Исследование основных характеристик модулей памяти

Часть 21: Модули Kingston HyperX DDR2-800 (PC2-6400)


Мы продолжаем изучение важнейших характеристик высокоскоростных модулей DDR2 на низком уровне с помощью универсального тестового пакета RightMark Memory Analyzer. Совсем недавно мы рассмотрели двухканальный комплект модулей памяти Kingston high-end серии HyperX, рассчитанный на функционирование в нестандартном режиме «DDR2-900», сегодня же будет рассмотрено похожее предложение, но укладывающееся в рамки стандарта JEDEC — двухканальный комплект модулей памяти Kingston HyperX DDR2-800 высокой емкости (суммарный объем 2 ГБ), обладающих, как утверждает производитель, низкими задержками.

Информация о производителе модуля

Производитель модуля: Kingston Technology
Производитель микросхем модуля: Elpida Memory, Inc.
Сайт производителя модуля:
www.kingston.com/hyperx/products/khx_ddr2.asp
Сайт производителя микросхем модуля:
www.elpida.com/en/products/ddr2.html

Внешний вид модуля

Фото модуля памяти

Со снятыми радиаторами:

Фото микросхемы памяти

Part Number модуля

Расшифровка Part Number модуля

Руководство по расшифровке Part Number модулей памяти DDR2 на сайте производителя отсутствует. В краткой технической документации модулей с Part Number KHX6400D2LLK2/2G указывается, что продукт представляет собой комплект из двух модулей с низкими задержками (Low Latency, отсюда сокращение «LL») объемом 1 ГБ каждый, имеющих конфигурацию 128M x 64 и основанных на 16 микросхемах с конфигурацией 64M x8. Производитель гарантирует 100% стабильную работу модулей в штатном режиме DDR2-800 при таймингах 4-4-4-12 и питающем напряжении 2.0 В, но в микросхеме SPD в качестве режима по умолчанию прописан режим DDR2-800 со стандартными таймингами 5-5-5-15 и напряжением питания 1.8 В.

Расшифровка Part Number микросхемы

Как и в ранее исследованных Kingston HyperX DDR2-900, в настоящих модулях памяти использованы микросхемы с оригинальной маркировкой их реального производителя (Elpida), что позволяет нам изучить их характеристики в том числе, воспользовавшись описанием технических характеристик (data sheet) 512-Мбит чипов памяти DDR2 Elpida, применяемых в данных модулях.

Поле Значение Расшифровка
0 Производитель (отсутствует, «E» = Elpida Memory)
1 Тип (отсутствует, «D» = монолитное устройство)
2 E Код продукта: «E» = DDR2
3 51 Емкость/количество логических банков: «51» = 512М/4 банка
4 08 Ширина внутренней шины данных: «08» = x8
5 A Протокол питания: «A» = SSTL 1.8V
6 G Ревизия кристалла: «G»
7 Код упаковки (отсутствует, «SE» = FBGA)
8 6E Скорость компонента: «6E» = DDR2-667 (5-5-5)
9 E Код охраны окружающей среды: «E» = без использования свинца

В маркировке рассматриваемых микросхем Elpida, как обычно, отсутствуют поля, характеризующие производителя (Elpida Memory) и тип устройства (монолитное), а также код упаковки устройства (FBGA). Как видно из приведенных в таблице характеристик, микросхемы модуля имеют конфигурацию 64M x8 (полная емкость — 512 Мбит) и рассчитаны на функционирование в «медленном» режиме DDR2-667 (при таймингах 5-5-5), соответствующем первой ревизии стандарта DDR2-667. Заметим, что такие же микросхемы (но другого производителя) применяются в еще более высокоскоростных модулях Kingston HyperX DDR2-900, рассмотренных нами ранее. По-видимому, в обоих случаях можно говорить о тщательном отборе производителем модулей микросхем DDR2-667, обладающих наилучшими показателями скорости и надежности функционирования, вместо использования реальных микросхем скоростной категории DDR2-800.

