Раскрываем потенциал DDR2-533

Часть 2: частота FSB 266 МГц, процессор Intel Pentium 4 Prescott


Примерно неделю назад вашему вниманию были представлены наши первые результаты тестирования памяти DDR2-533 на низком уровне при частоте системной шины (FSB) 266 МГц, соответствующей собственной частоте функционирования памяти данного типа. В этом тестировании участвовал новый процессор Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.46 ГГц, основанный, по сути, на старом добром ядре Northwood. В результате чего были получены не самые впечатляющие результаты тестирования подсистемы памяти, поскольку архитектура ядра Northwood весьма значительно сдерживает ее потенциал. Вследствие чего был сделан вывод, что полное раскрытие реального потенциала DDR2-533 в двухканальном режиме следует ожидать лишь с выходом процессоров Pentium 4 на ядре Prescott (эффективность работы с памятью которого значительно выше), поддерживающих 266-МГц частоту процессорной шины.

Выход новой ревизии процессоров Prescott — по всей видимости, дело не самого ближайшего будущего, но... почему бы нам не попробовать поэкспериментировать с имеющимися процессорами, рассчитанными на 200-МГц частоту FSB? Тем более что в распоряжении нашей лаборатории оказалась весьма интересная модель материнской платы ECS PF21 Extreme, основанная на чипсете Intel 925XE и оснащенная, в отличие от Intel D925XECV2, оверклокерскими функциями, в частности, возможностью изменения частоты FSB в очень широких пределах — от 200 до 510(!) МГц включительно. Итак, встречайте!

Конфигурация тестовых стендов

Тестовый стенд №1

  • Процессор: Intel Pentium 4 3.6 ГГц (ядро Prescott)
  • Чипсет: Intel 925XE, частота FSB 200 МГц
  • Материнская плата: ECS PF21 Extreme, BIOS от 10/29/2004
  • Память: 2x256 МБ Samsung DDR2-533, тайминги 4-4-4-11
  • Видео: Leadtek PX350 TDH, NVIDIA PCX5900
  • HDD: WD Raptor WD360, SATA, 10000 rpm, 36Gb
  • Драйверы: Intel Chipset Utility 6.0.1.1002, NVIDIA Forceware 62.01, DirectX 9.0c

Тестовый стенд №2

  • Процессор: Intel Pentium 4 3.6 ГГц (ядро Prescott), реальная частота 3.7 ГГц
  • Чипсет: Intel 925XE, частота FSB 266 МГц
  • Материнская плата: ECS PF21 Extreme, BIOS от 10/29/2004
  • Память: 2x256 МБ Samsung DDR2-533, тайминги 4-4-4-11
  • Видео: Leadtek PX350 TDH, NVIDIA PCX5900
  • HDD: WD Raptor WD360, SATA, 10000 rpm, 36Gb
  • Драйверы: Intel Chipset Utility 6.0.1.1002, NVIDIA Forceware 62.01, DirectX 9.0c


Результаты тестирования

Для тестирования был выбран «разблокированный» экземпляр процессора Intel Pentium 4 Prescott 3.6 ГГц, поддерживающий смену значений коэффициента умножения частоты FSB от 14 до 18 включительно. В первой серии тестов в настройках BIOS материнской платы была выставлена частота FSB 200 МГц, режим работы памяти — DDR2-533, значения таймингов — по данным SPD (4-4-4-11). Для тестирования памяти в синхронном режиме выставлялась частота FSB 266 МГц, питающее напряжение процессора было повышено до 1.3875 В. Важно отметить, что был выставлен режим работы памяти DDR2-400, что на деле означает ее функционирование при соотношении частот DRAM:FSB = 1:1, т.е. при частоте 266 МГц. Тогда как режим DDR2-533 означает функционирование при соотношении частот DRAM:FSB = 4:3 и непременно привел бы к неработоспособности подсистемы памяти. Кроме того, для этого случая был выставлен асинхронный режим работы шин PCI и PCI Express, обеспечивающий их функционирование на штатных частотах 33.3 и 100 МГц, соответственно.

Реальная пропускная способность памяти

Низкоуровневые характеристики подсистемы памяти (ПСП и латентность), как обычно, измерялись с помощью тестового пакета RightMark Memory Analyzer.

Характеристика Стенд №1
(FSB 200 МГц)
Стенд №2
(FSB 266 МГц)
Средняя реальная ПСП на чтение, МБ/с 4963 5958
Средняя реальная ПСП на запись, МБ/с 2024 2282
Максимальная реальная ПСП на чтение, МБ/с 6412 8247
Максимальная реальная ПСП на запись, МБ/с 4287 5695

На первой платформе (с частотой FSB 200 МГц) средняя реальная ПСП на чтение составляет 4963 МБ/с — примерно 77.5% от теоретического максимума (обусловленного предельной пропускной способностью системной шины 6.4 ГБ/с), и на 22% выше по сравнению с результатами, полученными ранее на Pentium 4 Extreme Edition. Переход к 266-МГц процессорной шине, снимающей ее ограничение на предельную ПСП, сопровождается ощутимым увеличением средней реальной ПСП на чтение до 5958 МБ/с. Абсолютный прирост составляет довольно большую величину — 20% (учитывая, что максимально возможный прирост, вытекающий из соотношения частот — 33.3%). Что касается средней реальной ПСП на запись, как сами значения, так и абсолютный прирост при переходе к 266-МГц шине (12.7%) весьма невелики. Тем не менее, ожидать чего-то большего вряд ли стоит — учитывая значительное влияние особенности работы кэша процессора на запись на результаты данного подтеста. Кроме того, не следует забывать, что эти величины мы не зря называем «средними», лишь косвенно относящимися к реальной характеристике пропускной способности подсистемы памяти, потому как они лимитированы множеством других факторов.


Максимальная реальная пропускная способность памяти DDR2-533,
Intel Pentium 4 Prescott, частота системной шины 266 МГц

Переходим к рассмотрению максимальных величин ПСП. Как и следовало ожидать, использование процессора на ядре Prescott расставило все на свои места. Максимальная реальная ПСП на чтение на первом тестовом стенде — 6412 МБ/с — жестко лимитирована пропускной способностью системной шины. Соответствующая величина на втором стенде — 8247 МБ/с(!). Комментарии почти излишни — абсолютный прирост 28.6%, а само значение составляет 96.6% от теоретического предела (8.53 ГБ/с). Что ж, эффективность DDR2-533 в двухканальном режиме при операциях чтения при правильной их организации (реализованной в процессорном ядре Prescott) весьма высока!

Раскрытие потенциала ПСП DDR2-533 можно также увидеть по величинам максимальной реальной ПСП на запись, которая, согласно данным наших многочисленных исследований, жестко лимитирована на уровне 2/3 от теоретической ПС процессорной шины. Прирост этого параметра при увеличении частоты FSB с 200 до 266 МГц составляет 32.8%. Напомним, что почти идентичный результат мы получили неделю назад при тестировании той же памяти, с тем же чипсетом, только с другим процессором — Pentium 4 Extreme Edition.

Латентность памяти

Методика измерения латентности, применительно к процессорам семейства Pentium 4, была подробно разработана, обоснована и описана ранее. Поэтому остановимся на ней лишь вкратце: в тесте латентности используется псевдослучайный (а также полностью случайный) режим обхода сравнительно большого блока памяти (16 МБ) с шагом в 128 байт («эффективный» размер строки кэша L2, связанный с аппаратной предвыборкой смежной строки из памяти в кэш во всех режимах обхода).


Латентность памяти DDR2-533 (псевдослучайный и случайный обход),
Intel Pentium 4 Prescott, частота системной шины 266 МГц

Характеристика Стенд №1
(FSB 200 МГц)
Стенд №2
(FSB 266 МГц)
Средняя* латентность**
псевдослучайного доступа, нс
48.3 41.7
Минимальная латентность**
псевдослучайного доступа, нс
47.5 40.8
Максимальная латентность**
псевдослучайного доступа, нс
54.3 47.6
Средняя* латентность**
случайного доступа, нс
116.2 104.7
Минимальная латентность**
случайного доступа, нс
115.6 104.1
Максимальная латентность**
случайного доступа, нс
133.3 121.6

*без разгрузки шины
**размер блока 16 МБ

Средняя латентность псевдослучайного обхода памяти (полученная без разгрузки шины посредством вставки «пустых» операций) на первом тестовом стенде, при асинхронном режиме функционирования памяти, составляет 48.3 нс (что почти на 40% ниже величины, полученной на Pentium 4 XE). Разброс значений латентности в условиях постепенной разгрузки шины — всего 7 нс (от 47.5 до 54.3 нс, на Pentium 4 XE разброс составляет целых 40 нс!). Переход к синхронному режиму работы памяти (тестовый стенд №2) сказывается на латентности весьма положительным образом — во всех случаях она снижается примерно на 7 нс. Еще большее уменьшение латентности памяти (на 11-12 нс) наблюдается при случайном обходе, при сохранении разброса значений на уровне 17 нс. Тем не менее, напомним, что значения латентности полностью случайного доступа намного менее интересны (с точки зрения оценки истинной латентности памяти), ввиду значительного влияния промахов D-TLB процессора на получаемые результаты.

Итоги

Наше предположение, сделанное неделей раньше, полностью себя оправдало. Достаточно всего лишь выбрать более «продвинутое» процессорное ядро, с точки зрения организации работы с подсистемой памяти (реализации BIU, алгоритмов Hardware и Software Prefetch), как все встает на свои места. Повышение частоты системной шины с 200 МГц до 266 МГц (на 33.3%) сопровождается весьма сопоставимым выигрышем в максимальной реальной пропускной способности памяти (на 28.6% при операциях чтения, и на 32.8% при операциях записи). Дополнительным приятным моментом является ощутимое снижение латентности памяти (на 7 нс, что составляет примерно 14.5% относительно самих величин латентности), что определенно является следствием перевода подсистемы памяти из асинхронного режима функционирования в синхронный. Итак, начиная с данного момента можно констатировать: использование памяти типа DDR2-533 в двухканальном режиме совместно с процессорами Intel Pentium 4 на ядре Prescott при частоте FSB 266 МГц полностью себя оправдывает. Несмотря на то, что в будущей ревизии процессоров Pentium 4 Prescott ожидается увеличение объема L2-кэша до 2 МБ, результаты настоящего тестирования можно считать окончательными (и распространить их на будущие модели процессоров), поскольку объем L2-кэша практически не влияет на низкоуровневые характеристики подсистемы памяти. Осталось лишь дождаться официального анонса и реальных поставок самих процессоров Pentium 4 Prescott, поддерживающих 266-МГц системную шину.

Модули памяти Samsung DDR2 предоставлены компаниями MERLION и Русский Стиль




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.