Сказать о том, что компьютерный прогресс не стоит на месте, все равно, что сообщить сегодня об открытии Америки. Казалось бы, еще совсем недавно мы знакомились с новым типом оперативной памяти DDR2, искали резоны, побудившие Intel перейти на ее использование, и отмечали более низкое, в сравнении с предшествующей DDR, быстродействие первых модулей. Еще свежи в памяти переходные чипсеты и их проблемы с производительностью. Помнятся и неоправданно завышенные цены, несмотря на то, что производство чипов DDR2 изначально было более дешевым, чем микросхем "старой" DDR. Но вот уже на дворе конец 2007 года, и магазины наполнились новыми чипсетами Intel и модулями оперативной памяти нового стандарта – DDR3. Переход Intel на DDR3 – мера вынужденная и эволюционная, но никак не революционная. Развитие модулей стандарта DDR2 SDRAM остановилось на отметке эффективной частоты 800 МГц. Такова максимальная частота чипов, доступных для крупносерийного производства. Несмотря на то, что многие производители смогли наладить выпуск и более скоростных модулей DDR2-1067, международная организация JEDEC отказалась от их стандартизации – уж слишком невысок процент выхода годных чипов, способных работать на таких частотах. К тому же большинству таких модулей требуется повышенное напряжение питания, что автоматически выводит их за рамки стандарта. Следовательно, DDR2 SDRAM для Intel являлась сдерживающим фактором повышения производительности компьютерных систем. Процессоры Intel Core 2 Duo изначально работали на эффективной частоте системной шины 1067 МГц, а идущие им на замену CPU на новом ядре Penryn добрались до рубежа 1333 МГц. Следовательно, для Intel переход на новый стандарт оперативной памяти, способной работать на более высоких частотах, был предопределен. Другое дело – а что же нам даст DDR3 SDRAM в плане производительности сегодня?
Общеизвестно, что увеличение рабочих частот модулей, наряду с возросшей пропускной способностью, неизменно несет увеличение латентности. Ведь поначалу именно это и было основной проблемой компьютерных систем, использующих модули стандарта DD2 SDRAM, которые, несмотря на более высокие частоты подсистемы памяти, были заметно медленней аналогичных систем, использующих DDR SDRAM. Может быть, с DDR3 мы снова увидим подобную ситуацию? На этот и многие другие вопросы мы сможем ответить после проведения практического тестирования, но сначала давайте посмотрим, что нового несет нам стандарт DDR3 SDRAM. Более детально познакомимся с самим стандартом DDR3 SDRAM.
DDR3 SDRAM
Собственно ничего принципиально нового DDR3 SDRAM собой не представляет и так же, как предшествующая ей DDR2 SDRAM, является продуктом эволюции основ, заложенных еще в стандарт DDR SDRAM. Об этом можно догадаться хотя бы исходя из названия – в противном случае, новую память определенно назвали бы как-нибудь по-другому.
Основным нововведением, позволившим увеличить скорость DDR3, явилось удвоение объема выборки данных из чипов в буфер ввода-вывода. Если в DRR2 SDRAM объем данных, выбираемых за один такт, составлял 4 bit, то в DDR3 SDRAM эта величина составляет уже 8 bit. Поэтому если эффективная частота DDR была в 2 раза больше, DDR2 – в 4, то у DDR3 она в 8 раз выше реальной частоты чипов. Фактически из этого следует, что для реализации модулей памяти нового стандарта необходима лишь модернизация буфера ввода-вывода, а все технологии изготовления микросхем могут оставаться неизменными.
Однако такой путь двукратного увеличения пропускной способности производит отрицательный побочный эффект: неизменное увеличение задержек адресации, то есть повышение латентности. Соответственно, все, что может нам предложить DDR3 SDRAM в плане увеличения производительности, – это увеличение пропускной способности подсистемы памяти, значительная часть которой будет "съедена" увеличившимися задержками адресации. Что это даст на практике, мы опять же увидим только после проведения тестирования.
Следующее положительное нововведение в модулях стандарта DDR3 – снижение номинального рабочего напряжения модулей с 1.8 до 1.5 В. Фактически понижение вольтажа выливается в уменьшение энергопотребления и тепловыделения. Достичь этого удалось благодаря внедрению новых технологических процессов изготовления чипов. В частности, речь идет о переходе на 90-нм техпроцесс.
