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.

ПолеЗначениеРасшифровка
0Производитель (отсутствует, «E» = Elpida Memory)
1Тип (отсутствует, «D» = монолитное устройство)
2EКод продукта: «E» = DDR2
351Емкость/количество логических банков: «51» = 512М/4 банка
408Ширина внутренней шины данных: «08» = x8
5AПротокол питания: «A» = SSTL 1.8V
6GРевизия кристалла: «G»
7Код упаковки (отсутствует, «SE» = FBGA)
86EСкорость компонента: «6E» = DDR2-667 (5-5-5)
9EКод 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:

ПараметрБайтЗначениеРасшифровка
Фундаментальный тип памяти208hDDR2 SDRAM
Общее количество адресных линий строки модуля30Eh14 (RA0-RA13)
Общее количество адресных линий столбца модуля40Ah10 (CA0-CA9)
Общее количество физических банков модуля памяти561h2 физических банка
Внешняя шина данных модуля памяти640h64 бит
Уровень питающего напряжения805hSSTL 1.8V
Минимальная длительность периода синхросигнала (tCK) при максимальной задержке CAS# (CL X)925h2.50 нс (400.0 МГц)
Тип конфигурации модуля1100hNon-ECC
Тип и способ регенерации данных1282h7.8125 мс — 0.5x сокращенная саморегенерация
Ширина внешнего интерфейса шины данных (тип организации) используемых микросхем памяти1308hx8
Ширина внешнего интерфейса шины данных (тип организации) используемых микросхем памяти ECC-модуля1400hНе определено
Длительность передаваемых пакетов (BL)160ChBL = 4, 8
Количество логических банков каждой микросхемы в модуле1704h4
Поддерживаемые длительности задержки CAS# (CL)1838hCL = 5, 4, 3
Минимальная длительность периода синхросигнала (tCK) при уменьшенной задержке CAS# (CL X-1)233Dh3.75 нс (266.7 МГц)
Минимальная длительность периода синхросигнала (tCK) при уменьшенной задержке CAS# (CL X-2)2550h5.00 нс (200.0 МГц)
Минимальное время подзарядки данных в строке (tRP)2732h12.5 нс
5.0, CL = 5
3.3, CL = 4
2.5, CL = 3
Минимальная задержка между активизацией соседних строк (tRRD)281Eh7.5 нс
3.0, CL = 5
2.0, CL = 4
1.5, CL = 3
Минимальная задержка между RAS# и CAS# (tRCD)2932h12.5 нс
5.0, CL = 5
3.3, CL = 4
2.5, CL = 3
Минимальная длительность импульса сигнала RAS# (tRAS)3027h39.0 нс
15.6, CL = 5
10.4, CL = 4
7.8, CL = 3
Емкость одного физического банка модуля памяти3180h512 МБ
Период восстановления после записи (tWR)363Ch15.0 нс
6, CL = 5
4, CL = 4
3, CL = 3
Внутренняя задержка между командами WRITE и READ (tWTR)371Eh7.5 нс
3.0, CL = 5
2.0, CL = 4
1.5, CL = 3
Внутренняя задержка между командами READ и PRECHARGE (tRTP)381Eh7.5 нс
3.0, CL = 5
2.0, CL = 4
1.5, CL = 3
Минимальное время цикла строки (tRC)41, 4033h, 30h51.5 нс
20.6, CL = 5
13.7, CL = 4
10.3, CL = 3
Период между командами саморегенерации (tRFC)42, 4069h, 30h105.0 нс
42, CL = 5
28, CL = 4
21, CL = 3
Максимальная длительность периода синхросигнала (tCKmax)4380h8.0 нс
Номер ревизии SPD6212hРевизия 1.2
Контрольная сумма байт 0-626331h49 (верно)
Идентификационный код производителя по JEDEC64-717Fh, 98hKingston
Part Number модуля73-9000h...00hНе определено
Дата изготовления модуля93-9406h, 0Fh2006 год, 15 неделя
Серийный номер модуля95-985Ah, 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 / РежимDDR2-667DDR2-800
Частота FSB, МГц200266200266
Тайминги5-5-5-135-5-5-135-5-5-165-5-5-16
Средняя ПСП на чтение, МБ/с5387640656176875
Средняя ПСП на запись, МБ/с2056225223212465
Макс. ПСП на чтение, МБ/с6491823265288541
Макс. ПСП на запись, МБ/с4282566042795679
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс56.650.052.545.5
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс66.257.361.753.0
Минимальная латентность случайного доступа*, нс118.8105.3106.095.4
Максимальная латентность случайного доступа*, нс143.8123.9130.2115.5
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
87.078.280.370.4
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
113.796.5107.390.1
Минимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
119.6105.5106.295.9
Максимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
145.5125.0133.7116.6

*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 / РежимDDR2-667DDR2-800
Частота FSB, МГц200266200266
Тайминги3-4-4
(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/с5537679856526990
Средняя ПСП на запись, МБ/с2260246523582613
Макс. ПСП на чтение, МБ/с6501833165158632
Макс. ПСП на запись, МБ/с4282566442815675
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс53.146.149.344.4
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс62.553.359.051.8
Минимальная латентность случайного доступа*, нс109.695.4105.592.7
Максимальная латентность случайного доступа*, нс133.9114.9129.7112.7
Минимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
81.970.975.268.5
Максимальная латентность псевдослучайного доступа, нс
(без аппаратной предвыборки)
107.993.2102.088.4
Минимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
110.495.9105.893.1
Максимальная латентность случайного доступа*, нс
(без аппаратной предвыборки)
136.6116.7132.6113.6

*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)




13 июня 2006 Г.