Память DDR
Память DDR Компьютерная техника развивается стремительно. В особенности это касается микропроцессоров. За год их тактовая частота возрастает минимум в полтора раза. Но для того чтобы вся система работала быстрее, недостаточно только быстродействующего процессора. Данные должны поступать на обработку в процессор с максимально возможной скоростью, иначе неизбежны простои в ожидании поступления новых порций данных. Частично эту проблему решает кэширование. Но нельзя бесконечно увеличивать размер и число уровней кэш-памяти — неизбежно возникает проблема повышения быстродействия системной памяти. А это означает переход к использованию памяти нового стандарта. Этот год как раз и ознаменуется распространением памяти стандарта DDR SDRAM.
Компания Intel выбрала в качестве следующего после SDRAM стандарта памяти совершенно новую память RDRAM (Rambus DRAM). Решив, что все остальные участники рынка просто подчинятся, Intel выпустила чипсет i820, поддерживающий только RDRAM, и начала компанию по продвижению этого чипсета и новой памяти. Чем это закончилось, я думаю, всем известно. Об этом чипсете больше ничего не слышно. Память RDRAM не давала заметного преимущества системе с процессором Pentium-III, хотя цена на нее в несколько раз превышала цену на распространенную память SDRAM. Может быть, RDRAM и оправдывает себя при использовании Pentium-4, но использовать ее в существовавших на тот момент системах никто не собирался.
Другой стандарт памяти, DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), использованный для оснащения видеокарт с чипами nVidia GeForce256, был основан на существующей технологии памяти, поэтому производители чипсетов обратили внимание именно на него. Память DDR обходится существенно дешевле в производстве, обеспечивает вдвое большую пропускную способность, поэтому идея применить ее не только для оснащения видеокарт, но и для построения основной системной памяти вполне логична.
Теория
В чем особенность этой памяти? DDR SDRAM тактируется так же, как и обычная SDRAM, то есть частота подачи управляющих сигналов (адреса строк и столбцов, стробы) такая же, зато частота выдачи пакетов данных у DDR в два раза выше, так как они выдаются по обоим фронтам синхросигнала. Таким образом, скорость доступа у новой памяти остается на том же уровне, возрастает лишь скорость получения результат доступа.
Для видеокарт такое преимущество было очень кстати. При проведении рендеринга (отрисовки) трехмерной сцены 3D-ускоритель обрабатывает пиксель за пикселем на конвейерах, и данные для конвейеров требуются постоянно.
Поэтому локальная шина памяти постоянно загружена потоком данных из видеопамяти. Тут, конечно, очень выгодно иметь возможность передавать поток с удвоенной скоростью. Видеокарты с памятью DDR иногда практически вдвое превосходят по производительности свои аналоги с памятью SDRAM.
Но нужна ли такая возможность системной памяти? Не во всех случаях. Рассмотрим существующие системы с процессором Pentium-III или Celeron. Процессор работает на шине с частотой 100 или 133 МГц, значит, максимальная мгновенная (без учета управляющих сигналов и задержек) скорость передачи данных от чипсета к процессору и наоборот составляет 100x8=800 или 133x8=1064 Мбайт в секунду. А память DDR, работающая на частоте 100 или 133 МГц, дает вдвое большую скорость — 1600 и 2128 Мбайт в секунду. Зачем такая скорость процессору?
Если мы используем другое семейство процессоров — AMD K7, то тут ситуация иная. Как известно, шина EV6, к которой подключены эти процессоры, тоже позволяет передавать данные с удвоенной скоростью. Тут применение памяти DDR может дать почти двукратный прирост производительности. Почти — потому что к памяти обращается не только процессор, но и другие устройства — AGP-контроллер, PCI-контроллер для проведения DMA-доступа.
Кстати, память DDR может улучшить производительность графической подсистемы. Известно, что AGP-контроллер, работающий в режиме 4x, способен получать данные со скоростью 4х66х4=1056 Мбайт в секунду, т.е. при использовании памяти PC133 SDRAM он должен полностью захватить весь поток данных из памяти, что в реальности невозможно, т.к. он не один работает с памятью. Использование DDR в данном случае оправдано, особенно в системах со встроенной графикой, где системная память используется вместо видеопамяти (так называемая архитектура UMA или SMA).
