Подписаться  на наше издание быстро и дешевле чем где-либо Вы можете прямо сейчас! Подписаться! 

 

 

Когда речь заходит о производительности компьютера в играх, об оперативной памяти вспоминают лишь с позиции объема. Но влияние на скорость системы оказывают и другие параметры ОЗУ, которым часто не придают значения, — частота и тайминги.

 

ВЫ НИКОГДА не задумывались над тем, какими критериями руководствуются покупатели, например, при выборе автомобиля? Каждый выбирает для себя: кому-то нужна "рабочая лошадка" для поездок по городу, кому-то — представительский лимузин, а кому-то — самолет с обрезанными крыльями. Зачем некоторые люди покупают себе автомобили "Феррари"? Потому что много денег и их некуда девать? Но почему именно "Феррари", а не, например, "Роллс Ройс" или "Мерседес"? У "Феррари", конечно, скоростные характеристики лучше, но по городу все равно придется ездить со скоростью 60-80 км/ч. А столь желанные 300 км/ч (ради чего, собственно, и покупается такой автомобиль) удастся достичь лишь в редких случаях при определенном стечении обстоятельств. Но даже ради этих редких моментов люди готовы раскошелиться, чтобы потом с гордостью заявить: "Я смог покорить эту скорость!"

 

Подобную аналогию можно провести и с компьютерами — среди ПК есть свои "малолитражки", "седаны" и "гоночные" аппараты. При этом классификации поддаются как готовые системы, так и отдельные комплектующие. При сборке компьютера важно соблюсти баланс (какой смысл в установке мотора, который может разогнать автомобиль до скорости 300 км/ч, если на 150 км/ч начнут отваливаться колеса?). В первую очередь это касается центрального процессора, видеоадаптера и оперативной памяти (плюс материнская плата и блок питания, которые смогут все эти компоненты "выдержать").

 

С последними достижениями рынка CPU и графических ускорителей наш журнал знакомит читателей регулярно, а вот тема оперативной памяти освещается не часто. На самом деле эта тема требует тщательного рассмотрения. Многие думают, что чем выше частота памяти, тем быстрее она работает. Не все так просто — это не процессор, и здесь все устроено по-другому.

 

Принцип работы динамической памяти

 

По своей структуре оперативная память представляет собой совокупность двухмерных массивов (банков). Элементом массива (ячейки), и, собственно, носителем информации является электрическая емкость (конденсатор). Каждая ячейка имеет свои координаты: номер строки (column) и номер ряда (row) или столбца. Понятно, что конденсатор может иметь два состояния: заряженное или разряженное (1 или 0), то есть ячейка памяти может хранить один бит информации.


Процесс считывания данных из ОЗУ включает в себя несколько операций. Сначала выбирается нужная строка массива, для чего подается соответствующий адресный сигнал RAS (Row Address Strobe). Эта операция называется "активацией строки" (Activate). Данные из выбранной строки передаются на усилитель и могут быть считаны через определенный промежуток времени (RAS-to-CAS delay). После этого для считывания информации из соответствующего столбца подается сигнал CAS (Column Address Strobe). Данные передаются на шину с определенной задержкой CL (CAS Latency).


Считывание или запись других ячеек памяти текущей строки возможны до тех пор, пока строка остается активной. Элементы, образующие массив, содержат в своей основе конденсаторы, и при считывании информации они теряют заряд. Чтобы данные не пропали, емкости нужно подзаряжать. В определенный момент строка закрывается для доступа, и происходит ее подзарядка (Precharge). После этого дальнейшее считывание данных невозможно без повторной активации.


Со временем конденсаторы разряжаются, и их необходимо подзаряжать, даже если обращения к ячейкам не происходит. Эта процедура называется "регенерацией (Refresh) динамической памяти", которую через определенный промежуток времени проводит контроллер памяти.


Как видно из приведенного алгоритма, некоторые операции требуют определенных задержек (таймингов) для считывания данных или перезарядки. Некоторые тайминги оказывают большое влияние на общую производительность оперативной памяти.

