Каква е честотата на ddr2 ram. Съвременни типове памет DDR, DDR2, DDR3 за настолни компютри

Описание

В допълнение към разделението по честотна лента и капацитет, модулите се разделят по:

• наличието на допълнителен чип памет за кода за коригиране на грешки. Означава се с ECC символи, например: PC2-6400 ECC;
• наличието на специализиран адресен чип - регистър.
  „Нормалните“ модули се наричат ​​„нерегистрирани“ или „небуферирани“. Регистърът в буферираните - "регистрирани" - модули подобрява качеството на сигнала на командно-адресните линии (с цената на допълнителен цикъл на забавяне при достъп), което ви позволява да увеличите честотите и да използвате до 36 чипа памет на модул, създаване на модули увеличен капацитет, които обикновено се използват в сървъри и работни станции. Почти всички произвеждани в момента DDR2 Reg модули също са оборудвани с ECC.
• наличието на AMB (Advanced Memory Buffer) чип. Такива модули се наричат ​​напълно буферирани, обозначени с буквите F или FB и имат различно местоположение на ключа върху модула. Това е по-нататъшно развитие на идеята за регистрирани модули - Advanced Memory Buffer буферира не само адресни сигнали, но и данни и използва серийна шинакъм контролера на паметта вместо паралелно. Тези модули не могат да се инсталират в дънни платки, предназначени за други видове памет, а позицията на ключа предотвратява това.

Като правило, дори ако дънната платка поддържа регистрирани и небуферирани (нормална памет) модули, модули различни видове(регистрирани и небуферирани) не могат да работят заедно на един и същи канал. Въпреки механичната съвместимост на конекторите, регистрираната памет просто няма да започне дънна платка, проектиран да използва конвенционална (небуферирана) памет и обратно. Наличието / отсъствието на ECC не влияе на ситуацията по никакъв начин. Всичко това се отнася както за конвенционалните DDR, така и за DDR-II.

Категорично е невъзможно да се използва регистрирана памет вместо конвенционална памети обратно. Без никакви изключения. Единственото изключение в момента са двупроцесорните LGA1366 платки, които работят както с обикновена, така и с регистрирана DDR-III, но не можете да смесвате двата типа памет в една система.

Предимства пред DDR

• По-висока честотна лента
• Като цяло по-ниска консумация на енергия
• Подобрен дизайн за насърчаване на охлаждането

• Обикновено по-висока CAS латентност (3 до 6)
• Получените забавяния при същите (или дори по-високи) честоти са по-високи

DDR2 постепенно се измества от DDR3.

Вижте също

Литература

В. Соломенчук, П. Соломенчук PC желязо. - 2008. - ISBN 978-5-94157-711-8

Бележки

Връзки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Пазарът на компоненти непрекъснато се актуализира с нови разработки и иновации със завидна редовност, поради което много потребители, чиито средства очевидно не им позволяват да придобият нов хардуер навреме, имат съмнения относно мощността и производителността на своя компютър като цяло. По всяко време обсъждането на много въпроси на техническите форуми относно уместността на техните компоненти никога не стихва. В същото време въпросите засягат не само процесора, видеокартата, но дори и оперативна памет. Въпреки цялата динамика на развитието на компютърния хардуер, релевантността на технологиите от предишни поколения не се губи толкова бързо. Това важи и за компонентите.

DDR2 памет: от първите дни на пазара до спада на популярността

DDR2 е второто поколение памет с произволен достъп (от англ. Synchronous Dynamic random access memory - SDRAM) или, в обичайната формулировка за всеки потребител, следващото поколение RAM след DDR1, което стана широко разпространено в сегмента на персоналните компютри .

Разработен още през 2003 г., новият тип успя да стъпи на пазара едва в края на 2004 г. - само по това време се появиха чипсети с поддръжка на DDR2. Активно рекламирано от търговците, второто поколение беше представено като почти два пъти по-мощна алтернатива.

Това, което се отличава от разликите на първо място, е способността да работи на много по-висока честота, предавайки данни два пъти в един такт. От друга страна, стандартният отрицателен момент при повишаване на честотите е увеличаването на времето на забавяне по време на работа.

И накрая, до средата на 2000-те новият тип фундаментално наруши позициите на предишния, първият и едва през 2010 г. DDR2 беше значително изтласкан от новия DDR3, който го замени.

Характеристики на устройството

Разпределените DDR2 RAM модули (разговорно наричани „стикове“) имаха някои отличителни чертии разновидности. И въпреки че новият за времето си не порази откровено с изобилие от вариации, но дори външните разлики веднага бяха очевидни за всеки купувач на пръв поглед:

• Едностранен/двустранен SDRAM модул, на който чиповете са разположени съответно от едната или от двете страни.
• DIMM е днешният стандартен форм фактор за SDRAM (синхронна динамична памет с произволен достъп, която е DDR2). Масовата употреба в компютрите с общо предназначение започва в края на 90-те години, което се улеснява главно от появата на процесора Pentium II.
• SO-DIMM е SDRAM модул с къс форм фактор, проектиран специално за преносими компютри. Ноутбуците SO-DIMM DDR2 матрици имаха няколко значителни разлики от стандартните DIMM модули. Това е модул с по-малки физически размери, по-ниска консумация на енергия и в резултат на това по-ниско ниво на производителност в сравнение със стандартния DIMM фактор. Пример за DDR2 RAM модул за лаптоп можете да видите на снимката по-долу.

В допълнение към всички горепосочени характеристики, трябва да се отбележи и доста посредствената "черупка" на заровете от онези времена - почти всички от тях, с редки изключения, тогава бяха представени само от стандартни платки с микросхеми. Маркетингът в сегмента на компютърния хардуер едва започваше да се развива, така че просто нямаше проби в продажба с радиатори с различни размери и дизайн, познати на съвременните RAM модули. Досега те изпълняват предимно декоративна функция, а не задачата да отвеждат генерираната топлина (което по принцип не е характерно за DDR RAM).

