DDR2 i DDR3 - wojna czy pokojowe współistnienie ?

Składając komputer, stajemy przed wieloma pytaniami. Jednym z nich jest - na jaki rodzaj modułów RAM powinniśmy się zdecydować? Obecnie na rynku dostępne są moduły RAM dwóch generacji - DDR2 i nowszy DDR3, występujące dodatkowo w odmianach o różnych częstotliwościach pracy, czasach dostępu i wymagających czasem bardzo niestandardowych napięć prądu zasilającego.

Składając komputer, stajemy przed wieloma pytaniami. Jednym z nich jest - na jaki rodzaj modułów RAM powinniśmy się zdecydować? Obecnie na rynku dostępne są moduły RAM dwóch generacji - DDR2 i nowszy DDR3, występujące dodatkowo w odmianach o różnych częstotliwościach pracy, czasach dostępu i wymagających czasem bardzo niestandardowych napięć prądu zasilającego.

Określone moduły (DDR2 czy DDR3) wybieramy wraz z odpowiednią dla nich płytą główną. A zatem - czy warto zaoszczędzić nieco pieniędzy i pozostać przy DDR2 czy też zysk z zastosowania DDR3 jest na tyle duży, że uzasadnia ich wyższą cenę?

Od DDR do DDR3 - postęp ma swoją cenę

Gdyby nie możliwość redukcji mnożnika pamięci, przy bardzo mocnym przetaktowaniu, niezbędne byłoby używanie pamięci o niezwykle wysokich częstotliwościach pracy odpowiadających (w przypadku procesorów Intela) wartości FSB. W tym przypadku potrzebowalibyśmy modułów 2200 MHz.

Gdyby nie możliwość redukcji mnożnika pamięci, przy bardzo mocnym przetaktowaniu, niezbędne byłoby używanie pamięci o niezwykle wysokich częstotliwościach pracy odpowiadających (w przypadku procesorów Intela) wartości FSB. W tym przypadku potrzebowalibyśmy modułów 2200 MHz.

Najważniejszym rodzajem pamięci używanej przez domowe komputery jest RAM ( ang. Random Access Memory). Terminem tym określamy pamięci zapisywane przez procesor, umożliwiające bezpośredni dostęp do każdej komórki. Dane w nich są przechowywane tylko jeśli do modułów dostarczamy napięcie zasilające. W przypadku odcięcia prądu, zawartość pamięci znika.

Gigantyczna moc obliczeniowa współczesnych procesorów zwiększa ich zapotrzebowanie na wielkość pamięci RAM a także szybkość transmisji danych pomiędzy nimi a procesorami.

Obecnie używamy pamięci DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) pozwalających na przesyłanie danych jednocześnie na rosnącym i opadającym zboczu zegara co dwukrotnie zwiększa ich przepustowość w stosunku do używanych wcześniej modułów SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory).

Pierwsze moduły pamięci DDR posiadały 184-styki kontaktowe, mogły pracować z szybkością do 200 MHz (choć dostępne były także moduły 300-megahercowe, jednak ze względu na cenę nigdy nie zdobyły popularności) i wymagały napięcia zasilającego 2,5 V. Ich następcę DDR2, wyposażono w 240 styków kontaktowych, jednocześnie redukując napięcie zasilające do 1,8 V. Najważniejszą cechą DDR2 było oczywiście zwiększenie szybkości taktowania do 533 MHz co pozwalało na znaczne zwiększenie przepustowości. Także i w tym przypadku pojawiły się moduły o większej szybkości i zaporowej cenie. W 2007 roku na rynek wprowadzono trzecią generację pamięci - DDR3. Dzięki budowie kości w technologii 90nm udało się ponownie zredukować napięcie zasilające. Pamięci DDR2 i DDR3 mimo pozornego podobieństwa nie są kompatybilne - wymagają innych gniazd.

