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高速串行内存模块设计,浪潮K1 Power K8880G3成就业界内存设计典范

浪潮商用机器 2023-04-26
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在服务器市场,浪潮K1 Power一直都是可信赖的中国关键计算领先品牌,承载了千行百业的关键核心应用,国内市场份额已连续多年保持第一,其最新动态也代表着中国服务器产业的发展趋势。

浪潮K1 Power K8880G3服务器作为最新一代国产高端服务器旗舰产品,通过体系结构优化设计和多层次、跨层面的协同优化,树立了新的行业标杆。

此前,我们逐篇次分别介绍了浪潮K1 Power K8880G3在安全设计、散热设计、多处理器一致性互连等方面的独特之处,这篇文章将聚焦内存模块,探讨浪潮K1 Power K8880G3的内存设计模块有何过人之处。
高速串行DDIMM内存模块
浪潮K1 Power K8880G3服务器引入了高速串行内存DDIMMDifferential Dual Inline Memory Modules)设计,作为最新一代的内存模块,高速串行DDIMM是高性能、高可靠性、高功能的内存模块,内含缓存芯片(Buffer)、动态随机存取内存(DRAM)每组内存模块独立冗余电源供应,可靠性远高于工业标准DDR内存条。通过自主研发的高品质主板、创新的基础结构和先进的散热子系统设计,极大地提高了系统整体稳定性。

浪潮K1 Power K8880G3单计算节点内存模块

上一代产品浪潮K1 Power K8880G2服务器内存为32根CDIMM,由于浪潮K1 Power K8880G3服务器搭载的每个处理器可支持16根DDIMM,因此单计算节点中最多可配置64根DDIMM,为内存带宽的提升奠定了基础。
创新的开放内存接口OMI

浪潮K1 Power K8880G3服务器引入了高速串行内存DDIMM,内存接口也由DMI(Differential Memory Interface)改为了创新的开放式内存接口OMI(Open Memory Interface),OMI 物理接口具备低延迟、高带宽特性,支持DDR4和DDR5技术,未来还可支持其他技术的内存模块,灵活度更高,轻松应对更广泛的内存应用场景

在逻辑设计上,浪潮K1 Power K8880G3服务器的每个处理器有8个片上存储器控制器单元(MCU,Memory Controller Unit)通道,每个通道支持1个OMI端口,每个端口支持2个OMI链路,具有高带宽、高速率、延迟优化等特性,16条高速OMI链路,通过DDIMM插槽连接至16个内存Buffer,对应每条OMI链路驱动1条DDIMM。OMI接口的最大速率为32GT/s,上一代产品浪潮K1 Power K8880G2服务器内存接口DMI的最大速率为9.6GT/s,OMI接口性能提升了2.3倍。

OMI由上述8个片上存储器控制器单元(MCU)驱动,并在两个独立的物理模块中实现。由于1个OMI接口分布在两片分开的物理区域,而每片区域有8个OMI连接,128个OMI通道的最大理论全双工总带宽为1TBps。

相比于尚在样品测试阶段的CXL标准,引入创新的开放式内存接口的浪潮K1 Power K8880G3是业界首家支持高速协议且已投入量产的高端服务器产品,并且在设备数量和延迟性能上具备明显优势。尽管两种协议标准已经集成为同一互联标准,但现阶段基于行业生态和产品性能,OMI依旧占据主导地位

OMI接口与CXL接口对比
内存带宽相比上一代产品显著提升

浪潮K1 Power K8880G3服务器提供了32GB64GB128GB256GB四种规格的DDIMM。内存带宽取决于浪潮K1 Power K8880G3服务器配置的DDIMM密度,32GB64GBDDIMM3200Mbps的数据速率运行,128GB256GBDDIMM2933Mbps的数据速率运行。

因此,浪潮K1 Power K8880G3服务器的每OMI链路的最大内存带宽为25.6GBps,每处理器的最大内存带宽可达409.6GBps,相比浪潮K1 Power K8880G2服务器每处理器最大内存带宽230.4GBps,提升了78%

支持的不同DDIMM规格的内存带宽

冗余设计保障更高的RAS特性

浪潮K1 Power K8880G3服务器全新设计了内存子模块,支持DDIMM,具有更高的RAS特性。

浪潮K1 Power K8880G3服务器采用4U DDIMM内存模块

内存DIMM通常由1个或多个“列”内存模块(DRAM)组成。标准DDIMM模块一般由1或2列内存组成,称为2U DDIMM。浪潮K1 Power K8880G3服务器使用了更大的DDIMM,每个DDIMM最多4列,称为4U DDIMM,这不仅允许额外的系统容量,也为布局更多元器件提供额外的RAS功能提供了充足的空间。DDIMM整体及相关器件的冗余设计如下:


DDIMM集成稳压模块
支持n+1冗余。

动态随机存取内存(DRAM)冗余
DDIMM模块每一排支持两个备用的x4内存模块(DRAM

动态随机存取内存(DRAM)颗粒冗余
每行最大允许3DRAMs故障

电源管理集成电路(PMIC冗余
DDIMM需要2个电源管理芯片(PMICs)提供所需要的所有电压等级。浪潮K1 Power K8880G3服务器的DDIMM使用了4PMIC,由2对冗余组成,如果每个冗余对中有一个PMIC仍正常工作,则不需要更换该DDIMM

温度传感器冗余
每块DDIMM模块都设计两个温度传感模块。

为充分保障整机系统的持续稳定运行,DDIMM内存模块在极致的冗余设计之外,集成了支持强大的错误检测和纠正功能(ECC)的动态随机存取内存(DRAM)模块、电源管理集成电路(PMIC)和热监控功能,支持CRC校验和重传机制、半带宽运行以及颗粒动态行修复。

DDIMM也支持动态行修复。为进一步延长DDIMM的使用寿命,动态行修复功能可以在系统继续运行的同时修复动态随机存取内存(DRAM)模块故障。
此外,浪潮K1 Power K8880G3服务器在总线设计上使用了与DDIMM内存模块互连的全新开放内存接口OMI。相比工业标准内存接口,OMI总线减少了信号数量,从而降低了信号故障率,为整机系统的持续稳定运行保驾护航。
浪潮K1 Power K8880G3独特的高速串行DDIMM内存模块设计,堪称服务器业界内存设计典范,成就了极致“三高一强”特性的高端服务器旗舰型标杆产品。

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