بنية ذاكرة متعددة القنوات

يمكن تشغيل وحدات الذاكرة ذات السرعات المختلفة في وضع القنوات المتعددة، مع العلم أن اللوحة الأم ستشغل جميع وحدات الذاكرة بسرعة الوحدة الأبطأ. مع ذلك، قد تواجه بعض اللوحات الأم مشكلات توافق مع علامات تجارية أو طرازات معينة من الذاكرة عند محاولة استخدامها في وضع القنوات المتعددة. لهذا السبب، يُنصح عمومًا باستخدام أزواج متطابقة من وحدات الذاكرة، ولهذا السبب تبيع معظم شركات تصنيع الذاكرة الآن "مجموعات" من وحدات DIMM المتطابقة. يدعم العديد من مصنعي اللوحات ^{الأم فقط التكوينات التي تستخدم وحدات} متطابقة. يجب أن يتطابق الزوج المتطابق في:

• السعة (على سبيل المثال 1024  ميجابايت).
• السرعة (على سبيل المثال PC5300).
• توقيت الذاكرة، بما في ذلك زمن الوصول (نبضة عنوان العمود) أو CL والمعلمات الأخرى.
• عدد رتب الذاكرة وعرض ناقل البيانات لكل شريحة. غالبًا ما يُكتب هذا على شكل 2Rx4 (رتبتان تحتويان على شرائح رباعية البت).
  • لا يكون عدد الرتب دائمًا هو نفسه عدد الجوانب (يمكن أن يكون هناك أكثر من اثنين)، ولكن وحدات DIMM أحادية الجانب تحتوي عمومًا على رتبة واحدة فقط.
  • كما أن عدد الصفوف وعرضها سيحدد عدد الرقائق الموجودة، لذا يمكن للفحص البصري في كثير من الأحيان اكتشاف حالات عدم التوافق الواضحة.

من بين هذه المتطلبات، يُشترط تطابق الساعة والتوقيت بشكلٍ قاطع، حيث تعمل القنوات بتزامن تام بحكم التعريف. (في حال اختلاف السرعة، تُستخدم السرعة الأقل للوحدتين، وكذلك زمن الاستجابة الأعلى). وقد خُففت متطلبات الحجم وعدد الرتب تدريجيًا، بدءًا من طرح إنتل لتقنية Flex Memory عام 2004، والتي تسمح لوحدتين مختلفتي الحجم بالعمل في وضع القناة المزدوجة أو القناة المفردة، وطرح AMD لميزة مماثلة قبل عام 2015. ولا يزال مزج عرض ناقل البيانات غير مستقر، خاصةً في إعدادات تصحيح الأخطاء (ECC).

بعض الأنظمة، مثل Broadwell-EP، لا تدعم تقنية Flex Memory، ولكنها تسمح بتوسيع السعة عن طريق "الجمع". على سبيل المثال، يمكن ربط قناة تحتوي على وحدة DIMM واحدة (شريحة) بسعة 16 جيجابايت (2Rx4) بقناة أخرى تحتوي على وحدتي DIMM بسعة 8 جيجابايت (1Rx4). وبذلك، يتم مطابقة إجمالي عدد الرتب والسعة لكل قناة.

على الرغم من أن تقنية الذاكرة المرنة (Flex Memory) ميزة رسمية (وقد تم الإبلاغ عن بعض النجاح مع عدد قنوات أكبر)، إلا أن دمج أنواع الوحدات النمطية غير موثق عمومًا كدعم للأنظمة ثلاثية القنوات وما فوق. وينطبق هذا بشكل خاص على أجهزة الخوادم.

نظرياً، يمكن استخدام أي مجموعة متطابقة من الوحدات في التشغيل أحادي القناة أو متعدد القنوات، بشرط أن تدعم اللوحة الأم اختيار عدد القنوات.

نظرياً، تُضاعف التكوينات ثنائية القنوات عرض نطاق الذاكرة وتقلل زمن استجابتها مقارنةً بالتكوينات أحادية القناة. يجب عدم الخلط بين هذا وبين ذاكرة معدل نقل البيانات المزدوج (DDR)، التي تُضاعف استخدام ناقل DRAM بنقل البيانات على الحافتين الصاعدة والهابطة لإشارات ساعة ناقل الذاكرة.

