Память DDR400 с минимальной латентностью

Память DDR400 (то есть PC3200) начала использоваться в качестве системной для ПК года два назад, однако по-настоящему она расцвела на рынке лишь с утверждением спецификаций в JEDEC и выпуском двухканальных чипсетов Intel серии 875/865 и Nvidia nForce 2 Ultra 400 чуть более года назад. И сегодня уже почти любой ПК немыслим без DDR400, поскольку именно она способна обеспечить необходимый уровень пропускной способности, который требуется большинству современных центральных процессоров вкупе с периферией.

Однако пропускная способность - еще не всё. Часто от подсистемы памяти требуется и малая латентность [Отчасти именно благодаря малым задержкам при работе с памятью встроенного в процессор контроллера платформы на базе AMD Athlon 64 чувствуют себя так уверенно в сравнении с соперниками. Именно ради лучшей латентности Intel ввела в чипсет i875P функцию PAT, а многие производители старались улучшить свои продукты на чипсетах Intel 865 введением недокументированных возможностей снижения латентности чипсета при работе с памятью (так называемый режим "квази-PAT")]. При работе контроллеров с памятью латентность можно регулировать и при помощи таймингов памяти - определенных отрезков времени, отсчитываемых в тактах сигнала опорной частоты работы памяти, которые задают ключевые интервалы времени между различными операциями при работе с памятью - установкой адреса на шине, чтением, записью и пр [Четырьмя основными таймингами работы памяти DDR SDRAM являются CAS Latency Time (принимает значения 2.0, 2.5 или 3.0 такта), RAS Precharge Delay (Trp = 2, 3 или 4 такта), RAS to CAS Delay (Trcd = 2, 3 или 4 такта) и Active Precharge Delay (Tras = 5, 6, 7 или 8 тактов). За расшифровкой предназначения этих таймингов можно обратиться, например, к статьям на www.terralab.ru/system/28953  и www.terralab.ru/system/21352 ]. Для лучшего быстродействия системы (для меньшей латентности памяти) эти тайминги лучше делать как можно меньше - настолько, насколько позволяет стабильность каждой конкретной системы. Ведь работа памяти с таймингами меньше определенных значений способна привести к сбоям и зависаниям (а то и просто неработоспособности) системы.

Продвинутые пользователи ПК и оверклокеры стараются всеми правдами и неправдами заставить память работать как можно быстрее. В ход идет как тактовая частота, так и тайминги памяти. А производители материнских плат и памяти им в этом потворствуют, позволяя менять значения таймингов в BIOS Setup плат (теперь даже у Intel!) и выпуская модули памяти, способные работать с пониженными таймингами и на повышенных частотах. Для таких пользователей у ряда производителей памяти существуют даже специальные серии модулей с низкой латентностью, среди которых в нашей стране наиболее популярны такие марки как Corsair, Kingston (серия HyperX) и OCZ. Наибольшим "шиком" считается заставить свою систему работать с таймингами 2.0-2-2-5 (Значения таймингов памяти здесь и далее перечислены в том порядке, в котором они названы выше). И именно к этому стремятся, в частности, вышеназванные изготовители модулей.

Таблица. Максимальная частота (в МГц) работы модулей памяти DDR400 при различных напряжениях и таймингах.

Строго говоря, по спецификациям JEDEC модули PC3200 (то есть DDR400) могут иметь значение CL=2.5 или 3.0, а значение 2.0 опциональное - оно выходит за рамки документов JEDEC, хотя и может быть использовано в продукции некоторых вендоров (см. документ JESD79D.pdf). То же самое касается и других таймингов - это, как правило, значения в 3 или 4 такта для RAS Precharge Delay и RAS to CAS Delay и строго 8 тактов для Tras (В соответствии с обновленными спецификациями JEDEC, выпущенными в январе 2004 года, различают три категории DDR400 - это самые быстрые DDR400A (тайминги 2.5-3-3-8), средние DDR400B (тайминги 3-3-3-8) и медленные DDR400C (3-4-4-8), см. документ JESD79D). Поэтому желание выпускать модули DDR400 с "паспортными" значениями таймингов 2.0-2-2-5, вообще говоря, находится в полном (то есть по всем таймингам!) противоречии со спецификациями JEDEC и по этой причине официально такие тайминги никак не могут рекомендоваться к использованию. А грамотные производители (сборщики) компьютеров просто обязаны настроить систему так, чтобы память работала с таймингами, указанными в SPD модулей (Как правило, это 3-4-4-8 для PC3200 и несколько меньше для PC2700). Впрочем, все модули памяти имеют определенный запас устойчивости и позволяют разгонять себя до меньших значений таймингов и больших частот работы. Причем многие современные материнские платы и некоторые модули PC3200 вполне работоспособны при минимальных таймингах памяти 2-2-2-5, хотя ответственность за стабильность работы такой системы целиком перекладывается на ее "настройщика".

Мы решили протестировать некоторые современные "оверклокерские" модули PC3200 на способность работать с таймингами 2.0-2-2-5 на штатных и повышенных частотах. Формальным поводом этому послужил недавний выпуск компанией Kingston (Кстати, Kingston Technology недавно была названа самым крупным независимым (third-party, то есть не производящим чипы памяти) производителем модулей памяти. По данным iSuppli Corportation, компании Kingston сейчас принадлежит 20,9% рынка модулей памяти (см. www.kingston.com/press/2004/corporate/05a.asp). Стартовав с двух сотрудников и 120 тысяч долларов годовых продаж в 1987 году, Kingston выросла до 2000 сотрудников и 1,8 млрд. долларов годовых продаж в 2003 году) новой специализированной серии модулей PC3200 линейки HyperX с ультранизкой латентностью - Ultra Low-Latency, официально рассчитанной на работу по таймингам 2-2-2-5-1(CMD) (См. www.kingston.com/press/2004/memory/07b.asp. Напомним, что обычные нерегистровые "гипериксы" KHX3200 рассчитаны на несколько большие тайминги: 2-2-3-6-1 при питании 2,6 вольт (и 2.5-3-3-7-1 для гигабайтных модулей). А модули серии KHX3500A (DDR434) при таком же питании характеризуются таймингами 2.5-3-3-7-1 для частоты 434 МГц). Эти модули, обозначающиеся суффиксом "UL" (например, KHX3200UL), рассчитаны на напряжение питания 2,7 В, используют традиционные для этой компании алюминиевые радиаторы и выпускаются с емкостью 256 и 512 Мбайт (есть и "парные" наборы для двухканальной работы). Разумеется, цены на них весьма "кусачие" (почти 180 долларов за 512 Мбайт!).

Модули PC3200, предназначенные для работы по таймингам 2-2-2-5, есть и у ряда других именитых производителей. Например, Corsair Memory помимо популярных CMX-3200C2 и CMX-3200LL серии eXtreme Memory Speed (XMS), гарантированно работающих на 400 МГц по таймингам 2-3-3-6 и 2-2-3-6 соответственно (для штатного питания), выпускает и более "продвинутый" их вариант - CMX-3200XL (X-treme Low latency) с таймингами 2-2-2-5 при напряжении питания 2,75 В (Аналогично и для пар модулей TwinX, см. www.corsairmemory.com/corsair/xms.html). Модули оснащены алюминиевым радиатором черного или платинового цвета (между ними и чипами памяти расположена двухсторонняя термолипучка). Жаль, купить их в России не просто, чего не скажешь о достаточно популярных у нас модулях компании OCZ Technology. В арсенале этой компании - целый выводок низколатентных модулей (см. www.ocztechnology.com/products/high_performance ), среди которых, например, OCZ EL DDR PC-3200 с таймингами 2-2-3-6 при питании 2,6 В и OCZ EL DDR PC-3500 Platinum с такими же таймингами, но уже для частоты 433 МГц (питание 2,7 В). Эти и более высокочастотные модули OCZ отлично работают и при меньших таймингах. Если модули Corsair и Kingston имеют радиаторы из алюминия, то OCZ - из меди (иногда с "золотым" или "платиновым" покрытием).

В испытаниях приняли участие модули, указанные в таблице [Модули OCZ были предоставлены компанией "Патриарх"]. Мы использовали материнскую плату ASUS P4P800-E на чипсете Intel 865PE, которая лучше всего подходит для разгона по частоте и таймингами (Для чистоты эксперимента вся периферия платы, кроме дискового контроллера, дезактивировалась. Тесты на стабильность системы при экстремальных настройках проводились под Microsoft Windows XP Professional Service Pack 1 запуском специально подобранного архивирования в WinRAR и ряда ресурсоемких приложений трехмерной графики) и позволяет менять напряжение питания памяти в диапазоне от 2,55 до 2,85 В с шагом 0,1 В (Напомню, что согласно спецификациям JEDEC, штатным напряжением питания DDR400 является 2,6 В, а максимальным - 2,7 В).В таблице указана максимальная частота, при которой модули успешно прошли стресс-тесты при различных настройках напряжения и таймингов (При более высокой, чем указано в таблице, частоте работа модулей была нестабильна (наблюдались сбои) либо вообще невозможна. Заметим, что эти результаты относятся только к тем конкретным экземплярам модулей, которые побывали на наших испытаниях, и ни в коем случае не претендуют на все изделия этих производителей с указанной выше маркировкой. Тем не менее, поскольку нынешние технологии и изделия микроэлектроники, как правило, вылизываются "под завязку", наши цифры помогут дать представление о средних возможностях большинства однотипных. Делать на порядок большую выборку мы считаем принципиально бессмысленным, а тестировать 500-1000 модулей каждого производителя из разных партий - невозможным по вполне понятным причинам. Так что придется довольствоваться теми результатами, что мы имеем).

Новые модули Kingston HyperX KHX3200UL действительно лучше других участников данного сравнения оптимизированы для работы с минимальными таймингами (2-2-2-5) при штатном напряжении питания (2,6-2,7 вольт). Вместе с тем, при повышенном напряжении и не самых минимальных таймингах они уже уступают оверклокерским модулям других производителей: так, "планки" от OCZ обошли всех при работе по 2-2-2-5 и 2-2-3-5 на повышенном до 2,8 В напряжении, а модули Corsair CMX256A-3200C2 новой ревизии 4.1 показали выдающиеся результаты с таймингами 2.5-3-3-6 и 2.5-4-4-8, разогнавшись до 500 МГц. Что касается того, насколько те или иные тайминги влияют на быстродействие системы в различных приложениях, то это мной уже рассматривалось ранее (см., например, два линка в сноске 2) и при определенных условиях разрыв для разных настроек памяти может доходить до 10% (а в среднем составляет 2-4%).