LRDIMM

#LRDIMM_DDR3 #LRDIMM_DDR4 #3DS_LRDIMM_DDR4

LRDIMM (Load Reduced Dual In-Line Memory Modules), или так называемый модуль со сниженной нагрузкой, - относительно новый тип памяти для серверов. Поддерживается процессорами Intel Xeon E5 и AMD Opteron 6200 начиная с 2012 года.
Модули LRDIMM очень похожи на "обычные" модули памяти типа Registered DIMM (RDIMM) и даже используют те же печатные платы и чипы памяти DRAM. Однако принцип работы модулей существенно различается.

Смешивать в одной системе LRDIMM и DIMM модули категорически запрещено! (собственно, система не запустится)

Дело в том, что в режиме работы с модулями типа DIMM контроллер памяти подключается параллельно и управляет непосредственно каждым набором микросхем, которые подключены к управляющей линии модуля. И чем больше этих наборов у модуля (так называемые ранги), тем больше нагрузка на контроллер.
При работе контроллера с модулями LRDIMM управление сводится к отправке пакетной информации (данные и команды) в буфер модуля - iMB (Isolation Memory Buffer). В свою очередь, именно буфер управляет всеми операциями чтения и записи в микросхемах DRAM. Проще говоря, за счет иного механизма "общения" модуля памяти с контроллером памяти нагрузка многорангового модуля становится в два раза ниже (то есть Quad Rank модуль контроллер воспринимает как Dual Rank, а Octal Rank модуль - как Quad Rank).

На практике LRDIMM становится полезен для увеличения скорости работы большого объема памяти и/или вообще возможности организации большого объема памяти. Для большей ясности приведем конкретный пример.

Процессоры Intel Xeon E5 v1, v2, v3 и v4 содержат четырехканальный контроллер памяти и поддерживают до восьми логических рангов на канал. Итого можно установить максимум восемь Quad Rank модулей объемом 32 Гб на каждый процессор (по 2 на каждый канал). Суммарный объем памяти на двухпроцессорной плате в этом случае не может превышать 512 ГБ. Одноранговых или двуранговых модулей можно поставить больше (до 3 модулей на канал), но эти модули будут иметь меньшую ёмкость.
Если использовать физически Quad Rank модули LRDIMM, которые контроллер памяти "воспринимает" как двуранговые, то можно использовать максимум 12 модулей по 32 Гб на процессор. Итого 768 ГБ памяти, которая, к тому же, сможет работать на более высокой частоте.

Процессоры третьего и четвертого поколения (Intel Xeon E5 v3 и v4) совместимы с модулями 3DS LRDIMM. Объём каждого модуля такой памяти может составлять 128 ГБ. Значит, двухпроцессорные системы с 24 слотами памяти могут использовать до 3 ТБ оперативной памяти. А планками RDIMM, при прочих равных, можно достичь только 768 ГБ.

Теперь более детально про ограничения по рангам и максимальным частотам функционирования памяти на примере двухпроцессорных материнских плат Supermicro X9 (LGA2011) и X10 (LGA2011-3) серий при установке процессоров Intel Xeon E5 2600 серии разных поколений.

Тип памяти	Кол-во модулей на каждый процессор	Ранг памяти	Максимальная скорость работы памяти
DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	5-8	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	9-12	Single или Dual Rank	Не поддерживается
		Quad Rank	Не поддерживается
LV DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	5-8	Single или Dual Rank	1066 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	9-12	Single или Dual Rank	Не поддерживается
		Quad Rank	Не поддерживается
Registered DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad Rank	1066 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad Rank	800 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	1066 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
LV Registered DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	800 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	800 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	Не поддерживается
		Quad Rank	Не поддерживается
LRDIMM DDR3	1-4	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1333 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1333 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	-
		Quad Rank	1066 МГц
LV LRDIMM DDR3	1-4	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1333 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1066 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	-
		Quad Rank	1066 МГц

Обратите внимание, что небуферизированных модулей памяти (UDIMM) фактически не может быть больше восьми штук на каждый процессор. Это же замечание справедливо для "низковольтовой регистровой памяти DDR3" (LV Registered DDR3) при установленном процессоре Xeon E5 2600 первого поколения (Sandy Bridge).

Тип памяти	Кол-во модулей на каждый процессор	Ранг памяти	Максимальная скорость работы памяти
DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1866 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	5-8	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	9-12	Single или Dual Rank	Не поддерживается
		Quad Rank	Не поддерживается
LV DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	5-8	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
	9-12	Single или Dual Rank	Не поддерживается
		Quad Rank	Не поддерживается
Registered DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1866 МГц
		Quad Rank	1066 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad Rank	800 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	1066 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
LV Registered DDR3	1-4	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	800 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	1333 МГц
		Quad Rank	800 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	800 МГц
		Quad Rank	Не поддерживается
LRDIMM DDR3	1-4	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1866 МГц (Quad) 1066 МГц (Octal)
	5-8	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1600 МГц (Quad) 1066 МГц (Octal)
	9-12	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1066 МГц (Quad) 1066 МГц (Octal)
LV LRDIMM DDR3	1-4	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1600 МГц (Quad) 1066 МГц (Octal)
	5-8	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1600 МГц (Quad) 1066 МГц (Octal)
	9-12	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1066 МГц (Quad) 1066 МГц (Octal)

В приведённой выше таблице примечателен тот факт, что даже при небольшом количестве модулей на процессор (до 4-х) частота функционирования LRDIMM значительно выше, чем у "обычных" регистровых модулей. Небуферизированных модулей памяти по-прежнему не может быть больше восьми штук на процессор.

Тип памяти	Кол-во модулей на каждый процессор	Ранг памяти	Максимальная скорость работы памяти
Registered DDR4	1-4	Single или Dual Rank	2133 МГц
		Quad или Octal Rank	-
	5-8	Single или Dual Rank	1866 МГц
		Quad или Octal Rank	-
	9-12	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad или Octal Rank	-
3DS LRDIMM или LRDIMM DDR4	1-4	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	2133 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	2133 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1600 МГц

Тип памяти	Кол-во модулей на каждый процессор	Ранг памяти	Максимальная скорость работы памяти
Registered DDR4	1-4	Single или Dual Rank	2400 МГц
		Quad или Octal Rank	-
	5-8	Single или Dual Rank	2133 МГц
		Quad или Octal Rank	-
	9-12	Single или Dual Rank	1600 МГц
		Quad или Octal Rank	-
3DS LRDIMM или LRDIMM DDR4	1-4	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	2400 МГц
	5-8	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	2400 МГц
	9-12	Single или Dual Rank	-
		Quad или Octal Rank	1866 МГц

Двухпроцессорные платы Supermicro X10 Series не поддерживают небуферизированные модули памяти (UDIMM). Также становится очевидно, что для достижения максимального объема оперативной памяти и максимальной скорости её функционирования необходимы модули типа LRDIMM DDR4 или 3DS LRDIMM. Ещё большей скорости работы памяти можно достичь при использовании 4-го поколения процессоров Intel Xeon E5 v4 (ядро Broadwell-EP).

Эта статья также поможет при выборе памяти для двухпроцессорных и однопроцессорных серверных систем на базе сокетов LGA1356, LGA2011 и LGA2011-3 других производителей. Кроме того, статья способна ответить на следующие вопросы:

1. Какой максимальный объем памяти можно установить на выбранную плату?
2. Сколько небуферизированной памяти можно установить на серверную материнскую плату?
3. Почему память работает на частоте ниже, чем заявлено производителем памяти?
4. Почему материнская плата не стартует с выбранной памятью?