На снимката по-долу можете да видите как изглеждат DDR2-667 RAM модули с радиатор.

Ключ за съвместимост

DDR2 паметта в своя дизайн има изключително важна разлика от предишната DDR - липсата на обратна съвместимост. В пробите от второ поколение слотът в контактната зона на скобата с RAM слота на дънната платка вече беше разположен по различен начин, поради което е физически невъзможно да се постави DDR2 матрица в DDR слот, без да се счупи един от компоненти.

Параметър за обем

За основните дънни платки (всяка дънна платка за домашна/офисна употреба) стандартът DDR2 може да предложи максимум 16 гигабайта. За сървърните решения лимитът на обема достигна 32 гигабайта.

Струва си да обърнете внимание и на още един технически нюанс: минимален обемедин зар е 1 GB. Освен това на пазара има още две опции за DDR2 модули: 2Gb и 8Gb. По този начин, за да получите максимално възможната доставка на RAM от този стандарт, потребителят ще трябва да инсталира съответно два 8 GB стика или четири 4 GB стика.

Честота на комуникация

Този параметър е отговорен за способността на шината на паметта да предава възможно най-много информация за единица време. По-високата стойност на честотата означава, че могат да се прехвърлят повече данни и тук DDR2 паметта значително превъзхожда предишното поколение, което може да работи в диапазона от 200 до 533 MHz максимум. В крайна сметка минималната честота на DDR2 лентата е 533 MHz, а най-добрите копия от своя страна могат да се похвалят с овърклок до 1200 MHz.

Въпреки това, с нарастването на честотата на паметта, таймингите естествено също се увеличиха, от което не на последно място зависи производителността на паметта.

Относно времената

Времето е интервалът от време от момента, в който данните са поискани, до момента, в който те бъдат прочетени от RAM. И колкото повече се увеличаваше честотата на модула, толкова по-дълго RAM имаше нужда от време, за да завърши операциите (разбира се, не до огромни забавяния).

Параметърът се измерва в наносекунди. Най-голямо влияние върху производителността оказва времето на закъснение (CAS латентност), което се обозначава като CL* в спецификациите (вместо * може да се посочи произволно число и колкото по-малко е, толкова по-бързо ще работи шината на паметта). В някои случаи времето на лентите се обозначава с комбинация от три знака (например 5-5-5), но първото число ще бъде най-критичният параметър - то винаги показва латентността на паметта. Ако времената са посочени в четирицифрена комбинация, в която последната стойност е поразително по-голяма от всички останали (например 5-5-5-15), тогава това е продължителността на общия работен цикъл в наносекунди.

Старец, който не губи форма

С появата си второто поколение вдигна много шум в компютърните среди, което му осигури значителна популярност и отлични продажби. DDR2, подобно на своя предшественик, можеше да прехвърля данни и на двата сегмента, но по-бързата шина с възможност за пренос на данни значително подобри нейната производителност. В допълнение, по-високата енергийна ефективност също беше положителен момент - на ниво от 1,8 V. И ако това почти не повлия на общата картина на консумацията на енергия на компютъра, то имаше чисто положителен ефект върху експлоатационния живот (особено при интензивни железарска работа).

Технологиите обаче престават да бъдат такива, ако не се развиват по-нататък. Точно това се случи с появата на следващото поколение DDR3 през 2007 г., чиято задача беше постепенно, но сигурно да изтласка остарялата DDR2 от пазара. Дали обаче това „остаряване“ наистина означава пълна некомпетентност с новата технология?

Едно към едно с третото поколение

В допълнение към традиционната обратна несъвместимост, DDR3 въведе редица технически нововъведения в стандартите за RAM:

• Максималният поддържан обем за серийни дънни платки се увеличи от 16 на 32 GB (в същото време показателят на един модул може да достигне 16 GB вместо предишните 8).
• По-високи скорости на данни с минимум 2133 MHz и максимум 2800 MHz.
• И накрая, стандартът за намалена консумация на енергия за всяко ново поколение: 1,5 V срещу 1,8 V за второто поколение. Освен това бяха разработени още две модификации на базата на DDR3: DDR3L и LPDDR3, консумиращи съответно 1,35 V и 1,2 V.

Заедно с новата архитектура, времената също са се увеличили, но спадът в производителността от това се компенсира от по-високи работни честоти.

Как решава купувачът?

Купувачът не е инженер-разработчик; в допълнение към техническите характеристики, цената на самия продукт ще бъде не по-малко важна за купувача.

В началото на продажбите на ново поколение компютърен хардуер цената му обикновено ще бъде по-висока. Същият нов тип RAM за първи път излиза на пазара с много голяма разлика в цената в сравнение с предишния.

Въпреки това, увеличаването на производителността между поколенията в повечето приложения, ако изобщо не липсва, е просто смешни показатели, очевидно не заслужаващи големи надплащания. Единственият подходящ момент за преминаване към ново поколение RAM е, когато цената му падне до нивото на предишното (това винаги се случва в сегмента на продажбите на SDRAM, същото беше с DDR2 и DDR3, същото се случва и сега с DDR3 и новата DDR4). И само когато цената на надплащането между последното и предишното поколение ще бъде минимална (което е достатъчно за малко увеличение на производителността), тогава само в тази ситуация може да се мисли за подмяна на RAM.

От своя страна за собствениците на компютри с DDR2 памет е най-рационално да се сдобият с нов тип RAM само с цялостен ъпгрейд от подходящата, която поддържа този най-нов тип, и нова дънна платка(и днес има смисъл да надстроите до нивото на компоненти, които поддържат DDR4 памет: текущата му цена е равна на DDR3, а увеличението между четвъртото и второто поколение ще бъде много по-забележимо, отколкото между третото и второто).

