Автор: Александр Гуриненко
Источник: © компьютерная газета

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 начало 2008 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 являлась для Intel сдерживающим фактором повышения производительности компьютерных систем. Процессоры Intel Core 2 Duo изначально работали на 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 — вопрос, 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.

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 новая память определенно звалась бы как-нибудь по-другому. Основным нововведением, позволившим увеличить скорость DDR3, явилось удвоение объема выборки данных из чипов в буфер ввода-вывода. Если в DDR2 SDRAM объем данных, выбираемых за один такт, составлял 4 бит, то в DDR3 SDRAM эта величина составляет уже 8 бит. 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 имеет 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 Гб, что со временем приведет к широкому распространению модулей емкостью 2 и 4 Гб соответственно. В заключение нашего краткого обзора новой технологии несколько слов о совместимости. Прочитав данный раздел, 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 штук), 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 тестов платы. Выбор пал на 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 такой смешанной конфигурации. 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.

Cлева 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 Eхpress х16, один из которых электрически подключен лишь к четырем (но не 16) 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! В общем-то, 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 Гб/с Eхternal 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 Гб/с Serial АТА, подключенного все к тому же JMB363. Однако не все ли пользователю равно, 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 DIMM-слота не ограничили околосокетное пространство. Свободного места хватит даже самым громоздким системам охлаждения.

Конвертер питания процессора имеет четыре независимых 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 вслед 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 внимания 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 на 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 в случае 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 эффективной частоте 1800 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 них внимание мы не будем. Без дальнейших задержек переходим к самой интересной части сегодняшнего материала — тестированию.

Тестирование

Для выявления различий в производительности систем, работающих с оперативной памятью стандартов DDR2 и DDR3, использовались 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 с одинаковой частотой и задержками, 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 безо всякого разгона — это именно то, что нам нужно. Остальная часть тестового стенда выглядела следующим образом:

. процессор: Intel Core 2 Duo E6400, 2133 МГц (10х266 МГц), 2 Мб L2;
. видеокарта: FOXCONN GeForce 7900 GS (544/522/522/1624 МГц, 20/7 pipelines);
. жесткий диск: Seagate ST3160811AS, 160 Гб, 3 Гб/с SATA, 8 Мб 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 Maх 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 перед DDR2. Быстрее работает процессор, графическая подсистема и, конечно же, подсистема памяти. Следующий тестовый пакет — CINEBENCH 9.5 — основан на профессиональном ПО 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 Мб кодеком Lame 3,97 в формат MP3. Правда, здесь преимущество DDR3 мизерно.

Обработка изображений

Adobe Photoshop является наиболее популярным и функциональным растровым редактором. Для замера производительности систем в данной задаче с помощью скрипта производилась обработка 5-мегапиксельных фотографий в несжатом формате TIF (около 15 Мб 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.

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 перед DDR2 наблюдать не приходится. Про игровые приложения 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.

	DDR-800, 5-5-5-18	DDR3-1066, 7-7-7-20
Lavalys Everest v4.00.976, Тест памяти
Чтение, МБ/с	6429	6903
Запись, МБ/с	4863	4868
Копирование, МБ/с	5303	5363
Латентность, нс	77	75
SYSMark 2007, очки
Общий зачет	110	112
Удаленное обучение	108	113
Оффисные приложения	107	108
Создание видео	107	108
3D моделирование	119	119
PCMark 2005 1.2, scores
Общий зачет	6168	6208
Центральный процессор	5477	5479
Оперативная память	4756	4828
Графика	6850	6875
Жесткий диск	5479	5481
CINEBENCH 9.5, очки
Аппаратный рассчет OpenGL-освещения	3694	3703
Программный рассчет OpenGL-освещения	1637	1634
Расчет теней C4D	421	421
Рендеринг, 1 процессор	356	357
Рендеринг, 2 процессора	662	663
ScienceMark 2.0, секунды
Molecular Dinamics simulation	72	72
Primordia	304	302
Cipher	13	13
Super Pi 1.5, секунды
1M	26	25
8M	286	285
Кодирование аудио/видео, секунды
DivX 6.5	470	435
XviD 1.2	477	442
XviD to 3gp	375	369
MP3, Lame 3.97	200	199
3D Mark 2005 v1.2, 1024x768, очки
Общий зачет	7618	7626
Центральный процессор	7845	7809
3D Mark 2006 v1.0.2, 1024x1768, очки
Общий зачет	4209	4215
Шейдеры 2.0	1667	1666
Центральный процессор	1829	1833
Игры, 1024х768, кадров в секунду
The Elder Scrolls IV: OBLIVION	58	59
F.E.A.R. XP	69	70
Serious Sam 2	70	72
Quake 4	104	108
Half Life 2, EP1	78	80
Call of Duty 2	62	61
Prey	58	59
Adobe Photoshop CS2, секунды	152	151
The Panorama Factory V4, секунды	48	47
Сжатие данных, WinRAR 3.7, секунды	119	116
Энергопотребление, Вт	97	97

Выводы

После проведения тестирования выводы становятся достаточно очевидными. 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 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.