Для корпусировки микросхем используется усовершенствованная BGA-упаковка с увеличившимся числом сигнальных контактов. Увеличение числа сигнальных линий было вызвано двукратным повышением объема выборки данных, а также необходимостью более качественной реализации питания чипов.
При реализации стандарта DDR3 изменениям подвергся и протокол передачи данных. Память DDR3 использует новую fly-by архитектуру, особенностью которой является определение адресов и команд непосредственно в котроллере модулей.
Осваивая производство чипов DDR3, наряду с понижением рабочего напряжения и энергопотребления, производители переходят на выпуск микросхем емкостью 1 и 2 Gb, что со временем приведет к широкому распространению модулей емкостью 2 и 4 GB соответственно.
В заключение раздела несколько слов о совместимости. Прочитав данный раздел, можно легко понять, что модули стандартов DDR2 и DDR3 имеют слишком серьезные отличия, чтобы использовать слоты одного типа. Модули различаются как номинальным напряжением питания, так и протоколом связи с контроллером памяти. Несмотря на одинаковое с DDR2 количество контактов (их по-прежнему 240), от ошибочной установки не в те слоты, планки DDR3 защищены в очередной раз сместившимся ключом.
Бегло ознакомившись с теорией и новшествами нового стандарта оперативной памяти DDR3, переходим к более приземленной части материала, то есть к практике. Поскольку, как тут ни крути, основой любой компьютерной системы является материнская плата. Прежде чем заняться тестами, отнюдь не лишним будет рассмотреть особенности используемой для этих целей платы. Мы выбрали ASUS P5KC.
Материнская плата ASUS P5KC
Выдающейся чертой дизайна ASUS P5KC является наличие шести слотов для модулей памяти. Четыре из них те, что изготовлены из желтого и черного пластика, обеспечивают поддержку четырех планок DDR2, два других предназначены для установки DDR3 и обозначены оранжевым цветом. Как уже было сказано выше, перепутать, куда какие модули ставить, не получится при всем желании – специальный ключ слота не позволит вставить "неподходящую" память.
Таким образом, на ASUS P5KC можно установить четыре планки стандарта DDR2 или две DDR3. Слово "или" в предыдущем предложении следует подчеркнуть. То есть одновременно оборудовать плату памятью DDR2 и DDR3 не получится, поскольку чипсет не поддерживает такую смешанную конфигурацию. Цветовая кодировка разъемов обеспечивает кристальную ясность в выборе каналов. Купив пару модулей одного из стандартов и желая обеспечить к ним двухканальный доступ, слоты следует заполнять по принципу идентичности цветов, то есть желтый-желтый, черный-черный, оранжевый-оранжевый.
Вообще дополнительные разъемы для памяти нового стандарта в дизайн платы влились довольно органично. Если не всматриваться, можно подумать, что ASUS P5KC просто-напросто наделена поддержкой шести модулей DDR2. В остальном плата имеет вполне традиционную компоновку элементов.
Слева вверху находится четырехконтактный ATX12V для подачи напряжения на конвертер питания процессора, справа у нас основной 24-контактный разъем для питания всего остального, справа – набор слотов для дополнительных устройств, состоящий из двух PCI Express х16, один из которых электрически подключен лишь к четырем (но не шестнадцати) линиям PCIe, одного PCIe х1 и трех старых-добрых PCI.
В свете последних веяний в мире MoBo-мейкеров колодка флоппи-дисковода на нижнем краю платы выглядит, как на своем месте – как будто всегда там и была.
Хотя нет, постойте! Это же колодка для IDE-устройств! Вообще логика разработчиков, так разместивших данный разъем, понятна. Интерфейс IDE южным мостом ICH9R не поддерживается, и для его реализации используется контроллер JMicron JMB363. Однако изначально чип был установлен на плату скорее ради новомодного 3 Gb/s External Serial ATA (SATA On-the-Go) на панели ввода-вывода, а IDE здесь, так сказать, побочный продукт. Чтобы упростить разводку, колодку "прилепили" поближе к чипу. Этим же объясняется и бездарное расположение пятого порта 3 Gb/s Serial АТА, подключенного все к тому же JMB363. Однако не все ли равно пользователю, чем руководствовались инженеры ASUS при выборе места для колодки, если IDE-шлейф к оптическому приводу теперь придется тянуть через всю плату?
