O que é o Multi Channel?

Antes de passarmos ao tema propriamente dito, vamos analisar e rever algumas considerações para um devido enquadramento desta questão.

Um dos motivos pelo qual os computadores não alcançam todo o seu desempenho é a lentidão das memórias em relação ao CPU, pois a RAM opera com frequências inferiores . Esta situação deixa o CPU ocioso, pois tem de esperar que a memória transfira os dados (e vice-versa). Num computador ideal, a RAM seria tão rápida como o CPU.

A tecnologia Multi-Channel multiplica a velocidade de comunicação entre o controlador de memória e a memória RAM. Esta multiplicação pode ser 2x (Dual-Channel), 3x (Triple-Channel) ou 4x (Quad-Channel). Quando se refere “velocidade de comunicação” não estamos a falar de capacidade, ou seja, se a memória tem 4 GB, continua a ter os mesmos 4 GB e se tem a frequência de 1333 MHZ, continua a ter a mesma frequência.

Para contextualizar o presente artigo, vamos analisar algumas particularidades referentes à memória RAM.

1 - Controlador de Memória

A memória RAM é controlada por um circuito denominado controlador de memória.

Nos processadores mais antigos, o referido circuito localizava-se na Motherboard, normalmente na “ponte norte” (North Bridge). Neste caso, a transmissão de dados não era efetuada diretamente para a RAM, ou seja, o CPU transmitia os bits à “ponte norte” e era este chip que comunicava com a RAM.

Nos processadores mais recentes, o controlador de memória está integrado no próprio processador. Como é óbvio, o controlador de memória integrado no processador oferece um melhor desempenho, pois não existe um chip intermédio como na solução mais antiga, ou seja a ligação é “direta”. Nas figuras abaixo, podemos comparar as duas opções.

Controlador de Memória na Motherboard e no CPU

2 - Frequência ou Clock de Memória

A Frequência de memória indica quantas transferências de dados podem ser efetuadas em cada segundo. Por exemplo, a memória com frequência de 1333 MHz indica que 1333 milhões de transferências podem ser efetuadas em cada segundo. Note que estamos a falar da quantidade de transferências e não de bites ou bytes.

O clock de memória que um processador pode aceitar, é definido pelo controlador de memória. Imaginemos o caso de um controlador de memória que está definido para funcionar com DDR3 a 1333 MHz (PC-10600 ou DDR3-1333):

  • Se instalar um módulo DDR3 a 1066 MHz, irá funcionar a 1066 MHz, pois é esta a velocidade da memória que instalou;
  • Se instalar um módulo DDR3 a 1600 MHz, irá funcionar a 1333 MHz, pois o controlador altera a velocidade para a que ele permite;
  • Como é óbvio, não poderá instalar memórias DDR ou DDR2, pois o controlador permite, neste exemplo, apenas DDR3. Para evitar erros, os slots para memória na motherboard, serão os adequados ao tipo de memória que o controlador permite.
3 - Largura de Banda ou Taxa de Transferência

A definição de largura de banda refere-se á taxa de transferência máxima de um canal de comunicações. No caso das memórias, a largura de banda é medida em MegaBytes por Segundo (MB / s) ou GigaBytes por Segundo (GB / s).

Podemos definir como Largura de Banda da Memória, a quantidade de Bytes que podem ser transferidos de / para a Memória em cada segundo. A Formula para calcula a Taxa de Transferência da memória é a seguinte:

Frequência da Memória x Bits Transferidos por Ciclo de Clock a dividir por 8

Assim, podemos facilmente calcular a largura de banda de qualquer memória. Por exemplo as DDR3-1333 (1333 milhões de transferências de dados irão ocorrer por segundo) com 64 bits, têm uma largura de banda de 10.664 MB ou 10,6 GB (1333 x 64 / 8). Daí denominarem-se PC-10600.

É de salientar que estas taxas de transferência são a largura de banda disponível (ou máxima), não quer dizer que esteja permanentemente a acontecer.

Após termos analisado o Controlador de Memória, Clock e Taxa de Transferência, facilmente vamos compreender a questão do muli channel.

