Хотя процессоры Core i7 с интегрированным контроллером памяти уже анонсированы и доступны в магазинах, их присутствие на рынке остается и будет оставаться незначительным (по прогнозам самой же Intel), до выхода i5 еще есть время, так что пока сборщики будут продолжать готовить системы на базе процессоров предыдущей микроархитектуры. И конечно, задача оптимального подбора конфигурации при этом сохранит свою актуальность в применении к системам на базе Core 2. В данной статье мы в очередной раз рассмотрим несколько вариантов конфигураций памяти, чтобы понять, насколько быстрая и какого типа она нужна, чтобы раскрыть потенциал самых быстрых процессоров, но не переплачивать при этом понапрасну.
Вопрос о переплате абсолютно уместен, так как только «обычные» производители (вроде, скажем, Samsung и Hynix) продают соответствующие стандартам JEDEC модули, в характеристиках которых и указать-то нечего, кроме максимальной частоты, на которой они могут работать. Зато производители «элитной» памяти (Corsair, OCZ, GeIL и пр.) легко перекрывают заданные стандартом потолки и по частотам, и по напряжению питания (как правило, конечно, одновременно), за что вполне резонно хотят получить дополнительных денег. Более того, многие варианты платформ под процессоры Intel предполагают использование DDR3, а эта память, помимо того, что все еще дороже, чем DDR2, также провоцирует покупку «элитных» модулей, только теперь с совсем уж запредельными скоростными характеристиками. Кстати, такая память скорее всего не будет иметь перспектив при апгрейде, так как для процессоров на базе Nehalem есть официальная рекомендация производителя не поднимать напряжение модулей DDR3 выше 1,65 В.
Для исследования мы возьмем системные платы на двух топовых чипсетах: Intel X48 и NVIDIA nForce 790i Ultra SLI. Оба они обеспечивают максимальные возможные конфигурации для Core 2: полноценную поддержку PCI Express 2.0, поддержку всех стандартов памяти DDR3 (по крайней мере, при использовании модулей с расширением SPD — EPP 2.0 или XMP), поддержку частоты процессорной шины 400(1600) МГц. Сразу возникает вопрос: насколько актуальна последняя характеристика для обычных покупателей с учетом того факта, что до сих пор с частотой FSB 1600 МГц выпущен один-единственный процессор? Ответ: действительно, неактуальна, но исследование этого режима поможет нам выстроить более ясную общую картину, а кроме того, такой режим можно рассматривать как частный случай разгона, чтобы делать прикидки, какой памятью следует запасаться при желании разогнать процессор.
Исследование производительности
Тестовый стенд:
- Процессоры:
- Intel Core 2 Duo E6600 (2,4 ГГц, шина 1066 МГц)
- Intel Core 2 Duo E8200 (2,66 ГГц, шина 1333 МГц)
- Intel Core 2 Extreme QX9770 (3,2 ГГц, шина 1600 МГц)
- Материнские платы:
- MSI X48C Platinum (версия BIOS 7.0b6) на чипсете Intel X48
- XFX nForce 790i Ultra 3-Way SLI (версия BIOS P03) на чипсете NVIDIA nForce 790i Ultra SLI
- Память:
- 2 модуля по 1 ГБ Corsair CM2X1024-9136C5D (DDR2-1142)
- 2 модуля по 1 ГБ Corsair CM3X1024-1800С7DIN (DDR3-1800)
- Видеокарта: PowerColor ATI Radeon HD 3870, 512 МБ
- Жесткий диск: Seagate Barracuda 7200.7 (SATA), 7200 об/мин
Программное обеспечение:
- ОС и драйверы:
- Windows XP Professional SP2
- DirectX 9.0c
- Intel Chipset Drivers 8.3.1.1009
- NVIDIA Chipset Drivers 9.64
- ATI Catalyst 8.3
- Тестовые приложения:
- RMMA (RightMark Memory Analyzer) 3.8
- RMMT (RightMark Multi-Threaded Memory Test) 1.1
- 7-Zip 4.10b
- Doom 3 (v1.0.1282)
Предваряя тестирование
Оба примененных чипсета, как уже было сказано выше, рассчитаны на память типа DDR3. К счастью, на базе чипсета Intel выпущено достаточное количество системных плат, предполагающих использование DDR2 или комбинированных, как примененная нами модель MSI.
Какие же конфигурации мы будем проверять? Здесь надо сделать традиционное вынужденное отступление и пояснить, что скорости операций с памятью ограничены собственно частотой и таймингами работы памяти, а также характеристиками процессорной шины, поскольку именно ее пропускная способность может лимитировать максимальную скорость перекачки данных из памяти и обратно. Действительно, начиная с момента использования двухканального доступа к DDR, пропускная способность памяти не уступает ПС системной шины, а со времен внедрения DDR2 — и значительно превосходит ее (для частоты FSB 1066 МГц, например, ПС шины составляет ~8533 МБ/с, что соответствует ПС двухканальной DDR2-533).
