Arial Georgia Tahoma Times New Roman Verdana

RAM Stress Test Professional 2 — программно-аппаратный комплекс тестирования модулей памяти

На практике нередко встречается задача тестирования системы в целом, или ее отдельных компонентов на отказоустойчивость при ее продолжительной работе под нагрузкой. Среди наиболее типичных примеров можно перечислить «профессиональное» тестирование системы на предмет выявления дефектных компонентов системы при производстве персональных компьютеров и серверов, с одной стороны, и «любительское» тестирование устойчивости функционирования исправных компонентов, но работающих во «внештатном», иными словами, «разогнанном» режиме. Одним из важнейших компонентов, стабильность функционирования которого во многом определяет стабильность работы системы в целом, являются модули оперативной памяти. В связи с этим, тестирование данного компонента можно считать одной из важнейших задач тестирования как такового. В настоящее время существует множество программных тестов подсистемы памяти, рассчитанных на работу как с «виртуальной» памятью в среде ОС Windows, так и с «реальной» памятью в среде DOS или ей подобной (деление в некоторой степени условно, ибо в обеих случаях тестируется физическая память). Тем не менее, на рынке существуют и аппаратные, или, точнее, «программно-аппаратные» решения, предназначенные для той же цели. Рассмотрению одного из таких решений и его сопоставлению с программными решениями и посвящена настоящая статья.

Описание продукта

Предлагаемая вашему вниманию плата RAM Stress Test Professional 2 (RST Pro2) — это аппаратно-программное решение, предназначенное для тщательного тестирования оперативной памяти компьютера. Термин «аппаратно-программное» наилучшим образом подходит для описания подобных устройств: данное решение, с одной стороны, аппаратное, поскольку реализовано в виде отдельного физического устройства, подключаемого в PCI-слот компьютера, но, с другой стороны, программное — ввиду того, что тестирование осуществляется не самим устройством, а некой «прошитой» в него программой, которая выполняется центральным процессором.

Тестирование памяти с помощью RST Pro2 позволяет устранить влияние операционной системы, драйверов и пользовательских программ, поскольку устройство загружает собственное ПО при запуске системы. Последнее совместимо с различными процессорами — такими как Intel Pentium 4, Intel Xeon, AMD Operton, AMD Athlon 64/FX, AMD Athlon XP/MP и им подобными. Для проверки и валидирования модулей памяти в устройстве реализовано свыше 30 различных алгоритмов, поддерживающих память типа SIMM, DIMM (SDRAM, DDR, DDR2), RIMM (RDRAM/RAMBus), в том числе как с контролем четности (Parity) и коррекцией ошибок (ECC), так и без таковых; имеется также возможность тестирования кэш-памяти процессора (SRAM). Тестирование осуществляется в защищенном режиме с расширенной физической адресацией (PAE), позволяющей оперировать с объемами памяти до 64 ГБ.

Плата RST Pro2 также имеет дополнительные возможности температурного мониторинга (с помощью двух подключаемых внешних датчиков, не входящих в комплект поставки), контроля состояния блока питания (путем отслеживания флуктуаций питающего напряжения +5V), а также удаленного отображения результатов тестирования с помощью программного обеспечения HyperTerminal или ему подобного, благодаря наличию на плате встроенного последовательного порта.

Функциональные возможности

На этом, пожалуй, стоит закончить с перечислением возможностей устройства, описанных в его документации, и перейти к нашему собственному его рассмотрению. Итак, запуск системы — устройство перехватывает прерывание INT 19h и передает управление встроенной программной прошивке (для краткости, далее будем называть ее просто «программой»), после чего на экране отображается главное меню.

Главное меню программы включает в себя следующие функции:

• Карта памяти (Mem Map)
• Информация микросхемы SPD (SPD)
• Тесты производительности (Benchmark)
• Редактирование конфигурационных регистров PCI-устройств (PCI)
• Тесты памяти (RAM Test)
• Тесты памяти в режиме «прогона» (Burn-In)
• Справочная информация о программе (Help)

Карта памяти, выдаваемая программой, выглядит вполне стандартно: показаны области «основной» (base, conventional) и «расширенной» (extended) памяти, а также области памяти, зарезервированные под системный BIOS, PCI-устройства и информацию ACPI.

