Контроллер intel что это

Обновлено: 01.07.2024

Во многих процессорах, особенно некоторых поколений назад от Intel, мы могли видеть аббревиатуру IMC, выгравированную на IHS. В настоящее время они больше не делают, но это не значит, что они перестали использовать его, и на самом деле, сегодня это является одним из компонентов процессоров, который имеет большее значение , В связи с этим, вы знаете, что такое ИМТ процессора? В этой статье мы расскажем вам, и мы объясним, как это работает и какие типы есть.

IMC на самом деле является одной из тех частей процессора, которые обычно не принимаются во внимание, и это то, что мы склонны смотреть только на ядра, скорость и, самое большее, на кеш-память, которую они имеют. Но это внутренний компонент процессоров, который чрезвычайно важен, и тогда вы поймете, почему.

Что такое ИМТ процессора

IMC означает «интегрированный контроллер памяти» или встроенный контроллер памяти. Контроллер памяти может быть отделен или интегрирован в другую микросхему, так что интегрированные - это те, которые, как вы предположите, интегрированы в кристалл процессора. Раньше контроллер памяти находился на материнская плата, но уже довольно давно используется только IMC, поскольку он позволяет процессору управлять памятью более быстрым и прямым образом.

Таким образом, IMC - это цифровая схема, которая контролирует поток данных, которые приходят и уходят между самим процессором и Оперативная память. То, что он интегрирован в процессор, позволяет управлять ОЗУ напрямую и быстрее, чем когда контроллеры памяти были на материнской плате.

Перед AMD K8s (выпущен в 2003 году), процессоры AMD имели контроллер памяти в своем северном мосту, но в следующих поколениях AMD впервые интегрировала его в сам процессор . Intel впервые сделала то же самое для процессоров Nehalem в 2008 году, и после этого оба производителя используют только IMC. Кстати, ARM Процессоры с архитектурой также во всех случаях используют контроллер памяти, встроенный в процессор.

Как работает контроллер памяти?

Контроллеры памяти содержат логику, необходимую для чтения и записи в ОЗУ и «обновления» DRAM. Без этих постоянных «обновлений» DRAM потерял бы содержащиеся в нем данные, так как содержащиеся в них конденсаторы теряют заряд за доли секунды (не более 64 миллисекунды в соответствии со спецификацией JEDEC ).

Чтение и запись в ОЗУ осуществляется путем выбора адресов данных строки и столбца DRAM в качестве входов для схемы мультиплексора, где демультиплексор в DRAM использует преобразованные входы для выбора правильного расположения в памяти и возврата данных, которые возвращаются обратно через мультиплексор для консолидации с целью уменьшения ширины шины, необходимой для работы.

Некоторые контроллеры памяти также имеют свою собственную систему исправления ошибок, которая может быть дополнена той, которая включает в себя множество модулей памяти ОЗУ (что хорошо, потому что в некоторых случаях она освобождает их, а в других удваивает коррекцию ошибок размера).

Варианты существующего ИМТ

Конечно, вы заметили, что спецификации процессоров почти всегда включают определение типа и скорости ОЗУ, с которым они совместимы, точно в зависимости от ИМТ, который они включают. Поэтому существуют разные варианты контроллера памяти, и некоторые из них вы обязательно узнаете сразу.

С одной стороны, есть Контроллеры DDR что может быть (обычно) двойной канал и четырехъядерный канал , Разница заключается в том, что в них память RAM разделена на 2 или 4 отдельных канала, каждый с прямой шиной к контроллеру памяти. Это наиболее используемые на ПК, и те, которые мы все знаем.

С другой стороны, у нас есть контроллеры с именем FBM ( Полностью буферизованная память ) поведение которого отличается от предыдущего тем, что в каждом модуле памяти находится буферное устройство (называемое FB-DIMM ), который использует последовательный канал передачи данных к контроллеру (вместо параллельного), уменьшая количество рельсов, необходимых для связи, за счет увеличения задержки.