В противен случай, ако такъв ъпгрейд изобщо не е планиран от потребителя, тогава е напълно възможно да се получи със същия DDR2, чиято цена сега е сравнително ниска. Ще бъде достатъчно само да увеличите, ако е необходимо, общото количество RAM с подобни модули. Допустимите граници на паметта от този тип дори днес повече от покриват всички нужди на повечето потребители (в повечето случаи ще бъде достатъчно да инсталирате допълнителен DDR2 2Gb модул), а забавянето на производителността при следващите поколения е напълно некритично.

Минималните цени за RAM модули (взети са предвид само проби от проверени марки Hynix, Kingston и Samsung) могат да варират в зависимост от региона на пребиваване на купувача и избрания от него магазин.

В тази статия ще разгледаме 3 типа съвременна RAM за настолни компютри:

• DDR- е най-старият тип RAM, който все още можете да закупите днес, но зората му вече е отминала и това е най- стар изглед RAM, която ще разгледаме. Ще трябва да намерите далеч от нови дънни платки и процесори, които използват този тип RAM, макар и много съществуващи системиизползвайте DDR RAM. Работното напрежение на DDR е 2,5 волта (обикновено се увеличава при овърклок на процесора) и е най-големият консуматор на електроенергия от 3-те вида памет, които разглеждаме.
• DDR2е най-често срещаният тип памет, използван в модерни компютри. Не е най-старият, но не е най-новият видоперативна памет. DDR2 обикновено е по-бърз от DDR и следователно DDR2 има по-висока скорост на трансфер на данни от предишния модел (най-бавният DDR2 модел е равен по скорост на най-бързия DDR модел). DDR2 консумира 1,8 волта и, подобно на DDR, напрежението обикновено се увеличава, когато процесорът е овърклокнат.
• DDR3- бърз и нов тип памет. Отново DDR3 е по-бърз от DDR2 и следователно най-ниската скорост е същата като най-бързата скорост на DDR2. DDR3 консумира по-малко енергия от другите видове RAM. DDR3 консумира 1,5 волта, а при овърклок на процесора малко повече

Маса 1: Спецификации RAM според стандартите JEDEC

JEDEC- Съвместен инженерен съвет за електронни устройства (Съвместен инженерен съвет за електронни устройства)

Най-важната характеристика, от която зависи производителността на паметта, е нейната честотна лента, която се изразява като произведение на честотата на системната шина и количеството данни, прехвърлени за цикъл. Съвременната памет има широчина на шината от 64 бита (или 8 байта), така че честотната лента на паметта DDR400 е 400 MHz x 8 байта = 3200 MB в секунда (или 3,2 GB / s). Оттук следва друго обозначение за този тип памет - PC3200. Напоследък често се използва двуканална връзка с памет, при която нейната честотна лента (теоретична) се удвоява. Така в случай на два DDR400 модула ще получим максимума възможна скоростобмен на данни 6,4 GB / s.

Но на максимална производителностпаметта също е засегната от такива важни параметрикато "времена на паметта".

Известно е, че логическата структура на банката памет е двумерен масив- най-простата матрица, всяка клетка от която има свой собствен адрес, номер на ред и номер на колона. За да прочете съдържанието на произволна клетка от масив, контролерът на паметта трябва да посочи номера на реда RAS (Row Address Strobe) и номера на колоната CAS (Column Address Strobe), от които се четат данните. Ясно е, че винаги ще има някакво забавяне (латентност на паметта) между издаването на команда и нейното изпълнение и точно тези времена го характеризират. Има много различни параметри, които определят времената, но четири от тях са най-често използвани:

• CAS Latency (CAS) - закъснението в цикли между CAS сигнала и действителния изход на данни от съответната клетка. Една от най-важните характеристики на всеки модул памет;
• Закъснение от RAS към CAS (tRCD) - броят цикли на шината на паметта, които трябва да преминат след подаването на RAS сигнала, преди CAS сигналът да може да бъде изпратен;
• Предварително зареждане на ред (tRP) - времето, необходимо за затваряне на страница от паметта в рамките на една банка, изразходвано за нейното презареждане;
• Активиране за предварително зареждане (tRAS) - активно време на светкавицата. Минималният брой цикли между команда за активиране (RAS) и команда за предварително зареждане (Precharge), която прекратява работата на тази линия или затваря същата банка.

Ако видите обозначенията "2-2-2-5" или "3-4-4-7" на модулите, можете да сте сигурни, че това са параметрите, споменати по-горе: CAS-tRCD-tRP-tRAS.

Стандартните стойности на CAS латентност за DDR памет са 2 и 2,5 цикъла, където CAS латентност 2 означава, че данните ще бъдат получени само два цикъла след получаване на командата за четене. В някои системи са възможни стойности от 3 или 1,5, а за DDR2-800, например, последна версияСтандартът JEDEC определя този параметър в диапазона от 4 до 6 цикъла, докато 4 е екстремна опция за избрани микросхеми за "овърклок". Закъснението при RAS-CAS и RAS Precharge обикновено е 2, 3, 4 или 5 такта, докато tRAS е малко по-дълго, от 5 до 15 такта. Естествено, колкото по-ниски са тези времена (при същата тактова честота), толкова по-висока е производителността на паметта. Например, модул с CAS латентност 2,5 обикновено се представя по-добре от този с латентност 3,0. Освен това в редица случаи паметта с по-ниски тайминги, дори и при по-ниска тактова честота, се оказва по-бърза.

Таблици 2-4 предоставят общи DDR, DDR2, DDR3 скорости и спецификации на паметта:

Таблица 2: Общи скорости и спецификации на DDR паметта

Таблица 3: Общи скорости и спецификации на DDR2 паметта

Таблица 4: Общи скорости и спецификации на DDR3 паметта

DDR3 може да се нарече новодошъл сред моделите памет. Модули памет от този вид са налични само за около година. Ефективността на тази памет продължава да расте, едва наскоро достигна границите на JEDEC и надхвърли тези граници. Днес DDR3-1600 (най-високата скорост на JEDEC) е широко достъпна и повече производители вече предлагат DDR3-1800). Прототипите на DDR3-2000 са показани на съвременния пазар и трябва да бъдат пуснати в продажба в края на тази година - началото на следващата година.