Данные микросхемы SPD модуля

Описание общего стандарта SPD:

Описание специфического стандарта SPD для DDR2:

Параметр Байт Значение Расшифровка
Фундаментальный тип памяти 2 08h DDR2 SDRAM
Общее количество адресных линий строки модуля 3 0Eh 14 (RA0-RA13)
Общее количество адресных линий столбца модуля 4 0Ah 10 (CA0-CA9)
Общее количество физических банков модуля памяти 5 61h 2 физических банка
Внешняя шина данных модуля памяти 6 40h 64 бит
Уровень питающего напряжения 8 05h SSTL 1.8V
Минимальная длительность периода синхросигнала (tCK) при максимальной задержке CAS# (CL X) 9 25h 2.50 нс (400.0 МГц)
Тип конфигурации модуля 11 00h Non-ECC
Тип и способ регенерации данных 12 82h 7.8125 мс — 0.5x сокращенная саморегенерация
Ширина внешнего интерфейса шины данных (тип организации) используемых микросхем памяти 13 08h x8
Ширина внешнего интерфейса шины данных (тип организации) используемых микросхем памяти ECC-модуля 14 00h Не определено
Длительность передаваемых пакетов (BL) 16 0Ch BL = 4, 8
Количество логических банков каждой микросхемы в модуле 17 04h 4
Поддерживаемые длительности задержки CAS# (CL) 18 38h CL = 5, 4, 3
Минимальная длительность периода синхросигнала (tCK) при уменьшенной задержке CAS# (CL X-1) 23 3Dh 3.75 нс (266.7 МГц)
Минимальная длительность периода синхросигнала (tCK) при уменьшенной задержке CAS# (CL X-2) 25 50h 5.00 нс (200.0 МГц)
Минимальное время подзарядки данных в строке (tRP) 27 32h 12.5 нс
5.0, CL = 5
3.3, CL = 4
2.5, CL = 3
Минимальная задержка между активизацией соседних строк (tRRD) 28 1Eh 7.5 нс
3.0, CL = 5
2.0, CL = 4
1.5, CL = 3
Минимальная задержка между RAS# и CAS# (tRCD) 29 32h 12.5 нс
5.0, CL = 5
3.3, CL = 4
2.5, CL = 3
Минимальная длительность импульса сигнала RAS# (tRAS) 30 27h 39.0 нс
15.6, CL = 5
10.4, CL = 4
7.8, CL = 3
Емкость одного физического банка модуля памяти 31 80h 512 МБ
Период восстановления после записи (tWR) 36 3Ch 15.0 нс
6, CL = 5
4, CL = 4
3, CL = 3
Внутренняя задержка между командами WRITE и READ (tWTR) 37 1Eh 7.5 нс
3.0, CL = 5
2.0, CL = 4
1.5, CL = 3
Внутренняя задержка между командами READ и PRECHARGE (tRTP) 38 1Eh 7.5 нс
3.0, CL = 5
2.0, CL = 4
1.5, CL = 3
Минимальное время цикла строки (tRC) 41, 40 33h, 30h 51.5 нс
20.6, CL = 5
13.7, CL = 4
10.3, CL = 3
Период между командами саморегенерации (tRFC) 42, 40 69h, 30h 105.0 нс
42, CL = 5
28, CL = 4
21, CL = 3
Максимальная длительность периода синхросигнала (tCKmax) 43 80h 8.0 нс
Номер ревизии SPD 62 12h Ревизия 1.2
Контрольная сумма байт 0-62 63 31h 49 (верно)
Идентификационный код производителя по JEDEC 64-71 7Fh, 98h Kingston
Part Number модуля 73-90 00h...00h Не определено
Дата изготовления модуля 93-94 06h, 0Fh 2006 год, 15 неделя
Серийный номер модуля 95-98 5Ah, 15h,
8Eh, 29h
298E155Ah