Наконец, мы имеем Флэш-память контроллеры, используемые такими устройствами, как флеш-накопители или твердотельные накопители. Флэш-память по своей природе медленнее, чем DRAM, и, как правило, становится непригодной для использования после ряда циклов записи, но ей все равно нужен собственный контроллер памяти для связи с остальной системой.

Этим постом я хотел бы открыть небольшую серию статей, посвященных продуктам Intel Optane на базе технологии 3D XPoint. Мой беглый обзор русскоязычных источников показал, что хороших материалов по этому вопросу нет; кроме того, из комментариев к нашим анонсам я убедился, что существует глубокое непонимание того, зачем все это вообще нужно и почему реализовано именно таким образом.

Технология 3D XPoint

Начнем с краткой информации по самой технологии 3D XPoint (читается как «три-ди кросс-поинт»). Сразу прошу извинений — детальную информацию о технологии мы на данный момент не раскрываем. Кроме того, фокус обзоров будет именно на конечных продуктах, нежели чем на самой технологии.

Во-первых, хотя технология является совместной разработкой компаний Intel и Micron, реализация технологии в виде продуктов находится в раздельном ведении каждого из вендоров. Таким образом, всё, что я буду рассказывать о продуктах на базе 3D XPoint, имеет отношение только к продуктам Intel.

Во-вторых, 3D XPoint – это не NAND, это не NOR, это не DRAM, а совершенно другой зверь. Не раскрывая деталей физической реализации памяти, опишу ключевые характеристики, а также отличия 3D XPoint от NAND и от DRAM.

Intel Optane

На данный момент, официально анонсировано и выпущено на рынок 2 принципиально разных продукта: Intel Optane Memory – для клиентских моделей использования — и Intel® Optane SSD DC P4800X – для серверного использования. В данной статье мы подробнее разберем клиентский продукт, серверный же будет темой следующего обзора.

Итак, Intel Optane Memory. Первое, что стоит понять об этом продукте – несмотря на название, это не DRAM, а NVMe SSD в форм-факторе M.2 2280-S3-B-M.
Вид сверху – под наклейкой 1 чип 3D XPoint (это версия 16ГБ, на 32ГБ расположены 2 чипа 3D XPoint – площадки под второй чип видны):

Модуль односторонний, так что обратная сторона пустая:

Устройство соответствует спецификации NVM Express 1.1. На данный момент на рынок выпущены емкости 16ГБ (используется один чип памяти 3D XPoint емкостью 16ГБ) и 32ГБ (используются два чипа памяти 3D XPoint емкостью 16ГБ каждый). Из интересных деталей дизайна:

контроллер явлется внутренней разработкой Intel
в дизайне не используется DRAM
используются только 2 линии PCIe gen3, а не 4 линии, как многие могли бы ожидать
заявленная износостойкость – 100ГБ записанных данных каждый день в течение 5 лет

Тест производительности

Теперь о производительности

(производительность версии 32ГБ выше из-за того, что используются 2 чипа памяти 3D XPoint против одного чипа у версии 16ГБ)

Казалось бы, производительность в плане пропускной способности и IOPS не впечатляет – однако, собака зарыта совсем не тут. Вся штука в том, что эти данные производительности замерялись при глубине очереди (queue depth) равной 4 – в отличие от прочих SSD, которые обычно замеряются с глубиной очереди 32 и выше. Именно на неглубоких очередях более всего заметно превосходство Optane. Для наглядности, вот график производительности разных типов устройств на разной глубине очереди*:

При этом, как показывают наши внутренние тесты, подавляющее большинство задач, с которыми сталкивается обычный пользователь дома или в офисе, имеют глубину очереди от 1 до 4 (более подробно – см. ниже), а спецификации SSD пишутся с использованием нагрузок с глубиной очереди 32 (для SATA) и более (для NVMe). Разница весьма наглядна.