Расшифровка информации микросхемы SPD выбранного модуля (программой поддерживается до 8 модулей памяти) впечатляет своей подробностью. Впечатляет и сама возможность считывания этой информации посредством SMBus-контроллера, расположенного в южном мосту чипсета, что определенно следует считать достоинством рассматриваемого программно-аппаратного комплекса. С другой стороны, отметим, что подобную информацию умеют предоставлять и чисто программные решения, в частности, наш универсальный тестовый пакет RightMark Memory Analyzer. Кроме того, ввиду специфики реализации SMBus-контроллера в том или ином чипсете, программному обеспечению RST Pro2 присущи те же ограничения, встречаемые и в других программах, предоставляющих информацию о системе — набор поддерживаемых чипсетов ограничен. В частности, на системе с чипсетом SiS 648 нам не удалось прочитать информацию SPD из установленных в ней модулей памяти.

Меню измерения производительности предоставляет возможность измерения производительности трех компонентов системы — кэша процессора, оперативной памяти, и самого центрального процессора.

Под измерением производительности кэша в программе понимается измерение пропускной способности подсистемы памяти в области малых размеров блока (1 КБ — 4 МБ). Измерения проводятся с помощью 32-, 64- и 128-разрядных регистров в режимах чтения, записи и модификации (очевидно, под этим имеется в виду чтение с последующей записью по тому же адресу). Кривые выглядят аналогично получаемым в тесте Memory Bandwidth тестового пакета RMMA, за исключением ряда непринципиальных отличий. Из недостатков реализованной методики измерения следует отметить посредственную оптимизацию алгоритмов, что особенно заметно в области минимальных размеров блока, меньших или равных размеру L1-кэша процессора — плавный рост кривых в области 1-16 КБ свидетельствует о значительном влиянии на результаты измерений логики предсказания ветвлений процессора вследствие малой степени «разворачивания» циклов чтения-записи. Поскольку при разработке тестового пакета RMMA данная особенность была учтена, отображаемые им кривые пропускной способности L1-кэша лишены подобного недостатка.

Для измерения производительности оперативной памяти программой используются блоки существенно большего размера — от 1 до 512 МБ (общего объема установленной в системе памяти). Как и следовало ожидать, все «кривые» этого теста выглядят «прямыми», за исключением начальной области, где наблюдается резкий спад. Неудивительно, ведь на процессоре Intel Pentium 4 (Prescott), установленном в тестовый стенд, область размеров блока 1 МБ приходится на L2-кэш процессора. Более логичным решением со стороны разработчиков программы явилось бы использование минимального размера блока порядка 4 МБ (выбранного в качестве верхней границы предыдущего теста).

Назначение теста «производительности процессора» не ясно, ибо оно является морально устаревшим — как по используемым величинам Dhrystones и Whetstones, так и по выбору эталонных значений для сравнения.

Встроенный в программу редактор конфигурационных регистров PCI-устройств позволяет отображать и изменять содержимое всех 256 8-битных регистров (представленных для удобства в виде 128 16-битных значений) любого PCI-устройства, задаваемого номером шины (0-255), устройства (0-31) и функции (0-7). Функциональность этого редактора идентична функциональности утилит наподобие WPCREDIT, а также вспомогательной утилиты timings, входящей в состав тестового пакета RMMA.

Меню тестов памяти (для чего и предназначено данное программно-аппаратное решение) позволяет выбрать область памяти, подлежащую тестированию. Возможные варианты — тестировать всю память (All Memory), расширенную память (Extended Memory, область от 1 МБ и выше), базовую память (Base Memory, область 0-640 КБ), кэш-память процессора (Cache Memory, область 0-1 МБ, что, по сути, аналогично тестированию базовой памяти в кэшированном режиме). Среди дополнительных вариантов предусмотрено, но в настоящее время недоступно тестирование видеопамяти (Video Memory). Наконец, последним в списке опций данного меню фигурирует тест цикла регенерации памяти (Refresh) — он аналогичен тестированию всей памяти, но при этом по умолчанию выбирается лишь одна разновидность теста с тем же названием, что и название данного элемента меню.