Отрадно, что два дополнительных слота не ограничили околосокетное пространство. Свободного места хватит даже самым громоздким системам охлаждения.
Конвертер питания процессора имеет четыре независимые линии стабилизации. Силовые транзисторы двух наиболее загруженных охлаждаются достаточно большим медным радиатором, соединенным с радиатором северного моста чипсета.
В целом на фоне систем охлаждения современных оверклокерских плат скромный набор радиаторов ASUS P5KC со всего одной тепловой трубкой выглядит крайне просто. Однако тепловыделение изготавливаемого по самому "тонкому" на сегодняшний день 45-нм техпроцессу чипсета P35 настолько невелико, что для его охлаждения достаточно даже таких скромных мер. Чтобы не быть голословными, приведем цифры, полученные с помощью лабораторного термометра MASTECH MS6501 с высокоточным датчиком К-типа.
В самых загруженных режимах работы системы температура радиатора, охлаждающего микросхему северного моста чипсета, не превышала 50`С. Соединенный с ним при помощью тепловой трубки охладитель на MOSFET разогревался до 47`С, а температура маленького независимого рассеивателя на южном мосту не превышала отметки 46`С.
Довольно необычно выглядит I/O панель.
К отсутствию последовательных портов COM и параллельного LPT мы уже потихоньку начинаем привыкать, но ASUS P5KC приготовила нам еще один сюрприз: там, где обычно мы находим разъем PS/2 для манипулятора типа "мышь", красуются два порта USB 2.0. Похоже, в скором времени за устройствами с интерфейсами COM и LPT на заслуженный отдых отправятся PS/2–мыши.
Базовая система ввода-вывода материнской платы ASUS P5KC основана на микрокоде AMI. Меню утилиты для конфигурирования BIOS имеет классическую для продуктов ASUS структуру. Потому, не заостряя внимание на привычных пунктах, сразу заглянем в меню настройки параметров оперативной памяти. В данном случае пункт носит название Configure System Performance Setting. При использовании модулей памяти стандарта DDR2, при штатной частоте шины процессора 1066 МГц здесь доступен выбор четырех значений клокинга оперативной памяти: DDR2-667, 800, 889 и 1067. При разгоне QPB до 1333 МГЦ становятся доступными еще две опции – DDR2-1111 и 1333 – частоты, досягаемые лишь для самых скоростных оверклокерских модулей стандарта DDR2.
Для реализации полноценного питания таких экземпляров плата поддерживает довольно широкий ряд напряжений, начинающийся со штатного 1.8 В и до запредельного 2.5 В, с шагом повышения 0.1 В. При использовании планок памяти стандарта DDR3 набор доступных частот выглядит несколько шире. Доступны такие значения, как DDR3-800, 833, 1000, 1067, 1111 и 1333.
Несколько по-другому выглядит и список доступных напряжений. Поскольку номинальным для модулей DDR3 является вольтаж 1.5 В, шкала повышения вольтажа начинается именно с него и заканчивается значением 2.2 В с прежним шагом 0.1 В.
Такое вот смещение на 0.3 В в меньшую сторону. В целом диапазон доступных напряжений вполне достаточен даже для разгона самых "горячих" оверклокерских модулей. Например, комплект планок Corsair TWIN3X2048-1800C7DF G из серии Dominator с просто монструозной (для данного типа устройств) системой охлаждения способен работать на частоте, эффективной1800 МГц уже при напряжении 2.0 В. Так что для любителей выжать из железа все еще остается некоторый простор для экспериментов.
Остальные оверклокерские способности ASUS P5KC также находятся на вполне приличном уровне. Учитывая то, что плату мы рассматриваем исключительно как платформу для тестирования оперативной памяти нового стандарта, заострять на ней внимание мы не будем. Без дальнейших задержек мы переходим к самой интересной части сегодняшнего материала – тестированию.
Тестирование
Для выявления различий в производительности систем, работающих с оперативной памятью стандартов DDR2 и DDR3, мы использовали две пары модулей емкостью один гигабайт: Apacer DDR2-800 и Corsair TWIN3X2048-1333C9.