Получается, что Pentium-III не нуждается в DDR? Сейчас — нет, однако через полгода должен появиться новый Pentium-III, имеющий ядро с кодовым названием Tualatin. У него будет новая процессорная шина — Dual-Pumped Bus, передающая данные по обоим фронтам наподобие шины EV6. Тогда память DDR окажется кстати. Pentium-4, имея шину Quad-Pumped, несомненно способен использовать высокую пропускную способность DDR SDRAM, поэтому работы по созданию чипсетов для него (Brookdale, PX266 и другие) идут полным ходом.
Реальность
Память DDR SDRAM уже на подходе. Крупнейшие производители памяти, включая Micro, Samsung, Hyundai, IBM, Infineon, Mitsubishi, начали производство модулей DIMM с чипами памяти DDR. Сейчас выпускаются чипы, удовлетворяющие двум основным спецификациям:
— PC1600, или DDR200 — работают на частоте 100 МГц;
— PC2100, или DDR266 — работают на частоте 200 МГц.
При этом они различаются по качеству. Чип может работать на заявленной частоте как при CAS=2 (CAS Latency — задержка на выдачу данных после поступления сигнала Column Address Strobe), так и при CAS=2.5. Первые, конечно, обеспечивают меньшие задержки на доступ к данным, что, как показывают тесты, немаловажно.
Модули DIMM с установленными чипами DDR не совместимы с обычными DIMM. В отличие от последних, они имеют не 168, а 184 контактов и всего одну прорезь-ключ, хотя по длине одинаковы.
Большинство первых материнских плат будут оснащаться DIMM-слотами для обоих типов DIMM-модулей, как это было при переходе с SIMM на DIMM.
Теперь о существующих сегодня чипсетах, поддерживающих память DDR. Уже объявлены и продаются материнские платы на AMD 760, VIA KT266, ALi ALiMAGiK (AMD Athlon/Duron), а также VIA Pro266 и ALi Aladdin Pro5 (Pentium-III/Celeron). Количество разрабатываемых чипсетов не поддается подсчету — ими занимаются не только VIA, AMD и другие постоянные участники конкурентной борьбы, но и новички на этом поприще — nVidia, ATI, Micron, Samsung. Будущее DDR как стандарту системной памяти обеспечено.
Память DDR все еще дорога. Особенно если учесть нынешнее катастрофическое падение цен на память. Но не забывайте, что сейчас доступны модули только известных производителей вроде Micron или Samsung. Когда наши китайские и зеленоградские друзья наладят у себя выпуск DDR DIMM, ситуация улучшится, и цена на DDR быстро упадет до уровня обычной SDRAM. Впрочем, до конца года это нам вряд ли грозит.
Сравнение производительности
Я прошелся по основным hardware-сайтам Интернета и собрал информацию о проведенных тестах материнских плат на разных чипсетах. Предлагаю ознакомиться с составленными мною диаграммами.
Процессоры AMD
Диаграмма 1: сайт Tom's Hardware ( http://www.tomshardware.com/ )
На этой диаграмме представлены результаты тестирования систем на базе трех материнских плат — ASUS A7V (VIA KT133), Gigabyte 7DX (AMD 760) и предварительной reference-платы от изготовителя чипсета — AMD. Процессор с частотой 1 ГГц работал на шине 100 МГц (200 DDR), а 1.2 ГГц — на шине 133 МГц. Как видим, выигрыш от использования памяти DDR составляет 5-9%, причем для 1.2 ГГц-процессор получает больший прирост. Да, результат не впечатляет.
Диаграмма 2: сайт Sharky Extreme ( http://www.sharkyextreme.com/ )
Полученные тут результаты показывают еще меньший прирост производительности — всего 4-8%. Если не считать, конечно, тест Sandra Memory Bandwidth, измеряющий работу с большими массивами данных. Тут, конечно, преимущества DDR-памяти налицо. Но в реальных программах такая идеальная картина не получается.
Диаграмма 3: сайт AnandTech ( http://www.anandtech.com/ )
На сайте AnandTech собрали большее количество материнских плат — появилась возможность сравнить не только KT133 с AMD 760, но и задействовать чипсет ALiMAGiK. Результаты — прирост 8-11% при использовании памяти DDR и чипсета AMD 760. Чипсет ALi имеет более скромные результаты, хотя, безусловно, показывает лучшую производительность, чем VIA KT133.