صُممت تقنية القنوات المزدوجة في الأصل كوسيلة لزيادة إنتاجية الذاكرة إلى أقصى حد من خلال دمج ناقلين 64 بت في ناقل واحد 128 بت. ويُطلق على هذا الوضع لاحقًا اسم "الوضع المُجمّع". مع ذلك، ونظرًا لضعف تحسينات الأداء في تطبيقات المستهلكين، ^{[ 8 ]} تستخدم التطبيقات الحديثة للقنوات المزدوجة الوضع "غير المُجمّع" افتراضيًا، والذي يُبقي على ناقلي ذاكرة 64 بت، ولكنه يسمح بالوصول المستقل إلى كل قناة، لدعم تعدد الخيوط مع المعالجات متعددة النوى . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

يمكن أيضًا تصور الفرق بين "الوضع المُجمّع" و"الوضع غير المُجمّع" على أنه تشبيه لطريقة عمل RAID 0 ، عند مقارنته بـ JBOD . ^{[ 11 ]} في RAID  0 (المُشابه للوضع "المُجمّع")، يقع على عاتق طبقة المنطق الإضافية توفير استخدام أفضل (ومثاليًا متساوٍ) لجميع وحدات الأجهزة المتاحة (أجهزة التخزين، أو وحدات الذاكرة) وزيادة الأداء العام. من ناحية أخرى، في JBOD (المُشابه للوضع "غير المُجمّع")، يتم الاعتماد على أنماط الاستخدام الإحصائية لضمان زيادة الأداء العام من خلال الاستخدام المتساوي لجميع وحدات الأجهزة المتاحة. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

مع إطلاق ذاكرة DDR5 ، تحتوي كل وحدة DIMM من هذا النوع على قناتين فرعيتين مستقلتين بعرض 32 بت، مقارنةً بقناة واحدة بعرض 64 بت لكل وحدة DIMM في ذاكرة DDR4. وهذا يُشابه التشغيل غير المُجمّع. في منصات إنتل، يُمكن أيضًا استخدام قناة فرعية واحدة فقط من وحدة DIMM (عادةً لكسر السرعة بشكل كبير) أو استخدام وحدة DIMM بقناة فرعية واحدة فقط. ^{[ 12 ]} يمكن أن تحتوي وحدات DDR5 CAMM2 على قناة واحدة أو قناتين (قناتين فرعيتين أو أربع قنوات فرعية) اعتمادًا على عدد الدبابيس المستخدمة للتوصيل باللوحة الأم.

تُعرف ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM) في وحدات معالجة الرسومات (GPU) بمتطلباتها العالية من حيث عرض النطاق الترددي وزمن الاستجابة المنخفض. في وحدات معالجة الرسومات RTX 4060 Ti ، يبلغ عرض ناقل الذاكرة 128 بت، بينما يبلغ عرض كل وحدة تحكم ذاكرة 32 بت. يمكن لكل شريحة ذاكرة الاتصال بوحدة تحكم ذاكرة باستخدام قناتين فرعيتين 8 بت أو قناتين فرعيتين 16 بت، مما يسمح لكل وحدة تحكم ذاكرة بخدمة شريحة واحدة أو شريحتين. أما وحدات GeForce RTX 4070 Ti و4070 فتتميز بناقل ذاكرة أعرض يبلغ 192 بت. بينما تتميز وحدة GeForce RTX 5090 بناقل ذاكرة 512 بت. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

كذلك، في ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية منخفضة الكثافة (LPDDR DRAM) ، يبلغ عرض كل وحدة تحكم ذاكرة 32 بت. أما في ذاكرة LPDDR5 ، فيمكن لكل شريحة ذاكرة الاتصال بوحدة تحكم ذاكرة باستخدام قناة فرعية واحدة 16 بت أو قناتين فرعيتين 16 بت، مما يسمح لكل وحدة تحكم ذاكرة بخدمة شريحة واحدة أو شريحتين.