4 - A Tecnologia Multi Channel

O acesso a esta tecnologia requer os seguintes requisitos:

  • O processador tem de permitir multi channel. Os mais recentes permitem pelo menos Dual Channel. Terá de consultar as especificações do processador.
  • A Motherboard tem de permitir multi channel com o bus de memória compatível. Note que apesar de determinado processador permitir dual channel, não implica que a motherboard correspondente o admita, pois é uma tecnologia que vai onerar o preço.
  • As memórias para multi channel devem de ser adquiridas em kit, pois têm de ser exatamente iguais (marca, frequência, latências, etc.)

Na tecnologia Multi Channel são incrementados os “fios” de dados disponíveis no barramento de memória, duplicando, triplicando ou quadruplicando a largura de banda disponível.

A motherboard com esta tecnologia implementada incrementa o subsistema de memória mas não vai incrementar, de uma forma visível, o desempenho do computador, ou seja, o facto de, por exemplo dobrar a taxa de transferência da memória não vai traduzir que o computador seja duas vezes mais rápido. Mas obviamente que vai sentir uma melhoria no desempenho.

5 - O Single Channel

Como foi referido anteriormente, a tecnologia Multi-Channel é implementada através do aumento do número de fios disponíveis no barramento de dados da memória e sua divisão em canais.

Para uma melhor compreensão, vamos exemplificar esquematicamente o funcionamento desta tecnologia. Comecemos com uma motherboard que não permite a tecnologia Multi-Channel, ou seja, single-channel.

Vamos assumir que se trata de memória DDR que transfere 64 bits de dados em cada ciclo. Por conseguinte o barramento tem 64 fios com um único canal.

Consideremos então uma motherboard single-channel, na qual colocamos dois módulos de memória DDR3-1333 de 1 GB (total de 2 GB), conforme a Figura 5.

Esquema Memória Single Channel

6 - O Dual Channel

Numa motherboard com suporte para Dual-Channel, o barramento de dados de memória tem 128 bits (dual = 2 x 64 bits), ou seja, existem 2 canais com 64 fios de ligação entre o controlador de memória e os slots de memória.

Uma vez que cada módulo de memória só aceita 64 bits, é obrigatório utilizar dois módulos de memória (ou conjuntos de 2, se existirem mais de dois sockets) para preencher o bus de 128 bits.

Esquema Bus Dual Channel

Comparando com a situação anterior, pode compreender o motivo pelo qual esta tecnologia dobra a taxa de transferência. No presente caso, o controlador envia dados para ambas as memórias em simultâneo.

Para módulos de memória DDR3-1333, a largura de banda máxima em Dual-Channel será de 1333 x 128 / 8 = 21.328 MB/s, ou 21,3 GB / s

O Dual-Chanel é permitido em Processadores da AMD desde o Athlon 64 e Intel socket 478.

7 - O Triple Channel

A motherboard com esta tecnologia tem 192 “fios” no bus de memória, divididos em três canais de 64 bits, ou seja o bus de memória tem 192 bits (64 bits x 3 = 192 Bits).

O Esquema do Bus de memória é idêntico ao da Figura 6, mas com mais um canal de 64 bits, ou seja, tem um Canal A, um Canal B e um Canal C, com 64 bits cada.

O Triple-Chanel triplica a largura de banda da memória. Continuando com o exemplo da DDR3-1333, a largura de banda disponível neste caso será: 1333 x 192 / 8 = 31.992 MB /s ou 32 GB /s.

Normalmente as motherboards com triple-channel, têm 3 ou 6 slots para memória, para permitir a montagem de um ou dois kits de memória (relembro que cada kit tem 3 memórias RAM).

Kit de Memória Triple Channel e Manual de Motherboard Triple Channel

8 - O Quad Channel

No Quad-Chanel, a Motherboard tem 256 “fios no bus de memória divididos em 4 canais de 63 bits, o Bus de memória tem 256 bits (64 bits x 4 = 256).

O Esquema do Bus de memória é idêntico ao da Figura 5, mas com mais dois canais de 64 bits, ou seja, tem um Canal A, um Canal B, um Canal C e um Canal D, com 64 bits cada.