Итог — системы на базе процессоров AMD способны увеличить свою производительность на 10% при наличии памяти DDR. Не впечатляет, конечно, но это только первые версии плат и BIOS. В будущем расклад должен улучшиться.
Процессоры Intel
Диаграмма 4: сайт Tom's Hardware ( http://www.tomshardware.com/ )
Были использованы материнские платы ASUS CUSL2 (i815E) и референсная плата от VIA на чипсете Apollo Pro266. Теория подтвердилась: Pentium-III не может извлечь выгоду от увеличения пропускной способности памяти. 1-3% можно смело списать на погрешности измерений, учитывая тот факт, что тестирование материнской платы Gigabyte GA-6RX, основанной на том же Apollo Pro266, подтвердил отсутствие прироста производительности. Единственный тест, в котором чипсет VIA превзошел Intel i815E, — SPECViewperf, измеряющий скорость работы профессиональных OpenGL-программ вроде AutoCAD. Да и то на проценты.
Диаграмма 5: сайт AnandTech ( http://www.anandtech.com/ )
Тут была использована плата Chaintech 6VJD. И i815E оказался впереди. Память DDR вообще не дала никакого эффекта, чипсет VIA Pro266 проиграл по всем статьям — и в игровых, и в бизнес-приложениях. Причина, видимо, в использовании памяти DDR с большими задержками (CAS=2.5).
Итог — применение памяти DDR на системах с Pentium-III не имеет практического смысла. Производительность улучшить не удается. Конечно, доводка BIOS и драйверов может немного поправить ситуацию, но значительного преимущества систем с памятью DDR все равно не будет.
Перспективы
Конечно, сейчас применение памяти DDR не дает реального прироста производительности. Так было всегда: первые платы, использующие новый стандарт памяти, никогда не превосходили по быстродействию своих предшественниц.
Вспомним хотя бы SDRAM на чипсетах VX и TX. Потом, когда стандарт становился общепринятым, модули памяти — повсеместно доступными и недорогими, появлялись новые процессоры и чипсеты, способные показывать производительность другого уровня.
Направление развития памяти DDR известны: переход от двойной к четырехкратной скорости обмена данными. Идет разработка стандарта DDR-II, есть его альтернатива — QDR, да и Rambus может приобрести популярность. Это отдаленные перспективы. В этом году переходим на DDR.
Макс Курмаз, hardware@kv.by,
http://www.kv.by/hardware/
(c) компьютерная газета
Компания Intel выбрала в качестве следующего после SDRAM стандарта памяти совершенно новую память RDRAM (Rambus DRAM). Решив, что все остальные участники рынка просто подчинятся, Intel выпустила чипсет i820, поддерживающий только RDRAM, и начала компанию по продвижению этого чипсета и новой памяти. Чем это закончилось, я думаю, всем известно. Об этом чипсете больше ничего не слышно. Память RDRAM не давала заметного преимущества системе с процессором Pentium-III, хотя цена на нее в несколько раз превышала цену на распространенную память SDRAM. Может быть, RDRAM и оправдывает себя при использовании Pentium-4, но использовать ее в существовавших на тот момент системах никто не собирался.
Другой стандарт памяти, DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), использованный для оснащения видеокарт с чипами nVidia GeForce256, был основан на существующей технологии памяти, поэтому производители чипсетов обратили внимание именно на него. Память DDR обходится существенно дешевле в производстве, обеспечивает вдвое большую пропускную способность, поэтому идея применить ее не только для оснащения видеокарт, но и для построения основной системной памяти вполне логична.
Теория
В чем особенность этой памяти? DDR SDRAM тактируется так же, как и обычная SDRAM, то есть частота подачи управляющих сигналов (адреса строк и столбцов, стробы) такая же, зато частота выдачи пакетов данных у DDR в два раза выше, так как они выдаются по обоим фронтам синхросигнала. Таким образом, скорость доступа у новой памяти остается на том же уровне, возрастает лишь скорость получения результат доступа.
Для видеокарт такое преимущество было очень кстати. При проведении рендеринга (отрисовки) трехмерной сцены 3D-ускоритель обрабатывает пиксель за пикселем на конвейерах, и данные для конвейеров требуются постоянно.