Pierwszym chipsetem obsługującym DDR3 był Intel P35. Obecnie dostępne są na rynku płyty przeznaczone dla DDR2 lub DDR3. Podczas zakupu musimy zdecydować jaki rodzaj modułów będziemy chcieli wykorzystać. DDR 3 wymagają już jedynie 1,5 V (Podane napięcia to wartości standardowe - moduły o wyższej częstotliwości lub bardziej agresywnych timingach wymagają często prądu o wyższym napięciu. Na rynku dostępne były moduły DDR2 wymagające napięcia 2,3 V a obecnie możemy kupić DDR3 potrzebujące nawet ponad 1,9 V. Dodatkowo podczas overclockingu pamięci jeszcze bardziej zwiększamy te wartości). Ponieważ mimo ponadrocznej obecności na rynku wciąż jest to standard mniej popularny, możemy napisać, że najwolniejsze z modułów pracują z częstotliwością 533 MHz, zaś najpopularniejszym obecnie standardem DDR3 są moduły pracujące z szybkością 667 MHz.

Jednakże dzięki redukcji mnożnika, wymagana szybkość pamięci jest znacznie niższa - 1100 MHz.

Jednakże dzięki redukcji mnożnika, wymagana szybkość pamięci jest znacznie niższa - 1100 MHz.

Ze względów marketingowych na sprzedawanych w sklepach modułach podaje się szybkość sygnału DDR a więc dwukrotnie wyższą od wymienionych wcześniej wartości. Tak więc oferowano pamięci DDR - 266, 333 i 400 MHz, DDR2 - 533, 667, 800 i 1066 MHz a obecnie DDR3 - 1333 MHz i szybsze. Do oznaczenie standardu używa się natomiast jeszcze bardziej imponujących wartości podających przepustowość pamięci. Wyliczamy je według wzoru - (64 bity * 2 * częstotliwość pracy (MHz))/8. Tym samym pamięci DDR2 800 MHz to PC2-6400 (przepustowość 6400 MB/s), zaś DDR3 1600 MHz to PC3-12800.

Błędem byłoby przyjęcie, że teoretyczne uzyskiwane przez moduły RAM przepustowości są jednoznaczne z ich "wydajnością". Dzieje się tak za sprawą czasów dostępu (CL - CAS Latency) czyli czasu jaki mija między wysłaniem przez kontroler pamięci żądania dostępu do jej określonej kolumny a odczytaniem danych z tej kolumny. Im krótszy czas dostępu (niższa wartość CL), tym szybciej procesor uzyskuje dostęp do wymaganych, przechowywanych w pamięci danych. Uzyskanie wyższych częstotliwości taktowania odbywa się w kolejnych generacjach DDR kosztem wydłużenia czasów dostępu.

O ile w popularnych DDR standardowa wartość CL wynosiła 3, to w DDR2 wzrosła ona już do 5 podczas gdy w DDR3 waha się w graniach od 7 do 9. Co za tym idzie w przypadku zaspokojenia zapotrzebowania procesora na przepustowość pamięci, o realnej wydajności systemu zadecydują właśnie czasy dostępu. Oznacza to, że w takim przypadku dalsze podnoszenie przepustowości nie przełoży się wzrost wydajności.

Intymne kontakty wewnątrzkomputerowe - wąskie gardło

Pamiętajmy też, że procesor nie posiada bezpośredniego połączenia a pamięcią RAM, ale komunikacja odbywa się za pomocą płyty głównej. Tak więc może ona stanowić (i stanowi) wąskie gardło w tym systemie wymiany danych. W przypadku systemów z procesorami Intela, komunikacja na płycie odbywa się poprzez dość prymitywną (co nie oznacza, że nieskuteczną) magistralę FSB. Kontroler pamięci w tym przypadku został zintegrowany w mostku północnym płyty. Inaczej pracują płyty dla procesorów AMD gdzie kontroler znajduje się w samym rdzeniu procesora zaś miejsce FSB, pisząc w wielkim skrócie, zajęło łącze HT o nieporównywalnie większych możliwościach. Jednakże obecnie pamięci DDR3 wykorzystywane są jedynie na części płyt głównych i to wyłącznie dla procesorów Intela.

Tym samym możemy się ograniczyć wyłącznie do opisania interesujących z punktu widzenia dzisiejszego tematu, właściwości magistrali FSB. Podobnie jak pamięć czy procesor także i ona posiada własne taktowanie (częstotliwość pracy) decydujących o jej przepustowości. Teoretycznie im więcej tym lepiej choć i tutaj napotykamy pewne granice po przekroczeniu których wzrost wydajności staje się właściwie niezauważalny. Obecnie dostępne procesory Intela pracują na FSB 200, 266, 333 i 400 MHz. Zależność poszczególnych komponentów i sposób ich współpracy, sprawiają, że zastosowanie DDR3 ma uzasadnienie wyłącznie w przypadku użycia procesora o jak najszybszym taktowaniu, pracującego na FSB co najmniej 333 MHz.