Содержимое SPD выглядит несколько нестандартно, по всей видимости — ввиду нацеленности на использование уменьшенных задержек. Поддерживаются три различных значения задержки сигнала CAS# — 5, 4 и 3. Первому (CL X = 5) соответствует режим функционирования DDR2-800 (время цикла 2.5 нс) со схемой таймингов 5-5-5-15.6 (с округлением — 5-5-5-16), что примерно совпадает со значениями, заявленными производителем в документации модулей (5-5-5-15 при DDR2-800). Второму значению tCL (CL X-1 = 4) соответствует, как ни странно, режим не DDR2-667, но DDR2-533 (время цикла 3.75 нс). Схема таймингов для этого случая не представляется целыми значениями и может быть записана как 4-3.3-3.3.-10.4, что при округлении превратится в схему 4-4-4-11. Наконец, третьему значению задержки сигнала CAS# (CL X-2 = 3) соответствует режим DDR2-400, вновь с нецелой схемой таймингов 3-2.5-2.5-7.8, превращающейся при округлении в 3-3-3-8. Из особенностей данных SPD можно отметить сравнительно большое, но достаточно часто встречающееся в высокоскоростных модулях минимальное время цикла регенерации tRFC = 105.0 нс. Номер ревизии SPD, идентификационный код производителя, дата изготовления и серийный номер модуля указаны верно, но в то же время, информация о Part Number модуля отсутствует.

Конфигурация тестового стенда

  • Процессор: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73 ГГц (Prescott N0, 2 МБ L2)
  • Чипсет: Intel 975X
  • Материнская плата: ASUS P5WD2-E Premium, версия BIOS 0404 от 03/22/2006
  • Память: 2x1024 МБ Kingston HyperX DDR2-800 Low Latency

Результаты тестирования

Тесты производительности

В первой серии тестов использовалась схема таймингов, выставляемая в настройках BIOS по умолчанию (Memory Timings: «by SPD»). Тестирование осуществлялось в двух скоростных режимах — DDR2-667 при частотах FSB 200 и 266 МГц (множители памяти 1.67 и 1.25, соответственно) и DDR2-800 при частотах FSB 200 и 266 МГц (множители памяти 2.0 и 1.5, соответственно). Напомним, что, начиная с нашего предыдущего исследования, в тестах модулей памяти используется новая версия тестового пакета RMMA 3.65, в которой по умолчанию выбран больший размер тестируемого блока памяти (32 МБ), что позволяет в большей степени устранить влияние сравнительно большого 2-МБ L2-кэша процессора Pentium 4 Extreme Edition.

В режиме DDR2-667 BIOS материнской платы в качестве значений таймингов по умолчанию выставила схему 5-5-5-13 («наугад», т.к. соответствующие данные отсутствуют в SPD), тогда как в режиме DDR2-800 по умолчанию выставляется схема 5-5-5-16, соответствующая рассмотренным выше данным SPD.

Параметр / Режим DDR2-667 DDR2-800
Частота FSB, МГц 200 266 200 266
Тайминги 5-5-5-13 5-5-5-13 5-5-5-16 5-5-5-16
Средняя ПСП на чтение, МБ/с 5387 6406 5617 6875
Средняя ПСП на запись, МБ/с 2056 2252 2321 2465
Макс. ПСП на чтение, МБ/с 6491 8232 6528 8541
Макс. ПСП на запись, МБ/с 4282 5660 4279 5679
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс 56.6 50.0 52.5 45.5
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс 66.2 57.3 61.7 53.0
Минимальная латентность случайного доступа*, нс 118.8 105.3 106.0 95.4
Максимальная латентность случайного доступа*, нс 143.8 123.9 130.2 115.5
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
87.0 78.2 80.3 70.4
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
113.7 96.5 107.3 90.1
Минимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
119.6 105.5 106.2 95.9
Максимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
145.5 125.0 133.7 116.6

*размер блока 32 МБ

Скоростные показатели модулей достаточно высоки — максимальная реальная ПСП составляет примерно 6.4-6.5 ГБ/с при 200-МГц FSB и 8.2-8.6ГБ/с при 266-МГц FSB, т.е. практически достигает теоретического максимума ПС процессорной шины (и даже несколько превосходит его, т.к. некоторое влияние L2-кэша процессора все же присутствует). Задержки при доступе в память, как обычно, уменьшаются при переходе как к более скоростным режимам (от DDR2-667 к DDR2-800), так и к более высокой частоте системной шины (от 200-МГц к 266-МГц FSB). Минимальная латентность памяти в режиме DDR2-800 при частоте системной шины 266 МГц находится в интервале от 45.5 нс (псевдослучайный обход, аппаратная предвыборка включена) до 116.6 нс (случайный обход, аппаратная предвыборка отключена), что несколько уступает значениям, полученным ранее на более «топовых» модулях Kingston HyperX DDR2-900.

