Система, основанная на процессоре Core 2 Duo, обеспечивает более высокую производительность при работе с памятью, нежели система с CPU класса Pentium D, это находит отражение и в практических результатах, которые полностью согласуются с теорией. Несмотря на то, что процессоры Intel работают с памятью посредством одного и того же контроллера памяти, встроенного в северный мост чипсета (в данном случае тесты проводились на материнской плате с набором логики i975X), выбор CPU влияет на полученные результаты более чем значительно. Core 2 Duo способен обеспечить на 10% лучшую пропускную способность при работе с памятью, и значительно более низкую латентность при обращении к данным, которая, в зависимости от характера приложений (эффективности срабатывания алгоритмов предварительной выборки данных), может уменьшаться на величину от 20% до 40%. Таким образом, с точки зрения эффективности использования подсистемы памяти, Core 2 Duo однозначно выигрывает у процессоров предыдущего поколения с микроархитектурой NetBurst.

Не менее интересные выводы можно сделать и сопоставляя практические характеристики подсистем памяти платформ на базе Core 2 Duo и Athlon 64 X2. Эти результаты особенно любопытны ещё и потому, что системы исповедуют разный подход к расположению контроллера памяти, поскольку, в отличие от Core 2 Duo, Athlon 64 X2 (в Socket AM2 исполнении) обладает интегрированным в ядро контроллером DDR2 SDRAM. Именно благодаря интегрированному контроллеру памяти Athlon 64 X2 показывает хорошие результаты с точки зрения пропускной способности. Преимущество над подсистемой памяти платформы на базе Core 2 Duo просто подавляющее, что совершенно неудивительно, учитывая, что в интеловских системах скорость передачи данных между процессором и памятью ограничивается полосой пропускания фронтальной шины. Результат же таков, что в системе на базе нового процессора Intel КПД подсистемы памяти, использующей DDR2-800 SDRAM, составляет порядка 40%, в то время как КПД аналогичной подсистемы памяти, но используемой в Athlon 64 X2 системе, достигает 55-60%.

Что же касается латентности, то с этой характеристикой ситуация гораздо интереснее. Две тестовые утилиты из трёх показывают, что система с процессором Core 2 Duo способна продемонстрировать более низкую латентность подсистемы памяти, нежели система с процессором Athlon 64 X2. Этот результат, очевидно, достигается именно благодаря работе в процессоре с микроархитектурой Core алгоритмов предварительной выборки данных, которые оказываются весьма эффективными в большом числе случаев. В итоге, несмотря на то, что процессоры Core 2 Duo не могут похвастать наличием интегрированного контроллера памяти, это не мешает им показывать хорошие результаты в некоторых задачах, критичных к скорости работы подсистемы памяти.

Описание тестовой системы

Вторая группа тестов, которая была поведена нами при подготовке настоящего материала, была посвящена выяснению того влияния, которое оказывают на производительность Core 2 Duo платформ параметры подсистемы памяти: её частота и тайминги.

Тесты проводились при помощи материнской платы ASUS P5W DH Deluxe, которая основывается на базе набора логики i975X и при использовании частоты FSB 266 МГц способна тактовать память не только как DDR2-533, DDR2-667 и DDR2-800, но и как DDR2-1067. К слову сказать, устанавливать частоту DDR2 в 1067 МГц при частоте FSB 266 МГц способны далеко не все материнские платы на базе i975X. Данная частота не утверждена JEDEC и не является стандартной, что даёт повод для её игнорирования рядом производителей. Поэтому, нами была выбрана именно плата ASUS, спроектированная инженерами без предрассудков: BIOS данного продукта может задействовать все без исключения доступные в наборе логики делители для частоты памяти.

В целом, тестовая система была сформирована из следующего набора комплектующих:

• Процессор Intel Core 2 Extreme X6800 (LGA775, 2.93GHz, 4MB L2);
• Материнская плата ASUS P5W DH Deluxe (LGA775, Intel 975X Express);
• Память:
  • Corsair TWIN2X2048-8500C5 (DDR2-1067, 2 x 1024 MB, 5-5-5-15);
  • Corsair TWIN2X2048-6400C4 (DDR2-800, 2 x 1024 MB, 4-4-4-12);
• Графическая карта: PowerColor X1900 XTX 512MB (PCI-E x16);
• Дисковая подсистема: Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150);
• Операционная система: Microsoft Windows XP SP2 с DirectX 9.0c.

Тестирование выполнялось при настройках BIOS Setup материнских плат, установленных на максимальную производительность.

Пропускная способность против латентности: тестируем в 1001 раз

В первую очередь мы выполнили ряд измерений пропускной способности и латентности, прибегнув к синтетическим тестам.

Измерение пропускной способности магистрали процессор-память на практике позволяет сделать несколько весьма интересных выводов. В первую очередь, в глаза бросается тот факт, что использование памяти с разной частотой, теоретическая пропускная способность которой отличается весьма значительно, не даёт хорошо различимого эффекта на практике. Например, разница в теоретической пропускной способности DDR2-533 и DDR2-1067 SDRAM составляет 100%, в то время как разрыв между практическими результатами, полученными при использовании той и другой памяти, достигает в лучшем случае лишь 17%.

Очевидно, что столь печальная для быстрой DDR2-SDRAM картина обуславливается архитектурой Core 2 Duo систем, где память связана с процессором через две последовательные шины, соединяющие CPU и память с промежуточным узлом – чипсетом. В итоге узким местом на пути данных становится отнюдь не полоса пропускания двухканальной высокочастотной памяти, а шина Quad Pumped Bus, связывающая процессор с северным мостом набора логики. Её максимальная теоретическая пропускная способность для Core 2 Duo систем составляет 8.5 Гбайт в секунду, что равно пропускной способности двухканальной DDR2-533 SDRAM. Именно поэтому, на практике мы не видим значительного прироста в скорости подсистемы памяти, в основе которой применяются более скоростные модули, чем DDR2-533.

Казалось бы, это должно означать то, что использование более скоростной, чем DDR2-533 памяти в Core 2 Duo системах лишено смысла. Но это всё-таки не совсем так. С ростом частоты, на которой работает память, автоматически снижается её латентность и именно эта тенденция отслеживается на практике.

Разброс в результатах в этом случае получается куда более сильный. Поскольку латентность, наряду с пропускной способностью, способна оказывать значительное влияние на производительность системы в ряде приложений, определённый смысл в использовании с процессором Core 2 Duo памяти с высокой рабочей частотой должен быть.

Чтобы убедиться в этом, мы провели ряд тестов в реальных задачах.

Обратимся в первую очередь к результатам, полученным в популярном овеклокерском бенчмарке SuperPi. Зависимость скорости расчёта 8 миллионов знаков числа π от скорости памяти вполне прослеживается. На производительность влияние оказывает как частота, так и тайминги модулей памяти. В целом, можно сказать, что использование более быстрой с точки зрения частоты DDR2 SDRAM всегда даёт положительный эффект, если только её тайминги не характеризуются самыми плохими (большими) значениями для данной частоты.

Впрочем, чувствительными к скорости подсистемы памяти являются далеко не все приложения. Яркий пример – бенчмарк PCMark05, которому, по большому счёту, совершенно всё равно, какая DDR2 SDRAM установлена в вашей системе.

Хотя, тест памяти из этого же пакета, имеющий синтетическую природу, всё-таки позволяет выявить наиболее привлекательные варианты конфигурации подсистемы памяти. Его вердикт несколько отличается от того, что мы наблюдали в тесте SuperPi: в данном случае можно безо всяких оговорок говорить о том, что частота DDR2 SDRAM в Core 2 Duo системах оказывает большее влияние на итоговую производительность, чем её задержки.

Похожая тенденция прослеживается и в популярном бенчмарке 3DMark06, однако она в нём выражена настолько слабо, что для её наблюдения требуются значительные усилия при анализе результатов. На графике она практически не видна. И это ещё раз подтверждает сделанный выше вывод о том, что ограниченная пропускная способность фронтальной шины является мощным тормозом в деле ускорения работы системы посредством увеличения частоты работы подсистемы памяти.

3D игры всегда относились к приложениям, хорошо реагирующим на скорость работы подсистемы памяти. Это мы наблюдаем и здесь, за исключением того, что реакция в данном случае не "хорошая", а скорее "вялая". Тем не менее, преимущество скоростной памяти над более медленными аналогами заметить удаётся: и в целом можно говорить о том, что память с более высокой частотой даёт возможность получить большее число FPS, а зависимость производительности в играх от таймингов памяти выражена несколько слабее.

Впрочем, хочется заметить, что всё-таки не стоит переоценивать роль производительной памяти в игровых приложениях. При сравнении результатов, полученных при установке в систему DDR2-533 и DDR2-1067 SDRAM, получается, что установка в два раза более быстрой памяти даёт лишь 5-10% прирост в производительности. Иными словами, значительное ускорение работы подсистемы памяти приводит лишь к мизерному практическому эффекту.

И это в играх. А ведь масса других приложений реагирует на скорость подсистемы памяти гораздо меньше. Например, финальный рендеринг.

Здесь различие в результатах не превышает 1%, и оно практически незаметно на графике.

Перекодирование медиаконтента – также весьма малозависимая от скорости памяти задача. Но, как можно видеть на приведенной диаграмме, применение экстремально быстрой DDR2 SDRAM позволяет получить примерно 5-процентное преимущество над конфигурацией с самой медленной подсистемой памяти.

К счастью для производителей скоростной памяти, приложения, в которых быстрая DDR2 SDRAM может показать своё превосходство в полную силу, сущёствуют. Это, в частности, WinRAR – приложение, к помощи которого мы всегда обращаемся, когда возникает желание выявить преимущества более быстрой подсистемы памяти или более ёмкого процессорного кэша. Здесь применение DDR2-1067 SRDAM в платформе на базе процессора Core 2 Duo позволяет получить практически 50-процентное превосходство над DDR2-533 SDRAM. Однако не следует забывать, что такая ситуация это всего лишь частный случай. В подавляющем большинстве задач положительный эффект от использования быстрой памяти практически полностью сводится на нет ограниченной пропускной способностью фронтальной шины, соединяющей северный мост набора логики и процессор.

Производителям быстрой DDR2 SDRAM остаётся надеяться только на оверклокеров

После чтения предыдущего раздела возникает ощущение, что быстрая память практически не нужна для Core 2 Duo систем. Увеличение частоты, на которой работает подсистема памяти, влечёт за собой ощутимое повышение стоимости системы, но не приводит к сколько-нибудь значимому увеличению быстродействия. И это отчасти верно: в большинстве распространённых приложений гораздо более быстрая, чем DDR2-533, память способна обеспечить максимум 5-процентный прирост быстродействия. Виной всему не раз уже упоминавшееся узкое место – шина FSB, частота которой доведена Intel к настоящему моменту лишь до 266 МГц.

Однако это совершенно не означает, что быстрая память совершенно бесполезна для владельцев Core 2 Duo систем. Ведь хотя Intel ограничил частоту и пропускную способность фронтальной шины, никто не мешает нам увеличить её и без микропроцессорного гиганта. Да, как вы уже, наверное, поняли, далее речь пойдёт о разгоне.

Действительно, как показали многочисленные эксперименты, и наши в том числе, процессоры семейства Core 2 Duo являются прекрасным объектом для оверклокинга. И так как множитель этих процессоров по традиции зафиксирован, разгон приходится проводить увеличением частоты FSB. Если при этом принять во внимание то, что частотный потенциал ядра Conroe весьма впечатляющ, а также тот факт, что штатные множители процессоров Core 2 Duo сравнительно невысоки, при разгоне нередко приходится увеличивать частоту фронтальной шины более чем значительно. А это, в свою очередь, увеличивает пропускную способность магистрали процессор-чипсет, что делает использование быстрой DDR2 SDRAM гораздо более осмысленным мероприятием, нежели при эксплуатации CPU в штатном режиме.

Для того чтобы подтвердить всё вышесказанное на практике, мы решили провести тестирование производительности подсистемы памяти, использующей модули с различной частотой и задержками, применяя разогнанный процессор Core 2 Duo. В данном случае мы не ставили перед собой цель исследования предельной частоты, на которой способны работать CPU, основанные на ядре Conroe, мы просто решили посмотреть, какое влияние на быстродействие системы окажут параметры подсистемы памяти при некотором увеличении частоты FSB. Для опытов мы решили выставить частоту FSB в достаточно типичное значение 400 МГц (превышающее штатное значение на 50%). При использовании такой частоты процессорной шины её пропускная способность возрастает с 8.5 до 12.8 Гбайт в секунду, что, с теоретических позиций, должно сделать целесообразным использование в системе уже двухканальной DDR2-800 памяти.