 

Тайминги


Алгоритм работы динамической памяти включает в себя много различных задержек. Наибольшее влияние на производительность системы оказывают только четыре из них:

  1. CAS Latency (CL) – задержка от момента запроса данных до начала их считывания из памяти;
  2. RAS-to-CAS Delay (tRCD) – задержка между сигналами RAS и CAS, то есть между активацией строки и столбца;
  3. RAS Precharge (tRP) – время, необходимое на подзарядку емкостей ячеек памяти, то есть задержка между командами закрытия строки и ее повторной активацией;
  4. RAS Active to Precharge (tRAS) – время активности строки, то есть задержка между командами Activate и Precharge.

Именно эти четыре параметра обычно указываются в характеристиках памяти и имеют следующий вид: 2-3-2-6. В такой формуле первая цифра – это CL, вторая – tRCD, третья – tRP и четвертая – tRAS. Время задержки измеряется в тактах. Как правило, основное влияние на производительность оказывает первый параметр.

 

Частота


Сейчас системы, основанные на процессорах AMD, используют память DDR, а Intel-ориентированные платформы перешли на DDR2. Компания AMD не спешит с внедрением поддержки нового типа памяти в свои CPU, поскольку преимущества DDR2 на не очень высоких частотах (533 МГц и 667 МГц) слишком незначительные либо их вообще нет. Попробуем разобраться, почему при более высокой рабочей частоте новое поколение памяти не дает ощутимого прироста производительности.


Полное название памяти DDR SDRAM – Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory, то есть "удвоенная скорость передачи данных синхронной динамической памяти с произвольным доступом". В описании типа ОЗУ число, следующее за DDR (или DDR2), обозначает скорость передачи данных в МГц. Например, для памяти DDR400 скорость передачи равна 400 МГц. Пропускная способность DDR400 составляет 3,2 Гб/с (отсюда и второе обозначение PC3200). Но стоит отметить, что в спецификации JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council – Организация по разработке и утверждению новых стандартов полупроводниковой индустрии, в которую входят производители памяти и смежных компонентов) есть замечание о том, что измерять память DDR в мегагерцах не очень корректно. Правильно указывать скорость в миллионах передач в секунду через один вывод данных.


В DDR SDRAM за счет передачи данных по обоим фронтам синхросигнала (подъем и спад) достигается большая полоса пропускания, нежели в обыкновенной SDRAM. Поэтому фактически удваивается скорость передачи данных без увеличения при этом частоты шины памяти. Например, рабочая тактовая частота памяти DDR400 равна 200 МГц, а скорость передачи данных – в 2 раза больше.


Передача данных дважды в течение такта достигается за счет использования правила 2n Prefetch. Разрядность внутренней шины данных в два раза больше внешней. Первая половина данных передается по переднему фронту синхросигнала, а вторая – по заднему.


Основная особенность DDR2 – возможность выборки четырех блоков данных за такт по правилу 4n prefetch. Если у DDR частота ядра памяти и буферов ввода-вывода была одинаковой – например, у DDR400 она равнялась 200 МГц, то теперь у DDR2 (благодаря применению правила 4n prefetch) частота ядра памяти вдвое меньше частоты буферов ввода-вывода, и, следовательно, вчетверо меньше скорости передачи. Ячейки памяти остались те же, что и у DDR, но теперь используются более быстрые буферы ввода-вывода. Увеличилась и ширина шины (в 2 раза), которая связывает эти буферы с банками памяти. Например, у DDR2-400 частота ядра памяти равна 100 МГц, а буферов ввода-вывода – 200 МГц.


Конечно, неоспоримым преимуществом DDR2 является возможность функционирования на высоких частотах, но вместе с тем увеличились и тайминги. Для последних чипсетов Intel стандартной является память DDR2-667. Правда, на рынке уже появились модули памяти для оверклокеров, которые способны работать на частоте 800 МГц и больше, при этом используя очень хорошие показатели таймингов.

 

Тестирование


Мы решили протестировать, как влияют частота и тайминги оперативной памяти на производительность системы. Испытания проводились на стенде следующей конфигурации:

  • процессор – Intel Pentium Extreme Edition 955 (3,46 ГГц);
  • материнская плата – ASUS P5WD2 Premium (чипсет Intel 955X Express);
  • видеоадаптер – ASUS GeForce 7800GT 256 Мб;
  • системный HDD – SATA Seagate Barracuda 80 Гб;
  • операционная система – Windows XP Pro, SP2.