تُستخدم بنية DDR3 ثلاثية القنوات في سلسلة معالجات Intel Core i7-900 (بينما تدعم سلسلة Intel Core i7-800 بنية ثنائية القنوات فقط). تدعم منصة LGA 1366 (مثل Intel X58) ذاكرة DDR3 ثلاثية القنوات، بترددات 1333 و1600 ميجاهرتز عادةً، ولكن يمكن تشغيلها بترددات أعلى على بعض اللوحات الأم. لا تستخدم معالجات AMD Socket AM3 بنية DDR3 ثلاثية القنوات، بل تستخدم ذاكرة DDR3 ثنائية القنوات. وينطبق الأمر نفسه على معالجات Intel Core i3 و Core i5 وCore i7-800، المستخدمة على منصات LGA 1156 (مثل Intel P55  ). وفقًا لشركة Intel، يوفر معالج Core i7 المزود بذاكرة DDR3 بتردد 1066 ميجاهرتز معدلات نقل بيانات قصوى تبلغ 25.6 جيجابايت/ثانية عند التشغيل في وضع التداخل  ثلاثي القنوات . وتدّعي Intel أن هذا يؤدي إلى أداء أسرع للنظام، بالإضافة إلى كفاءة أعلى في استهلاك الطاقة . ^{[ 15 ]}

عند التشغيل في وضع القنوات الثلاثية، ينخفض ​​زمن استجابة الذاكرة بفضل تقنية التداخل، ما يعني الوصول إلى كل وحدة على حدة لبيانات أصغر بدلاً من ملء وحدة واحدة بالكامل قبل الوصول إلى الوحدة التالية. يتم توزيع البيانات بين الوحدات بنمط متناوب، مما قد يضاعف عرض النطاق الترددي المتاح للذاكرة ثلاث مرات لنفس كمية البيانات، بدلاً من تخزينها كلها في وحدة واحدة.

في منصات إنتل الحديثة مثل LGA 2011، لا يمكن استخدام وضع القنوات الثلاثية إلا عندما تكون وحدات الذاكرة الثلاث، أو مضاعفات العدد ثلاثة، متطابقة في السعة والسرعة، ومثبتة في فتحات القنوات الثلاثية. عند تثبيت وحدتي ذاكرة، سيعمل النظام في وضع القنوات الثنائية. ^{[ 16 ]}

ظهرت ذاكرة القنوات الرباعية لأول مرة في منصة معالجات Xeon من إنتل، المعروفة باسم Beckton، على منصة Nehalem-EX LGA 1567 في عام 2010، ثم أُضيفت إلى خط الإنتاج الراقي على منصة Intel X79 LGA 2011 مع معالج Sandy Bridge-E في أواخر عام 2011. حلت ذاكرة DDR4 محل ذاكرة DDR3 على منصة Intel X99 LGA 2011 ، المعروفة باسم Haswell-E، وتُستخدم أيضًا في منصة AMD Threadripper . ^{[ 19 ]} تُستخدم بنية DDR3 رباعية القنوات في منصة AMD G34 وفي معالجات إنتل المذكورة سابقًا قبل Haswell. بينما تستخدم معالجات AMD لمنصة C32 ومعالجات إنتل لمنصة LGA 1155 (مثل Intel Z68 ) ذاكرة DDR3 ثنائية القنوات.

في منصات إنتل الحديثة مثل LGA 2011، لا يمكن استخدام بنية القنوات الرباعية إلا عند تركيب وحدات الذاكرة الأربع (أو مضاعفات العدد أربعة) المتطابقة في السعة والسرعة، والمثبتة في فتحات القنوات الرباعية. عند تركيب وحدتي ذاكرة، تعمل البنية في وضع القنوات الثنائية؛ وعند تركيب ثلاث وحدات ذاكرة، تعمل البنية في وضع القنوات الثلاثية. ^{[ 16 ]}

أظهر اختبار معياري أجرته شركة TweakTown باستخدام برنامج SiSoftware Sandra زيادةً في الأداء بنسبة 70% تقريبًا في تكوين رباعي القنوات، مقارنةً بتكوين ثنائي القنوات. ^{[ 20 ] : ص 5.} وأظهرت اختبارات أخرى أجرتها TweakTown على نفس الموضوع عدم وجود فروق جوهرية في الأداء، مما أدى إلى استنتاج مفاده أن بعض برامج قياس الأداء لا ترقى إلى مستوى استغلال التوازي المتزايد الذي توفره تكوينات الذاكرة متعددة القنوات. ^{[ 20 ] : ص 6}