Pamięć dla odważnych

Pamięć DDR 400 może zostać standardem na długo. Wśród tuzina testowanych modułów szukaliśmy najlepszego i najmniej zawodnego.

Pamięć DDR 400 może zostać standardem na długo. Wśród tuzina testowanych modułów szukaliśmy najlepszego i najmniej zawodnego.

Procesor bez pamięci zdziała niewiele. W supermarketach najlepiej sprzedają się gigaherce, ale fachowcy wiedzą, że najtańszym sposobem poprawy wydajności komputera jest powiększenie pamięci.

Idealne sprzężenie

Nawet Intel, specjalista od szybkiego podwajania częstotliwości procesora (zgodnie z zasadą emerytowanego dyrektora Gordona Moore'a), zagrożony konkurencją 64-bitowego Athlona odłożył na bok zasady i zamiast przyspieszyć taktowanie, dodał w jednostce centralnej wielką, dwumegabajtową porcję pamięci podręcznej trzeciego już poziomu.

Wystarczyło do utrzymania się na podium, ale rachunek za ten pomysł oczywiście zapłaci klient, gdyż pokryje koszt trzykrotnego wzrostu liczby tranzystorów, których aż cztery do sześciu potrzeba na jeden bit pamięci statycznej używanej do tego celu. Zwykły RAM jest wielokrotnie tańszy, wszak to tylko jeden tranzystor połączony z kondensatorem. I rolę gra podobną, będąc również swego rodzaju pośrednikiem w przekazywaniu danych między miejscem ich trwałego spoczynku na twardym dysku a zazwyczaj głodnym procesorem.

Z lewej zwykły DDR, z prawej droższy moduł z korekcją błędów.

Z lewej zwykły DDR, z prawej droższy moduł z korekcją błędów.

Byłoby ideałem, gdyby magistrala do wymiany danych między pamięcią a procesorem miała na obu końcach układy jednakowej wydajności. Komunikacja byłaby płynna, bez czekania na gotowość drugiej strony. Trudno o aktualne podsumowanie, bo nawet w produktach Intela mamy dwukrotną różnicę transferu między tańszą i droższa serią procesorów. Niemniej jednak pamięć podwójnej prędkości, taktowana 200 milionów razy na sekundę, zwana DDR-400 albo PC 3200, ma szansę stać się takim samym klasykiem, jakim swego czasu przez długie lata był jej

66-megahercowy odpowiednik. Przemawia za tym wyjątkowo dobre dopasowanie ich wydajności do możliwości procesorowych magistrali najnowszej generacji, pochodzących zarówno ze stajni AMD, jak i Intela. Chodzi o wprowadzane coraz szerzej podwójne kontrolery pamięci, które w istocie tworzą szeroką, 128-bitową szynę danych, poskładaną z dwóch o połowę węższych, pochodzących z pojedynczego modułu.

W ten prosty sposób podwaja się teoretyczne pasmo dostępu do pamięci. Pod względem wydajności indywidualne moduły pasują do pojedynczych kontrolerów pamięci, pary, które przez część producentów są specjalnie dobierane - do podwójnych.

Jak przyspieszyć?

Dzięki zamontowanemu termometrowi można w łatwy sposób odczytać temperaturę modułu pamięci.

Dzięki zamontowanemu termometrowi można w łatwy sposób odczytać temperaturę modułu pamięci.

Od dawna mamy już szybsze DDR-y od PC 3200, które wcześniej znalazły zastosowanie w kartach graficznych, a teraz także w roli pamięci zasadniczej, ale skorzystają na tym jedynie odważni amatorzy przetaktowania. Można jeszcze zastosować dostępne w niektórych płytach głównych asynchroniczne przyspieszenie pamięci w stosunku do zewnętrznej magistrali procesora, ale więcej w ten sposób nie da się osiągnąć. Przeszkadzają dodatkowe przerwy w transmisji spowodowane brakiem synchronizacji.

W porównaniu ze stanem sprzed kilku lat rynek pamięci się ucywilizował. Spadła liczba anonimów, chociaż w dalszym ciągu mniejsi i mniej znani korzystają z wafli półprzewodników, które odpadły po testach w wytwórniach potentatów:

Samsunga, Microna, Nanyi, Winbonda, Siemensa czy Hyniksa. Przeprowadzają dodatkową selekcję, umieszczają na układach swoje symbole i wypuszczają w świat. Pomimo znacznej poprawy wyrobów niewiadomego pochodzenia w tym segmencie rynku jest wyjątkowo dużo. Łatwiej je ukryć pod coraz modniejszym radiatorem.

Za tanie

Parametry techniczne i wyniki testów

Parametry techniczne i wyniki testów

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

Sposób wytwarzania powoduje, że jakość elementów pochodzących od jednego producenta nie musi być taka sama. Równie dobrze trafić można na bubel, jak na wyjątkowo dobry egzemplarz. Bronią się przed tym producenci chipsetów i płyt głównych. Wprowadzają swoje listy certyfikacyjne, obejmujące zarówno układy DDR SDRAM, jak wykonane z nich moduły DIMM. Warto do nich zaglądać przed zakupem pamięci.

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 znaleźć układy różnego pochodzenia, trzymające w normie jedynie najważniejsze parametry.

Sami producenci dobierają pary modułów z myślą o ich wykorzystaniu w dwukanałowych kontrolerach, które większych odstępstw między układami nie tolerują.

Na kocią łapę

Na powierzchni modułu oprócz układów z komórkami pamięci znajduje się jeszcze tzw. SPD. Jest to układ, w którym powinny być zapisane wszystkie dane o producencie i strukturze pamięci, a co ważniejsze - parametry rozmaitych opóźnień kontrolerów, niezbędnych, aby moduł pamięci zdążył wykonać zadane polecenie i był gotowy na następne. Jest tam także informacja o zalecanym napięciu do zasilania układów. Użytkownik może skorzystać z automatycznego dopasowania parametrów pracy kontrolera pamięci do danych umieszczonych w SPD, albo dostroić obie części ręcznie.

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. Pojedynczy element pamięci o pojemności bita jest bardzo prosty i dlatego tani w produkcji. Składa się z kondensatora gromadzącego ładunek w przypadku przechowywania logicznej jedynki i tranzystora, który otwiera lub blokuje dostęp do komórki. 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 kondensatory muszą być wcześniej powtórnie naładowane 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. Większość modułów pamięci może się odświeżać samodzielnie.

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 zapis i odczyt 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 krócej trwa dostęp do pierwszego bajta danych. W SRAM-ie zabiera to dwa, trzy cykle zegara, podczas gdy w pamięci dynamicznej trzy do dziewięciu. Niestety, z powodu wysokiego kosztu produkcji tę technologię stosuje się jedynie do pamięci podręcznej procesora i innych skomplikowanych komponentów, a na jej wykorzystanie do zwykłego RAM-u przyjdzie nam długo poczekać.


Zobacz również