RDRAM по старой памяти
Обзор технологий памяти. DDR SDRAM против Rambus DRAM 
Андрей Ященко
DDR SDRAM. Долгий путь к признанию
RDRAM. Прогнозы на контрнаступление
Год 2000-й, завершающий тысячелетие, ознаменовался затяжными потрясениями на рынке памяти. Динамика цен на микросхемы памяти напоминала волны на картинах Айвазовского. Многие понесли серьезные убытки и даже приостанавливали работу полупроводниковых производств.
На череду кризисов перепроизводства наложилась еще и неопределенность в области стандарта-фаворита, без которого невозможно было вести разумное планирование производства. Во многом это было вызвано непонятной политикой Intel в области производства чипсетов и продолжающимися попытками «тянуть за уши» недоступную для массового рынка память Rambus DRAM. Сейчас ситуация стала более определенной, и на рынке появился очевидный фаворит — DDR SDRAM. И не беда, что пока единственный чипсет для Pentium 4 поддерживает только RDRAM — ведь память RDRAM действительно становится все более доступной…
SDRAM и ее спецификации
Разрыв между производительностью (потенциалом) центрального процессора и скоростью подсистемы памяти стремительно увеличивается уже со времен семейства Intel 486. Именно при разработке архитектуры данного процессора компания Intel была вынуждена отказаться от использования частоты процессоров, синхронной с частотой системной шины, и применила технологию умножения частоты системной шины FSB (Front Side Bus). Этот факт отразился даже в названии чипа — Intel 486DX2. Хотя частота системной шины осталась той же — несмотря на название, но производительность процессора выросла почти вдвое.
В дальнейшем разброд в тактовой частоте различных системных компонентов только увеличивался. В то время как частота системной шины выросла сначала до 66 МГц, а затем и до 100 МГц, периферийная шина PCI осталась все на тех же давних 33 МГц, а для графической шины AGP стандартной является 66 МГц и т.д. Шина памяти до самого последнего времени оставалась синхронной с системной шиной (название обязывает — Synchronous DRAM, SDRAM). Так появились спецификации памяти PC66 (66 МГц), затем PC100 (100 МГц), а еще позже, с невероятными организационными усилиями, PC133 SDRAM — память, работающая на тактовой частоте 133 МГц.
Однако за то время, за которое частота шины памяти увеличилась на треть и соответственно на столько же возросла ее пропускная способность (с 800 до 1,064 Мбайт/с), частота процессоров увеличилась в два с половиной раза — с 400 МГц до 1 ГГц. Наблюдается некоторый дисбаланс, не так ли? Пропускная способность PC133 SDRAM составляет лишь 1,064 Мбайт/с, тогда как по крайней мере сегодняшним ПК требуется: 1 Гбайт/с для процессора с частотой системной шины 133 МГц, столько же — для графической шины AGP 4х и 132 Мбайт/с для шины 33 МГц PCI. Таким образом, суммарно — около 2,1 Гбайт/с, — то есть дисбаланс более чем в два раза.
А что уж говорить о последних поколениях процессоров для ПК! Новый Athlon c 266 МГц системной шиной в состоянии переварить до 2,1 Гбайт/с, а Pentium 4 с его 400 МГц — вообще 3,2 Гбайт/с. А на горизонте уже видны SerialATA, USB 2.0, AGP 8X. Понятно, что в таких условиях использование PC133 SDRAM напоминает гонки на болидах «Формулы-1» по беговой дорожке стадиона: шума много, а толку — чуть.
Еще печальнее, что дальнейшее увеличение частоты SDRAM при современном техническом уровне оснащения ее производителей невозможно: уже 166 МГц SDRAM получается слишком дорогой, особенно с учетом сегодняшних требований к размерам оперативной памяти в ПК. Этот фактор сыграл не слишком приятную шутку со скандальной Direct Rambus DRAM. Однако отказываться от синхронизации шины памяти с системной шиной по ряду причин не хотелось бы.
Технологии, пытающиеся «залатать» SDRAM путем добавления кэша SRAM (вроде ESDRAM) или путем оптимизации ее работы (вроде VCM SDRAM), не помогли. 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 сегодня 64-битной шиной — это два 8-байтных пакета, 16 байт за такт. Или, как в случае с той же шиной 133 МГц, уже не 1,064 Мбайт/с, а 2,128 Мбайт/с. Те самые 2,1 Гбайт/с, что и требуются для сегодняшних ПК. Причем достичь подобного двойного эффекта можно по цене, мало отличающейся от обычной памяти 133 МГц: технология та же (включая методику упаковки чипов — TSOP, а не microBGA, как у RDRAM), оборудование — то же, энергопотребление практически не отличается от SDRAM, площадь для чипа отличается лишь на несколько процентов. Именно это сочетание доступности с требующейся на сегодняшний день производительностью и заинтересовало в первую очередь прагматичную индустрию DRAM — точно так же в свое время они выбирали PC66, PC100, PC133…
Однако в отличие и от этих спецификаций, в название которых входила тактовая частота шины памяти, и от спецификации Direct Rambus DRAM, где за основу берется результирующая частота (тактовая частота, помноженная на те же два пакета на такт, что и у DDR SDRAM), — PC600, PC700, PC800, компании, разрабатывавшие DDR SDRAM (а точнее, маркетинговые отделы этих компаний), избрали такую систему, которая позволила получить максимальную цифру в названии: они выбрали пиковую пропускную способность и получили PC1600 для 100 МГц и PC2100 для чипов 133 МГц DDR SDRAM (здесь, кстати, можно вспомнить о такой относительной единице измерения, как «попугай» из мультфильма «38 попугаев»).
 |
|
DDR SDRAM. Долгий путь к признанию
Маркетинговая система названий (PC1600, PC2100) придумана совсем недавно, хотя чипы DDR SDRAM производятся уже достаточно давно: образцы чипов 64 Мбит появились более двух лет назад — в середине 1998 года. Вскоре, в декабре 1998 года, когда Intel уже продолжительное время поддерживал RDRAM, была одобрена открытая спецификация DDR SDRAM, не требующая от производителей, использующих ее, никаких лицензионных отчислений. Как и в случае с PC133 SDRAM, основными сторонниками новой спецификации выступили IBM и VIA, к тому времени четко ориентировавшиеся на архитектуры, альтернативные RDRAM. Несколько месяцев спустя, в мае, была одобрена спецификация 184-контактных модулей DIMM, а также закончена работа над спецификацией DDR SGRAM.
Примерно через полтора года DDR SDRAM доведен до стадии, когда производители DRAM в состоянии начать его коммерческое производство: появились уже образцы 133 МГц 64 Мбит чипов DDR SDRAM, соответствующие спецификации PC2100 и готовые для производства.
Однако первыми чипы DDR использовали отнюдь не производители модулей памяти для ПК, а разработчики графических акселераторов. Производителям видеокарт проще: на карте они вправе применять что угодно, лишь бы на выходе был стандартный сигнал. Да и ширина шины памяти всегда была «узким» местом скорее для графических чипов, чем для центральных процессоров. Так что производители видеокарт гораздо раньше воспользовались появившейся в графических чипах поддержкой DDR SDRAM/SGRAM. Уже через несколько месяцев после выхода первого такого чипа — nVidia GeForce 256 — появились карты с чипами DDR SDRAM и SGRAM на борту.
Стандартной скоростью чипов для первой волны DDR-плат стали 150 и 166 МГц (результирующая частота — 300 и 333 МГц соответственно, пропускная способность шины, с учетом 128-битной разрядности — 4,8 и 5,2 Гбайт/с). Дальнейшее же развитие графического DDR SDRAM превзошло все ожидания — вместо предполагаемых на 2001 год чипов 200/400 МГц мы уже в конце 2000 года получили память с результирующей частотой 500 МГц, а с учетом 128-битной шины памяти — более чем впечатляющую цифру в 8 Гбайт/c. В результате не слишком дорогой DDR SDRAM одержал бесспорную победу над сердцами производителей видеокарт (во многом благодаря nVidia), полностью преградив RDRAM дорогу на этот рынок.
А вот с модулями памяти DIMM DDR SDRAM положение несколько иное: очень долгое время востребовать их было просто некому — проблема заключалась в чипсетах, обладающих поддержкой этого типа памяти и, следовательно, в материнских платах на базе этих чипсетов. Первый пользовательский чипсет, обладающий поддержкой этого типа памяти, ожидался от VIA еще осенью 1999 года, затем зимой 2000-го, весной, летом…
В конце концов VIA, бывшая лидером и идейным вдохновителем DDR-лагеря, так первой и не стала, уступив это почетное место совершенно неожиданному игроку: первым, реально вышедшим на рынок чипсетом с поддержкой DDR SDRAM стал AMD-760 под Athlon. Вообще же DDR SDRAM не повезло с чипсетами. Все они в итоге получились настолько сырыми, что хотя ведущая тройка (AMD, VIA, ALi) объявила свои продукты осенью 2000-го, но фактически в прошлом году материнские платы ни на одном из них в широкую продажу поступить так и не успели. Появившаяся еще в 1998 году память ждала поддержки со стороны производителей материнских плат более двух лет — DDR SDRAM-системы выйдут на массовый рынок лишь в начале 2001 года.