Однако, Intel не позиционирует использование Optane Memory в качестве обычного SSD по понятным причинам – емкости устройств не хватит для пользовательских задач (за исключением некоторых интересных вариантов, как, например, небольшой, но быстрый и надежный загрузочный накопитель для Linux, или scratch disk для Adobe Photoshop, или небольшой, но быстрый кэш вместе с Intel Cache Acceleration Software, или интересное решение, описанное вот тут). Вся сила маркетингового аппарата Intel направлена на продвижение новой технологии ускорения (грубо говоря – кэширования, но это не совсем точное определение) медленного SATA-накопителя (будь то жесткий диск, твердотельный накопитель или даже некоторые гибридные модели) быстрым модулем Optane Memory.

Эта модель использования накладывает ограничения на поддерживаемые железо и ОС:

Процессор Intel Core 7-го поколения или новее
Чипсет Intel 200 Series или новее (полный список тут)
BIOS, в который интегрирован UEFI-драйвер RST версии 15.5 или новее (15.7 для серии чипсетов X299). Да, legacy-режим БИОСа не поддерживается – для Optane Memory обязательна загрузка в режиме UEFI
Windows 10 64-bit
Драйвер Intel Rapid Storage Technology 15.5 или новее
Загрузочный SATA-накопитель (именно его будет ускорять Optane Memory). Поддерживается только разметка GPT.
5МБ свободного пространства в конце SATA-накопителя – это нужно для метаданных RST

И да, Intel провел громадную работу с производителями плат – все платы, которые поддерживают Optane Memory, имеют на коробке вот такой шильдик:

Более быстрая загрузка операционной системы;
Ускорение большинства операций ввода-вывода (по сути – кэширование, однако достаточно умными алгоритмами).

Принцип работы

Также немного поговорим о том, как это все работает.

Во-первых, в момент активации Optane Memory, RST драйвер перенесет файлы, необходимые для загрузки ОС, а также файловую таблицу на быстрый Optane Memory накопитель. Ключевое здесь – именно перенесет, а не скопирует. Механика работы RST драйвера такова, что не все данные, лежащие в кэше на быстром устройстве, будут в обязательном порядке скопированы на медленное устройство. Это увеличивает общее быстродействие системы и, кроме того, решает проблему синхронизации данных. Однако, как можно понять, физический сбой Optane Memory с большой вероятностью приведет к потере доступа к данным на SATA-диске. Из-за того, что перенос данных происходит сразу в момент активации Optane Memory, уже первая же загрузка системы будет быстрее, чем до Optane Memory (особенно это заметно, если ускорялся жесткий диск, нежели чем SATA SSD – однако, и в последнем случае стоит ожидать увеличения производительности системы хранения).

Во-вторых, во время работы системы RST драйвер будет непрерывно производить кэширование. И здесь существует одно важное различие между модулями Optane Memory разной емкости – на устройстве емкостью 16ГБ поддерживается только кэширование на уровне блоков, на устройстве емкостью 32ГБ – кэширование на уровне блоков и кжширование на уровне файлов (оба работают одновременно). В случае блочного кэширования, решение о кэшировании того или иного блока происходит мгновенно в момент запроса на ввод-вывод. В случае файлового кэширования, драйвер мониторит частоту доступа к файлам и кладет все это в специальную таблицу, которую затем (в момент простоя системы или по расписанию пользователя) использует для определения того, какие файлы остаются в кэше, какие удаляются, а какие добавляются.

Оба вида кэширования используют довольно умные, на мой взгляд, алгоритмы принятия решения о кэшировании – глубоко описывать я их здесь не могу, но для общего понимания отмечу, что, например, не кэшируются видеофайлы (да, драйвер смотрит на расширение файла), в расчет принимается размер файла, определяется вид нагрузки – предпочтение в кэшировании отдается случайному доступу нежели чем последовательному, что имеет смысл в силу крайне медленной работы жестких дисков на операциях случайного доступа, и т.п. В интернетах я встречал некоторые негативные комментарии на тему того, что «кэш моментально забьется данными», «емкости 16ГБ ни на что не хватит» и тому подобное – как правило, это отзывы от людей, которые никогда не тестировали Optane Memory. Я еще не слышал негативных отзывов о производительности такого решения ни от кого из наших партнеров, с которыми работаю.

