Яка частота оперативної пам'яті ddr2. Сучасні типи пам'яті DDR, DDR2, DDR3 для настільних комп'ютерів

Опис

Крім поділу за пропускною здатністю та ємністю, модулі діляться за:

• наявності додаткового чіпа пам'яті для коду корекції помилок. Позначаються символами ECC, наприклад: PC2-6400 ECC;
• Наявність спеціалізованої мікросхеми адресації - register.
  "Звичайні" модулі позначаються як "non-registered" або "unbuffered". Регістр у буферованих – «registered» – модулях покращує якість сигналу командно-адресних ліній (ціною додаткового такту затримки при обігу), що дозволяє підняти частоти та використовувати до 36 мікросхем пам'яті на модуль, створюючи модулі підвищеної ємності, які зазвичай застосовуються в серверах та робочих станціях. Практично всі модулі DDR2 Reg, що випускаються зараз, також оснащені ECC.
• наявності мікросхеми AMB (Advanced Memory Buffer). Такі модулі називаються повністю буферованими (fully buffered), позначаються літерами F або FB та мають інше розташування ключа на модулі. Це подальший розвиток ідеї registered модулів - Advanced Memory Buffer здійснює буферизацію не тільки сигналів адреси, але і даних, і використовує послідовну шинудо контролера пам'яті замість паралельної. Ці модулі не можна встановлювати в материнські плати, розроблені для інших типів пам'яті, і положення цього ключа перешкоджає.

Як правило, навіть якщо материнська плата підтримує registered і unbuffered (звичайна пам'ять) модулі, модулі різних типів(Registered і unbuffered) не можуть працювати спільно на одному каналі. Незважаючи на механічну сумісність роз'ємів, Registered пам'ять просто не запуститься в материнської плати, розрахованої застосування звичайної (небуферизованной) пам'яті і навпаки. Наявність/відсутність ECC аж ніяк не впливає на ситуацію. Все це стосується як звичайної DDR, так і DDR-II.

Категорично неможливо використовувати Registered пам'ять замість звичайної пам'ятіі навпаки. Без жодних винятків. Єдиним винятком в даний час є двопроцесорні LGA1366 плати, які працюють як зі звичайною, так і Registered DDR-III, проте змішувати в одній системі два типи пам'яті не можна.

Переваги у порівнянні з DDR

• Вища смуга пропускання
• Як правило, менше енергоспоживання
• Покращена конструкція, що сприяє охолодженню

• Зазвичай вища CAS-латентність (від 3 до 6)
• Підсумкові затримки при однакових (або навіть вищих) частотах виявляються вищими

DDR2 поступово витісняється DDR3.

Див. також

Література

В. Соломенчук, П. СоломенчукЗалізо ПК. – 2008. – ISBN 978-5-94157-711-8

Примітки

Посилання

Wikimedia Foundation. 2010 .

Ринок комплектуючих постійно поповнюється новими розробками та інноваціями із завидною регулярністю, через що у багатьох користувачів, чиї засоби явно не дозволяють своєчасно обзавестися новим залізом, з'являються сумніви щодо потужності та продуктивності свого комп'ютера в цілому. У всі часи обговорення безлічі питань на технічних форумах про актуальність своїх комплектуючих не вщухає ніколи. При цьому питання стосуються не тільки процесора, відеокарти, але навіть і оперативної пам'яті. Проте, незважаючи на всю динаміку розвитку комп'ютерного заліза, актуальність технологій попередніх поколінь не втрачається настільки ж швидко. У тому числі це стосується і компонентів

DDR2-пам'ять: від перших днів на ринку до заходу популярності

DDR2 - це друге покоління з довільним доступом (від англ. Synchronous Dynamic random access memory - SDRAM), або ж, у звичному для будь-якого користувача формулюванні, наступне після DDR1 покоління оперативної пам'яті, що набула широкого поширення в сегменті персональних комп'ютерів.

Будучи розробленим у далекому 2003 році, повноцінно закріпитися на ринку новий тип зміг лише до кінця 2004-го – лише на той момент з'явилися чіпсети з підтримкою DDR2. Активно розрекламоване маркетологами, друге покоління було представлено майже вдвічі потужніша альтернатива.

Що варто насамперед виділити з відмінностей, це здатність працювати на значно вищій частоті, передаючи дані двічі за один такт. З іншого боку, стандартним негативним моментом підвищення частот є збільшення часу затримки при роботі.

Нарешті, до середини 2000-х новий тип ґрунтовно ущемив позиції попереднього, першого, і тільки до 2010 року DDR2 була значним чином потіснена новинкою DDR3, що прийшла на заміну.

Особливості пристрою

Поширювані модулі ОЗУ DDR2 (у повсякденному мовленні які прийняли назву "плашки") мали деякі відмінними рисамита різновидами. І хоч великою кількістю варіацій новий для свого часу відверто не вражав, проте навіть зовнішні відмінності відразу ж кидалися у вічі будь-якому покупцеві з першого погляду:

• Одностороння/двостороння планка-модуль SDRAM, на якому мікросхеми розташовані з однієї або двох сторін відповідно.
• DIMM - стандартний на сьогоднішній день форм-фактор для SDRAM (синхронна динамічна оперативна пам'ять, якою і є DDR2). Масове використання в комп'ютерах загального призначення почалося ще з кінця 90-х років, чому сприяло поява процесора Pentium II.
• SO-DIMM - укорочений форм-фактор модуля SDRAM, розроблений спеціальним чином для портативних комп'ютерів. Плашки SO-DIMM DDR2 для ноутбука мали кілька істотних відмінностей від стандартних DIMM. Це модуль із меншими фізичними розмірами, зниженим енергоспоживанням і, як наслідок, меншим у порівнянні зі стандартним DIMM-фактором рівнем продуктивності. Приклад модуля ОЗУ DDR2 для ноутбука можна побачити нижче.

Крім всіх перерахованих вище особливостей, слід зазначити також досить посередню "оболонку" плашок тих часів - майже всі вони за рідкісним винятком тоді були представлені лише стандартними платами з мікросхемами. Маркетинг в сегменті комп'ютерного заліза тоді тільки-но починав розкручуватися, тому у продажу просто не було зразків зі звичними вже для сучасних модулів оперативної радіаторами різних розмірів і оформлення. До цих пір вони виконують насамперед декоративну функцію, ніж завдання відведення тепла, що виділяється (що, в принципі, не властиво оперативній пам'яті типу DDR).

