Технология памяти DDR

Если мы возьмем производительность, например, 386-х процессоров и сравним ее с производительностью применяемой тогда оперативной памяти, то убедимся, что эти значения приблизительно идентичны. Затем появились 100-мегагерцовые процессоры, а частота памяти составила уже 66 MHz, то есть примерно в полтора раза меньше, и в дальнейшем частота памяти стала все быстрее отставать от частоты CPU. Посмотрев на последние модели сегодняшних процессоров и распрострененную сейчас SDRAM, работающую на частоте 133 MHz, набрав в командной строке "calc" и произведя пару арифметических расчетов, нетрудно выяснить, что за последние десять с лишним лет быстродействие центральных процессоров увеличилось более чем в 30 раз, в то время как памяти - приблизительно раза в четыре, максимум пять. Не правда ли, имеется некоторый дисбаланс? Если быть точнее, то опять с помощью калькулятора получаем примерно семикратное превосходство CPU над подсистемой памяти, а для последних моделей от AMD (Intel предусматривает использование с Pentium IV памяти RDRAM), то получится расхождение аж в 10 раз. Иными словами, память существенно тормозит всю вычислительную систему. В самом деле, нет смысла иметь быстрый процессор, если он не сможет своевременно получать для обработки данные и поэтому большую часть времени будет простаивать. Конечно, здесь положение в определенной степени спасают бастионы в лице L1 и L2 кэша, но не все же время можно полагаться на один кэш, быстродействие которого в конце концов тоже зависит от быстродействия оперативной памяти. Разница в десять раз - не слишком ли это много?

Короче говоря, микросхемы памяти в процессе развития аппаратных редств РС не могли угнаться за появлявшимися чуть ли не каждый месяц все более быстрыми процессорами. Вначале это пытались как-то компенсировать разгоном уже существующих и оправдавших себя технологий, но возможности такого способа быстро иссякают - уже 166-мегарецевая SDRAM получается слишком дорогой из-за сложности создания соответствующих чипов, усточиво работающих на больших частотах, особенно если учесть объемы памяти в соврменных РС. Да и потом разгон - это все же экстенсивное решение. В общем, на рынке к 2000-му году не оказалось памяти, которая смогла бы обеспечить требуемую производительность. Ну не считать же таковой дорогущую RDRAM, которая к тому же при близком рассмотрении не так уж и быстра! Правда, сейчас цены на RDRAM не такие большие (хотя и маленькими их назвать тоже нельзя), но тогда этот факт сыграл с Rambus довольно неприятную шутку.

В тоже время отказываться от весьма неплохой и популярной памяти SDRAM по ряду причин не очень желательно. Но технологии, в который раз пытающиеся залатать SDRAM путем добавления кэша SRAM, вроде ESDRAM, или же путем оптимизации ее работы, вроде VCM SDRAM, не могли уже ничем помочь, во многом опять-таки из-за большой стоимости. На выручку пришла популярная в последнее время в компонентах PC технология передачи данных одновременно по двум фронтам сигнала, когда за один такт передаются сразу два пакета данных. В случае с используемой 64-битной шиной это дает 16-байтный за такт. Или, в случае с той же 133 мегагерцами, уже не 1064, а 2128 Mb/s. Те самые 2.1 Gb/s, что и требуются для сегодняшних PC. Впрочем, чипы DDR SDRAM первыми использовали производители видеокарт. Им проще - на карте они в праве применять что угодно, лишь бы на выходе был стандартный сигнал. Да и пропускная способность памяти все же всегда была узким местом скорее для графических чипов, чем для центральных процессоров. Так что производители видеокарт гораздо раньше воспользовались новой технологией DDR SDRAM (а также DDR SGRAM) - уже через несколько месяцев после выхода GeForce 256 - первого графического процессора, поддерживающего DDR, появились видеокарты карты с чипами DDR SDRAM/SGRAM на борту.

DDR (Double Data Rate) SDRAM по многим параметрам и способоам изготовления мало чем отличается от обычной SDRAM: та же синхронизация шины памяти с системной шиной, практически то же производственное оборудование, энергопотребление, почти не отличающееся от SDRAM, площадь чипа больше лишь на несколько процентов. Это позволило сразу без значительных материальных и временных издержек создать новую быстродействующую память, причем по цене, мало отличающейся от обычной SDRAM (кстати, DDR SDRAM еще иногда именуют SDRAM-II).