Тестовой лабораторией PCWORLD были выбраны два комплекта модулей памяти DDR2 SDRAM, способных работать на частоте 1000 МГц: Corsair TWIN2X1024-8000UL (комплект из двух модулей CM2X512-8000UL по 512 Мб) и 2 модуля Patriot PEP25128000EL по 512 Мб. Каковы же их характеристики? По спецификациям модули гарантированно могут работать на частоте 1000 МГц (реальная – 500 МГц) с таймингами 5-4-4-9 у планок Corsair и 5-5-5-15 у представителей Patriot.


А теперь рассмотрим показатель SPD (Serial Presence Detect – "последовательное обнаружение присутствия", то есть микросхема на модуле, из которой материнская плата считывает рабочие параметры памяти). У Patriot PEP25128000EL все параметры соответствуют заявленным: для рабочей частоты 500 МГц (DDR2-1000) указаны значения таймингов 5-5-5-15, а также прописаны задержки для частоты 400 МГц (DDR2-800) – 4-4-4-12. С модулями Corsair CM2X512-8000UL ситуация другая. В соответствии с SPD, эти планки могут работать на частоте 400 МГц (DDR2-800) и 270 МГц (DDR2-540) с таймингами 5-5-5-18 и 4-4-4-13. Надо сказать, значения довольно существенно расходятся с теми, которые заявлены в спецификации. Объясняется все просто. Многие производители ОЗУ, завышая показатели таймингов и занижая частоты, обеспечивают совместимость модулей памяти с большим количеством материнских плат. А от рабочих параметров, прописанных в спецификации, никто не отказывается, – просто их нужно выставить вручную.


Стоит также отметить, что ни CM2X512-8000UL, ни PEP25128000EL не стартуют сразу с максимальными настройками. И даже если частоту и тайминги выставить в BIOS’e вручную, система все равно не загрузится. Причина заключается в недостаточном напряжении питания модулей памяти, которое по умолчанию равно 1,8 В. А оба производителя в своих спецификациях указывают, что для работы этой памяти на частоте 1000 МГц необходимо установить напряжение, равное 2,2 В. Еще один нюанс: чтобы запустить модули в режиме DDR2-1000, нужно изменить значение FSB, поскольку при стандартном показателе этой шины доступны только следующие установки памяти: DDR2-1066, DDR2-889 и меньше.


После нескольких минут манипуляций с настройками BIOS’а оба комплекта успешно стартовали с заявленными характеристиками. Тестирование будет проводиться в следующих режимах:

  1. DDR2-667 со стандартными для обычных модулей таймингами 5-5-5-15;
  2. DDR2-667 с максимально агрессивными задержками;
  3. DDR2-1000 с таймингами 5-5-5-15;
  4. DDR2-1000 с минимальными задержками (актуально только для представителя Corsair).

Перед тем как начать тестирование производительности, нужно экспериментальным путем выяснить, с какими минимальными таймингами способны работать эти модули памяти в режиме DDR2-667. В данном случае очень полезным оказалось свойство материнской платы ASUS P5WD2 Premium восстанавливать работоспособные параметры системы после неудачной попытки разгона. На большинстве других "материнок" BIOS пришлось бы обнулять вручную.


На этом этапе приходится дольше работать с настройками. Модули памяти Patriot PEP25128000EL удалось заставить стабильно функционировать с таймингами 3-3-3-8, при этом напряжение пришлось поднять до 2,3 В. Это неплохой результат, если сравнивать со стандартными параметрами 5-5-5-15.


Установив в систему комплект Corsair TWIN2X1024-8000UL, мы постепенно уменьшали тайминги этой памяти. Удивительно, но модули могли заработать с задержками 3-2-2-5 (напряжение 2,3 В). Это, безусловно, результат, достойный восхищения (не каждая планка DDR SDRAM способна работать с такими таймингами).


