Банк памяти

• Память разбивается на несколько одинаковых (или схожих по размеру) независимых блоков — банков.
• Каждый банк имеет свой собственный набор линий адреса, шину данных и сигналы управления.
• В зависимости от архитектуры, доступ к разным банкам может выполняться одновременно, что повышает общую пропускную способность.
• Адресация физической памяти разделяется на:
  • номер банка — старшие биты адреса,
  • адрес внутри банка — младшие биты адреса^[1].

В системах, использующих одноканальный доступ к памяти, банк памяти — это объём памяти (в битах), равный ширине шины данных центрального процессора. Таким образом, банк — это не фиксированный объём памяти, а величина, зависящая от ширины шины данных центрального процессора. Во всё большем количестве систем используется двухканальный доступ к памяти. В таких системах на банк памяти должны приходиться два одинаковых 64-битных модуля памяти (одинаковых по размеру, скорости и таймингам) вместо одного 64-битного модуля, который используется в одноканальном режиме^[2].

Некоторые компьютеры имеют несколько идентичных банков оперативной памяти RAM и используют переключение банков для перехода между ними. Компьютеры с Гарвардской архитектурой имеют (как минимум) два различных банка памяти: один — для хранения программ и другой — для хранения данных.

• Статический: фиксированный размер, каждый банк обслуживает строго свой диапазон адресов.
• Динамический: память динамически распределяется между банками, может использоваться в кэш-памяти и многобанковых структурах.
• Чередующийся (англ. Interleaved banks): чередующаяся память — это метод, который компенсирует относительно низкую скорость динамической памяти с произвольным доступом DRAM (или основной памяти), равномерно распределяя адреса памяти по банкам памяти. Таким образом, последовательные операции чтения и записи в память поочерёдно используют каждый банк памяти, что приводит к повышению пропускной способности памяти за счёт сокращения времени ожидания готовности банков памяти к выполнению операций. Память разбивается на банки с чередованием адресов (например, адреса 0, N, 2N принадлежат разным банкам), что позволяет одновременно обслуживать несколько последовательных запросов^[1].

Банк памяти — это часть кэш-памяти, к которой осуществляется последовательная адресация в общем наборе банков памяти. То есть когда элемент данных a(n) хранится в банке b, элемент данных a(n + 1) хранится в банке b + 1.

Кэш-память делится на банки, чтобы избежать влияния времени цикла банка. Цикл банка памяти (англ. Memory Bank Cycle) — это время полного такта доступа к банку памяти, начиная с открытия и заканчивая закрытием. Это параметр, который характеризует быстродействие микросхемы памяти и определяет отношение интервала, в течение которого строка открыта для переноса данных (tRAS — RAS# Active time), к периоду, в течение которого завершается полный цикл открытия и обновления ряда (tRC — Row Cycle time)^[3].

При последовательном сохранении или извлечении данных каждый банк имеет достаточно времени для восстановления до поступления следующего запроса к этому банку.

Необходимо, чтобы количество модулей памяти имело такое же количество бит данных, как и шина. Банк может состоять из одного или нескольких модулей памяти.

• В DRAM модулях и контроллерах — для повышения пропускной способности и снижения задержек.
• При кэшировании и в регистровых файлах — для параллельного доступа к различным участкам памяти.
• В графическом процессоре GPU и цифровом сигнальном процессоре DSP — для одновременной работы с большим количеством данных.
• В многопроцессорных и многоканальных системах с общей памятью (NUMA, SMP).
• В системах с чередующейся памятью RAM — для равномерного распределения нагрузки^[1].