Настройки самого теста памяти включают диапазон тестируемых адресов памяти, выбор режима доступа к памяти, именуемого «шириной шины» (8, 16, 32, 64 или 128 бит), режима кэширования данных (полное кэширование, частичное кэширование, отсутствие кэширования), периода регенерации памяти (судя по всему, не имеющего какого-либо реального эффекта) и количества циклов тестирования. Несмотря на заявленную в документации устройства реализацию свыше 30 алгоритмов тестирования памяти, в правой части настроек можно выбрать лишь до 25 используемых в тесте алгоритмов, причем один из них (PCI Gen) требует наличия вспомогательной платы (PCI Pattern Generator).

Меню тестирования памяти в режиме «прогона» (Burn-In) позволяет создать (Create), очистить (Clear) и запустить (Run) созданный ранее набор тестов, предназначенных для продолжительного автоматизированного тестирования подсистемы памяти. Выбор тестов, а также их настройки выглядят совершенно одинаково с рассмотренными выше. Отличие этого режима от обычного тестирования заключается, прежде всего, в возможности автоматического запуска теста на старте системы.

Последнее меню предоставляет справочную информацию о программе (управляющих кнопках), производителе изделия (Ultra-X) и производимой им продукции.

Результаты тестирования

Как уже говорилось выше, наиболее типичными ситуациями тестирования модулей памяти на отказоустойчивость можно считать две. Первая — это выявление дефектных модулей памяти на раннем этапе тестирования при производстве персональных компьютеров и серверов; вторая — определение устойчивости функционирования исправных модулей в более «жестких» условниях по сравнению со штатными (при разгоне модулей памяти по частоте шины или по таймингам). В связи с этим мы оценили применимость программно-аппаратного решения RST Pro2 в двух тестовых задачах, моделирующих вышеперечисленные реальные ситуации. В первом случае тестировался заведомо неисправный 512-МБ модуль памяти Kingston ValueRAM DDR-400 (KVR400X64C3A/512), во втором — два исправных 256-МБ модуля Kingmax DDR-466 (MPYB62D-38KS4G) при выставлении «экстремальных» значений таймингов, приводящих к появлению ошибок при операциях чтения/записи.

Конфигурация тестовых стендов

Тестовый стенд №1

• Процессор: Intel Pentium 4 3.4 ГГц (ядро Prescott, 1 МБ L2)
• Чипсет: Intel i865PE
• Материнская плата: Albatron PX865PE Lite Pro, версия BIOS 6.00 PG от 02/10/2004
• Память: 512 МБ Kingston DDR-400, 2x256 МБ Kingmax DDR-466
• Видео: ATi Radeon 9800 Pro
• HDD: WD Raptor WD360, SATA, 10000 rpm, 36Gb

Тестовый стенд №2

• Процессор: Intel Pentium 4 2.8 ГГц (ядро Prescott, 1 МБ L2)
• Чипсет: Intel i915G
• Материнская плата: ASUS P5GD1-VM, версия BIOS 1003.001 от 07/14/2004
• Память: 512 МБ Kingston DDR-400, 2x256 МБ Kingmax DDR-466
• Видео: Leadtek PX350 TDH, nVidia PCX5900
• HDD: WD Raptor WD360, SATA, 10000 rpm, 36Gb

Тесты неисправного модуля

Неисправный модуль памяти Kingston DDR-400 тестировался на штатной частоте 200 МГц со штатными таймингами 3.0-3-3-8. При тестировании данного модуля с помощью RST Pro2 в меню встроенной программы был выбран тест всей памяти (81 КБ — 512 МБ) в некэшированном режиме с использованием 128-разрядных регистров процессора. Из набора тестов был исключен тест «Jump», поскольку на нем тестирование, по не совсем понятным причинам, «подвисало» на любых модулях (по крайней мере, не подавало признаков своего протекания на протяжении более минуты, но успешно останавливалось нажатием кнопки Escape). Для сравнения эффективности проверки модуля на предмет наличия физических дефектов применялась утилита RAMTester, работающая в среде ОС Windows и специально разработанная нами для выявления физических дефектов модулей на качественном уровне.