Процентът на DDR3 модулите памет, навлизащи на пазара, според производителите, все още е малък, в диапазона от 1%-2%, което означава, че DDR3 трябва да извърви дълъг път, преди да успее да се справи с продажбите на DDR (все още в 12% -2% диапазон).16%) и това ще позволи на DDR3 да се доближи до продажбите на DDR2. (25%-35% според производителите).

Сега текущият стандарт за RAM е DDR4, но все още има много компютри с DDR3, DDR2 и дори DDR в употреба. Поради тази RAM много потребители се объркват и забравят какъв вид RAM се използва на компютъра им. Тази статия ще бъде посветена на решаването на този проблем. Тук ще ви кажем как да разберете какъв вид RAM се използва на компютър DDR, DDR2, DDR3 или DDR4.

Ако имате възможност да отворите компютъра и да прегледате неговите компоненти, тогава можете да получите цялата необходима информация от стикера на RAM модула.

Обикновено на стикера можете да намерите надпис с името на модула памет. Това име започва с буквите "PC", последвани от цифри, и показва вида на въпросната RAM и нейната пропускателна способност в мегабайти в секунда (MB/s).

Например, ако на модул памет пише PC1600 или PC-1600, това е DDR модул от първо поколение с честотна лента от 1600 MB/s. Ако на модула пише PC2-3200, значи е DDR2 с пропускателна способност 3200 MB/s. Ако PC3 е DDR3 и т.н. По принцип първата цифра след буквите PC показва поколението DDR, ако това число не присъства, тогава това е просто първо поколение DDR.

В някои случаи RAM модулите не показват името на модула, а вида на RAM и ефективната му честота. Например на модула може да пише DDR3 1600. Това означава, че това е DDR3 модул с ефективна честота на паметта 1600 MHz.

За да свържете имената на модулите с вида на RAM и честотната лента с ефективната честота, можете да използвате таблицата, която даваме по-долу.

С помощта на специални програми

Ако вашите RAM модули вече са инсталирани в компютъра, тогава можете да разберете какъв тип са с помощта на специални програми.

Най-лесният вариант е да използвате безплатна програма CPU-Z. За да направите това, стартирайте CPU-Z на вашия компютър и отидете в раздела "Памет". Тук, в горния ляв ъгъл на прозореца, ще бъде посочен типът RAM, който се използва на вашия компютър.

Също така в раздела "Памет" можете да разберете ефективната честота, на която работи вашата RAM. За да направите това, трябва да вземете стойността на "DRAM Frequency" и да я умножите по две. Например на екранната снимка по-долу честотата е 665,1 MHz, умножете я по 2 и получете ефективната честота от 1330,2 MHz.

Ако искате да знаете какви конкретни RAM модули са инсталирани на вашия компютър, тогава тази информация може да бъде получена в раздела "SPD".

Тук можете да разберете колко модула памет са инсталирани, кой е техният производител, на какви честоти могат да работят и много други.

Теоретични основи и първи резултати от ниско ниво на тестване

DDR2 е нов стандарт за памет, одобрен от Joint Electronic Device Engineering Council, който включва много производители на чипове и модули памет, както и чипсети. Ранните версии на стандарта бяха публикувани още през март 2003 г., той беше окончателно одобрен едва през януари 2004 г. и получи името DDR2 SDRAM SPECIFICATION, JESD79-2, ревизия A (). DDR2 е базиран на добре познатата и доказана технология DDR (Double Data Rate). Можете дори да кажете следното: "DDR2 започва там, където свършва DDR." С други думи, първата DDR2 ще работи на честоти, които са ограничение за текущото поколение DDR-400 памет (стандарт PC3200, тактова честота 200 MHz), а следващите му версии значително ще го надминат. Първото поколение DDR2 памет, което вече се произвежда от доставчици като и, са нейните разновидности DDR2-400 и DDR2-533, работещи съответно на 200 MHz и 266 MHz. След това се очаква ново поколение модули DDR2-667 и DDR2-800, въпреки че се отбелязва, че е малко вероятно те изобщо да се появят и освен това ще станат широко разпространени дори до края на тази година.

Честно казано, трябва да се отбележи, че DDR2 паметта като такава се появи доста отдавна - разбира се, имам предвид паметта на видеокартите. Въпреки това, този вариант на DDR2 (наречен GDDR2) всъщност е специален типпамет, предназначена специално за пазара на видео карти и малко по-различна от "десктоп" версията на DDR2, която е обект на това ревю. Главна информация

И така, "десктоп" DDR2-SDRAM се счита за еволюционен заместител на текущото поколение памет DDR. Принципът на неговата работа е абсолютно същият трансфер на данни (на ниво модул памет) се извършва по 64-битова шина на двете части на часовниковия сигнал (нагоре „предно“ и надолу „прекъсване“), което осигурява два пъти по-висока от ефективната скорост на трансфер на данни спрямо честотата му. Разбира се, в същото време DDR2 прилага редица иновации, които правят възможно преминаването към много по-високи честоти (и следователно по-висока честотна лента) и по-големи капацитети на масиви от микрочипове, от една страна, и намалена консумация на енергия на модулите , от друга. Как се постига това, ще видим по-късно, но засега нека се обърнем към „макроскопичните“ факти. DDR2 модулите памет се произвеждат в нов форм фактор, под формата на 240-пинови DIMM модули, които не са електрически съвместими със слотовете за DDR модули памет (по броя на щифтовете, разстоянието между щифтовете и разводките на модулите). По този начин стандартът DDR2 не осигурява обратна съвместимост с DDR.

Таблицата по-долу изброява одобрените конвенции за именуване и спецификации за първите три DDR2 стандарта. Лесно се вижда, че DDR2-400 има същата честотна лента като текущия тип памет DDR-400.

Първите DDR2 модули памет ще се доставят във варианти от 256MB, 512MB и 1GB. Стандартът обаче предвижда възможност за изграждане на модули със значително по-голям капацитет до 4 GB, които обаче са специализирани модули (несъвместими с настолни опции, поне на този момент). В бъдеще се очаква появата на модули с още по-голям капацитет.

DDR2 чиповете ще се произвеждат с помощта на пакет FBGA (Fine Ball Grid Array), който е по-компактен от традиционния вариант TSOP-II, позволявайки по-висок капацитет на чипа в по-малък размер и подобрени електрически и термични характеристики. Този метод на опаковане вече се използва от някои производители на DDR като опция, но се препоръчва за използване по отношение на стандарта JEDEC.

Консумираното напрежение от DDR2 модулите е 1.8 V по стандарт, което е много по-малко в сравнение със захранващото напрежение на DDR устройствата (2.5 V). Съвсем очаквана (макар и не толкова очевидна) последица от този факт е намаляването на консумацията на енергия, което е важно за производителите както на лаптопи, така и на големи работни станции и сървъри, където проблемът с мощността, разсейвана от модулите памет, далеч не е на последно място. DDR2 отвътре

Стандартът DDR2 включва няколко важни промени DDR спецификации, свързани с трансфер на данни, които ви позволяват да постигнете повече високи честотис по-ниска консумация на енергия. Как точно се постига намаляване на разсейването на мощността при увеличаване на скоростта на модулите, ще разгледаме точно сега.

Извадка от данни

Основната промяна в DDR2 е възможността за извличане на 4 бита данни на такт наведнъж (4n-prefetch), за разлика от 2-битовото извличане (2n-prefetch), внедрено в DDR. По същество това означава, че при всеки тактов цикъл на шината на паметта DDR2, тя прехвърля 4 бита информация от логическите (вътрешни) банки на чипа памет към I / O буферите през една линия на интерфейс за данни, докато обичайната DDR е в състояние да прехвърля само 2 бита на такт на линия. Съвсем естествено възниква въпросът, ако това е така, тогава защо ефективната честотна лента на DDR2-400 е същата като тази на обикновен DDR-400 (3.2 GB/s), а не е удвоена?

За да отговорим на този въпрос, нека първо да разгледаме как работи конвенционалната DDR-400 памет. В този случай както ядрото на паметта, така и I/O буферите работят на честота 200 MHz, а "ефективната" честота на външната шина за данни, благодарение на технологията DDR, е 400 MHz. Съгласно правилото за 2n-предварително извличане, при всеки цикъл на паметта (200 MHz), 2 бита информация влизат в I / O буфера на всяка линия на интерфейса за данни. Задачата на този буфер е мултиплексиране/демултиплексиране (MUX/DEMUX) на потока от данни по прост начин, "дестилация" на тесен високоскоростен поток в широк нискоскоростен и обратно. Тъй като в чипа с памет DDR SDRAM, логическите банки имат широчина на шината за данни, която ги свързва, и усилвател на ниво два пъти по-широк от ключалки за четене до външен интерфейс, буферът за данни включва мултиплексор тип 2-1. Като цяло, тъй като чиповете памет, за разлика от модулите, могат да имат различни ширини на шината за данни обикновено x4/x8/x16/x32, използването на такава схема MUX/DEMUX (2-1), реализирана в DDR, означава, че вътрешният поток от данни на ширина X и честота Y от масива се преобразува във външен поток с ширина X/2 и честота 2Y. Това се нарича Peak Bandwidth Balance.

Нека сега разгледаме оперативната диаграма на устройство с чип памет DDR2 SDRAM, с еднаква честота и „еднаква ширина“ (т.е. същата ширина на шината за данни) спрямо DDR чипа на модула памет DDR-400. На първо място, отбелязваме, че ширината на външната шина за данни е останала абсолютно същата 1 бит/ред, както и нейната ефективна честота (в разглеждания пример 400 MHz). Всъщност това вече е достатъчно, за да се отговори на въпроса, зададен по-горе, защо теоретичната честотна лента на паметта на равночестотните модули DDR2 и DDR памет е еднаква. Освен това е очевидно, че използването на 2-1 мултиплексор, използван в DDR SDRAM, вече не е подходящо в случай на DDR2 SDRAM, който извлича данни според правилото за 4n-предварително извличане. Вместо това изисква въвеждането на повече сложна схемас допълнителен мултиплексор тип 4-1 на етапа на преобразуване. Това означава, че изходът на ядрото е станал четири пъти по-широк от външния интерфейс на микросхемата и същия брой пъти по-ниска честота на работа. Тоест, по аналогия с примера, обсъден по-горе, в общия случай веригата MUX/DEMUX 4-1 преобразува вътрешен поток от данни с ширина X и честота Y от масива във външен поток от данни с ширина X/4 и честота 4Y .

Тъй като в този случай ядрото на чиповете памет се синхронизира на честота, която е наполовина по-малка от външната (100 MHz), докато в DDR синхронизирането на вътрешните и външните потоци от данни се извършва на същата честота (200 MHz), сред предимствата на този подход е увеличаването на процента на добрите чипове и намалена консумация на енергиямодули. Между другото, това обяснява и защо стандартът DDR2 предполага наличието на модули памет с "ефективна" честота от 800 MHz, което е два пъти по-високо от сегашното поколение DDR памет. В края на краищата, точно тази „ефективна“ DDR2 честота може да бъде постигната дори сега, с чипове памет DDR-400, работещи на собствена честота от 200 MHz, ако данните се семплират съгласно правилото за 4n-предварително извличане съгласно обсъжданата схема по-горе.

По този начин DDR2 означава изоставяне на екстензивния начин за разработване на чипове памет в смисъл на просто допълнително увеличаване на тяхната честота, което значително усложнява производството на стабилни работещи модули памет в големи количества. Той се заменя с интензивен път на развитие, свързан с разширяване на вътрешната шина за данни (което е задължително и неизбежно решение при използване на по-сложно мултиплексиране). Смеем да предположим, че в бъдеще е напълно възможно да се очаква появата на DDR4 памет, която извлича не 4, а 8 бита данни от чипове памет наведнъж (според правилото 8n-prefetch, използвайки тип 8-1 мултиплексор) и работещ на честота вече не 2, а 4 пъти по-ниска по отношение на честотата на I / O буфера :). Всъщност няма нищо ново в този подход, това вече е видяно в чипове с памет като Rambus DRAM. Лесно е обаче да се отгатне, че недостатъкът на този път на развитие е усложняването на MUX / DEMUX I / O буферното устройство, което в случая на DDR2 трябва да сериализира четири бита данни, прочетени паралелно. На първо място, това трябва да повлияе на такава важна характеристика на паметта като нейната латентност, която ще разгледаме по-долу.

Терминиране на чип

Стандартът DDR2 включва и редица други подобрения, които подобряват различни характеристики на новия тип памет, включително електрически. Едно от тези нововъведения е терминирането на сигнала в рамките на чипа. Същността му се състои в това, че за да се елиминира прекомерният електрически шум (поради отразяване на сигнала от края на линията) на шината на паметта, резисторите се използват за зареждане на линията не на дънната платка (както беше в случая с предишните поколения памет ), но вътре в самите чипове. Тези резистори се дезактивират, когато чипът работи и, обратно, се активират веднага щом чипът влезе в състояние на празен ход. Тъй като сигналът сега е заглушен много по-близо до източника си, това елиминира електрическия шум вътре в чипа с памет по време на пренос на данни.

Между другото, във връзка с технологията за терминиране на чип, не може да не се спрем на такъв момент като ... разсейването на топлината на модула, което като цяло новият стандарт DDR2 е предназначен да намалява активно в първо място. Наистина, такава схема за прекратяване на сигнала води до появата на значителни статични токове вътре в чиповете памет, което води до тяхното нагряване. Е, това е вярно, въпреки че отбелязваме, че мощността, консумирана от подсистемата на паметта в общи линии, това изобщо не трябва да расте (просто топлината сега се разсейва другаде). Проблемът тук е малко по-различен, а именно възможността за увеличаване на честотата на работа на такива устройства. Много е вероятно поради това първото поколение DDR2 памет изобщо да не е DDR2-800, а само DDR2-400 и DDR2-533, за които разсейването на топлината вътре в чиповете остава на приемливо ниво досега.

Добавено забавяне

Инкременталната латентност (известна още като „забавен CAS“) е друго подобрение, въведено в стандарта DDR2, което е предназначено да минимизира времето на неактивност на планировчика на инструкции при прехвърляне на данни от/към памет. За да илюстрираме това (като използваме четене като пример), нека започнем с четене на данни от Bank Interleave от DDR2 устройство с допълнително забавяне от нула, което е еквивалентно на четене от конвенционална DDR памет.

На първия етап банката се отваря с командата АКТИВИРАНЕ, заедно с подаването на първия компонент на адреса (адрес на ред), който избира и активира необходимата банка и реда в нейния масив. По време на следващия цикъл информацията се прехвърля към вътрешната шина за данни и се изпраща към усилвателя на нивото. Когато нивото на усиления сигнал достигне необходимата стойност (след време, наречено забавяне между определянето на адреса на реда и колоната, t RCD (закъснение от RAS към CAS), команда за четене с автоматично презареждане (READ с автоматично презареждане , RD_AP) могат да бъдат издадени за изпълнение заедно с адреса на колоната за избор точния адресданни, които трябва да бъдат прочетени от усилвателя на нивото. След подаване на командата за четене се изпълнява забавянето на строба за избор на колона t CL (CAS забавяне на сигнала, CAS латентност), по време на което избраните данни от усилвателя на нивото се синхронизират и предават към външните щифтове на микросхемата. В този случай може да възникне ситуация, когато следващата команда (ACTIVATE) не може да бъде изпратена за изпълнение, тъй като изпълнението на други команди все още не е приключило в този момент. Така че в разглеждания пример активирането на 2-ра банка трябва да се забави с един такт, тъй като в този момент вече се изпълнява командата за четене с автоматично презареждане (RD_AP) от банка 0. В крайна сметка това води до прекъсване на последователността на извеждане на данни по външната шина, което намалява действителната честотна лента на паметта.

За да елиминира тази ситуация и да увеличи ефективността на планировчика на инструкции, DDR2 въвежда концепцията за допълнително (допълнително) забавяне, t AL. Ако t AL е различно от нула, устройството с памет следи командите READ (RD_AP) и WRITE (WR_AP), но забавя тяхното изпълнение за време, равно на стойността на допълнителното забавяне. Разликите в поведението на чип памет DDR2 с две различни стойности на t AL са показани на фигурата.

Горната фигура описва режима на работа на чипа DDR2 при t AL = 0, което е еквивалентно на работата на устройството с чип памет DDR; долната съответства на случая t AL = t RCD - 1, стандартен за DDR2. При тази конфигурация, както се вижда от фигурата, командите ACTIVATE и READ могат да се изпълняват една след друга. Действителното изпълнение на командата READ ще бъде забавено с размера на допълнителното забавяне, т.е. в действителност тя ще бъде изпълнена в същия момент, както на диаграмата по-горе.

Следващата фигура показва пример за четене на данни от DDR2 чип, като се приема, че t RCD = 4 цикъла, което съответства на t AL = 3 цикъла. В този случай, чрез въвеждане на допълнителна латентност, командите ACTIVATE/RD_AP могат да се изпълняват последователно, което на свой ред позволява извеждането на данни по непрекъснат начин и максимизиране на реалната честотна лента на паметта.

Забавяне на издаването на CAS

Както видяхме по-горе, DDR2, по отношение на честотата на външната шина, работи на по-високи скорости от DDR SDRAM. В същото време, тъй като новият стандарт не предполага значителни промени в технологията на производство на самите чипове, статичните забавяния на ниво DRAM устройство трябва да останат повече или по-малко постоянни. Типичното вътрешно забавяне за DDR тип DRAM устройства е 15 ns. За DDR-266 (с време на цикъл 7,5 ns) това е еквивалентно на два цикъла, а за DDR2-533 (време на цикъл 3,75 ns) е еквивалентно на четири.

Тъй като честотите на паметта се увеличават допълнително, е необходимо да се умножи броят на поддържаните стойности на забавяне на изходния сигнал на CAS (в посока b О по-високи стойности). CAS закъсненията, определени от стандарта DDR2, са представени в таблицата. Те са в диапазона от цели числа от 3 до 5 цикъла; използването на частични закъснения (кратни на 0,5) не е разрешено в новия стандарт.

Закъсненията на DRAM устройство се изразяват с единица цикъл (t CK), т.е. са равни на произведението от времето на цикъла и избраната стойност на забавяне CAS (t CL). Типичните стойности на забавяне за DDR2 устройства попадат в диапазона от 12-20 ns, въз основа на които се избира използваната стойност на забавяне на CAS. Използвайте b О По-големите забавяния са неразумни поради съображения за производителност на подсистемата на паметта, докато по-малките забавяния са неподходящи поради необходимостта от стабилна работа на устройството с памет.

Забавяне на записа

Стандартът DDR2 също въвежда промени в спецификацията на забавянето при запис (команди WRITE). Разликите в поведението на командата за запис в DDR и DDR2 устройства са показани на фигурата.

DDR SDRAM има латентност при запис от 1 цикъл. Това означава, че DRAM устройството започва да "прихваща" информация по шината за данни средно един тактов цикъл след пристигането на командата WRITE. Въпреки това, като се има предвид повишената скорост на DDR2 устройствата, този период от време е твърде кратък за DRAM устройството (а именно неговия I/O буфер) да се подготви успешно за „улавяне“ на данни. В тази връзка стандартът DDR2 дефинира латентността на запис като забавяне при издаване на CAS минус 1 цикъл (t WL = t CL - 1). Трябва да се отбележи, че свързването на закъснението WRITE със закъснението CAS не само ви позволява да постигнете по-високи честоти, но също така опростява синхронизирането на командите за четене и запис (задаване на времената за четене към запис).

Възстановяване след запис

Процедурата за запис в SDRAM памет е подобна на операция за четене с разлика в допълнителния интервал t WR , който характеризира периода на възстановяване на интерфейса след операцията (обикновено това е забавяне от два цикъла между края на извеждането на данни до автобуса и започването на нов цикъл). Този интервал от време, измерен от края на операцията по запис до момента, в който тя навлезе в етап на регенерация (Auto Precharge), осигурява възстановяването на интерфейса след операцията по запис и гарантира коректността на нейното изпълнение. Обърнете внимание, че стандартът DDR2 не променя спецификацията на периода за възстановяване при запис.

По този начин закъсненията на DDR2 устройствата като цяло могат да се считат за една от малкото характеристики, в които новият стандарт губи от спецификациите на DDR. В тази връзка е съвсем очевидно, че използването на равночестотна DDR2 едва ли ще има някакви предимства по отношение на скоростта спрямо DDR. Как наистина е както винаги, ще покажат резултатите от съответните тестове. Резултати от теста в RightMark Memory Analyzer

Е, време е да преминем към резултатите от тестовете, получени във версия 3.1 тестов пакет. Спомнете си, че основните предимства на този тест в сравнение с други налични тестове за памет са неговата широка функционалност, отвореност на методологията (тестът е достъпен за преглед от всички във формуляра) и внимателно проектирана документация.

Тестови стенд и софтуерни конфигурации

Тестова стенд №1

• Процесор: Intel Pentium 4 3.4 GHz (ядро Prescott, Socket 478, FSB 800/HT, 1 MB L2) на 2.8 GHz
• Дънна платка: ASUS P4C800 Deluxe на Intel чипсет 875P
• Памет: 2x512 MB PC3200 DDR SDRAM DIMM TwinMOS (времена 2.5-3-3-6)

Изпитателен стенд №2

• Процесор: Intel Pentium 4 3,4 GHz (ядро Prescott, Socket 775, FSB 800/HT, 1 MB L2) на 2,8 GHz
• Дънна платка: Intel D915PCY базирана на чипсет Intel 915
• Памет: 2x512 MB PC2-4300 DDR2 SDRAM DIMM Samsung (4-4-4-8 времена)

Софтуер

• Windows XP Professional SP1
• Intel Chipset Installation Utility 5.0.2.1003

Максимална реална честотна лента на паметта

Измерването на максималната реална честотна лента на паметта беше извършено с помощта на подтеста Честотна лента на паметта, предварително зададени настройки Максимална честотна лента на RAM, предварително извличане на софтуер, MMX/SSE/SSE2. Както подсказва името на избраните предварително зададени настройки, тази серия от измервания използва стандартния метод за оптимизиране на операциите за четене от паметта Software Prefetch, чиято същност е предварително извличане на данни, които ще бъдат необходими по-късно от RAM към L2 кеша на процесора . За оптимизиране на записите в паметта се използва методът Non-Temporal Store, за да се избегне запушването на кеша. Резултатите, използващи регистрите MMX, SSE и SSE2, се оказаха почти идентични, например, по-долу е снимка, получена на платформата Prescott/DDR2, използваща SSE2.

Prescott/DDR2, максимална реална честотна лента на паметта

Обърнете внимание, че в този тест няма значителни качествени разлики между DDR ​​и DDR2 при Prescotts с еднаква честота. Но по-интересното е, че количествени характеристикиЧестотната лента на паметта на DDR-400 и DDR2-533 е много близка! (виж таблицата). И това е въпреки факта, че паметта DDR2-533 има максимална теоретична честотна лента на паметта от 8,6 GB/s (в двуканален режим). Всъщност не виждаме нищо изненадващо в получения резултат, тъй като процесорната шина все още е 800 MHz Quad-Pumped Bus, а честотната й лента е 6.4 GB/s, така че това е ограничаващият фактор.