А теперь испытаем оперативную память, начиная с синтетических тестов.

 

PCMark05 и 3DMark06

Диаграммы показывают, что результаты достаточно различаются для того, чтобы утверждать, что улучшение характеристик оперативной памяти влияет на производительность. При этом практически в одинаковой степени важны оба параметра – частота и тайминги. Результат, показанный системой, которая  оборудована оперативной памятью с низкой частотой и маленькими задержками (DDR2-667 3-2-2-5), почти не отличается от показателей модулей, работавших на высокой частоте и с большой латентностью (DDR2-1000 5-5-5-15). Улучшив одновременно оба параметра, мы получим более ощутимое преимущество.

 

 

Игровые тесты

Если говорить об игровых тестах, то, в частности, Doom 3 тестировалась с такими настройками: разрешение экрана – 1024х768; сверхвысокое качество графики + сглаживание (анизотропная фильтрация) 16х. Для Quake 4 настройки системы выглядят следующим образом: разрешение экрана – 1024х768; сверхвысокое качество графики + сглаживание (анизотропная фильтрация) 16х. Far Cry – еще один 3D-шутер, довольно требовательный к системным ресурсам, – тестировался с такими параметрами: разрешение экрана – 1024х768; очень высокое качество графики + AA 8x и AF 16х. И, наконец, на тестовом приложении Battlefield 2 испытания проводились со следующими настройками: разрешение экрана – 1024х768; очень высокое качество графики + AA 4x.


Надо отметить, что, как и в синтетических тестах, во всех играх наблюдается прирост производительности, только еще более значительный. Разница между самой быстрой и самой медленной ОЗУ в играх составила от 13 до 18 кадров. Практически одинаковые результаты показали системы, оборудованные высокочастотной памятью с большой латентностью и модулями с низкой частотой и маленькими таймингами.

 

 

Проанализировав результаты тестов, нельзя сделать однозначное заключение, какой из параметров оперативной памяти является более важным: частота или тайминги. Они оба оказывают влияние на производительность, и для достижения наилучших скоростных показателей нужно найти оптимальное соотношение между ними. Протестированные модули предоставляют широкие возможности для тонкой настройки оперативной памяти, и если вас не отпугивает их цена (около $300 за комплект), планки DDR2-1000 SDRAM будут прекрасным выбором для достижения новых рубежей производительности.


За предоставленное для тестирования оборудование редакция благодарит компании:

2006.04.26
19.03.2009
В IV квартале 2008 г. украинский рынок серверов по сравнению с аналогичным периодом прошлого года сократился в денежном выражении на 34% – до $30 млн (в ценах для конечных пользователей), а за весь календарный год – более чем на 5%, до 132 млн долл.


12.03.2009
4 марта в Киеве компания Telco провела конференцию "Инновационные телекоммуникации", посвященную новым эффективным телекоммуникационным технологиям для решения задач современного бизнеса.


05.03.2009
25 февраля в Киеве компания IBM, при информационной поддержке "1С" и Canonical, провела конференцию "Как сохранить деньги в условиях кризиса?"


26.02.2009
18-19 февраля в Киеве прошел юбилейный съезд ИТ-директоров Украины. Участниками данного мероприятия стали ИТ-директора, ИТ-менеджеры, поставщики ИТ-решений из Киева, Николаева, Днепропетровска, Чернигова и других городов Украины...


19.02.2009
10 февраля в Киеве состоялась пресс-конференция, посвященная итогам деятельности компании "DiaWest – Комп’ютерний світ" в 2008 году.


12.02.2009
С 5 февраля 2009 г. в Киеве начали работу учебные курсы по использованию услуг "электронного предприятия/ учреждения" на базе сети информационно-маркетинговых центров (ИМЦ).


04.02.2009
29 января 2009 года в редакции еженедельника "Computer World/Украина" состоялось награждение победителей акции "Оформи подписку – получи приз!".


29.01.2009
22 января в Киеве компания "МУК" и представительство компании Cisco в Украине провели семинар для партнеров "Обзор продуктов и решений Cisco Small Business"

 

 
 
Copyright © 1997-2008 ИД "Комиздат".