Исследование основных характеристик модулей памяти DDR

Часть 7: Модули Patriot DDR400+XBLK и первые результаты тестов в режиме DDR-500

Мы продолжаем цикл статей, посвященный изучению важнейших характеристик модулей памяти DDR на низком уровне с помощью универсального тестового пакета RightMark Memory Analyzer. Очередной экземпляр, попавший в поле нашего исследования — 1-ГБ пара модулей (специально «подогнанных друг к другу» для работы в двухканальном режиме) DDR-400 серии +XBL (eXtreme Bandwidth and Latency), предназначенной для оверклокеров, энтузиастов и геймеров. Отличительная особенность этой серии — низкие задержки при работе в родном, официальном режиме DDR-400 (2-2-2-5), а также способность работать при частотах вплоть до 266 МГц, т.е. в неофициальных режимах DDR-433, DDR-466, DDR-500 и DDR-533.

Информация о производителе модуля

Производитель модуля: Patriot Memory (подразделение PDP Systems, Inc.)
Производитель микросхем модуля: неизвестен
Сайт производителя модуля: www.patriotmem.com

Внешний вид модуля

Фото модуля памяти

Внешний вид модулей памяти, покрытых обычным алюминиевым теплоотводом красного цвета, вполне привычен для модулей памяти DDR Patriot.

Part Number модуля

Руководство по расшифровке Part Number модулей памяти DDR серии +XBL на сайте производителя отсутствует. В кратком техническом описании (datasheet) модулей с Part Number PDC1G3200+XBLK указывается, что продукт представляет собой комплект из двух «подогнанных» друг к другу модулей DDR-400 суммарным объемом 1ГБ, способных функционировать в широком интервале частот — от 200 МГц (DDR-400, PC3200) до 266 МГц (DDR-533, PC4200) и в номинальном режиме DDR-400 характеризуются очень низкими задержками — 2-2-2-5. Рекомендуемые схемы таймингов и рабочие напряжения для каждого из режимов приведены ниже в таблице. Производитель отмечает, что модули проходят 100% тестирование в каждом из указанных режимов при указанных условиях, т.е. фактически гарантирует стабильность их работы во всех перечисленных режимах.

Данные микросхемы SPD модуля

Описание общего стандарта SPD:
JEDEC Standard No. 21-C, 4.1.2 — SERIAL PRESENCE DETECT STANDARD, General Standard

Описание специфического стандарта SPD для DDR:
JEDEC Standard No. 21-C, 4.1.2.4 — Appendix D, Rev. 1.0: SPD’s for DDR SDRAM

Содержимое микросхемы SPD выглядит несколько необычно. По данным байта 18, модули поддерживают всего одно значение задержки CAS# = 2. Этому, главному значению задержки сигнала CAS# (CL X), соответствует период синхросигнала 5 нс, т.е. функционирование модулей в режиме DDR-400. Схема таймингов для этого случая совпадает с указанной в техническом описании — 2-2-2-5, что по идее должно гарантировать выставление именно этих таймингов по умолчанию BIOS-ами большинства материнских плат. Тем не менее, в байте 23 по непонятной причине прописано и второе, уменьшенное значение задержки CAS# (CL X-0.5, т.е. по идее, неофициальная для DDR величина t_CL = 1.5), которому, тем не менее, соответствует тот же самый период синхросигнала 5 нс, т.е. режим DDR-400. Схема таймингов для второго случая, если бы она поддерживалась стандартом, записывалась бы как 1.5-2-2-5. К слову об отклонении от стандарта, среди прочих особенностей содержимого SPD рассматриваемых модулей можно отметить неопределенный номер ревизии SPD «0.0», а также отсутствие данных о Part Number модуля (вместо него приводится некая последовательность байтов 01h, 64h и 08h, непереводимая в текстовый вид), а также их дате изготовления и серийном номере. Код производителя (PDP Systems), тем не менее, указан верно.

Конфигурации тестовых стендов

Тестовый стенд №1

• Процессор: AMD Athlon 64 4000+, 2.4 ГГц (ClawHammer, 1 МБ L2)
• Чипсет: NVIDIA nForce4 SLI X16
• Материнская плата: ASUS A8N32SLI Deluxe, версия BIOS 0502 от 10/06/2005
• Память: 2x512 МБ Patriot DDR-400+XBLK (в режиме DDR-400)

Тестовый стенд №2

• Процессор: AMD Athlon 64 4000+, 2.4 ГГц (ClawHammer, 1 МБ L2)
• Чипсет: NVIDIA nForce4 SLI X16
• Материнская плата: ASUS A8N32SLI Deluxe, версия BIOS 0502 от 10/06/2005
• Память: 2x512 МБ Corsair XMS PC3200, DDR-400

Тестовый стенд №3

• Процессор: AMD Athlon 64 3500+, 2.0 — 2.2 ГГц (Venice, 512 КБ L2)
• Чипсет: ATI Radeon Xpress 200 CrossFire
• Материнская плата: ECS RD480-A939, версия BIOS 1.1b от 13/02/2006
• Память: 2x512 МБ Patriot DDR-400+XBLK (в режиме «DDR-500»)

Тестовый стенд №4

• Процессор: AMD Athlon 64 FX-57, 2.0 — 2.8 ГГц (San Diego, 1 МБ L2)
• Чипсет: ATI Radeon Xpress 200 CrossFire
• Материнская плата: ECS RD480-A939, версия BIOS 1.1b от 13/02/2006
• Память: 2x512 МБ Patriot DDR-400+XBLK (в режиме «DDR-500»)

Результаты тестирования

Тесты в режиме DDR-400

Первая серия тестов проводилась в стандартном скоростом режиме DDR-400 (стенд №1). Для сопоставления полученных результатов с чем-либо мы провели те же самые тесты с использованием давно имеющейся в распоряжении нашей тестовой лаборатории пары 512-МБ модулей Corsair DDR-400, обладающих столь же низкими таймингами 2-2-2-5 (стенд №2).

^*размер блока 16 МБ

Результаты тестов достаточно очевидны и не нуждаются в пояснениях: модули DDR-400 серии +XBLK от Patriot в стандартном режиме DDR-400 обладают отличными скоростными характеристиками. По многим параметрам они не уступают, если и вовсе не оказываются идентичными высокоскоростным модулям Corsair DDR-400 с таймингами 2-2-2-5.

«Тесты стабильности», т.е. тесты модулей в более экстремальных условиях — с «разгоном по таймингам» в данном случае не проводим по той простой причине, что значения таймингов 2-2-2-5 на платформе AMD Athlon 64 далее уменьшать просто некуда. Вместо этого, переходим к рассмотрению результатов гораздо более интересной серии тестов в режиме «DDR-500».

Тесты в режиме «DDR-500»

Мы не зря взяли название этого режима в кавычки — во-первых, строгого соответствия ему (т.е. функционированию модулей памяти при 250 МГц) здесь нет, во-вторых, частота памяти зависит от частоты процессора.

Какова причина проведения этих тестов? Как известно, последняя ревизия «E» процессоров AMD Athlon 64/FX поддерживает новые, «неофициальные» (они официально не указаны в документации AMD, по всей вероятности, поскольку сами режимы не утверждены стандартом JEDEC) режимы функционирования подсистемы памяти — с предельной частотой в 233 и 250 МГц, которые можно задать в BIOS-ах недавних моделей материнских плат, например, ECS RD480-A939. «Предельной» именно потому, что реальная частота зависит от частоты процессора/контроллера памяти (она получается делением ее на некоторый целый делитель) и, как правило, всегда оказывается меньшей по сравнению с этим пределом (MemClk limit).

Таким образом, с последней ревизией процессоров AMD и надлежащей поддержкой со стороны BIOS материнских плат мы теперь можем реально использовать более скоростную, нестандартную память DDR «по ее прямому назначению», не прибегая при этом к разгону остальных компонентов системы посредством повышения частоты FSB. Поскольку рассматриваемые модули поддерживают частоты вплоть до 266 МГц (DDR-533), мы решили незамедлительно воспользоваться ими для тестирования новых режимов работы двухканального контроллера памяти AMD64, интегрированного в процессоры AMD Athlon 64/FX.

Итак, в теории все выглядит хорошо, однако на деле оно оказывается не так, как того можно было бы ожидать. Проблема заключается в уже отмеченной выше неизбежной установке частоты памяти в зависимости от частоты процессора путем ее деления на некоторую целую константу. С одной стороны, это приводит к непостоянству частоты памяти во времени при динамическом изменении частоты процессора с помощью удобной, нужной и полезной технологии AMD Cool`n'Quiet, либо (если по каким-либо причинам эта технология не используется) просто к зависимости частоты памяти от данной конкретной модели процессора, рассчитанного на функционирование при данной конкретной максимальной частоте. С другой стороны (что более важно), тесты показывают, что в неофициальном режиме «DDR-500» процессор зачастую выбирает не тот делитель, который наиболее близко соответствовал бы заданному пределу, а больший, что соответствует меньшей частоте памяти. Все это отражено в приведенной ниже таблице с результатами.

^*размер блока 16 МБ

Рассмотрим, для начала, результаты тестов на процессоре AMD Athlon 64 3500+ (стенд №3). В штатном частотном режиме (частота 2.2 ГГц) ожидаемая частота памяти могла бы составлять 244.4 (2200 / 9) МГц, реально же выбирается больший делитель (/10), снижающий ее частоту до 220 МГц (как если бы она была ограничена режимом DDR-466 — кстати, тесты, проведенные в этом режиме ограничения частоты, действительно оказались аналогичными). Подтверждением этого является, в частности, величина максимальной реальной ПСП на чтение, составляющая 6915 МБ/с, тогда как теоретический предел 244-МГц шины памяти составляет 7820 МБ/с. Максимальная теоретическая ПСП 220-МГц шины памяти, равная 7040 МБ/с, оказывается гораздо ближе к наблюдаемой величине, т.е. в этом тесте наблюдается 98% эффективность утилизации шины памяти, вполне типичная для этого класса платформ.