На фото, розміщеному нижче, можна бачити як виглядають модулі ОЗУ DDR2-667 з радіатором.

Ключик сумісності

DDR2-пам'ять за своєю конструкцією має вкрай важливу відмінність від попередньої DDR - відсутність зворотної сумісності. У зразках другого покоління проріз у зоні контакту планки з роз'ємом для оперативної пам'яті на материнській платі вже була по-іншому, через що вставити плашку DDR2 у роз'єм, розрахований на DDR, фізично неможливо без поломки одного з компонентів.

Параметр обсягу

Для серійних материнських плат (будь-яка для домашнього/офісного користування материнська плата) DDR2-стандарт міг запропонувати максимальний обсяг 16 гігабайт. Для серверних рішень ліміт обсягу сягав 32 гігабайт.

Варто звернути увагу ще на один технічний нюанс: мінімальний об'єм однієї плашки становить 1 Гб. Крім цього, на ринку представлені ще два варіанти модулів DDR2: 2Gb та 8Gb. Таким чином, щоб отримати максимально можливий запас оперативної пам'яті цього стандарту, користувачеві доведеться встановлювати дві планки по 8 Гб або чотири по 4 Гб відповідно.

Частота передачі даних

Цей параметр відповідає за здатність шини пам'яті пропускати якнайбільше інформації за одиницю часу. Більше значення частоти - більше даних можна буде зрадити, і тут DDR2-пам'ять значно обігнала попереднє покоління, яке могло працювати в діапазоні від 200 до 533 МГц максимум. Адже мінімальна частота планки DDR2 – це 533 МГц, а топові екземпляри, у свою чергу, могли похвалитися розгоном до 1200 МГц.

Проте зі зростанням частоти пам'яті закономірно піднімалися і таймінги, яких у останню чергу залежить продуктивність пам'яті.

Про таймінги

Таймінг – це часовий інтервал з моменту запиту даних до зчитування їх з оперативної пам'яті. І що більше збільшувалася частота модуля, тим довше оперативній роботі потрібно часу на здійснення операцій (не до колосальних затримок, очевидно).

Вимірюється параметр у наносекундах. Найбільш впливає на продуктивність є таймінг латентності (CAS latency), який у специфікаціях позначається як CL* (замість * може бути вказано будь-яке число, і чим воно менше – тим оперативніше працюватиме шина пам'яті). У деяких випадках таймінги планок вказуються трисимвольною комбінацією (наприклад, 5-5-5), проте найбільш критичним параметром буде перша кількість - їм завжди позначена латентність пам'яті. Якщо ж таймінги вказані в чотиризначній комбінації, в якій останнє значення разюче більше всіх інших (наприклад, 5-5-5-15), то це зазначено тривалість загального робочого циклу в наносекундах.

Дідок, що не втрачає форми

Своєю появою друге покоління викликало чимало галасу в комп'ютерних колах, що забезпечило їй чималу популярність і відмінні продажі. DDR2, як і попереднє їй покоління, могла передавати дані з обох зрізів, проте швидша шина з можливістю передачі значно підвищила її працездатність. До того ж позитивним моментом була й більш висока енергоефективність - на рівні 1,8 В. І якщо на загальній картині енергоспоживання комп'ютера це навряд чи якось давалося взнаки, то на термін служби (особливо при інтенсивній роботі заліза) це впливало суто позитивно.

Проте технології перестали бути такими, якби розвивалися надалі. Саме це і сталося з появою наступного покоління DDR3 у 2007 році, завданням якого було поступове, але впевнене витіснення з ринку застарілої DDR2. Проте чи справді це "старіння" означає повну неконкурентоспроможність із новою технологією?

віч-на-віч з третім поколінням

Крім традиційної зворотної несумісності, DDR3 представляв ряд кількох технічних нововведень стандарти оперативної пам'яті:

• Об'єм для серійних материнських плат, що максимально підтримується, збільшився з 16 до 32 Гб (при цьому показник одного модуля міг досягати 16 Гб замість колишніх 8).
• Вищі частоти передачі, мінімум яких становить 2133 МГц, а максимум - 2800 МГц.
• Нарешті, стандартне для кожного нового покоління зменшене енергоспоживання: 1,5 проти 1,8 В у другого покоління. Крім цього, на основі DDR3 були розроблені ще дві модифікації: DDR3L і LPDDR3, що споживають 1,35 і 1,2 відповідно.

Разом із новою архітектурою також підвищилися таймінги, проте падіння продуктивності від цього нівелюється вищими робочими частотами.

Як вирішить покупець

Покупець – не інженер-розробник; Крім технічних параметрів покупцю не менш важлива буде і вартість самого товару.

На старті продажу нового покоління будь-якого комп'ютерного заліза його вартість стандартно виявиться вищою. Та сама оперативна пам'ять нового типу спочатку приходить на ринок з дуже великою ціновою різницею в порівнянні з попереднім.

Однак приріст у продуктивності між поколіннями в більшості додатків якщо і взагалі не відсутня, то становить просто смішні показники, явно не гідні великих переплат. Єдиний правильний момент для переходу на нове покоління оперативної пам'яті - максимальне падіння його цінника до рівня попереднього (таке в сегменті продажів SDRAM відбувається завжди, це ж було у випадку з DDR2 і DDR3, це зараз сталося у випадку з DDR3 і новенькою DDR4). І тільки тоді, коли ціна переплати між останнім і попереднім поколінням буде становити мінімум (що адекватно для невеликого приросту продуктивності), то тільки в цій ситуації можна замислюватися про заміну оперативної пам'яті.

У свою чергу, власникам комп'ютерів з DDR2-пам'яттю обзаводитися новим типом оперативної пам'яті раціональніше всього лише при ґрунтовному апгрейді з відповідним підтримуючим цей найновіший тип, і новою. материнською платою(і то на сьогоднішній день має сенс апгрейдитися до рівня компонентів, що підтримують DDR4-пам'ять: її нинішня ціна знаходиться нарівні з DDR3, а приріст між четвертим і другим поколінням буде значно відчутнішим, ніж між третім і другим).

В іншому випадку, якщо подібний апгрейд користувачем зовсім не запланований, то цілком можна обійтися тій же DDR2, ціна на яку зараз відносно низька. Достатньо лише збільшити при необхідності загальний обсяг оперативної пам'яті аналогічними модулями. Допустимі ліміти пам'яті цього навіть сьогодні з лишком покривають всі потреби більшості користувачів (найчастіше досить буде установки додаткового модуля DDR2 2Gb), а відставання у продуктивності з наступними поколіннями абсолютно некритичними.

Мінімальні ціни на модулі оперативної пам'яті (враховані лише зразки перевірених брендів Hynix, Kingston та Samsung) можуть змінюватись в залежності від регіону проживання покупця та обраного ним магазину.

У цій статті ми розглянемо три види сучасної оперативної пам'яті для настільних комп'ютерів:

• DDR- є найстарішим видом оперативної пам'яті, яку можна ще сьогодні купити, але її світанок уже минув, і це саме старий виглядоперативної пам'яті, яку ми розглянемо. Вам доведеться знайти далеко не нові материнські плати та процесори які використовують цей вид оперативної пам'яті, хоча безліч існуючих системвикористовують DDR оперативну пам'ять. Робоча напруга DDR - 2.5 вольт (зазвичай збільшується при розгоні процесора), і є найбільшим споживачем електроенергії з 3 видів пам'яті, що розглядаються нами.
• DDR2- це найбільш поширений вид пам'яті, який використовується в сучасних комп'ютерах. Це не найстаріший, але й не новий виглядоперативної пам'яті. DDR2 загалом працює швидше ніж DDR, і тому DDR2 має швидкість передачі даних більше ніж у попередній моделі (найповільніша модель DDR2 за своєю швидкістю дорівнює найшвидшій моделі DDR). DDR2 споживає 1.8 вольт і, як і DDR, зазвичай збільшується напруга при розгоні процесора
• DDR3- Швидкий та новий тип пам'яті. Знову ж таки, DDR3 розвиває швидкість більше ніж DDR2, і таким чином найнижча швидкість така сама, як і найшвидша швидкість DDR2. DDR3 споживає електроенергію менше за інші види оперативної пам'яті. DDR3 споживає 1.5 вольт і трохи більше при розгоні процесора

Таблиця 1: Технічні характеристикиоперативної пам'яті за стандартами JEDEC

JEDEC- Joint Electron Device Engineering Council (Об'єднана інженерна рада з електронних пристроїв)

Найважливішою характеристикою, від якої залежить продуктивність пам'яті, є її пропускна здатність, що виражається як добуток частоти системної шини обсяг даних, що передаються за один такт. Сучасна пам'ять має шину шириною 64 біта (або 8 байт), тому пропускна спроможність пам'яті типу DDR400 становить 400 МГц х 8 Байт = 3200 Мбайт в секунду (або 3.2 Гбайт/с). Звідси, випливає й інше позначення пам'яті такого типу – PC3200. Останнім часом часто використовується двоканальне підключення пам'яті, у якому її пропускна здатність (теоретична) подвоюється. Таким чином, у випадку із двома модулями DDR400 ми отримаємо максимально можливу швидкістьобміну даних 6.4 Гбайт/с.

Але на максимальну продуктивністьпам'яті також впливає такі важливий параметрияк "таймінги пам'яті".

Відомо, що логічна структура банку пам'яті є двовимірний масив- найпростішу матрицю, кожен осередок якої має свою адресу, номер рядка та номер стовпця. Щоб рахувати вміст довільного осередку масиву, контролер пам'яті повинен задати номер рядка RAS (Row Adress Strobe) та номер стовпця CAS (Column Adress Strobe), з яких і зчитуються дані. Зрозуміло, що між подачею команди та її виконанням завжди буде якась затримка (латентність пам'яті), ось її й характеризують ці самі таймінги. Існує безліч різних параметрів, які визначають таймінги, але найчастіше використовуються чотири з них:

• CAS Latency (CAS) - затримка у тактах між подачею сигналу CAS та безпосередньо видачею даних із відповідного осередку. Одна з найважливіших параметрів будь-якого модуля пам'яті;
• RAS to CAS Delay (tRCD) - кількість тактів шини пам'яті, які мають пройти після подачі сигналу RAS, перш ніж можна буде подати сигнал CAS;
• Row Precharge (tRP) - час закриття сторінки пам'яті межах однієї банку, витрачається з його перезарядку;
• Activate to Precharge (tRAS) – час активності строба. Мінімальна кількість циклів між командою активації (RAS) та командою підзарядки (Precharge), якою закінчується робота з цим рядком, або закриття одного і того ж банку.

Якщо ви побачите на модулях позначення "2-2-2-5" або "3-4-4-7", можете не сумніватися, це вищезазначені параметри: CAS-tRCD-tRP-tRAS.

Стандартні значення CAS Latency для пам'яті DDR - 2 та 2.5 такту, де CAS Latency 2 означає, що дані будуть отримані лише через два такти після отримання команди Read. У деяких системах можливі значення 3 або 1.5, а для DDR2-800, наприклад, остання версіяСтандарт JEDEC визначає цей параметр в діапазоні від 4 до 6 тактів, при тому, що 4 - екстремальний варіант для добірних "оверклокерських" мікросхем. Затримка RAS-CAS і RAS Precharge зазвичай буває 2, 3, 4 або 5 тактів, а tRAS – трохи більше від 5 до 15 тактів. Природно, що нижчі ці таймінги (при одній і тієї ж тактової частоті), то вище продуктивність пам'яті. Наприклад, модуль з латентністю CAS 2,5 зазвичай працює краще, ніж з латентністю 3,0. Більше того, в цілому ряді випадків швидше виявляється пам'ять з меншими таймінгами, що працює навіть на нижчій тактовій частоті.

У таблицях 2-4 надано загальні швидкості пам'яті DDR, DDR2, DDR3 та специфікації:

Таблиця 2: Загальні швидкості пам'яті DDR та специфікації

Таблиця 3: Загальні швидкості пам'яті DDR2 та специфікації

Таблиця 4: Загальні швидкості пам'яті DDR3 та специфікації

DDR3 можна назвати новачком серед моделей пам'яті. Модулі пам'яті цього виду доступні лише близько року. Ефективність цієї пам'яті продовжує зростати, тільки недавно досягла меж JEDEC, і вийшла за ці межі. Сьогодні DDR3-1600 (вища швидкість JEDEC) є широко доступною, і все більше виробників вже пропонують DDR3-1800). Прототипи DDR3-2000 показані на сучасному ринку, і у продаж мають надійти наприкінці цього року – на початку наступного року.

Відсоток надходження на ринок модулів пам'яті DDR3, згідно з даними виробників, все ще невелика, в межах 1%-2%, і це означає, що DDR3 повинен пройти довгий шлях, перш ніж відповідатиме продажам DDR (все ще знаходитися в межах 12%- 16%) і це дозволить DDR3 наблизитися до продажу DDR2. (25% -35% за показниками виробників).

Зараз актуальним стандартом оперативної пам'яті є DDR4, але у використанні все ще є безліч комп'ютерів із DDR3, DDR2 і навіть DDR. Через таку оперативну пам'ять багато користувачів плутаються і забувають яка саме оперативна пам'ять використовується на їх комп'ютері. Вирішенню цієї проблеми і буде присвячена ця стаття. Тут ми розповімо, як дізнатися, яка оперативна пам'ять використовується на комп'ютері DDR, DDR2, DDR3 або DDR4.

Якщо у вас є можливість відкрити комп'ютер і оглянути його комплектуючі, всю необхідну інформацію ви можете отримати з наклейки на модулі оперативної пам'яті.

Зазвичай на наклейці можна знайти напис із назвою модуля пам'яті. Ця назва починається з літер «PC», після яких йдуть цифри, і вона вказує на тип даного модуля оперативної пам'яті та його пропускну здатність у мегабайтах за секунду (МБ/с).

Наприклад, якщо на модулі пам'яті написано PC1600 або PC-1600, це модуль DDR першого покоління з пропускною здатністю в 1600 МБ/с. Якщо на модулі написано PC2-3200, це DDR2 з пропускною здатністю в 3200 МБ/с. Якщо PC3 – це DDR3 тощо. Загалом, перша цифра після букв PC вказує на покоління DDR, якщо цієї цифри немає, це простий DDR першого покоління.

У деяких випадках на модулях оперативної пам'яті вказується не назва модуля, а тип оперативної пам'яті та його ефективна частота. Наприклад, на модулі може бути написано DDR3 1600. Це означає, що це модуль DDR3 з ефективною частотою пам'яті 1600 МГц.

Для того, щоб співвідносити назви модулів з типом оперативної пам'яті, а пропускну здатність з ефективною частотою можна використовувати таблицю, яку ми наводимо нижче.

Використання спеціальних програм

Якщо ваші модулі оперативної пам'яті вже встановлені в комп'ютер, то ви можете дізнатися до якого типу вони відносяться за допомогою спеціальних програм.

Найпростіший варіант – це скористатися безкоштовною програмою CPU-Z. Для цього запустіть CPU-Z на своєму комп'ютері та перейдіть на вкладку «Memory». Тут у верхньому лівому куті вікна буде вказано тип оперативної пам'яті, який використовується на вашому комп'ютері.

Також на вкладці «Memory» можна дізнатися про ефективну частоту, на якій працює ваша оперативна пам'ять. Для цього потрібно взяти значення DRAM Frequency і помножити його два. Наприклад, на скріншоті внизу вказана частота 665.1 МГц, множимо її на 2 та отримуємо ефективну частоту 1330,2 МГц.

Якщо ви хочете дізнатися, які конкретно модулі оперативної пам'яті встановлені на вашому комп'ютері, то цю інформацію можна отримати на вкладці «SPD».

Тут можна дізнатися, скільки модулів пам'яті встановлено, хто їхній виробник, на яких частотах вони можуть працювати і багато іншого.

Теоретичні основи та перші результати низькорівневого тестування

DDR2 - новий стандарт пам'яті, затверджений (Joint Electronic Device Engineering Council), до складу якого входять багато виробників мікросхем і модулів пам'яті, а також чіпсетів. Ранні версії стандарту були опубліковані вже в березні 2003 року, остаточно він був затверджений лише в січні 2004 року та отримав назву DDR2 SDRAM SPECIFICATION, JESD79-2, ревізія A(). DDR2 грунтується на добре відомої технології DDR (Double Data Rate), що зарекомендувала себе. Можна навіть сказати так: "DDR2 починається там, де закінчується DDR". Іншими словами, перші DDR2 працюватимуть на частотах, що є межею для поточного покоління пам'яті DDR-400 (стандарт PC3200, тактова частота 200 МГц), а її подальші варіанти суттєво його перевершать. Першим поколінням пам'яті DDR2, що вже виробляється в даний час такими вендорами, як , і є її різновиди DDR2-400 і DDR2-533, що працюють на частотах 200 МГц і 266 МГц, відповідно. Далі очікується поява нового покоління модулів DDR2-667 і DDR2-800, хоча зазначається, що вони взагалі навряд чи з'являться і, тим більше, набудуть широкого поширення навіть до кінця цього року.

Заради справедливості варто зазначити, що пам'ять типу DDR2, як така, з'явилася вже досить давно - звичайно ж, мається на увазі пам'ять на відеокартах. Тим не менш, цей різновид DDR2 (званий GDDR2), насправді, є особливим типомпам'яті, розробленим спеціально для ринку відеокарт і трохи відрізняється від «десктопного» варіанта DDR2, якому і присвячений справжній огляд. Загальна інформація

Отже, "десктопна" DDR2-SDRAM розглядається як еволюційна заміна поточного покоління пам'яті - DDR. Принцип її функціонування абсолютно той же - передача даних (на рівні модуля пам'яті) здійснюється по 64-розрядній шині по обох частинах синхросигналу (висхідному - "фронту", і низхідному - "зрізу"), що забезпечує подвоєну ефективну швидкість передачі даних по відношенню до її частоті. Зрозуміло, при цьому в DDR2 реалізований ряд нововведень, які дозволяють здійснити стрибок до набагато вищих частот (а, отже, більшої пропускної спроможності) і великих ємностей масивів мікросхем, з одного боку, і зменшеного енергоспоживання модулів - з іншого. За рахунок чого це досягається, ми побачимо пізніше, а поки що звернемося до «макроскопічних» фактів. Модулі пам'яті типу DDR2 виробляються у новому форм-факторі, у вигляді 240-контактних модулів DIMM, електрично не сумісних зі слотами для модулів пам'яті типу DDR ​​(за кількістю висновків, відстані між виводами та цоколівкою модулів). Таким чином, стандарт DDR2 не передбачає зворотної сумісності із DDR.

У наведеній нижче таблиці наведено затверджені угоди про найменування та специфікації перших трьох стандартів DDR2. Легко помітити, що DDR2-400 характеризується такою ж пропускною здатністю, як і тип пам'яті DDR-400, що нині існує.

Перші модулі пам'яті DDR2 будуть поставлятися у варіантах 256 МБ, 512 МБ та 1 ГБ. Тим не менш, стандарт передбачає можливість побудови модулів істотно більшої ємності — аж до 4 ГБ, які є спеціалізованими модулями (не сумісними з десктопними варіантами, принаймні, на даний момент). Надалі очікується поява модулів, що мають ще більшу ємність.

Чіпи DDR2 будуть виготовлятися з використанням упаковки типу FBGA (Fine Ball Grid Array), компактнішою, ніж традиційний варіант TSOP-II, що дозволяє досягти великих ємностей мікросхем при меншому розмірі і поліпшених електричних і термічних характеристиках. Такий метод упаковки вже використовується деякими виробниками DDR як варіант, але є рекомендованим до використання з точки зору стандарту JEDEC.

Напруга, що споживається модулями DDR2, відповідно до стандарту - 1.8 V, що значно менше в порівнянні з напругою живлення пристроїв DDR (2.5 V). Цілком очікуваним (хоча і не настільки очевидним) наслідком цього факту є зменшення енергоспоживання, що важливо для виробників, як ноутбуків, так і великих робочих станцій і серверів, де проблема потужності пам'яті, що розсіюється модулями, займає далеко не останнє місце. DDR2 зсередини

Стандарт DDR2 включає кілька важливих змінспецифікації DDR, пов'язаних з передачею даних, які дозволяють досягати більш високих частотпри нижчій споживаної потужності. Як саме досягається зниження потужності, що розсіюється, при одночасному збільшенні швидкості модулів, ми розглянемо прямо зараз.

Вибірка даних

Головною зміною DDR2 є можливість вибірки відразу 4 біт даних за такт (4n-prefetch), на противагу 2-бітної вибірці (2n-prefetch), реалізованої в DDR. По суті, це означає, що на кожному такті шини пам'яті DDR2 здійснює пересилання 4 біт інформації з логічних (внутрішніх) банків мікросхеми пам'яті в буфери введення-виводу по одній лінії інтерфейсу даних, тоді як звичайна DDR здатна переслати лише 2 біти за такт на лінію . Досить закономірно виникає питання — якщо це так, то чому тоді ефективна пропускна здатність DDR2-400 виявляється такою ж, як і у звичайної DDR-400 (3.2 ГБ/с), а не подвоєною?

Для відповіді це питання спочатку розглянемо, як працює звичайна пам'ять типу DDR-400. В цьому випадку, як ядро ​​пам'яті, так і буфери введення-виведення функціонують на частоті 200 МГц, а «ефективна» частота зовнішньої шини даних завдяки технології DDR дорівнює 400 МГц. За правилом 2n-prefetch, кожному такті пам'яті (200 МГц) з кожної лінії інтерфейсу даних у буфер вводу-виводу надходить 2 біта інформації. Завданням цього буфера є мультиплексування/демультиплексування (MUX/DEMUX) потоку даних - по-простому, "перегонка" вузького високошвидкісного потоку в широкий низькошвидкісний, і навпаки. Оскільки в мікросхемі пам'яті типу DDR ​​SDRAM логічні банки мають ширину шини даних, що з'єднує їх і підсилювач рівня, вдвічі ширше, ніж від засувок читання до зовнішнього інтерфейсу, буфер даних включає мультиплексор типу 2-1. У загальному випадку, оскільки мікросхеми пам'яті, на відміну від модулів, можуть мати різну ширину шини даних - зазвичай це x4/x8/x16/x32, застосування такої схеми MUX/DEMUX (2-1), реалізованої в DDR, означає, що внутрішній потік даних шириною X та частотою передачі Y від масиву перетворюється на зовнішній потік шириною X/2 і частотою 2Y. Це називається балансом по піковій пропускній спроможності.

Розглянемо тепер схему функціонування пристрою мікросхеми пам'яті типу DDR2 SDRAM, рівночастотної та рівноширокої (тобто однакової ширини шини даних) щодо мікросхеми DDR модуля пам'яті DDR-400. Насамперед, зазначимо, що ширина зовнішньої шини даних залишилася абсолютно такою самою — 1 біт/лінію, як і її ефективна частота (у прикладі, що розглядається, — 400 МГц). Власне, цього вже достатньо для відповіді на поставлене вище питання – чому теоретична ПСП рівночастотних модулів пам'яті типу DDR2 та DDR рівні між собою. Далі, очевидно, використання мультиплексора типу 2-1, застосовуваного в DDR SDRAM, у разі DDR2 SDRAM, що здійснює вибірку даних за правилом 4n-prefetch, вже не підходить. Натомість потрібно введення більш складної схемиз додатковим ступенем перетворення - мультиплексора типу 4-1. Це означає, що вихід ядра став ширшим у чотири рази зовнішнього інтерфейсу мікросхеми і в стільки ж разів нижче за частотою функціонування. Тобто, за аналогією з розглянутим вище прикладом, у загальному випадку схема MUX/DEMUX 4-1 здійснює перетворення внутрішнього потоку даних шириною X та частотою передачі Y від масиву у зовнішній потік шириною X/4 та частотою 4Y.

Оскільки в цьому випадку ядро ​​мікросхем пам'яті синхронізується на частоті, удвічі меншій по відношенню до зовнішньої (100 МГц), тоді як DDR синхронізація внутрішнього і зовнішнього потоку даних відбуваються на одній частоті (200 МГц), серед переваг такого підходу відзначається збільшення відсотка виходу придатних чіпів та зниження енергоспоживаннямодулів. До речі, це також дозволяє пояснити, чому стандарт DDR2 передбачає існування модулів пам'яті з "ефективною" частотою 800 МГц - що вдвічі вище, ніж поточне покоління пам'яті типу DDR. Адже саме такої "ефективної" частоти DDR2 можна досягти вже зараз, маючи чіпи пам'яті DDR-400, що працюють на власній частоті 200 МГц, якщо здійснювати вибірку даних за правилом 4n-prefetch за розглянутою схемою.

Таким чином, DDR2 означає відмову від екстенсивного шляху розвитку чіпів пам'яті — у сенсі простого подальшого збільшення їх частоти, яке істотно ускладнює виробництво стабільних модулів пам'яті у великій кількості. На зміну йому висувається інтенсивний шлях розвитку, пов'язаний із розширенням внутрішньої шини даних (що є обов'язковим та неминучим рішенням при використанні складнішого мультиплексування). Ризикнемо припустити, що в майбутньому цілком очікується поява пам'яті типу «DDR4», що здійснює вибірку вже не 4-х, а відразу 8 біт даних з чіпів пам'яті (за правилом 8n-prefetch, з використанням мультиплексора типу 8-1), і працюючих на частоті вже не в 2, а в 4 рази меншою по відношенню до частоти буфера виводу-введення-:). Власне, нічого нового в такому підході немає - подібне вже зустрічалося в мікросхем пам'яті типу Rambus DRAM. Тим не менш, неважко здогадатися, що зворотною стороною такого шляху розвитку є ускладнення пристрою MUX/DEMUX буфера вводу-виводу, який у випадку DDR2 повинен здійснювати серіалізацію чотирьох біт даних, паралельно зчитуваних. Перш за все, це позначиться на такій важливій характеристиці пам'яті, як її латентність, що ми розглянемо нижче.

Внутрішньочіпове термінування

Стандарт DDR2 включає і ряд інших удосконалень, що покращують різні характеристики нового типу пам'яті, у тому числі - електричні. Одним із таких нововведень є внутрішньочіпове термінування сигналу. Суть його полягає в тому, що для усунення зайвого електричного шуму (внаслідок відображення сигналу від кінця лінії) на шині пам'яті для навантаження лінії використовуються резистори не на материнській платі (як це було з попередніми поколіннями пам'яті), а всередині самих чіпів. Ці резистори деактивуються, коли чіп перебуває у роботі і, навпаки, активуються, щойно мікросхема входить у стан очікування. Оскільки гасіння сигналу тепер здійснюється набагато ближче до джерела, це дозволяє усунути електричні перешкоди всередині чіпа пам'яті при передачі даних.

До речі, у зв'язку з технологією внутрішньочіпового термінування не можна не зупинитися на такому моменті, як тепловиділення модуля, на активне зниження якого, загалом, насамперед і розрахований новий стандарт DDR2. Дійсно, така схема термінування сигналів призводить до виникнення значних статичних струмів усередині чіпів пам'яті, що веде до їхнього розігріву. Що ж, це справді так, хоча зауважимо, що потужність, яка споживається підсистемою пам'яті в цілому, Від цього зовсім не повинна рости (просто тепло тепер розсіюється в іншому місці). Проблема тут трохи в іншому - а саме, можливості підвищення частоти функціонування таких пристроїв. Цілком ймовірно, що саме тому першим поколінням пам'яті DDR2 є модулі зовсім не DDR2-800, а лише DDR2-400 і DDR2-533, для яких тепловиділення всередині чіпів поки що залишається на прийнятному рівні.

Додаткова затримка

Додаткова затримка (також відома як «відкладена видача CAS») — ще одне вдосконалення, введене у стандарт DDR2, яке покликане мінімізувати простої планувальника команд під час передачі даних із пам'яті/пам'яті. Щоб проілюструвати це (на прикладі читання), розглянемо для початку читання даних з чергуванням банків (Bank Interleave) із пристрою типу DDR2 з додатковою затримкою, що дорівнює нулю, що еквівалентно читання із звичайної пам'яті типу DDR.

На першому етапі відбувається відкривання банку за допомогою команди ACTIVATE разом із подачею першої складової адреси (адреси рядка), яка вибирає та активує необхідний банк та рядок у його масиві. Протягом наступного циклу інформація передається на внутрішню шину даних та спрямовується на підсилювач рівня. Коли посилений рівень сигналу досягає необхідного значення (за закінчення часу, що називається затримкою між визначенням адреси рядка і стовпця, t RCD (RAS-to-CAS Delay) на виконання може подаватися команда читання з автопідзарядкою (READ with Auto-Precharge, RD_AP) спільно з адресою стовпця, щоб вибрати точна адресаданих, які треба рахувати з підсилювача рівня. Після виставлення команди читання виконується затримка строба вибору стовпця - t CL (затримка сигналу CAS, CAS Latency), протягом якої дані, вибрані з підсилювача рівня, синхронізуються і передаються зовнішні висновки мікросхеми. При цьому може виникнути ситуація, коли наступна команда (ACTIVATE) не може бути відправлена ​​на виконання, оскільки в даний момент ще не закінчилося виконання інших команд. Так, у розглянутому прикладі, активація 2-го банку має бути відкладена на один такт, оскільки в цей момент вже виконується команда читання з автопідзарядкою (RD_AP) з банку 0. Зрештою, це призводить до розриву в послідовності видачі даних по зовнішній шині що знижує реальну пропускну здатність пам'яті.

Для усунення подібної ситуації та підвищення ефективності роботи планувальника команд у DDR2 вводиться поняття додаткової (додаткової) затримки, t AL . При ненульовому значенні t AL пристрій пам'яті відстежує команди READ (RD_AP) і WRITE (WR_AP), але відкладає їх виконання на час, що дорівнює величині додаткової затримки. Відмінності у поведінці мікросхеми пам'яті типу DDR2 з двома різними величинами t AL наведено малюнку.

Верхній малюнок описує режим функціонування мікросхеми DDR2 при t AL = 0, що еквівалентно функціонуванню пристрою мікросхем пам'яті типу DDR; нижній відповідає випадку t AL = t RCD - 1, стандартному для DDR2. За такої конфігурації, як видно з малюнка, команди ACTIVATE та READ можуть надходити на виконання одна за одною. Фактична реалізація команди READ буде відкладено величину додаткової затримки, тобто. реально вона буде виконана в той же час, як і на діаграмі зверху.

На наступному малюнку наведено приклад зчитування даних із мікросхеми DDR2 у припущенні t RCD = 4 такту, що відповідає t AL = 3 тактам. У цьому випадку завдяки введенню додаткової затримки команди ACTIVATE/RD_AP можуть виконуватися поспіль, в свою чергу, дозволяючи видавати дані безперервним чином і максимізувати реальну пропускну здатність пам'яті.

Затримка видачі CAS

Як ми бачили вище, DDR2 з точки зору частоти зовнішньої шини працює на більш високих швидкостях, ніж DDR SDRAM. У той самий час, оскільки новий стандарт передбачає будь-яких істотних змін у технології виробництва самих чіпів, статичні затримки лише на рівні пристрою DRAM повинні залишатися більш-менш постійними. Типова величина затримки пристроїв DRAM типу DDR ​​- 15 нс. Для DDR-266 (з часом циклу 7.5 нс.) це еквівалентно двом тактам, а для DDR2-533 (час циклу – 3.75 нс.) – чотирьом.

У міру подальшого збільшення частот пам'яті необхідно множити кількість підтримуваних значень затримки видачі сигналу CAS (у бік про більших значень). Визначені стандартом DDR2 величини затримок CAS представлені таблиці. Вони перебувають у інтервалі цілих чисел від 3 до 5 тактів; використання дробових затримок (кратних 0,5) у новому стандарті не допускається.

Затримки пристрою DRAM виражаються розмірністю циклу (t CK), тобто. рівні часу циклу на обране значення затримки CAS (t CL). Типові значення затримок пристроїв типу DDR2 потрапляють в інтервал 12-20 нс., на підставі якого і вибирається значення затримки CAS. Використання б про більших величин затримки недоцільно з міркувань продуктивності підсистеми пам'яті, а менших - через необхідність стабільної роботи пристрою пам'яті.

Затримка запису

Стандарт DDR2 також вносить зміни до специфікації затримки запису (команди WRITE). Відмінності у поведінці команди записи у пристроях DDR і DDR2 представлені малюнку.

DDR SDRAM має затримку запису, що дорівнює 1 такту. Це означає, що пристрій DRAM приступає до захоплення інформації по шині даних в середньому через один такт після надходження команди WRITE. Тим не менш, враховуючи збільшену швидкість пристроїв DDR2, цей проміжок часу виявляється занадто малим для того, щоб пристрій DRAM (а саме його буфер введення-виводу) міг успішно підготуватися до «захоплення» даних. У зв'язку з цим стандарт DDR2 визначає затримку запису як затримку видачі CAS за відрахуванням 1 такту (t WL = t CL - 1). Зазначається, що прив'язка затримки WRITE до затримки CAS не тільки дозволяє досягти більш високих частот, але й спрощує синхронізацію команд читання та запису (налаштування таймінгів Read-to-Write).

Відновлення після запису

Процедура запису в пам'ять типу SDRAM аналогічна операції читання з різницею в додатковому інтервалі t WR, що характеризує період відновлення інтерфейсу після проведення операції (зазвичай це двотактна затримка між закінченням видачі даних на шину та ініціюванням нового циклу). Цей часовий інтервал, що вимірюється від моменту закінчення операції запису до моменту входження в стадію регенерації (Auto Precharge), забезпечує відновлення інтерфейсу після проведення операції запису та гарантує коректність виконання. Зазначимо, що стандарт DDR2 не вносить змін до специфікації періоду відновлення після запису.

Таким чином, затримки пристроїв типу DDR2 в цілому можна вважати однією з небагатьох характеристик, якою новий стандарт програє специфікації DDR. У зв'язку з чим цілком очевидно, що використання рівночастотної DDR2 навряд чи матиме будь-які переваги щодо швидкості по відношенню до DDR. Як це справді — як завжди, покажуть результати відповідних тестів. Результати тестування в RightMark Memory Analyzer

Що ж, саме час перейти до результатів тестування, отриманих у тестовому пакеті версії 3.1. Нагадаємо, що головними перевагами цього тесту по відношенню до інших доступних тестів пам'яті є широка функціональність, відкритість методики (тест доступний всім бажаючим для ознайомлення у вигляді) та ретельно опрацьована документація.

Конфігурації тестових стендів та ПЗ

Тестовий стенд №1

• Процесор Intel Pentium 4 3.4 ГГц (ядро Prescott, Socket 478, FSB 800/HT, 1 МБ L2) на частоті 2.8 ГГц
• Материнська плата: ASUS P4C800 Deluxe на чіпсеті Intel 875P
• Пам'ять: 2x512 МБ PC3200 DDR SDRAM DIMM TwinMOS (таймінги 2.5-3-3-6)

Тестовий стенд №2

• Процесор Intel Pentium 4 3.4 ГГц (ядро Prescott, Socket 775, FSB 800/HT, 1 МБ L2) на частоті 2.8 ГГц
• Материнська плата: Intel D915PCY на чіпсеті Intel 915
• Пам'ять: 2x512 МБ PC2-4300 DDR2 SDRAM DIMM Samsung (таймінги 4-4-4-8)

Програмне забезпечення

• Windows XP Professional SP1
• Intel Chipset Installation Utility 5.0.2.1003

Максимальна реальна пропускна здатність пам'яті

Вимірювання максимальної реальної пропускної спроможності пам'яті проводилося за допомогою підтесту Memory Bandwidth, пресети Maximal RAM Bandwidth, Software Prefetch, MMX/SSE/SSE2. Як каже сама назва вибраних пресетів, у цій серії вимірювань використовується стандартний метод оптимізації операцій читання з пам'яті - Software Prefetch, суть якого полягає в попередній вибірці даних, які будуть потрібні пізніше з оперативної пам'яті в L2 кеш процесора. Для оптимізації запису на згадку використовується метод прямого збереження даних (Non-Temporal Store), що дозволяє уникнути «засмічення» кеша. Результати з використанням регістрів MMX, SSE та SSE2 виявилися практично ідентичними – для прикладу, нижче наведено картину, отриману на платформі Prescott/DDR2 з використанням SSE2.

Prescott/DDR2, максимальна реальна ПСП

Зазначимо, що суттєвих якісних відмінностей між DDR та DDR2 на рівночастотних Prescott у цьому тесті не спостерігається. Але цікавіше те, що і кількісні характеристикиПСП DDR-400 і DDR2-533 виявляються дуже близькими! (Див. таблицю). І це незважаючи на те, що пам'ять типу DDR2-533 має максимальну теоретичну ПСП 8.6 ГБ/с (у двоканальному режимі). Власне, нічого дивного в отриманому результаті ми не бачимо - адже шина процесора - це, як і раніше, 800 МГц Quad-Pumped Bus, а її пропускна спроможність - 6.4 ГБ/с, тому саме вона є лімітуючим фактором.

Щодо ефективності операцій запису, стосовно читання — легко побачити, що вона залишилася такою самою. Втім, це знову виглядає цілком природно, оскільки в даному випадку межа ПСП на запис (2/3 від ПСП на читання) задається мікроархітектурними особливостями процесора Prescott.

Латентність пам'яті

Насамперед, зупинимося дещо докладніше на тому, як і чому ми вимірювали «істинну» латентність пам'яті, оскільки її вимір на платформах Pentium 4 – насправді далеко нетривіальне завдання. А пов'язано це з тим, що процесори цього сімейства, зокрема, нове ядро ​​Prescott, характеризуються наявністю досить «просунутого» асинхронного апаратного префетчера даних, що дуже ускладнює об'єктивні виміри зазначеної характеристики підсистеми пам'яті. Очевидно, що використання методів послідовного обходу пам'яті (прямого або зворотного) для вимірювання її латентності в даному випадку зовсім не годяться - алгоритм Hardware Prefetch у цьому випадку працює з максимальною ефективністю, маскуючи латентності. Використання випадкових режимів обходу набагато виправданіше, проте, істинно випадковий обхід пам'яті має інший істотний недолік. Справа в тому, що такий вимір виконується в умовах практично 100% промаху D-TLB, а це вносить додаткові істотні затримки, про що ми вже писали. Тому єдиним можливим варіантом (серед реалізованих у RMMA методів) є псевдовипадковийрежим обходу пам'яті, у якому завантаження кожної наступної сторінки здійснюється лінійно (зводячи промахи D-TLB), тоді як обхід у межах самої сторінки пам'яті є істинно випадковим.

Проте результати наших минулих вимірів показали, що навіть така методика вимірів досить сильно занижує значення латентності. Ми вважаємо, що це пов'язано з ще однією особливістю процесорів Pentium 4, а саме, можливістю захоплення відразу двох 64-байтних рядків з пам'яті в L2-кеш при кожному зверненні до неї. Для демонстрації цього явища на наведеному нижче малюнку наведено криві залежності латентності двох послідовних звернень до одного і того ж рядка пам'яті від зміщення другого елемента рядка щодо першого, отримані на платформі Prescott/DDR2 за допомогою тесту D-Cache Arrival, пресет L2 D-Cache Line Size Determination.

Prescott/DDR2, прибуття даних по шині L2-RAM

З них видно (крива випадкового обходу є найбільш показовою), що доступ до другого елемента рядка не супроводжується додатковими затримками до 60 байт включно (що відповідає істинному розміру рядка L2-кешу, 64 байта). Область 64-124 байт відповідає читання даних наступного рядка пам'яті. Оскільки величини латентності в цій області збільшуються лише незначно, це означає, що наступний рядок пам'яті дійсно «підкачується» в L2-кеш процесора відразу за запитуваною. Який можна зробити з усього цього практичнийвисновок? Найпряміший: для того, щоб «обдурити» цю особливість алгоритму Hardware Prefetch, що працює у всіх випадках обходу пам'яті, досить просто обходити ланцюжок з кроком, що дорівнює так званому «ефективному» довжині рядка L2-кешу, який у нашому випадку становить 128 байт.

Отже, перейдемо безпосередньо до результатів вимірів латентності. Для наочності наведемо тут графіки розвантаження шини L2-RAM, отримані на платформі Prescott/DDR2.

Prescott/DDR2, латентність пам'яті, довжина рядка 64 байти

Prescott/DDR2, латентність пам'яті, довжина рядка 128 байт

Як і у випадку тестів реальної ПСП, криві латентності на іншій платформі – Prescott/DDR – на якісному рівні виглядають абсолютно так само. Дещо відрізняються лише кількісні характеристики. Саме час звернутися до них.

* латентність в умовах відсутності розвантаження шини L2-RAM

Неважко помітити, що латентність DDR2-533 виявилася вищою, ніж у DDR-400. Втім, нічого надприродного тут немає — згідно з наведеними вище теоретичним основамнового стандарту пам'яті DDR2, саме так воно й має бути.

Відмінність у латентності між DDR і DDR2 майже непомітна при стандартному 64-байтному обході пам'яті (3 нс. на користь DDR), коли активно працює апаратний префетчер, проте, при «дворядковому» (128-байтному) обході ланцюжка воно стає набагато помітнішим. Зокрема, мінімум латентності DDR2 (55.0 нс) дорівнює максимуму латентності DDR; якщо ж порівнювати мінімальні та максимальні латентності між собою, різниця становить приблизно 7-9 нс (15-16%) на користь DDR. В той же час, треба сказати, дещо дивують практично рівні значення «середньої» латентності, отримані в умовах відсутності розвантаження шини L2-RAM - причому як у разі 64-байтного обходу (з префетчем даних), так і 128-байтного (без такого) ). Висновок

Головний висновок, який напрошується на основі отриманих нами результатів першого порівняльного тестуванняпам'яті DDR і DDR2, загальному виглядіможна сформулювати так: "час DDR2 ще не настав". Основна причина полягає в тому, що поки що безглуздо боротися за збільшення теоретичної ПСП шляхом нарощування частоти зовнішньої шини пам'яті. Адже шина поточного покоління процесорів, як і раніше, функціонує на частоті 800 МГц, що обмежує реальну пропускну здатність підсистеми пам'яті на рівні 6.4 ГБ/с. А це означає, що в даний час немає сенсу встановлювати модулі пам'яті, що мають більшу теоретичну ПСП, оскільки нині існуюча і широко застосовувана пам'ять типу DDR-400 в двоканальному режимі повністю себе виправдовує, та ще й має меншу латентність. До речі, про останню — збільшення частоти зовнішньої шини пам'яті неминуче пов'язане з необхідністю запровадження додаткових затримок, що, власне, підтверджують результати наших тестів. Таким чином, можна вважати, що використання DDR2 виправдає себе як мінімум не раніше того моменту, коли з'являться перші процесори з частотою шини 1066 МГц і вище, що дозволить подолати обмеження, що накладається швидкістю шини процесора на реальну пропускну здатність підсистеми пам'яті в цілому.