Однако все же DDR SDRAM дождалась своего выхода на арену. И уже на сегодняшних системах, не достигших еще той «прожорливости», которой они будут обладать к концу 2001 года, она наглядно демонстрирует, что ждать стоило. Разница в производительности между системами на базе процессора с одной и той же тактовой частотой для третьего поколения теста «всех времен и народов» (Quake 3) составляет до 10%. В синтетических же тестах, измеряющих исключительно нагрузку на процессор и шину памяти, разрыв достигает в ряде случаев 40%. Более того, в силу ряда архитектурных особенностей RDRAM системы на базе 2,1 Гбайт DDR SDRAM (Micron Samurai) весьма успешно конкурируют с системами на базе двухканального 3,2 Гбайт/с RDRAM (i840), в среднем обходя их на несколько процентов.
Но все это касается обычных настольных ПК. Если же говорить о более мощных платформах, то, учитывая такие факторы, как стоимость RDRAM, разница в производительности RDRAM и DDR SDRAM и падение производительности подсистемы памяти RDRAM при увеличении объема памяти, абсолютное большинство производителей серверов явно предпочли DDR SDRAM перед RDRAM. Шок был настолько велик, что компания Intel фактически попросту ушла с рынка серверных чипсетов, полностью отдав его ServerWorks, никаких соглашений с Rambus не имеющей и принявшейся рьяно насаждать поддержку DDR SDRAM. Ничего другого производители серверов и не желали.
|
|
RDRAM. Прогнозы на контрнаступление
В общем, все было бы хорошо для DDR SDRAM, когда бы не два обстоятельства. Во-первых, вопреки многим прогнозам, за фактически зря потраченный год память RDRAM подешевела достаточно, чтобы это стоило принимать во внимание, а во-вторых, Intel выпустила Pentium 4, который действительно способен дать RDRAM возможность показать все, на что она способна. Даже сегодня, когда еще фактически не существует задач, оптимизированных под этот процессор, зачастую именно 3,2 Гбайт/с пропускной способности между процессором и памятью вытягивают Pentium 4 во многих приложениях.
Таким образом, учитывая, что все производители DRAM, включая даже такие не слишком лояльно относящиеся к Rambus компании, как Micron и Hyundai, продолжают улучшать техпроцесс для RDRAM, в обозримом будущем мы можем столкнуться с тем, что Intel, за счет стоимости процессора и материнской платы, будет в состоянии компенсировать разницу между одинаковыми объемами RDRAM и DDR SDRAM.
Тем не менее, хотя по прогнозам компании доля Pentium 4 в объеме выпускаемых ею процессоров к концу года будет составлять 50%, но остальные 50% придутся на Pentium III/Celeron, которые после ухода i820 RDRAM не поддерживают в принципе, а вот к DDR SDRAM (за счет чипсетов VIA, ALi и SiS) относятся с большой симпатией. К тому же серверные чипсеты, большинство которых для x86-процессоров в 2001 году составляют продукты ServerWorks и Micron — с поддержкой DDR SDRAM. Плюс к тому — Athlon, чипсеты под который поддерживают только этот тип памяти. И наконец, выходящие уже в 2001 году Brookdale и VIA PX266 — чипсеты под Pentium 4 с поддержкой DDR SDRAM.
Итого, учитывая, что в соответствии с последней стратегией Intel к IV кварталу 2001 года i850 занимает лишь четверть рынка ее чипсетов среднего и высшего уровня (PC, стоимостью выше 2 тыс. долл.) оставляя больше половины Brookdale и чуть-чуть — i815EP, мы можем констатировать, что, несмотря на свое продолжающееся удешевление, RDRAM на рынке PC-перспектив имеет сегодня даже меньше, чем казалось вчера.
О чем здесь можно говорить, когда глава Intel Крейг Баррет публично признает: «Мы сделали большую ставку на Rambus, а она не сыграла». По большому счету, вся история Intel последних двух лет — это история планомерной сдачи RDRAM. Кто бы мог подумать еще в 1997 году, что мы увидим появление на свет сначала чипсета с поддержкой PC133 SDRAM (i815/E), потом — вытеснение чипсета с поддержкой RDRAM (уход i820 в первом квартале 2001 года), а затем и окончательный переход Intel на платформу DDR SDRAM (быстрая смена i850 на Brookdale).
Что будет дальше? Дальше позволю себе привести прогноз второго по величине
в мире производителя DRAM, Hyundai, который полностью совпадает с тем, что мы
сделали только что, в точности согласуясь с планами производителей чипсетов.
К концу же 2002 года DDR SDRAM должен практически полностью вытеснить с рынка все остальные типы памяти, подготовив плацдарм для готовящегося к выходу в 2003 году некоего нового стандарта, имеющего свои корни в технологиях RDRAM, но на этот раз — более подготовленного, пользующегося поддержкой всей индустрии, а главное сочетающего скорость, дешевизну и практичность. Он должен обладать всем, чего не хватило для успеха RDRAM. По прогнозам, в 2003 году на рынок приходят Advanced DRAM Technology. Но это — уже совсем другая история.
КомпьютерПресс 1'2001
