] [11]}

2006 年 9 月現在、AMD はFB-DIMM をロードマップから外しています。^[12] 2006 年 12 月、AMD はスライドの 1 つで、新しいK10マイクロアーキテクチャに基づくマイクロプロセッサは「適切な場合」に FB-DIMM をサポートすることを明らかにしました。^[13]さらに、AMD は Socket G3 Memory Extender ( G3MX ) も開発しました。これは、各モジュールに 1 つではなく 4 つのモジュールごとに 1 つのバッファーを使用するもので、2009 年の Opteron ベースのシステムで使用されます。^[14]

2007年のIntel Developer Forumでは、主要なメモリメーカーがFB-DIMMを拡張してDDR3 SDRAMをサポートする予定はないことが明らかになりました。代わりに、DDR3 SDRAM用のレジスタードDIMMのみがデモされました。^[15]

2007年にIntelは、レイテンシの短いCL5とCL3のFB-DIMMをデモンストレーションし、レイテンシの改善を示しました。^[16]

2008年8月5日、エルピーダメモリは、2008年第4四半期から世界初の16ギガバイト容量のFB-DIMMを量産すると発表したが^[17]、2011年1月現在、この製品は登場しておらず、プレスリリースはエルピーダのサイトから削除されている。^{[18][アップデート]}

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