Поэтому локальная шина памяти постоянно загружена потоком данных из видеопамяти. Тут, конечно, очень выгодно иметь возможность передавать поток с удвоенной скоростью. Видеокарты с памятью DDR иногда практически вдвое превосходят по производительности свои аналоги с памятью SDRAM.
Но нужна ли такая возможность системной памяти? Не во всех случаях. Рассмотрим существующие системы с процессором Pentium-III или Celeron. Процессор работает на шине с частотой 100 или 133 МГц, значит, максимальная мгновенная (без учета управляющих сигналов и задержек) скорость передачи данных от чипсета к процессору и наоборот составляет 100x8=800 или 133x8=1064 Мбайт в секунду. А память DDR, работающая на частоте 100 или 133 МГц, дает вдвое большую скорость — 1600 и 2128 Мбайт в секунду. Зачем такая скорость процессору?
Если мы используем другое семейство процессоров — AMD K7, то тут ситуация иная. Как известно, шина EV6, к которой подключены эти процессоры, тоже позволяет передавать данные с удвоенной скоростью. Тут применение памяти DDR может дать почти двукратный прирост производительности. Почти — потому что к памяти обращается не только процессор, но и другие устройства — AGP-контроллер, PCI-контроллер для проведения DMA-доступа.
Кстати, память DDR может улучшить производительность графической подсистемы. Известно, что AGP-контроллер, работающий в режиме 4x, способен получать данные со скоростью 4х66х4=1056 Мбайт в секунду, т.е. при использовании памяти PC133 SDRAM он должен полностью захватить весь поток данных из памяти, что в реальности невозможно, т.к. он не один работает с памятью. Использование DDR в данном случае оправдано, особенно в системах со встроенной графикой, где системная память используется вместо видеопамяти (так называемая архитектура UMA или SMA).
Получается, что Pentium-III не нуждается в DDR? Сейчас — нет, однако через полгода должен появиться новый Pentium-III, имеющий ядро с кодовым названием Tualatin. У него будет новая процессорная шина — Dual-Pumped Bus, передающая данные по обоим фронтам наподобие шины EV6. Тогда память DDR окажется кстати. Pentium-4, имея шину Quad-Pumped, несомненно способен использовать высокую пропускную способность DDR SDRAM, поэтому работы по созданию чипсетов для него (Brookdale, PX266 и другие) идут полным ходом.
Реальность
Память DDR SDRAM уже на подходе. Крупнейшие производители памяти, включая Micro, Samsung, Hyundai, IBM, Infineon, Mitsubishi, начали производство модулей DIMM с чипами памяти DDR. Сейчас выпускаются чипы, удовлетворяющие двум основным спецификациям:
— PC1600, или DDR200 — работают на частоте 100 МГц;
— PC2100, или DDR266 — работают на частоте 200 МГц.
При этом они различаются по качеству. Чип может работать на заявленной частоте как при CAS=2 (CAS Latency — задержка на выдачу данных после поступления сигнала Column Address Strobe), так и при CAS=2.5. Первые, конечно, обеспечивают меньшие задержки на доступ к данным, что, как показывают тесты, немаловажно.
Модули DIMM с установленными чипами DDR не совместимы с обычными DIMM. В отличие от последних, они имеют не 168, а 184 контактов и всего одну прорезь-ключ, хотя по длине одинаковы.
Большинство первых материнских плат будут оснащаться DIMM-слотами для обоих типов DIMM-модулей, как это было при переходе с SIMM на DIMM.
Теперь о существующих сегодня чипсетах, поддерживающих память DDR. Уже объявлены и продаются материнские платы на AMD 760, VIA KT266, ALi ALiMAGiK (AMD Athlon/Duron), а также VIA Pro266 и ALi Aladdin Pro5 (Pentium-III/Celeron). Количество разрабатываемых чипсетов не поддается подсчету — ими занимаются не только VIA, AMD и другие постоянные участники конкурентной борьбы, но и новички на этом поприще — nVidia, ATI, Micron, Samsung. Будущее DDR как стандарту системной памяти обеспечено.
Память DDR все еще дорога. Особенно если учесть нынешнее катастрофическое падение цен на память. Но не забывайте, что сейчас доступны модули только известных производителей вроде Micron или Samsung. Когда наши китайские и зеленоградские друзья наладят у себя выпуск DDR DIMM, ситуация улучшится, и цена на DDR быстро упадет до уровня обычной SDRAM. Впрочем, до конца года это нам вряд ли грозит.
Сравнение производительности
Я прошелся по основным hardware-сайтам Интернета и собрал информацию о проведенных тестах материнских плат на разных чипсетах. Предлагаю ознакомиться с составленными мною диаграммами.
Процессоры AMD
Диаграмма 1: сайт Tom's Hardware ( http://www.tomshardware.com/ )
На этой диаграмме представлены результаты тестирования систем на базе трех материнских плат — ASUS A7V (VIA KT133), Gigabyte 7DX (AMD 760) и предварительной reference-платы от изготовителя чипсета — AMD. Процессор с частотой 1 ГГц работал на шине 100 МГц (200 DDR), а 1.2 ГГц — на шине 133 МГц. Как видим, выигрыш от использования памяти DDR составляет 5-9%, причем для 1.2 ГГц-процессор получает больший прирост. Да, результат не впечатляет.
Диаграмма 2: сайт Sharky Extreme ( http://www.sharkyextreme.com/ )
Полученные тут результаты показывают еще меньший прирост производительности — всего 4-8%. Если не считать, конечно, тест Sandra Memory Bandwidth, измеряющий работу с большими массивами данных. Тут, конечно, преимущества DDR-памяти налицо. Но в реальных программах такая идеальная картина не получается.
Диаграмма 3: сайт AnandTech ( http://www.anandtech.com/ )
На сайте AnandTech собрали большее количество материнских плат — появилась возможность сравнить не только KT133 с AMD 760, но и задействовать чипсет ALiMAGiK. Результаты — прирост 8-11% при использовании памяти DDR и чипсета AMD 760. Чипсет ALi имеет более скромные результаты, хотя, безусловно, показывает лучшую производительность, чем VIA KT133.
Итог — системы на базе процессоров AMD способны увеличить свою производительность на 10% при наличии памяти DDR. Не впечатляет, конечно, но это только первые версии плат и BIOS. В будущем расклад должен улучшиться.
Процессоры Intel
Диаграмма 4: сайт Tom's Hardware ( http://www.tomshardware.com/ )
Были использованы материнские платы ASUS CUSL2 (i815E) и референсная плата от VIA на чипсете Apollo Pro266. Теория подтвердилась: Pentium-III не может извлечь выгоду от увеличения пропускной способности памяти. 1-3% можно смело списать на погрешности измерений, учитывая тот факт, что тестирование материнской платы Gigabyte GA-6RX, основанной на том же Apollo Pro266, подтвердил отсутствие прироста производительности. Единственный тест, в котором чипсет VIA превзошел Intel i815E, — SPECViewperf, измеряющий скорость работы профессиональных OpenGL-программ вроде AutoCAD. Да и то на проценты.
Диаграмма 5: сайт AnandTech ( http://www.anandtech.com/ )
Тут была использована плата Chaintech 6VJD. И i815E оказался впереди. Память DDR вообще не дала никакого эффекта, чипсет VIA Pro266 проиграл по всем статьям — и в игровых, и в бизнес-приложениях. Причина, видимо, в использовании памяти DDR с большими задержками (CAS=2.5).
Итог — применение памяти DDR на системах с Pentium-III не имеет практического смысла. Производительность улучшить не удается. Конечно, доводка BIOS и драйверов может немного поправить ситуацию, но значительного преимущества систем с памятью DDR все равно не будет.
Перспективы
Конечно, сейчас применение памяти DDR не дает реального прироста производительности. Так было всегда: первые платы, использующие новый стандарт памяти, никогда не превосходили по быстродействию своих предшественниц.
Вспомним хотя бы SDRAM на чипсетах VX и TX. Потом, когда стандарт становился общепринятым, модули памяти — повсеместно доступными и недорогими, появлялись новые процессоры и чипсеты, способные показывать производительность другого уровня.
Направление развития памяти DDR известны: переход от двойной к четырехкратной скорости обмена данными. Идет разработка стандарта DDR-II, есть его альтернатива — QDR, да и Rambus может приобрести популярность. Это отдаленные перспективы. В этом году переходим на DDR.
Макс Курмаз, hardware@kv.by,
http://www.kv.by/hardware/
(c) компьютерная газета
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 10 за 2001 год в рубрике hard :: память