Несколько очень важных моментов.

Зачем это нужно

Теперь пришло время подробнее поговорить про то, зачем все это вообще нужно. Начнем с более детального анализа нагрузок, которые испытывают системы обычных пользователей ПК. Еще до окончания разработки продукта Optane Memory, в рамках Intel Product Improvement Program мои коллеги провели исследование на предмет того, что обычные пользователи делают с компьютером дома и на работе. Результаты – количество действий разных типов, производимых пользователями (усредненные данные на 1 день пользования ПК):

Все эти события тесно связаны с производительностью системного диска, причем, как правило, они требуют случайного доступа к данным, с чем жесткие диски справляются крайне плохо. Таким образом, использование Optane Memory может значительно ускорить исполнение каждого из указанных выше действий.

Однако, имейте в виду, что с Optane Memory никакого ручного переноса данных не требуется – как только вы перестаете пользоваться одним приложением и начинаете активнее пользоваться другим, необходимые данные буду довольно быстро добавлены в кэш. С другой стороны, вспомним график, который я привел выше – производительность в зависимости от глубины очереди. На небольших очередях задержки доступа к данным на Optane Memory гораздо ниже по сравнению с SATA SSD. Внутри Intel мы замерили, какая глубина очереди используется различными приложениями – вот результаты:

Глубина очереди при использовании приложений:

Глубина очереди при запуске приложений:

Распределение глубины очереди в течение типичного рабочего дня корпоративного пользователя (замерено на сотрудниках Intel, занимающих разные должности в компании):

Таким образом, распределение глубины очереди разных пользовательских нагрузок:

И мы уже видели, насколько лучше Optane Memory справляется в работой на неглубоких очередях.

Сравнение производительности системы с HDD против такой же системы с HDD + Optane Memory:

Еще одно интересное сравнение – тот же тест, но в системе без Optane Memory в 2 раза больше оперативной памяти:

И, на самом деле, это весьма валидное сравнение. Хотя некоторые виды нагрузок требуют большого количества оперативной памяти, львиная их доля требований к большим объемам памяти не имеет. Таким образом, для многих пользователей может иметь смысл поставить 4 ГБ памяти вместо 8 ГБ, а сэкономленные деньги вложить в ускорение системы хранения.

Заключение

Подводя итог, напомню, что Optane Memory может использоваться как самостоятельный SSD, но это не основная модель использования. Вся магия происходит при его использовании как ускорителя для медленного жесткого диска (или даже SATA SSD) – сравнительно небольшое вложение денег может ускорить быстродействие системы в несколько раз на большинстве пользовательских нагрузок. Это достигается за счет как аппаратной части (Optane Memory имеет ощутимо меньшие задержки доступа по сравнению с другими SSD на рынке, быстродействие на небольших очередях значительно выше альтернативных решений), так и программной – драйвер RST использует достаточно продвинутую логику для осуществления операций кэширования (и в этом отличие от предыдущей технологии – Intel Smart Response Technology). Это делает текущую реализацию отличной от всех тех решений по кэшированию/ускорению жестких дисков, что выспукались на рынок ранее, в том числе нами же.

Я очень заинтересован узнать мнение о продукте и решении в целом из комментариев – однако, хотелось бы избежать негатива во мнениях из-за непонимания работы решения или отсутствия опыта его использования. Если есть сомнения – лучше спросите, прежде чем пускаться в критику.

P.S. в следующей статье мы разберем серверный продукт на базе технологии 3D XPoint — Intel Optane SSD DC P4800X Series – вкупе с программным решением Intel Memory Drive Technology.

* Все тесты, указанные в этой статье, были проведены внутри Intel. Все тесты с Optane Memory были проведены на процессорах Intel Core 7-го поколения, тесты на глубину очереди с использованием процессора Intel Core 6-го поколения. Конфигурация системы, использованной для тестов:

Корпорация Intel известна не только своими передовыми во всех смыслах процессорами, рука об руку с их производством, компания ведет и несколько других проектов, в частности, она выпускает большое количество различных продуктов на рынке сетевых коммуникаций. Так что не удивительно, что любой сетевой контроллер (более привычное название этого устройства – сетевой адаптер) от этой выдающейся компании давно и заслуженно принимается за эталон при сравнении с другими аналогичными устройствами.