Ograniczenia chipsetów Intela

Parametry pracy standardowych pamięci DDR3 odczytane programem CPU-Z. Wysokie częstotliwości (1333 MHz) (program CPU-Z nie podaje częstotliwości pracy w trybie DDR, lecz taktownie rzeczywiste) i luźne timingi.

Parametry pracy standardowych pamięci DDR3 odczytane programem CPU-Z. Wysokie częstotliwości (1333 MHz) (program CPU-Z nie podaje częstotliwości pracy w trybie DDR, lecz taktownie rzeczywiste) i luźne timingi.

W przypadku chipsetów Intela szybkość pracy pamięci jest uzależniona od szybkości FSB i wzrasta wraz z jej podnoszeniem. Wadą chipsetów Intela jest bardzo ograniczona liczba mnożników pamięci i ich zakres - nawet w najnowszych układach ich minimalna wartość to 1 : 2 zaś maksymalna 1 : 4 ( lub 1 :1 do 1 :2 jeśli producent uzna za wartość osiąganą rzeczywistą częstotliwość pracy pamięci). To cecha niezwykle istotna z punktu widzenia osoby dokonującej wyboru komponentów nowej platformy. Dzięki niej, jeśli procesor w komputerze pracuje z nominalnymi ustawieniami np. na FSB 333 MHz, nie mamy możliwości zmuszenia pamięci do pracy z częstotliwością wyższą niż 1333 MHz. Tym samy widać od razu dlaczego nie ma sensu łączenie pamięci DDR3 z procesorem na FSB 266 MHz (i niższą) - maksymalna szybkość pracy modułów wyniosłaby wówczas 1066 MHz, przy której to "wydajność" DDR3 jest niezwykle niska. W takiej sytuacji zwykłe DDR2 sprawdzą się znacznie lepiej. Co więcej - łatwo obliczyć, że na płycie z procesorem pracującym na FSB 200 MHz, pamięci nie da się ustawić wyżej niż na 800 MHz, zaś dla FSB 333 MHz, maksymalna dostępna szybkość ich pracy to aż 1333 MHz - o ile zechcemy skorzystać z najwyższego mnożnika, niezbędne okażą się moduły DDR3.

Inaczej na wybór pamięci będzie zapatrywała się osoba chcąca spróbować ekstremalnego overclockingu. Z tej samej właściwości chipsetu wynika, że przy bardzo wysokich FSB pamięć może być czynnikiem ograniczającym możliwości oc platformy. Przy FSB 500 MHz najniższa dostępna szybkość pamięci to 1000 MHz - słabsze moduły DDR2 mogą sobie z nią nie poradzić. Jednakże i w tym przypadku wspomniane ograniczenie dotyczy bardzo wąskiej grupy użytkowników. Podczas podkręcania mniej ekstremalnego takie szybkości nie są niezbędne.

W tym miejscu musimy przypomnieć o kolejnej właściwości chipsetów Intela, potocznie znanej pod nazwą STRAP. Z punktu widzenia pamięci polega ona na rozluźnieniu timingów mostka północnego a co za tym idzie zwiększenia opóźnień w dostępie do zapisanych w nich danych. Chipset Intela ustalają kilka optymalnych częstotliwości pracy magistrali. Z tych wartości korzystają procesory tej firmy - 200, 266, 333 i 400 MHz (ta ostatnia wartość nie jest oficjalnie dostępna we wszystkich chipsetach). Teoretycznie podnoszenie wartości FSB zwiększa wydajność gdyż wraz z nią wzrasta szybkość pracy procesora i pamięci. Niestety, wspomniany wcześniej STRAP sprawia, że po przekroczeniu niektórych wartości wydajność podsystemu procesor - pamięć spada w stosunku do tej dostępnej przy nieco niższym taktowaniu. Wraz z dalszym wzrostem FSB, ta niekorzystna tendencja zanika, aż do osiągnięcia kolejnego punktu granicznego. Tym samy może się okazać, że pamięci w systemie na FSB 405 MHz, działają wolniej niż przy FSB 399 MHz.


Zobacz również