Планки Apacer DDR2-800 являются типичными представителями группы качественной, но недорогой памяти для современных производительных ПК. При максимальной эффективной частоте, определенной стандартом JEDEC - 800 МГц, штатная комбинация задержек адресации этих модулей имеет следующий вид: 5-5-5-18. Более низкие тайминги доступны лишь при увеличении напряжения питания, но это уже разгон.
Комплект из двух гигабайтных модулей DDR3 Corsair TWIN3X2048-1333C9 является оверклокерским, потому, в отличие от предыдущего, массовым его не назовешь.
Документированный производителем разгон составляет 1333 МГц при задержках 9-9-9-24 и вольтаже 1.7 В. Однако при штатном напряжении питания 1.5 В производитель гарантирует работоспособность на частоте 1067 МГц с задержками 7-7-7-20, что полностью соответствует стандарту JEDEC. Как уже говорилось в начале материала, основным резоном к переходу на новый стандарт памяти является наращивание эффективной частоты. Поэтому тестирование модулей DDR2 и DDR3, работающих на одинаковой частоте, и задержках практически лишено смысла. Следовательно, наиболее скоростные модули DDR2, стандартизированные JEDEC, следует сравнивать с наиболее близкими к ним по скорости модулями DDR3. Таким образом, DDR3-1067 с задержками 7-7-7-20 без всякого разгона – это именно то, что нам нужно.
Остальная часть тестового стенда выглядела следующим образом:
- процессор: Intel Core 2 Duo E6400, 2133 МГц (10x266 МГц), 2 MB L2;
- видеокарта: FOXCONN GeForce 7900 GS (544/522/522/1624 МГц, 20/7 pipelines);
- жесткий диск: Seagate ST3160811AS, 160 GB, 3 Gb/s SATA, 8 MB Cache, 7200 об/мин;
- блок питания: FLOSTON 560 Вт (LXPW560W).
Подсистема памяти, синтетика
Начнем с теста пропускной способности подсистемы памяти с помощью модуля Cache and Memory Benchmark диагностической утилиты Lavalys Everest v4.
Как видите здесь, модули DDR3, несмотря на более высокие тайминги, уверенно обходят DDR2 не только при чтении, записи и копировании, но и в тесте латентности.
Комплексные тесты
Наиболее серьезным и "продвинутым" пакетом для комплексного тестирования системы является обновленный пакет SYSMark 2007 компании BAPCO. Основной особенностью SYSMark 2007 является тот факт, что для тестирования системы им используются исключительно реально существующие и широко распространенные приложения. Те, которые изо дня в день запускают на своих ПК и используют для работы миллионы людей во всем мире. Пакет состоит из четырех сценариев, каждый из которых включает ряд операций, производимых определенным набором приложений, характерным для определенной области использования ПК.
В общем зачете по результатам пакета SYSMark 2007 система, использующая память нового стандарта, ощутимо быстрее.
То же самое можно сказать и после рассмотрения результатов сценария E-Learning. Использование памяти DDR3 в ПК для веб-дизайна может дать неплохой прирост производительности.
В офисных приложениях DDR3 снова быстрее, правда, уже не настолько, как в предыдущем случае.
А вот ПК, предназначенному для 3D-моделирования, абсолютно безразлично, какую память использовать. Между модулями DDR2 и DDR3 приложения AutoDesk 3ds Max 8 и SketchUp 5 не заметили никакой разницы.
Приложения для создания видеоконтента активно используют подсистему памяти, потому в сценарии Video Creation DDR3 снова оказалась быстрее.
Далее следует популярный пакет тестов PCMark 2005. В отличие от SYSMark, он лишь имитирует работу реальных приложений, но, тем не менее, в настоящий момент способен давать вполне адекватную и всестороннюю оценку производительности системы.
И снова модули DDR3 демонстрируют преимущество над DDR2. Быстрее работают процессор, графическая подсистема и, конечно же, подсистема памяти.
Следующий тестовый пакет CINEBENCH 9.5 основан на профессиональном программном обеспечении для создания 3D-сцен – CINEMA 4D.
Здесь DDR3 снова вырывается вперед.
Математические и научные расчеты
Программа ScienceMark 2.0 эмулирует такие производимые на компьютере научные вычисления, как определение кинетической и потенциальной энергии молекул кристаллической решетки металла при различной температуре, расчет зарядов ядра и электронов и другие сложные математические вычисления.
Львиную долю нагрузки данные операции возлагают на процессор, потому в тестах Cipher и Molecular Dynamic Simulation системы с модулями DDR2 и DDR3 работают одинаково быстро. А вот в тесте Primordia, за счет более высокой латентности, DDR3 впервые проигрывает.
Единственная задача, выполняемая программкой Super Pi, – это определение значения числа Пи (3.14) с высокой точностью. То есть это математическая задача в чистом виде. В нашем случае расчет выполнялся с точностью 1 и 8 миллионов знаков после запятой.
Здесь DDR3 вновь уверенно отвоевывает лидерство.
Кодирование видео-, аудиоданных
Следующий набор приложений, включающий в себя задачи кодирования DVD-видео самыми популярными кодеками – DivX и XviD, а также его конвертация в понятный подавляющему большинству мобильных телефонов формат 3gp, нагружает процессор и подсистему памяти, потому здесь благодаря более высокой пропускной способности лидируют модули DDR3.
То же самое касается и задачи сжатия звукового потока WAV-файла размером 750 MB кодеком Lame 3.97 в формат MP3. Правда, здесь преимущество DDR3 мизерное.
Обработка изображений
Adobe Photoshop является наиболее популярным и функциональным растровым редактором. Для замера производительности систем в данной задаче с помощью скрипта производилась обработка пятимегапиксельных фотографий в несжатом формате TIF (около 15 МB каждая) более чем 30 фильтрами.
Программа The Panorama Factory предназначена для сшивки панорамных изображений из отдельно снятых кадров. Приложение отличается весьма высокой точностью выполнения сшивки, но, как следствие, большой ресурсоемкостью. Обработке подвергались восемь пятимегапиксельных фотографий.
Как видите, обработка растровой графики также идет веселей с памятью DDR3.
Архивация данных
Архиватор WinRAR является одной из самых популярных и эффективных программ для сжатия данных.
Полусинтетические игровые тесты
Полусинтетические игровые тесты 3D Mark 2005 и 2006 хорошо известны и широко распространены.
Поскольку 3D-приложения в первую очередь нагружают графическую подсистему, заметного преимущества памяти DDR3 над DDR2 наблюдать не приходится.
Об игровых приложениях можно сказать то же самое.
Энергопотребление
Уровень энергопотребления измерялся с помощью индикатора мощности блока питания FLOSTON LXPW560W.
Расчетное энергопотребление модулей DDR3 почти на 30% ниже, чем у идентичных по характеристикам DDR2, что и подтверждается на практике. Однако при увеличении эффективной частоты DDR3 с 800 до 1066 МГц энергопотребление планок уравнивается.
Выводы
После проведения тестирования выводы достаточно очевидны. Оперативная память стандарта DDR3 может дать ощутимый прирост производительности уже сегодня. Увеличение эффективной частоты с 800 до 1067 МГц, то есть всего на один шаг, выводит систему на новый уровень быстродействия, и возросшие задержки адресации здесь не помеха. Безусловно, в будущем, наряду с совершенствованием технологий производства, и частоты DDR3 будут расти, а задержки, напротив, уменьшаться.
Что касается участвовавшей в тестах материнской платы ASUS P5KC, то ее можно порекомендовать сторонникам разумной экономии. Если в будущем вы планируете покупку недоступного на сегодняшний день процессора Core 2 Duo на ядре Penryn и пока еще слишком дорогую память DDR3, то эта плата для вас. С ней вы сможете обновить платформу с минимальными потерями. Одним словом, ASUS P5KC – хороший выбор для системы с прицелом на апгрейд.
Редакция сайта выражает благодарность:
компании FOXCONN за предоставленную видеокарту GeForce 7900 GS;
компании FLOSTON за предоставленный блок питания Floston LXPW 560 Вт;
Интернет-магазину UltraPrice за предоставленную на тестирование материнскую плату ASUS P5KC
Фотографии выполнены в студии TECHLABS, фотограф Дмитрий Филатов
Распечатать статью