Каждый год Интел представляет несколько новинок. Среди них гигабитный сетевой контроллер Ethernet, созданный с применением разработки CSA (Communications Streaming Architecture). А еще первый в мире серверный адаптер с пропускной способностью 10 Гбит для применения в крупных сетях и на предприятиях.

Что скрывается за названием CSA?

Архитектура CSA, встроенная в сетевой контроллер Интел PRO/1000 CT, обеспечивает двукратное увеличение пропускной способности компьютеров, подключенных к гигабитной сети передачи данных. Эта плата, благодаря своим выдающимся возможностям, без преувеличения может считаться самой передовой в мире разработкой среди «десктопных» сетевых адаптеров.

С новой архитектурой CSA, которая обеспечивает прямое подключение адаптера к микросхемам памяти, обходя при этом шину PCI, ресурсы компьютера освобождаются от необязательных операций. Это, в свою очередь, значительно снижает загрузку системы при большом объеме данных, прокачиваемых через нее. Разумеется, учитывает такую особенность аппаратной части и CSA совместимый драйвер, сетевой контроллер снабжается обновляемыми версиями для большинства систем.

В итоге адаптер с технологией CSA на борту может достигнуть скорости в 2 Гбит/с и практически удвоить максимально допустимую для стандартных устройств скорость обмена информацией. Этот прирост наверняка не остался незамеченным среди тех технических специалистов, для которых задача увеличения пропускной способности сетей с минимальными затратами является ежедневной головной болью.

Первый в мире 10 Гбит интерфейс для локальных серверов

Интел предлагает единственный в своем роде десятигигабитный адаптер для локальных сетей стандарта Ethernet, который компания позиционирует как решение для загруженных серверов. Все реализации 10 Гбит, которые были созданы до сих пор, нацеливались в первую очередь на применение в коммутаторах, используемых при производстве суперкомпьютеров. И теперь благодаря Интел и ее продукту, адаптеру Intel PRO/10GbE LR, вся мощь передачи данных по интерфейсу 10 Gbit станет доступна даже небольшим компаниям. С помощью этой сетевой карты все те, кому требуется организовывать широкополосную среду передачи данных для большого количества задач, в том числе для обмена между узлами сети файлами большого размера, смогут реализовать поставленные задачи с помощью нескольких простых и легко конфигурируемых устройств. Сетевой контроллер, драйвер которого поддерживает любую серверную ОС, может быть легко интегрирован в любое, даже разнородное серверное окружение, где он сразу обеспечит все преимущества скорости 10 Гбит над 1 Гбит интерфейсами. Ну тем, кому необходимо связать по магистральной линии несколько удаленных точек, будет интересно узнать, что максимальная длина соединения двух Intel PRO/10GbE LR составляет 10 км по одномодовому оптическому кабелю.

Что интересно, создатели суперкомпьютеров тоже заметили эту новинку, и как только Интел получила первые образцы своего адаптера, компания Cray, название которой известно любому, кто интересуется IT-технологиями, начала тестировать этот сетевой контроллер для включения его в программу по развитию всемирно известного проекта Red Storm. Этот суперкомпьютер долгое время был самым быстрым на планете со скоростью в 1 Тфлоп. Затем этот показатель удалось удвоить, следующая амбициозная цель была поставлена на уровне 40 Тфлоп. А для такой скорости выполнения операций потребовались новые интерфейсы обмена данными с окружающим миром.

Черные ящики компов хранят в себе много всякой всячины – неизвестной и непонятной. Не успели мы узнать о существовании контроллера шины SMBus и разобраться, где добывать для него драйвер, как перед нами замаячил еще один загадочный контроллер-непонятно-чего. И он, представьте себе, тоже требует соблюдения прав на установку личного драйвера.