O Quad-Chanel quadruplica a largura de banda da memória. Continuando com o exemplo da DDR3-1333, a largura de banda disponível neste caso será: 1333 x 256 / 8 = 42.656 MB /s ou 42,7 GB /s.

Normalmente as motherboards com quad-channel, têm 4 ou 8 slots para memória, para permitir a montagem de um ou dois kits de memória (relembro que cada kit tem 4 memórias RAM).

9 - Resumo do Multi Channel

Resumo Multi Channel

Em presença da informação anterior, estamos em condições de interpretar esta tabela. Considerando o caso do Single-Channel e Memória DDR3 1333:

  • A RAM tem um ciclo de 1333 Milhões de vezes por segundo (1 MHz = 1.000.000 de Hz);
  • 64 Bits são transferidos em cada segundo (ou em cada ciclo);
  • 1333 Milhões de transferências de 64 bits ocorrem em cada segundo;
  • Ou seja, em cada segundo podem ser transferidos 10.664 Milhões de Bytes (ou 10,7 GB ou 85.312.000.000 bits)

Em Quad-Channel, a taxa (ou quantidade de dados) quadruplicou devido ao aumento da quantidade de bits, mas o “número de vezes” (frequência) que podemos transferir essa quantidade mantêm-se. Neste caso, podem ser transferidos até 42,7 GB por segundo.

Em presença dos valores apresentados, podemos compreender o referido anteriormente de que “estamos a falar de taxas máximas”. Como é óbvio, a RAM não está permanentemente a enviar / receber 10 GB de dados.

10 - Configurações para ativar Multi Channel

Como já referimos de uma forma genérica, para a implementação desta Tecnologia são necessários componentes específicos:

  • A motherboard necessita de ter implementado o Bus de memória que o permita, ou seja, necessitará de ter um Bus de memória de 128, 192 ou 256 bits, conforme o caso. Por conseguinte, terá de consultar antecipadamente o site do fabricante para se certificar que a motherboard tem a tecnologia pretendida (já exemplificado anteriormente);
  • A Memória tem de ser exatamente igual, ou seja, tem de possuir igual capacidade, frequência e latência e convenientemente o mesmo fabricante. Em algumas ocasiões, a memória pode parecer exatamente igual, mas a tecnologia multi-channel não funciona. Isto deve-se ao facto de existirem pequenas variações na latência, que poderão não ser evidentes para o utilizador, mas que não o são para o sistema. Por esse motivo, os fabricantes embalam memórias em Kit, as quais são do mesmo lote de fabrico. Por conseguinte, é aconselhável comprar memórias em Kit;
  • A montagem das Memórias obedece a pré-requisitos. Se, por exemplo, possui 4 slots de memória numa motherboard Duall-Channel, dois slots pertencem ao Canal A e dois slots ao Canal B. Se montar ambas as memórias no Canal A, elas irão funcionar em Single-Channel. Por conseguinte, terá de montar uma memória no slot referente ao Canal A e outra no slot referente ao Canal B.

Para saber o que pertence a quê, deverá consultar o manual da motherboard, que lhe indicará a forma correta de montagem.

No caso da Figura 9, os slots estão identificados com cores, sendo o Canal A de cor amarela e o Canal B de cor laranja. Por conseguinte, se montar apenas 2 módulos de memória deverá colocá-los nos slots laranja. De qualquer forma, esta situação varia consoante o fabricante da motherboard.

Slots Motherboard Dual Channel

11 - Processadores que Permitem Multi Channel

Conforme referido anteriormente, a CPU tem de permitir esta tecnologia.

Nem todos permitem, por exemplo, Quad-Channel. No quadro abaixo e a título exemplificativo, estão especificados alguns processadores mais recentes para desktop e para uso doméstico, que permitem Multi-Channel. Não estão incluídos os processadores para servidor (Intel Xeon ou AMD Opteron).

Processadores que Permitem Multi Channel

 

Autor: José JR Crispim
Publicado em: Junho de 2013

Nota: se verificar alguma incorreção no presente artigo ou pretender acrescentar algo mais, pode enviar-me um e-Mail. Publicarei a correção e colocarei o autor da mesma.

 

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