В отличие от спецификаций на SDRAM, в название которых входила тактовая частота шины памяти, маркетинговые отделы компаний, разрабатывавших DDR SDRAM, в рекламных целях избрали ту систему названий, которая позволила получить максимальную цифру - они выбрали пиковую пропускную способность в мегабайтах и получили PC1600 для 100 MHz и PC2100 для 133 MHz DDR SDRAM (аналогичное мы можем наблюдать и для Direct Rambus DRAM, где цифры в названии означают результирующую частоту, то есть реальную частоту, помноженную на 2). Так как DDR SDRAM основывается на обычной SDRAM, то она имеет сопоставимые латентные характеристики, и поэтому зачастую работает быстрее своего конкурента в лице RDRAM, у которой как раз имеются ощутимые проблемы с латентностью.

Образцы DIMM-модулей с DDR SDRAM появились в конце 2000-го года.

К сожалению, ничто на свете не дается даром, и увеличение пропускной способности памяти вдвое сопровождается изменением форм-фактора модулей. При сохранении тех же размеров модуля число контактов увеличилось со 168 до 184. Изменившееся положение ключа не позволит вставить модули DIMM DDR SDRAM в разъемы DIMM, предназначенные для обычной SDRAM-памяти.

Практически сразу же начали появляться чипсеты от VIA - одного из крупнейших производителей чипсетов - и материнские платы на них, поддерживающие DDR SDRAM. В 2001-м уже сложился самостоятельный рынок, пусть и не очень большой, рассчитанный на технологию DDR. Кроме VIA, ставку на DDR SDRAM сделала также и AMD (эти две фирмы вообще являются близкими партнерами: AMD делает процессоры, а VIA - чипсеты под них). Как по производительности, так и по цене система от VIA/AMD выглядит очень привлекательно.

Теперь о перспективах. Стандарт модулей DIMM DDR SDRAM предполагает использование чипов на скорости до 200 MHz с результирующей частотой 400 МГц и пропускной способностью 3.2 Gb/s - как у двухканальной Direct Rambus DRAM. С того момента, когда DDR SDRAM исчерпает свои возможности, в 2003 г. должна стартовать DDR-II.

Скорость DDR-II чипов, как предполагается, начнется со 100 MHz, но за счет того, что будет передаваться уже 4 пакета данных за такт, их пропускная способность также должна составить 3.2 Gb/s. Учитывая такой принцип работы (передачу 32 байтов за такт) рост производительности DDR-II чипов при росте тактовой частоты будет максимальным - в 4 раза: 150 MHz дадут уже 4.8 Gb/s, а 200 MHz - 6.4 Gb/s. Модули на этих чипах также будут иметь свой собственный форм-фактор (230 контактов), и требовать новых чипсетов.

Однако до тех пор нам предстоит выбирать между уже существующей DDR SDRAM и Rambus DRAM. Intel, как уже не раз упоминалось, силой влияет на рынок и противится дальнейшему развитию DDR SDRAM. Но в любом случае можно констатировать, что как бы ни сложилась ситуация, DDR SDRAM сегодня видится в очень радужных оттенках. Вышли Athlon с частотами более гигагерца, AMD набрала вес, а VIA стала ориентироваться на DDR SDRAM. Поэтому, что бы ни сделала Intel, те, кто будет приобретать процессоры от AMD, просто обречены на DDR SDRAM. А это, учитывая хорошее быстродействие CPU AMD и их не менее хорошую по сравнению с процессорами от Intel стоимость, а также не слишком приятную цену на RDRAM, уже само по себе выглядит неплохим аргументом в пользу выбора решения от AMD/VIA для тех, кто хочет за возможно меньшие деньги получить производительную систему.

P.S. Эта статья писалась за достаточно большое время до публикации всего сайта. Теперь же ситуация с RDRAM и DDR SDRAM заметно изменилась. Во-первых, цены на RDRAM заметно упали, и комплект из Pentium IV и пары 64-мегабайтных модулей RIMM стоит не так уж и много для одного из самых престижных и современных решений. Во-вторых, DDR-память тоже в свою очередь все-таки получилаь не такой уж дешевой, и система High-End класса на базе Pentium IV часто оказывается более предпочтительным вариантом, чем DDR-система на базе старших моделей Athlon, а ее цена кажется не такой уж непомерной, как раньше, а лишь подчеркивающей предназначение процессора для систем высшего уровня. Хотя все равно технология DDR остается достаточно перспективной, во многом благдаря усилиям VIA в компании с AMD. Просто не стоит считать, что DDR лучше RDRAM или наоборот, RDRAM предпочтительней DDR. Это две совершенно разные технологии, каждая со своими плюсами и минусами, но активно конкурирующие между собой. И положение этих технологий главным образом будет зависеть от того, проголосует ли за них покупатель рублем (USD, DM или другой СКВ) или нет. А пока (в апреле 2001) какие-либо выводы делать рановато.