Продолжим приручение электронных загогулин, которыми нашпигованы наши железные друзья. На очереди – PCI контроллер Simple Communications. Разберемся, что это такое, для чего нужно и где взять для него драйвер.

Что такое PCI контроллер Simple Communications

PCI Simple Communications Controller – Windows-компонент подсистемы Intel Management Engine (Intel ME), представленной микропроцессором, интегрированным в чипсеты одноименной марки, и его программным кодом.

В доступной документации, которая описывает функциональность и назначение Management Engine, говорится, что эта подсистема управляет отдельными технологиями Intel, связанными с контролем температурных режимов устройства, электропитанием в состоянии низкого энергопотребления, а также с защитой девайса от кражи и лицензированием некоторых программных продуктов. Однако там же сказано, что этот перечень функций не является исчерпывающим.

Что еще представляет собой Intel ME и на что она способна, можно только вообразить. Например, тот факт, что она расположена в самом «сердце» материнской платы – главной микросхеме, которая связана со всеми компонентами компьютера; работает без сна и передышки, так как питается от батарейки часов реального времени; имеет доступ к содержимому оперативной памяти; получает данные с датчиков аппаратного мониторинга; оснащена собственным сетевым интерфейсом с MAC-адресом и прямой связью с контроллером Ethernet, говорит о широчайших возможностях в плане установления удаленного доступа к устройству (даже выключенному!) и шпионажа за пользователем.

Это интересно: Windows 7 не загружается? Восстанавливаем работу системы.

Впрочем, подтвердить или опровергнуть эти догадки пока не получается, так как принцип работы основной части Management Engine не документирован, а программный код зашифрован.

То, что она представляет собой легитимный бэкдор для спецслужб, Intel, разумеется, отрицает. Попытки взломать и отключить ME предпринимались раньше и предпринимаются сейчас, однако запретить ее запуск полностью нельзя, так как без нее невозможна загрузка центрального процессора.

Хотим мы или нет, но налаживать взаимодействие придется. И в этом нам поможет драйвер PCI контроллер Simple Communications.

Что означает ошибка PCI Simple Communications Controller. Откуда скачать драйвер

Ошибки PCI Simple Communications Controller встречаются только на компьютерах, оснащенных чипсетом Intel, поскольку системы на AMD эту технологию не поддерживают ( не надейтесь, что они не шпионят, просто используют собственный аналог Intel ME ).

Выглядит ошибка примерно так, как показано на скриншоте выше – в Диспетчере устройств возле контроллера стоит желтый треугольник с восклицательным знаком. И, как вы наверняка догадались, для ее устранения достаточно переустановить драйвер, который можно скачать…

… с сайта производителя вашего ноутбука или материнской платы ПК. Для некоторых моделей устройств отдельного драйвера Intel ME может не быть. Иногда разработчики включают его в состав пакета драйверов для чипсета.
… с сайта Intel .

Для поиска подходящей версии драйвера Management Engine в центре загрузки Intel необходимо знать поколение либо модель чипсета/процессора вашего ПК, а также версию операционной системы.

На фрагменте этой таблицы представлены драйверы, предназначенные для шестого, седьмого и восьмого поколения процессоров семейства Intel Core – отдельный дистрибутив для установки на Windows 8.1 и 10 и отдельный для Windows 7. Эти драйверы совместимы с любыми моделями материнских плат на чипсете Intel, если на них установлен один из упомянутых ЦП.

Узнать, какой модели процессор и чипсет (PCH) работают в вашем компьютере, помогут уже известные вам утилиты аппаратного мониторинга, такие как AIDA64 или HWiNFO32/64 . Скриншот ниже сделан в последней.

Еще один способ найти подходящий драйвер PCI Simple Communications Controller – определить код устройства методом, описанным в статье про контроллер шины SMBus, и воспользоваться помощью поисковой системы. Однако для Management Engine это не самый подходящий метод, потому что всё, что нужно, проще и безопаснее найти на сайте Intel.

Читайте также: