2006 год можно назвать вторым годом постепенного, устойчивого эволюционного развития десктопной оперативной памяти типа DDR2. В этом году не было принято новых официальных стандартов этого типа памяти (последняя ревизия документа JEDEC JESD79-2B вышла еще в январе 2005 года, то есть примерно 2 года назад), но состоялись значительно более важные события, способствующие дальнейшему совершенствованию этого типа памяти. Для начала, перечислим их вкратце: это анонс платформы AMD «AM2», введение стандарта Enhanced Performance Profiles (EPP) совместными усилиями компаний Corsair Memory и NVIDIA и, наконец, широкое распространение двухъядерных процессоров, способных в большей степени утилизировать все более возрастающую производительность подсистемы памяти. А теперь рассмотрим подробнее каждый из этих факторов и посмотрим, какой вклад они внесли в развитие технологий десктопной оперативной памяти.
Начнем с анонса новой платформы AMD «AM2» — новой ревизии ядра процессоров AMD Athlon 64 X2 с двухканальным интегрированным контроллером памяти, поддерживающим память стандарта DDR2 (официально — от DDR2-400 до DDR2-800 включительно). До этого момента единственным реальным применением памяти типа DDR2 являлись платформы под процессоры Intel, основанные на чипсетах одноименного производителя (серий Intel 915/925/945/955). В то же время, владельцам платформ AMD и новым покупателям, отдающим предпочтение процессорам этой компании, приходилось довольствоваться памятью уже устаревающего стандарта DDR. Официально — DDR-400, с некоторой натяжкой — модулями памяти неофициальной категории вплоть до «DDR-550» (процессоры AMD K8 ревизии E по своим заявленным характеристикам способны работать с памятью DDR на частоте до 275 МГц, реальный предел ограничен частотами примерно 233-250 МГц, что связано с ограничением на использование только целых делителей для частоты памяти по отношению к частоте ядра процессора). Однако согласитесь, что даже сравнительно редкие (и, что немаловажно, существенно более дорогие) модули памяти «DDR-550» выглядят далеко не так привлекательно, как DDR2-667 и, тем более, DDR2-800 и выше. С момента анонса новой платформы AMD ситуация уравнялась, новая платформа достаточно быстро получила сравнительно широкое распространение и, можно сказать, практически вытеснила модули памяти DDR из сектора high-end, и даже mid-range решений.
На первый взгляд, все выглядит хорошо, однако посмотрим, насколько полноценной оказалась поддержка DDR2 в новой платформе от AMD. Для этого обратимся к нашим исследованиям, описанным в статьях «Двухканальная DDR2-800 на платформе AMD Athlon 64 X2 «AM2» — первые результаты исследования нового интегрированного контроллера памяти в RightMark Memory Analyzer» и «Двухканальная DDR2-800 на платформе AMD Athlon 64 X2 «AM2». Часть 2: процессор AMD Athlon 64 FX-62». Проведенные исследования позволили сделать ряд важных выводов, важнейший из которых заключается в том, что современная оперативная память (даже на уровне обычной на сегодняшний день двухканальной DDR2-800) обладает столь высоким потенциалом пропускной способности, что определенно перестает быть «узким местом» системы. Действительно, мы показали, что пропускная способность двухканальной DDR2-800 (12.8 ГБ/с) оказывается сопоставимой со скоростью передачи данных внутри самого ядра процессора (средняя скорость обмена данными по L1-L2 шине процессора оказывается равной всего 8.0 ГБ/с при частоте ядра процессора 2 ГГц). Отчасти, ситуацию спасает использование более высоких тактовых частот процессорного ядра (как было показано во второй части исследования с процессором Athlon 64 FX-62), однако для полноценного раскрытия потенциала явно требуется кардинальная переделка уже довольно устаревшей (примерно 5-летней давности) архитектуры процессора. Резюмируя вышесказанное, применительно к оперативной памяти, скажем следующее: поддержка DDR2 в новых процессорах AMD «AM2» была реализована, причем достаточно полноценно и качественно (интегрированный контроллер памяти не вызывает нареканий), однако сами процессоры, архитектура которых осталась все той же, оказались не способны в полной мере востребовать ее высокий потенциал, характерный для высокоскоростных модулей. Утилизация пропускной способности двухканальной DDR2-800 в лучшем случае не превышала 70%.