Результаты тестирования на первом стенде: утилитой RAMTester за 4 минуты и 20 секунд работы выявлено 4 ошибки чтения, связанные с пропаданием 15-го бита. Платой RST Pro2 за гораздо больший промежуток времени — 1 час 46 минут... не выявлено ни одной ошибки! Результат тестирования того же модуля с помощью RAMTester на тестовом стенде №2 сопоставим с результатом, полученном на стенде №1 — почти за 4 минуты выявлено 2 ошибки. Но гораздо более удивительным является результат тестирования с помощью RST Pro2 — на этом стенде плата нашла 1 ошибку чтения, что заняло довольно значительный промежуток времени — более 45 минут.

Результаты тестирования дефектного модуля с помощью RAMTester и RST Pro2

Тесты исправных модулей в «экстремальных» условиях

Для моделирования ситуации разгона по таймингам были выбраны модули Kingmax DDR-466, функционирующие в режиме DDR-400 на штатной частоте FSB 200 МГц (во избежание возможного влияния на результаты тестов разгона процессора), но при выставлении в настройках BIOS схемы таймингов 2.0-3-2-5. Для демонстрации неустойчивости работы модулей в данных условиях мы воспользовались еще одной нашей разработкой, вспомогательной утилитой TestMem, которая хорошо зарекомендовала себя как раз для тестирования такого рода. При тестировании модулей с помощью RST Pro2 в меню встроенной программы были выбраны те же параметры, что и в первой серии тестов.

На тестовом стенде №1 при тестировании исправных модулей в «экстремальном» режиме RST Pro2 ведет себя аналогично — почти за два с половиной часа прогона платой не выявлено ни одной ошибки! С другой стороны, утилита TestMem показывает очевидную «сбойность» функционирования модулей в данных условиях, выявив 29 ошибок чтения за 34 секунды. Близкий результат с TestMem наблюдается и на втором стенде — 30 ошибок за 33 секунды. На этом же стенде RST Pro2 показала намного более разумный результат по сравнению со стендом №1, обнаружив 65 ошибок за 4 минуты работы теста.

Результаты тестирования исправных модулей с помощью TestMem и RST Pro2

Выводы

Несмотря на многочисленные положительные отзывы о рассматриваемом продукте, наши тесты показали, что плата RAM Stress Test Professional 2, являющаяся «аппаратно-программным» решением для тестирования модулей памяти, проявляет себя весьма неоднозначным образом. Итак, каковы же достоинства и недостатки RST Pro2?

Начнем с достоинств. По сравнению с программными решениями, предназначенными для тестирования подсистемы памяти в ОС Windows, можно отметить, прежде всего, следующие плюсы RST Pro2:

• Нахождение точного физического адреса ошибки
• Возможность полностью автоматизированного тестирования
• Дополнительные возможности мониторинга температуры и удаленного слежения за результатами тестирования

При этом правда, следует оговориться, что точный адрес ошибки умеют также вычислять любые программные тесты, работающие в среде DOS (например, Memtest86+) — по крайней мере, в принципе, в силу своей специфики работы с физическими адресами памяти. Поэтому из явных преимуществ остаются лишь возможности автоматизации и мониторинга процесса тестирования. Каковы же недостатки? Из явных минусов рассматриваемого продукта можно выделить следующие:

• Сравнительно большое время нахождения ошибки
• Явная зависимость результатов тестов от используемого оборудования
• Высокая стоимость изделия

Первые два недостатка тесно связаны между собой, и обсуловлены, в общем-то, исключительно используемой программной «прошивкой» — путем усовершенствования алгоритмов последней можно значительно повысить эффективность тестирования. Чего не скажешь о третьем недостатке — весьма высокой стоимости продукта (порядка $600). Функциональность которого, если вас, конечно, не очередь интересуют в первую возможности мониторинга температуры с внешних датчиков в ходе тестирования, а также удаленного наблюдения за результатами тестов, может с успехом заменить... самая обычная дискета (или загрузочный CD) с самым обычным тестовым ПО, вставленная в самый обычный дисковый накопитель...