Аналогичная картина наблюдается при понижении частоты процессора до 2 ГГц. Ожидаемая частота памяти в этом случае вообще могла бы оказаться предельной — 250 (2000 / 8) МГц, тем не менее, и здесь выбирается больший делитель (/9), вновь ближе соответствующий режиму DDR-466, нежели DDR-500 — реальная частота памяти оказывается равной 222.2 МГц. Как мы видим, это сопровождается некоторым дальнейшим увеличением максимальной реальной ПСП на чтение до 7029 МБ/с.

Переходим к результатам тестов с участием процессора Athlon 64 FX-57 (стенд №4), позволяющего использовать гораздо более широкий частотный диапазон. Штатный режим (частота 2800 МГц) позволяет достичь несколько большую частоту памяти по сравнению с тем, что мы видели выше. Более того, на этот раз действительное значение частоты совпало с ожидаемым — 233.3 МГц (2800 / 12). Максимальная реальная ПСП в этом тесте составила 7193 МБ/с, т.е. примерно 96% от теоретического максимума (7467 МБ/с).

Еще большую частоту памяти нам удалось достичь при понижении частоты процессора до 2.4 ГГц. И вновь ожидаемая частота памяти (240 МГц = 2400 / 10) совпала с реально наблюдаемой, которая проявила себя в виде еще большей максимальной реальной ПСП, равной 7331 МБ/с. Теоретический предел ПСП для 240 МГц составляет 7680 МБ/с, т.е. в этом тесте эффективность утилизации шины памяти составляет примерно 95.5%. Надо заметить, она несколько падает по мере увеличения частоты памяти, что, возможно, отражает реальный предел эффективности памяти DDR как таковой.

Дальнейшее понижение частоты процессора Athlon 64 FX-57 до 2200 и, далее, 2000 МГц, приводит к результатам, аналогичным тем, что мы наблюдали выше при исследовании процессора Athlon 64 3500+ (единственная разница, пожалуй, заключается в том, что на Athlon 64 FX-57 при этих частотах максимальная реальная ПСП, по не совсем понятным причинам, оказывается несколько хуже). А именно, устанавливаются значительно меньшие частоты памяти — 220 и 222 МГц, по сравнению с ожидаемыми 244 и 250 МГц, соответственно. Складывается такое впечатление, что установка лимита частоты памяти в 250 МГц в настройках контроллера памяти AMD64 на самом деле ограничивает частоту памяти на уровне 240 МГц — именно такой частотный предел нам удалось достичь в реальных условиях.

Итоги

Исследованные модули памяти Patriot DDR-400+XBLK можно считать типичными высокоскоростными модулями DDR на сегодняшний день, в связи с доступностью топовых 2-ГБ высокоскоростных модулей — уже среднего объема, не уступающих по своим скоростным характеристикам давно известной, аналогичной 1-ГБ паре модулей Corsair DDR-400.

В то же время, в отличие от последних, для Patriot DDR-400+XBLK производителем заявлена поддержка более высокоскоростных режимов — от DDR-433 до DDR-533 включительно, которые нам отчасти удалось испытать в настоящем исследовании. Поскольку для этого испытания мы не прибегали к помощи разгона всех компонентов системы по частоте шины, а использовали новые, неофициальные режимы работы интегрированного контроллера памяти последней ревизии «E» процессоров AMD Athlon 64/FX, формально позволяющие использовать частоты памяти до 250 МГц, скажем несколько заключительных слов и о результатах этого исследования.

Итак, модули Patriot DDR-400+XBLK при повышенном напряжении (2.75V) действительно способны устойчиво функционировать при частотах до 240 МГц (более высокие частоты просто не проверялись), достигая при этом несколько меньшую в сравнении с режимом DDR-400, но все равно весьма высокую (порядка 95%) эффективность утилизации пропускной способности шины памяти. Тем не менее, несколько разочаровывает поведение самого контроллера памяти процессоров AMD64, который в ряде случаев использует большие, чем это нужно, делители частоты памяти. В связи с этим, реально наблюдаемая частота памяти находится в интервале примерно от 220 до 240 МГц, в зависимости от частоты процессора, но никак «не дотягивает» до положенных ей и формально возможных 250 МГц.

В то же время, поскольку использование нестандартных делителей частоты памяти все же относится к «твикингу» (использованию недокументированных функций), то в реальности оно чаще всего остается уделом энтузиастов и сочетается с классическим разгоном «по шине». И здесь новые делители действительно здорово помогают — например, в случае со старшими процессорами, для которых рассчитывать на существенный разгон не приходится, так что элитная память остается «недоразогнанной». В таком случае, выбрав больший частотный предел (меньший делитель), можно дополнительно разогнать память и с большой вероятностью выбрать без остатка «запас прочности» даже у самых удачных модулей (причем агрессивные делители, соответствующие на номинальной частоте 250 МГц, в таком случае как раз и не нужны).

Средняя текущая цена (количество предложений) в московской рознице: