DDR plus

Dziś jeszcze pamięć PC 2700 kosztuje dużo drożej niż niewiele wolniejsze moduły. Jest na to lekarstwo. Podczas testu układów PC 2100 okazało się, że duża ich część jest gotowa do pracy w szybszym trybie.

Dziś jeszcze pamięć PC 2700 kosztuje dużo drożej niż niewiele wolniejsze moduły. Jest na to lekarstwo. Podczas testu układów PC 2100 okazało się, że duża ich część jest gotowa do pracy w szybszym trybie.

Rekordowa wydajność

Rekordowa wydajność

Nowe, coraz silniejsze procesory ukazują się bardzo często, podczas gdy szybsze pamięci, zdolne sprostać nowemu zapotrzebowaniu na wydajność - o wiele rzadziej. Ta przewaga procesorów znikła po wprowadzeniu pamięci o podwójnej prędkości, DDR SDRAM.

To one przed dłuższy czas pozostawały niewykorzystane przez za słabe jednostki centralne i chipsety. Ten fakt, wysokie ceny nowych modułów i wybór przez Intela konkurencyjnego, ale jeszcze droższego standardu Rambus, spowodowały zepchnięcie nowej technologii na margines. Jedynie w świecie kart graficznych pamięci o podwójnej prędkości, zintegrowane ze specjalnie skonstruowanymi procesorami, biły kolejne rekordy wydajności.

Ostatnio sytuacja wróciła do normy. Nowe, wydajniejsze chipsety do Athlona i Pentium 4, przymusowe przeprosiny Intela z technologią DDR i coraz mocniejsze procesory umożliwiły triumfalny powrót pamięci o podwójnej prędkości.

Jak testowaliśmy

Poza obudową komputer testowy miał wszystkie elementy standardowego peceta. Korzystaliśmy z procesora Athlon 1200 (mnożnik 9, nominalna częstotliwość FSB=133 MHz), którego maksymalnych możliwości nie udało nam się poznać, karty graficznej Gainward Ti/480XP z chipsetem GeForce3 i twardego dysku Western Digital WD400. Płytę główną Soltek SL-75DRV5 wybraliśmy z dwóch powodów. Po pierwsze, pozwalała na asynchroniczne taktowanie pamięci o wiele wyżej niż procesora, nawet w stosunku 5:3. Po drugie, wyposażona była w dość prosty, ale wygodny w użyciu program, który automatycznie zwiększał częstotliwość FSB i w przypadku przejścia wewnętrznego testu ponawiał tę operację. Cykl powtarzał się aż do zawieszenia komputera, po czym następowało samoczynne lub wspomagane wyłącznikiem sieciowym powtórne uruchamianie się systemu z już ustawioną częstotliwością, o kilka MHz mniejszą od tej, przy której nastąpiło zawieszenie.

Niestety, powyżej 150 MHz program zawodził i wtedy szukaliśmy granic możliwości kilku pamięci, zmieniając ustawienia ręcznie.

Sprawdzaliśmy wiarygodność programu Solteka. Jego praca w trybie Normal płyty (tRCD=3 cykle zegarowe, patrz ramka) była bezbłędna. Ustalone za jego pomocą parametry pracy systemu były wystarczająco bezpieczne. Jednak przy krótszym tRCD często zawodził - sugerowane częstotliwości były zbyt wyśrubowane.

Poza przejściem fazy uruchomienia systemu Windows i testu wydajności Sandra 2002 (niezbyt wymagający sprawdzian), przetaktowana pamięć była poddana dłuższej próbie specjalnym programem, który sprawdzał poprawność zapisu i odczytu oraz ewentualność przebicia pomiędzy komórkami pamięci umieszczonymi obok siebie. Ostateczną weryfikację nowych ustawień stanowił test 3DMark.

Żadna inna nie gwarantowała pożądanej znów wydajności za tak niską cenę. Jeszcze raz rolę najwolniejszego ogniwa w komputerowym łańcuchu wzięła na siebie pamięć i znów zwiększanie wydajności RAM-u nabrało sensu.

Dostęp częściowo swobodny

Nie wszyscy producenci pamięci mogą je porządnie przetestować. Chodzi o długotrwałe próby w podwyższonej temperaturze i ekstremalnych warunkach, za pomocą których symuluje się upływ czasu, przeciążenia i katastrofy w prawdziwym komputerze. Wielu tzw. producentów korzysta z wafli półprzewodników, które odpadły w testach u potentatów: Samsunga, Microna, Nanyi, Winbonda czy Hyniksa. Przeprowadzają dodatkową selekcję, umieszczają na układach swoje symbole i wypuszczają w świat. Udział wyrobów niewiadomego pochodzenia w tym segmencie rynku jest wyjątkowo duży.

Oprócz wytwórców układów swój udział w zamieszaniu mają producenci druków, tzw. modułów DIMM. Niby wszystkie wyglądają podobnie, ale to tylko pozór. Używanie wysokich częstotliwości powoduje konieczność bardzo precyzyjnego poprowadzenia ścieżek. Nawet niewielkie kompromisy powodują rozstrój układów. Pojawiają się odbicia, zniekształcenia i interferencje. Rozwiązaniem jest poprowadzenie połączeń w kilku warstwach. Im więcej pięter, tym swobodniej można wytyczać ścieżki. Według specyfikacji JEDEC, wystarczy laminat sześciowarstwowy, ale wielu niepodpisanych producentów, szukając oszczędności, kombinuje z czterema.

Parametry techniczne i wyniki testów pamięci DDR

Parametry techniczne i wyniki testów pamięci DDR

Sposób wytwarzania powoduje, że jakość elementów pochodzących od jednego producenta nie musi być taka sama. Równie dobrze trafić można na bubel, jak i na wyjątkowo dobry egzemplarz. Bronią się przed tym producenci chipsetów i płyt głównych. Wprowadzają swoje listy certyfikacyjne, obejmujące zarówno układy DDR SDRAM, jak i wykonane z nich moduły DIMM. Oprócz tych działań naprawczych są także próby psucia rynku. W języku producentów pamięci Generic to wyszukane tłumaczenie słowa "anonim", a Value RAM to tak samo nazwana seria modułów, w których można spotkać układy różnego pochodzenia, trzymające w normie jedynie najważniejsze parametry.

Do testu wybraliśmy przede wszystkim moduły DDR SDRAM PC2100 wielkości 256 MB, nominalnie taktowane z częstotliwością 133 MHz, z trzech powodów. Po pierwsze, nie są już droższe od wolniejszych PC 1600, za to dużo tańsze od szybszych PC2700. Po drugie, mają dobry stosunek ceny do pojemności.

Z wymienionych przyczyn są najczęściej kupowane. Po trzecie, pojawiły się płyty główne, których możliwości pozwalały na sprawdzenie głębokiego przetaktowania pamięci bez obawy zatrzymania się komputera z innych powodów. Testem objęliśmy moduły bardziej i mniej znanych producentów. Do porównania wzięliśmy dodatkowo po jednym modelu mniejszym, większym i szybszym od standardowych, a także dwa układy identycznie oznaczone, pochodzące od różnych dostawców. Przez analogię do pamięci pojedynczej prędkości oczekiwaliśmy prostego związku jakości modułów z ich wytrzymałością na przetaktowanie. Z testu wyłonił się obraz o wiele bardziej złożony.

Kondensator z tranzystorem

Trudno uwierzyć, że w tak różnych rodzajach pamięci dynamicznej podstawowa komórka ma identyczną budowę. Rambus, podwójny i pojedynczy SDRAM, a nawet EDO RAM różnią się tylko interfejsem. Pojedyncza komórka pamięci jest bardzo prosta i tania w produkcji. Składa się z kondensatora gromadzącego ładunek w przypadku przechowywania logicznej jedynki i tranzystora, który otwiera lub blokuje dostęp dokomórki. Użycie kondensatora jako elementu pamięci ma zasadniczy wpływ na jej cenę i własności. Z powodu naturalnego rozładowywania się tego elementu, po pewnym czasie od zapisu rozróżnienie logicznego zera od jedynki nie byłoby już możliwe. Dlatego przed jego upływem kondensatory muszą być powtórnie ładowane do początkowej wartości. W istocie wykonuje się odczyt i ponowny zapis tej samej informacji. Przez ten czas dostęp do komórki jest zablokowany. Ten proces, zwany odświeżaniem, trwa przeciętnie 0,2 ms i musi być powtarzany co 64 ms.

Jak z tych liczb wynika, konieczność odświeżania pamięci nie stanowi specjalnego obciążenia czasowego. Gorzej z jej odczytem, który niszczy zawartość komórki. Dlatego po każdym odczycie musi następować ponowne naładowanie kondensatora, tak jak podczas odświeżania. Zatem przerwy w dostępie następują nie tylko z powodu regularnego odświeżania co 64 ms, ale także każdorazowo po odczycie komórki. Właściwie jest jeszcze gorzej. Z powodu macierzowej organizacji pamięci, o której mowa w ramce na następnej stronie, operacje zapisu i odczytu wykonuje się jednocześnie na całych rzędach elementów. Zatem odczyt jednej lub kilku komórek blokuje wszystkie inne w danym rzędzie. W konsekwencji maleje dostępność i rosną opóźnienia.

W pamięci statycznej, SRAM, nie ma problemów z odświeżaniem. Jej komórka jest bardziej skomplikowana: składa się z czterech tranzystorów i dwóch oporników. Zamiast "nieszczelnego" kondensatora, do przechowywania danych używa się tranzystorów, z których informacja nie "wycieka". Także odczyt nie niszczy zawartości komórki. Pamięci SRAM taktuje się wyżej niż DRAM, ale co ważniejsze, dużo krótszy jest dostęp do pierwszego bajta danych. W SRAM-ie zabiera to dwa, trzy cykle zegara, podczas gdy w pamięci dynamicznej 3-9. Niestety, z powodu wysokiego kosztu produkcji tę technologię stosuje się jedynie do pamięci podręcznej procesora i innych wymagających komponentów, a na jej zastosowanie do zwykłego RAM-u przyjdzie nam długo poczekać.


Zobacz również