Но достаточно ли будет установить в плату два модуля DDR2-533 одновременно с процессором с FSB 1066 МГц? Однозначности ответа мешает еще как минимум такой параметр, как тайминги памяти. Из общих соображений понятно, что чем выше частота работы микросхемы памяти, тем больше должны быть относительные (выраженные в количестве тактов) задержки доступа к ней (просто потому, что время такта сократится). Однако на практике иногда, с одной стороны, удается обеспечить сохранение таймингов при повышении частоты (за счет того, что абсолютная задержка доступа может точнее уложиться в заданное количество тактов), а с другой стороны, в зависимости от организации микросхем и прочих параметров, при снижении частоты относительная задержка уже не может быть уменьшена, так как достигла предела рабочих характеристик. Таким образом, скажем, система с FSB 1066 МГц и двумя модулями DDR2-533, работающими при CL=4, должна, по идее, показать производительность чуть ниже, чем та же система с двумя модулями DDR2-667, работающими при той же задержке CL=4.
В нашем исследовании мы постарались обеспечить некоторое сочетание различных частот FSB, а также частоты и таймингов памяти, дополняя или проверяя результаты на двух чипсетах.
Результаты тестов при FSB 1066 МГц
Первым установим на тестовые стенды процессор с частотой FSB 1066 МГц. Как мы уже указали выше, с точки зрения величины пропускной способности при этой частоте шины достаточно использовать двухканальную DDR2-533. Впрочем, мы не включили в тестирование такую конфигурацию памяти, потому что DDR2-533 на рынке уже практически не представлена, так что ее цена неадекватна ситуации. Модули DDR2-667 и DDR2-800 представлены гораздо шире, но нельзя уверенно сказать, что между ними есть определенная разница по цене. Тем не менее, конфигурацию с двухканальной DDR2-667 мы все-таки рассмотрим — хотя бы из исследовательского интереса.
Мы уже отмечали в прошлых статьях, что при работе в равных режимах чипсет NVIDIA немного опережает решения Intel, а в синтетических тестах это иногда бывает заметно особенно хорошо. Также DDR3 в нынешних системах, как правило, немного медленнее, чем DDR2 (при использовании одинаковых скоростных режимов и таймингов). В дальнейшем не будем уделять внимания этим вопросам, если только разница не проявится в интересующем нас аспекте сравнения конфигураций памяти.
Традиционно начнем с низкоуровневого исследования потенциала памяти при помощи разработанного нашими программистами теста RightMark Memory Analyzer.
По данной диаграмме хорошо заметно, что скорость системы растет во всех случаях при увеличении частоты памяти до 1066 МГц, даже если это сопровождается повышением таймингов — иногда явно непропорциональным (например, абсолютные величины задержек доступа у DDR3-1066@7-7-7-20-1T гораздо хуже, чем у DDR3-800@5-5-5-16-1T). И лишь повышение частоты памяти до 1333 МГц ничего не дает (или, по крайней мере, перекрывается эффектом от повышения таймингов на шаг).
Картина при изучении скорости записи в память абсолютно соответствует описанной в предыдущем случае.
Неудивительно, что и тест латентности чтения из памяти демонстрирует те же соотношения, хотя в данном случае DDR3-1333 все-таки сумела чуть обойти DDR3-1066 по времени случайного доступа.
Теперь проверим, не изменится ли картина при многопоточном доступе в память: возможно, два ядра в конкурирующем режиме сумеют более эффективно использовать пропускную способность шины? Для этой цели используем тест RMMT (RightMark Multi-Threaded Memory Test) из пакета RMMA. (Для операций каждому потоку выделим по 32 МБ, дистанцию предвыборки данных будем подбирать индивидуально, чтобы максимизировать результат.)
Очевидно, что величина цифр несколько изменилась (многопоточное чтение идет чуть быстрее, многопоточная запись — чуть медленнее), однако взаимное расположение участников — нет.
Что ж, теперь проверим полученные данные на паре реальных приложений, а заодно оценим разницу в актуальных величинах.
Вооруженные результатами синтетических тестов, мы и не ожидали иного расклада. Производительность при архивировании (группа реальных тестов, наиболее сильно зависящих от скорости подсистемы памяти) действительно увеличивается с поднятием частоты памяти до 1066 МГц, даже при непропорциональном увеличении таймингов. В то же время, использование DDR3-1333 видимых дивидендов не приносит, хотя практически не снижает производительность, если тайминги при этом не слишком «задираются».
Производительность в играх подчиняется тем же закономерностям — по крайней мере, в тех игровых режимах, где скорость ограничена именно процессором и памятью, а не видеокартой.