Що се отнася до ефективността на операциите за запис, по отношение на четенето е лесно да се види, че тя е останала същата. Това обаче отново изглежда съвсем естествено, тъй като в този случай ограничението на честотната лента за запис (2/3 от честотната лента за четене) е изрично зададено от микроархитектурните характеристики на процесора Prescott.

Латентност на паметта

Първо, нека разгледаме по-подробно как и защо измерихме „истинската“ латентност на паметта, тъй като измерването й на платформи Pentium 4 всъщност далеч не е тривиална задача. И това се дължи на факта, че процесорите от това семейство, по-специално новото ядро ​​Prescott, се характеризират с наличието на доста "напреднал" асинхронен хардуерен инструмент за предварително извличане на данни, което прави много трудно обективното измерване на тази характеристика на подсистема памет. Очевидно е, че използването на последователни методи за заобикаляне на паметта (напред или назад) за измерване на нейната латентност е напълно неподходящо в този случай. Алгоритъмът за предварително извличане на хардуер в този случай работи с максимална ефективност, „маскирайки“ латентностите. Използването на режими на произволен байпас е много по-оправдано, но наистина произволният байпас на паметта има друг съществен недостатък. Факт е, че подобно измерване се извършва при условия на почти 100% пропуск на D-TLB и това внася значителни допълнителни забавяния, за които вече писахме. Следователно единствената възможна опция (сред методите, внедрени в RMMA) е псевдослучаенрежим на обхождане на паметта, при който зареждането на всяка следваща страница е линейно (анулиране на пропуските на D-TLB), докато обхождането в самата страница на паметта е наистина произволно.

Въпреки това, резултатите от нашите минали измервания показаха, че дори такава техника на измерване подценява доста стойностите на латентността. Смятаме, че това се дължи на друга характеристика на процесорите Pentium 4, а именно способността да се „уловят“ два 64-байтови реда от паметта към L2 кеша наведнъж при всеки достъп до него. За да се демонстрира това явление, фигурата по-долу показва кривите на зависимостта на латентността на два последователни достъпа до една и съща линия на паметта от отместването на втория елемент на линията спрямо първия, получен на платформата Prescott / DDR2 с помощта на тест Пристигане на D-Cache, предварително зададени L2 D-Cache Определяне на размера на линията.

Prescott/DDR2, пристигане на данни през L2-RAM шина

От тях се вижда (най-показателна е кривата на произволно ходене), че достъпът до втория елемент на линията не е съпроводен с допълнителни закъснения до 60 байта включително (което съответства на истинския размер на L2 кеш линията, 64 байта). Областта 64-124 байта съответства на четене на данни от следващия ред на паметта. Тъй като стойностите на латентността в тази област се увеличават само леко, това означава, че следващият ред памет наистина се "изпомпва" в L2 кеша на процесора веднага след искания. Какво може да се направи от всичко това практичензаключение? Най-директният: за да се "излъже" тази функция на алгоритъма Hardware Prefetch, който работи във всички случаи на прескачане на паметта, е достатъчно просто да се прескочи веригата със стъпка, равна на така наречената "ефективна" дължина на L2 кеш линията, която в нашия случай е 128 байта.

И така, нека да преминем директно към резултатите от измерванията на латентността. За по-голяма яснота, ето графиките за разтоварване на шината L2-RAM, получени на платформата Prescott/DDR2.

Prescott/DDR2, латентност на паметта, дължина на реда 64 байта

Prescott/DDR2, латентност на паметта, дължина на реда 128 байта

Както в случая на тестове за реална честотна лента на паметта, кривите на латентност на друга платформа Prescott/DDR изглеждат абсолютно същите на качествено ниво. Само количествените характеристики се различават донякъде. Време е да се свържете с тях.

* латентност при липса на разтоварване на шината L2-RAM

Лесно се вижда, че латентността на DDR2-533 се оказа по-висока от тази на DDR-400. Тук обаче няма нищо свръхестествено според горното теоретични основинов стандарт DDR2 памет, така трябва да бъде.

Разликата в латентността между DDR ​​и DDR2 е почти незабележима със стандартен 64-байтов байпас на паметта (3 ns в полза на DDR), когато хардуерният инструмент за предварително извличане работи активно, но с "двуредова" (128-байтова) верига байпас, става много по-забележимо. А именно, минималната латентност на DDR2 (55.0 ns) е равна на максималната латентност на DDR; ако сравним минималната и максималната латентност помежду си, разликата е около 7-9 ns (15-16%) в полза на DDR. В същото време трябва да се каже, че практически равните стойности на „средната“ латентност, получена при липса на разтоварване на L2-RAM шината, са донякъде изненадващи, както в случай на 64-байтов байпас (с данни prefetch) и 128-байтов байпас (без него). ). Заключение

Основният извод, който се налага въз основа на резултатите от първия сравнително тестване DDR и DDR2 памет общ изгледможе да се формулира по следния начин: "времето за DDR2 все още не е дошло." Основната причина е, че е безсмислено да се борим за увеличаване на теоретичната честотна лента на паметта чрез увеличаване на честотата на външната шина на паметта. В края на краищата, шината на сегашното поколение процесори все още работи на честота от 800 MHz, което ограничава реалната пропускателна способност на подсистемата на паметта на ниво от 6,4 GB/s. И това означава, че в момента няма смисъл да се инсталират модули памет с по-висока теоретична честотна лента, тъй като съществуващата в момента и широко използвана памет DDR-400 в двуканален режим напълно се оправдава и освен това има по-ниска латентност. Между другото, относно последното, увеличаването на честотата на шината на външната памет неизбежно е свързано с необходимостта от въвеждане на допълнителни забавяния, което всъщност се потвърждава от резултатите от нашите тестове. По този начин можем да предположим, че използването на DDR2 ще се оправдае поне не по-рано от момента, в който се появят първите процесори с честота на шината от 1066 MHz и по-висока, което ще позволи да се преодолее ограничението, наложено от скоростта на процесорната шина върху реалната честотна лента на подсистемата на паметта като цяло.