Тесты стабильности

Значения таймингов, за исключением tCL, варьировались «на ходу» благодаря встроенной в тестовый пакет RMMA возможности динамического изменения поддерживаемых чипсетом настроек подсистемы памяти. Устойчивость функционирования подсистемы памяти определялась с помощью вспомогательной утилиты RightMark Memory Stability Test, входящей в состав тестового пакета RMMA.

Параметр / Режим DDR2-667 DDR2-800
Частота FSB, МГц 200 266 200 266
Тайминги 3-4-4
(2.0 V)
3-4-4
(2.0 V)
4-5-4-12
(2.0 V)
4-5-4-12
(2.0 V)
Средняя ПСП на чтение, МБ/с 5537 6798 5652 6990
Средняя ПСП на запись, МБ/с 2260 2465 2358 2613
Макс. ПСП на чтение, МБ/с 6501 8331 6515 8632
Макс. ПСП на запись, МБ/с 4282 5664 4281 5675
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс 53.1 46.1 49.3 44.4
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс 62.5 53.3 59.0 51.8
Минимальная латентность случайного доступа*, нс 109.6 95.4 105.5 92.7
Максимальная латентность случайного доступа*, нс 133.9 114.9 129.7 112.7
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
81.9 70.9 75.2 68.5
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
107.9 93.2 102.0 88.4
Минимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
110.4 95.9 105.8 93.1
Максимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
136.6 116.7 132.6 113.6

*размер блока 32 МБ

Минимальные значения таймингов, которые нам удалось достичь в режиме DDR2-667 при использовании рекомендованного производителем повышенного питающего напряжения 2.0 В, как ни странно, выглядят весьма скромно — 3-4-4 (изменение параметра tRAS в данном случае игнорируется). Напомним, что с модулями Kingston HyperX DDR2-900 в указанных условиях нам удалось достичь гораздо более «экстремальную» схему 3-3-2. Еще хуже обстоят дела в режиме DDR2-800 — минимальной возможной (устойчивой) оказалась лишь схема 4-5-4-12, что даже выше по сравнению с «официально» заявленной производителем схемой 4-4-4-12. Что интересно, параметр tRAS в данном случае вносит решающий вклад в устойчивость функционирования подсистемы памяти — его уменьшение приводило к немедленному «зависанию» системы.

Как обычно, выставление «экстремальных» схем таймингов лишь незначительно увеличивает пропускную способность подсистемы памяти и отчетливо проявляет себя лишь в величинах латентностей истинно случайного доступа к памяти. Максимальный эффект снижения задержек достигается в режиме DDR2-667 и составляет порядка 9 нс, т.е. примерно 8%.

Итоги

Исследованные модули Kingston HyperX DDR2-800 (PC2-6400) высокой емкости с «низкими задержками» способны функционировать в скоростных режимах DDR2-667 и DDR2-800 при номинальных условиях (т.е. стандартных схемах таймингов, вроде 5-5-5-15 для режима DDR2-800) и характеризуются высокой производительностью в указанных режимах. В то же время, «разгонный потенциал» модулей по таймингам явно оставляет желать лучшего, что с трудом позволяет говорить о них как о модулях класса «Low Latency». Минимально возможная схема таймингов в режиме DDR2-667, не приводящая к потере устойчивости функционирования подсистемы памяти, составляет всего 3-4-4 (при рекомендованном питающем напряжении 2.0 В), а в режиме DDR2-800 — 4-5-4-12, что «не дотягивает» даже до значений 4-4-4-12, официально заявленных производителем в документации. По крайней мере, на используемой в тестах материнской плате (ASUS P5WD2-E), надежно зарекомендовавшей себя для тестирования высокоскоростных модулей памяти DDR2.


Средняя текущая цена (количество предложений) в московской рознице:

Модули памяти Kingston HyperX DDR2-800 2x1ГБ  Н/Д(1)
Модули памяти Kingston HyperX DDR2-800LL 2x1ГБ  Н/Д(0)




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.