Посмотрим на абсолютные величины выигрыша. В 7-Zip применение наиболее быстрой (де-факто) конфигурации на Intel X48 (DDR2-1066@5-5-5-16-2T) ускоряет систему с FSB 1066 МГц на 6,5% относительно базовой (DDR2-667@4-4-4-12-2T). Это не так уж мало: разница примерно соответствует 0,5 множителя частоты процессора, то есть при прочих равных такое ускорение обеспечивает ту же разницу, что и покупка процессора на одну модель старше. В Doom 3 аналогичный эффект равен и вовсе +8,3%. Главный же вывод из данной группы тестов: применение более скоростной памяти, вопреки чисто теоретическим выкладкам, обеспечивает ускорение системы вплоть до применения DDR2/DDR3-1066. Случайно ли, что максимальная эффективная частота памяти совпадает с частотой FSB? Попробуем найти ответ в следующих разделах.
Результаты тестов при FSB 1333 МГц
Теперь установим на тестовые стенды процессор с частотой FSB 1333 МГц. Опять-таки, с точки зрения величины пропускной способности при этой частоте шины достаточно использовать двухканальную DDR2-667. Поскольку штатные варианты DDR2 не могут даже приблизиться к этой частоте FSB, сосредоточимся мы на DDR3.
Скорость чтения из памяти по-прежнему уверенно растет при повышении частоты ее работы вплоть до 1333 МГц, даже в тех случаях, когда тайминги повышаются непропорционально (CL7 у DDR3-1333 в сравнении с CL5 у DDR3-1066). А вот частота памяти 1600 МГц прироста производительности не дает, и снижение абсолютной величины таймингов не помогает.
Впрочем, по скорости записи в память сравнительные результаты получаются чуть иными, но лишь в последнем пункте: здесь есть прирост и от повышения частоты памяти до 1600 МГц.
Результаты теста латентности чтения ближе к теоретическим выкладкам по подсчету таймингов: здесь выигрыш имеют те режимы, которые обеспечивают меньшие значения таймингов в абсолютных величинах. В итоге память с большей частотой всегда выигрывает но лишь поскольку (и насколько) имеет тайминги пониже.
Многопоточное чтение по-прежнему идет чуть быстрее, а многопоточная запись — чуть медленнее, а результаты в той же степени соответствуют результатам при однопоточном доступе в память.
Вряд ли кого-нибудь удивит практическое подтверждение синтетических тестов; по большому счету, интрига заключалась только в вопросе, сумеет ли DDR3-1600 при более низких таймингах опередить DDR3-1333. Практика деликатно уклонилась от прямого ответа на этот вопрос, предоставив нам самостоятельно оценивать статистическую погрешность тестирования. Что ж вполне можно признать эти режимы равными по скорости.
Теперь конкретные цифры разницы в реальных приложениях. 7-Zip уверенно отдает предпочтение чипсету NVIDIA, так что у нас есть два варианта сравнения: Intel X48 с DDR3 в лучшем случае выигрывает около 5,5% относительно режима с DDR2-667@4-4-4-12-2T, а NVIDIA nForce 790i Ultra — примерно столько же, но в сравнении с самым медленным режимом DDR3. Если бы мы рассматривали неофициальные скоростные вариации DDR2 (а производители такие модули предлагают), то, очевидно, могли бы получить и больший прирост на Intel X48, так как DDR2 на нем работает быстрее, а частота памяти задается независимо от ее типа. В случае Doom 3 максимальный прирост (из возможных штатных) на X48 составил почти 7%, у чипсета NVIDIA он скромнее, но и минимальный режим более скоростной.
В этом разделе тестов мы подтверждаем вывод о пользе применения более скоростной памяти, и лишь верхнюю границу однозначно определить затрудняемся: 1333 МГц достаточно, но хоть падения скорости от покупки DDR3-1600 с нормальными таймингами можно не ожидать.
Результаты тестов при FSB 1600 МГц
Наконец, настал черед единственного в своем роде процессора с частотой FSB 1600 МГц. Штатные возможности контроллера памяти в чипсете Intel не дадут нам создать здесь достаточно интересную непрерывную цепь показателей, так что воспользуемся по полной программе гибкостью контроллера памяти у NVIDIA nForce 790i Ultra. Вообще, такая частота FSB ограничивает минимальную частоту памяти на уровне 1066 МГц (только в случае контроллеров Intel, конечно), то есть штатные модули DDR2 здесь использовать невозможно. Это означает, что наше сравнение из практической плоскости «оправдана ли покупка нестандартной, более дорогой памяти?» переходит в чисто теоретическое «какая нестандартная память лучше?». Впрочем, не будем забывать и о DDR3 — там эти частоты вполне стандартны.
Что ж, вполне привычная по предыдущим частям сравнения картина: скорость чтения из памяти растет при повышении частоты ее работы вплоть до 1600 МГц, но не дальше, и, опять же, увеличение таймингов не нарушает эту закономерность.
Та же картина и при записи, только здесь еще более подчеркнута бесполезность и даже вредность DDR3-1800.
Впрочем, DDR3-1800 берет реванш в тесте латентности чтения: как ни крути, а абсолютные величины таймингов в этом режиме ниже.
Как мы помним по результатам первого тестирования процессора QX9770 с двухканальной DDR2-800, максимальная скорость многопоточного чтения достигается при конкурентной работе двух потоков, выполняющихся на физически разных ядрах, а максимальная скорость многопоточной записи — при конкурентной работе двух потоков, выполняющихся на ядрах, относящихся к физически единому ядру (разделяющих общий кэш L2). Дополнив прежнюю конфигурацию тестовых стендов чипсетом NVIDIA и куда более скоростными модулями памяти, мы получили следующие интересные наблюдения:
- на NVIDIA nForce 790i Ultra SLI скорость чтения практически одинакова при работе двух потоков, выполняющихся на физически разных ядрах и на ядрах, относящихся к физически единому ядру (а четырехпоточное чтение существенно медленнее);
- скорость чтения с предвыборкой происходит на NVIDIA nForce 790i Ultra SLI существенно быстрее в случае чтения в два потока с ядер, относящихся к физически единому ядру (а четырехпоточный вариант вновь заметно медленнее остальных);
- зато максимальная скорость записи на NVIDIA nForce 790i Ultra SLI выше именно при работе двух потоков на физически разных ядрах, запись в 4 потока занимает промежуточное положение по скорости.
Для наших целей возьмем именно максимальные показатели, полученные, таким образом, при немного отличающихся условиях тестирования многопоточных чтения и записи.
В случае чипсета Intel преимущества от использования DDR3-1600 очевидны; у чипсета NVIDIA разница между разными режимами отнюдь не так впечатляет, но общий итог прежний: более быстрая (но не быстрее FSB) память дает некоторый выигрыш в скорости.
Тем важнее практическая проверка, и ее результаты не столь оптимистичны: различия между режимами с памятью разной частоты укладываются в 2-3%, что вряд ли можно считать серьезным стимулом для покупки топовых модулей памяти.
Таким образом, «полусинтетический» раздел тестов позволил нам подтвердить вывод о принципиальной пользе применения более скоростной памяти, с небольшим максимумом в районе DDR3-1600, но реально измеримого превосходства в производительности относительно базовой DDR3-1066 можно не ждать. Еще раз напомним, что этот вывод относится не только к крайне немногочисленным обладателям QX9770, но и ко всем оверклокерам, серьезно увеличивающим частоту FSB для разгона процессора.
Выводы
Здесь нам остается только свести воедино результаты, полученные при тестировании в трех группах конфигураций, и соотнести их с изначальным вопросом статьи.
Итак, в случае распространенных процессоров семейства Core 2 с частотой FSB 1066/1333 МГц, вопреки чисто теоретическим выкладкам, имеет некоторый смысл использовать двухканальную память, существенно превосходящую по пропускной способности штатную системную шину. Если взять за опорную точку конфигурацию с DDR2-667 (как наиболее дешевый из реально представленных на рынке вариантов), то применением быстрой DDR2 или DDR3 можно выиграть 6-7-8% в реальных приложениях. Еще раз повторим, что это не так уж мало: разница примерно соответствует 0,5 множителя частоты процессора, то есть при прочих равных такое ускорение обеспечивает ту же разницу, что и покупка процессора на одну модель старше. Но, конечно, на ускорение в разы рассчитывать не стóит.
Память при этом оптимально подбирать такую, которая способна работать «псевдосинхронно» с FSB (их опорные частоты должны совпадать), не слишком задирая при этом тайминги (в абсолютных величинах, конечно). Будет ли такая покупка оправдана по большому счету? Почти всегда нет, так как разница в стоимости модулей «оверклокерской» и «обычной» памяти легко может составлять несколько раз (давая выигрыш, напомним, на 6–8%) — хотя вывод, безусловно, будет зависеть и от стоимости системы в сборе. Однако будут и ситуации, когда такая покупка явится наиболее рациональным способом улучшения системы — например, при намерении купить топовый или околотоповый процессор в линейке.
Сделанные выводы останутся справедливыми и для варианта разгона процессора, но тогда платы на наиболее популярных чипсетах (Intel) просто физически не позволят использовать память с низкой частотой работы, а значит, опорная точка в любом случае сместится в сторону более дорогих и производительных модулей. В итоге выигрыш от применения, скажем, DDR3-1600/1800 будет существенно меньше (в районе 2-3%), хотя и разница в цене модулей памяти несколько нивелируется.