Как бы там ни было, развитие технологии памяти DDR2 пошло вверх — прежде всего, по частотам (в сторону их увеличения) и таймингам (в сторону уменьшения). Отметка в 500 МГц («DDR2-1000») была покорена еще в прошлом году, поэтому новым неофициальным «стандартом» этого года можно признать модули памяти скоростной категории «DDR2-1066» (с типичной для них схемой таймингов 5-5-5-15-2T). Достижению этой отметки способствовало принятие нового стандарта, совместно разработанного компаниями Corsair и NVIDIA, именуемого Enhanced Performance Profiles (EPP). Суть этого стандарта заключается в записи дополнительных параметров тонкой настройки подсистемы памяти в ранее неиспользуемую область микросхемы SPD (Serial Presence Detect) модулей памяти. При этом «стандартная» часть данных SPD по-прежнему включает в себя только самые основные параметры памяти стандарта JEDEC, тогда как новые Enhanced Performance Profiles содержат множество важных временных и электрических параметров, обойденных в стандартных SPD, — таких как задержки командного интерфейса (Command Rate) и напряжение питания модулей. Применение такого подхода позволяет модулям памяти, оснащенным EPP, работать в соответствии с их оптимальными режимами работы, заданными производителем, сохраняя при этом совместимость со стандартом JEDEC. Для полной реализации преимуществ Enhanced Performance Profiles необходима поддержка этого стандарта со стороны материнских плат — они должны быть в состоянии как распознать наличие профилей EPP, так и установить рабочий режим модулей памяти в соответствии с данными этих профилей.
Вполне очевидно, что первыми модулями, поддерживающими новый стандарт EPP, стали модули памяти от одного из разработчиков стандарта — компании Corsair (XMS2-8500C5, представляющие собой 2-ГБ комплект модулей DDR2-1066 с задержками 5-5-5-15-2T), в то время как поддержка EPP в материнских платах была достаточно быстро реализована крупнейшими производителями системных плат под новую платформу AMD «AM2», основанных на чипсетах NVIDIA nForce 570/590 SLI. Быстрому появлению таких материнских плат способствовало удачное сочетание обстоятельств — практически одновременный анонс платформы AMD «AM2» и стандарта EPP. Несмотря на разработку стандарта EPP компаниями Corsair и NVIDIA, применение стандарта EPP вовсе не ограничилось продукцией компании Corsair — в достаточно скором времени инициатива была подхвачена такими ведущими компаниями-производителями памяти, как OCZ, Kingston, A-DATA, Crucial Technology и др.
Применение профилей EPP, задающих оптимальный режим работы подсистемы памяти, способствовало дальнейшему росту частот памяти, с одной стороны, и снижению ее задержек — с другой. Рекорды частоты и таймингов ставились один за другим. Среди важнейших достижений индустрии, в хронологическом порядке, отметим анонсы модулей Corsair TWIN2X2048-6400C4 (DDR2-800, 4-4-4-12-2T) и TWIN2X2048-8500C5 (DDR2-1066, 5-5-5-15-2T), GeIL DDR2-1066 PC8500 Ultra (5-5-5-15, реально достигающие рейтинг PC9600 DDR2-1200, 4-5-4-10), OCZ PC2-9000 Ti Alpha VX2 (DDR2-1120), модулей памяти японского производителя CFD Firestix PC2-10000 (DDR2-1200) с возможностью работы на частоте до 625 МГц (DDR2-1250), Buffalo DDR2 PC2-10000 (DDR2-1250), «низколатентных» модулей Corsair TWIN2X2048-6400C3 (DDR2-800, 3-4-3-9-2T), а также модулей Kingston HyperX PC9200 (DDR2-1150, 5-5-5-15) и PC9600 (DDR2-1200, 5-5-5-15). Таким образом, реальный частотный предел технологии DDR2 на сегодня составляет уже 625 МГц (DDR2-1250), а предел по таймингам модулей при стандартной частоте (DDR2-800) — CL=3. И в том, и в другом случае столь экстремальный разгон достигается ценой значительного повышения питающего напряжения модулей — до 2.4-2.5 В включительно. Чтобы оценить, насколько велико такое значение напряжения, напомним, что по стандарту JEDEC напряжение питания модулей памяти DDR2 составляет всего 1.8 В, тогда как цифра в 2.5 В привычна для модулей памяти предыдущего поколения — стандарта DDR. Естественно, столь значительное увеличение напряжения питания (примерно на 38%) привело к пропорциональному увеличению рассеиваемой мощности (в первом приближении, по квадратичной зависимости — примерно на 93%), что существенно затрудняет дальнейший рост частот DDR2. Возможными вариантами решения проблемы могут являться либо переход на новый стандарт DDR3 (о нем мы вкратце поговорим несколько позже), либо применение нетривиальной системы охлаждения модулей. По этому пути пошли компании Corsair и OCZ. Первая из них к концу года представила модули серии DOMINATOR (TWIN2X2048-9136C5D, DDR2-1142, 5-5-5-15-2T и TWIN2X2048-8888C4D, DDR2-1111, 4-4-4-12-2T, реально способные работать на частотах 600-625 МГц) с уникальной технологией охлаждения Dual-path Heat Xchange (DHX) и опциональной воздушной системой охлаждения DOMINATOR Airflow Fans. Вслед за ней, о выпуске подобных продуктов объявила компания OCZ Technology, представив модули OCZ PC2-9200 (DDR2-1150, 5-5-5-18, 2.4 В) с технологией FlexXLC (Xtreme Liquid Connection), позволяющей опционально подключать модули к системе водяного охлаждения для дополнительного разгона.
Такова тенденция развития высокоскоростного и «низколатентного» направления памяти DDR2. Однако мы уже неоднократно всерьез задавались вопросом об осмысленности этого пути развития. Отчасти, эта тема уже была затронута выше, в связи с рассмотрением новой платформы AMD «AM2», для которой даже двухканальная DDR2-800 уже оказалась в некоторой мере избыточной. Однако «избыточность» подсистемы памяти по пропускной способности была выявлена лишь в случае «одноядерного» доступа к ней, то есть, в первом приближении, при использовании лишь половины потенциала современных двухъядерных процессоров. В связи с этим, закономерно возникает вопрос — быть может, высокоскоростные модули памяти окажутся востребованными для двухъядерных систем, при обращении к памяти обоих ядер процессора? Ответом на этот вопрос явилось наше очередное низкоуровневое исследование, именуемое «Двухканальная DDR2-800 на платформах с двухъядерными процессорами AMD Athlon 64 X2 и Intel Core 2 Duo: исследование эффективности «двухъядерного» доступа к памяти». В этом исследовании мы изучили эффективность одновременного обращения к памяти со стороны обоих ядер современных двухъядерных процессоров — Intel Core 2 Duo и AMD Athlon 64 X2 и показали, что «двухъядерный» доступ к памяти действительно приводит к увеличению утилизации ее пропускной способности. Однако такое увеличение нельзя считать заметным. Так, на платформе Intel Core 2 Duo «узким местом» системы выступила 266-МГц системная шина с пиковой пропускной способностью 8.53 ГБ/с (для сравнения, пиковая ПСП двухканальной DDR2-800 составляет 12.8 ГБ/с). Что касается платформы AMD «AM2» — где, казалось бы, при доступе в память сразу двумя ядрами передача данных могла бы осуществляться параллельно с удвоенной скоростью, реальный прирост ПСП составил лишь примерно 17% (абсолютный показатель максимальной реальной ПСП — 9.3 ГБ/с). По всей видимости, новым ограничением платформы AMD «AM2» явились особенности реализации общей шины системных запросов и/или шины памяти интегрированного контроллера памяти. Как бы там ни было, факт остается фактом: реальный потенциал даже двухканальной DDR2-800 в очередной раз остался нераскрытым, не говоря уж о более скоростных ее вариантах — от DDR2-1066 до DDR2-1200+.
Тем не менее, в направлениях развития DDR2 в 2006 году можно наметить еще одну тенденцию, на сей раз практически полезную. Как ни странно, развитие этой тенденции обусловлено не эволюцией платформ, а грядущим выходом новой операционной системы от Microsoft — Windows Vista, весьма требовательной к объемам памяти (отмечается, что для комфортной работы в этой ОС потребуется 2-4 ГБ оперативной памяти). Поэтому, обозначенная тенденция заключается в увеличении объема памяти, приходящегося на один модуль. Типичной на сегодняшний день продукцией производителей памяти можно считать модули, представляющие собой 2-ГБ двухканальные комплекты из двухбанковых (16-микросхемных) модулей памяти емкостью 1 ГБ каждый. Компании-производители памяти ставят своей задачей увеличение этого объема до 2 ГБ на модуль. Первой о себе заявила компания PQI, представившая под слоганом «Будь готов к Vista!» 2-ГБ модули памяти далеко не самой высокоскоростной категории DDR2-533 (3-3-3-8). С намного более серьезным заявлением ближе к концу года выступила компания G.Skill, представив 2-ГБ варианты модулей DDR2-667 MQ (5-5-5-15) и DDR2-800 MQ (6-6-6-18). Все из перечисленных модулей функционируют при сравнительно высоких задержках (а также при стандартном напряжении питания), однако не следует забывать, что рассчитаны они, скорее, на массового потребителя, нежели на энтузиастов-оверклокеров.
Напоследок, несколько слов о грядущей памяти нового стандарта DDR3, ранние образцы которой были представлены некоторыми производителями еще в прошлом году. Напомним, что DDR3 можно считать естественным продолжением развития идеологии DDR: переход от DDR2 к DDR3 аналогичен переходу от DDR к DDR2. Он предполагает введение новой схемы 8n-prefetch вместо 4n-prefetch, применяемой в настоящее время в DDR2 (напомним, что в DDR, соответственно, применялась схема 2n-prefetch), что проявляется в виде дальнейшего уменьшения вдвое собственной частоты функционирования микросхем памяти (этим достигается уменьшение их энергопотребления, но ценой увеличения задержек) и увеличением во столько же раз частоты «внешнего интерфейса» модулей памяти. Так, планируемая частота функционирования первых модулей DDR3 составляет 800 МГц с возможностью роста до 1600 МГц (что ровно в 2 раза превосходит официальный частотный предел DDR2). Важным шагом в этом направлении в 2006 году можно считать анонс компаний AMD и SimpleTech о совместной работе по формированию спецификации модулей памяти данного типа. Отмечается, что емкость модулей DDR3 будет находиться в пределах от 512 Мб до 32 Гб. Что касается сроков выхода продукции, тестирование модулей должно начаться в 2007 году, а серийный выпуск — лишь в 2008 году. Однако вышеназванные компании — далеко не единственные участники развития этого направления индустрии. Так, один из производителей памяти, пожелавший остаться неизвестным, сообщает о значительно более ранних сроках анонса и поставок модулей памяти DDR3 — вместе с выходом первых чипсетов семейства Intel Bearlake.
Это лишь предположения, а как оно окажется на самом деле — поживем, увидим. Самое главное, чтобы ведущие производители платформ (прежде всего, процессоров и чипсетов) к тому моменту всерьез задумались о том, что «узким местом» системы все в большей и большей мере становятся именно эти компоненты платформы, а вовсе не подсистема памяти. Ведь диапазон пропускной способности грядущей DDR3 выглядит весьма внушительно — от 12.8 ГБ/с для DDR3-800 (в двухканальном режиме) до 25.6 ГБ/с для DDR3-1600, тогда как типичная полоса пропускания данных внутри процессоров и/или чипсетов на сегодня едва ли превышает даже 10 ГБ/с. Как показали наши недавние исследования, не сильно спасает положение и «двухъядерность» современных процессоров. Так что, чтобы получить реальную выгоду от DDR3, переделку компонентов платформы придется осуществлять на гораздо более глубоком уровне.