Для тестов при разгоне мы решили использовать процессор Core 2 Duo E6300 со штатной частотой 1.86 ГГц и множителем 7x. Очевидно, что при увеличении частоты шины до 400 МГц частота этого CPU возрастает до 2.8 ГГц – частоты, с лёгкостью покоряемой такими процессорами.

Остальные комплектующие в тестовой системе, по сравнению с предыдущим набором испытаний, не менялись.

Следует отметить, что используемая нами материнская плата ASUS P5W DH Deluxe имеет некоторые особенности в части работы с памятью при разгоне. А именно, многие из делителей, формирующих частоту памяти, при увеличении частоты FSB утрачивают свою работоспособность. Так, до недавнего времени мы имели возможность провести тесты этой платы при частоте FSB, равной 400 МГц, лишь с памятью работающей либо на 600 МГц, либо на 800 МГц (с делителями FSB:DRAM, равными 4:3 или 1:1). Однако, к счастью, инженеры ASUS продолжают активно работать над этой материнской платой, благодаря чему версия BIOS номер 1305 стала стабильно функционировать в указанном состоянии и при частоте памяти равной 1000 МГц (с делителем 4:5). Таким образом, мы получили возможность провести репрезентативный тест, включающий режимы памяти не только с повышающими делителями (как в случае при штатном использовании процессора), но и с понижающими.

Также как и в прошлый раз, в первую очередь мы решили уделить внимание синтетическим бенчмаркам.

Результаты измерения практической пропускной способности магистрали процессор-память очень хорошо иллюстрируют результаты, полученные в предыдущем разделе. Когда частота памяти превосходит 800 МГц рост пропускной способности, действительно, практически останавливается, что и означает достижение максимума полосы пропускания фронтальной шины при её работе на 400-мегагерцовой частоте. В самом деле, прирост практической пропускной способности при увеличении частоты памяти с 600 МГц к 800 МГц составляет порядка 15%, при этом прирост той же величины при возрастании частоты памяти от 800 МГц до 1000 МГц меньше на порядок – он достигает лишь 2%.

Примерно такую же картину можно наблюдать и в тестах латентности. После достижения частоты памяти 800 МГц латентность перестаёт сколько-нибудь значительно уменьшаться. Поэтому, очевидно, что в Core 2 Duo системах в реальной работе DDR2-1000 SDRAM не сможет обеспечить серьёзного прироста быстродействия по сравнению с DDR2-800 SDRAM даже при разгоне FSB до 400 МГц. В то же время, увеличение частоты памяти до 800 МГц должно дать весомые результаты, для этого есть все необходимые предпосылки и с точки зрения пропускной способности, и с точки зрения латентности.

Всё верно. DDR2-800 даже с самыми плохими таймингами работает быстрее, чем DDR2-600 с самыми лучшими таймингами, а DDR2-1000 при этом лишь чуть-чуть улучшает результаты DDR2-800 при использовании одинаковых задержек. Это ли не явная иллюстрация того факта, что применять память, итоговая (DDR2) частота которой более чем вдвое превосходит частоту FSB, практически полностью бессмысленно?

Хотя PCMark05 слабо реагирует на производительность подсистемы памяти, общие тенденции отследить можно. Преимущество DDR2-800 над DDR2-600 SDRAM заметно, оно гораздо больше, чем мы наблюдали в тестах с неразогнанным процессором. А вот конфигурации с DDR2-1000 и вовсе даже отстают от системы с DDR2-800, которая позволяет установить несколько более агрессивные задержки 3-3-3-10. Впрочем, даже если сопоставить между собой результаты, полученные при использовании DDR2-800 и DDR2-1000 с одинаковыми таймингами, то система с более быстрой памятью имеет лишь чуть-чуть большее количество очков в PCMark05.

Всё вышесказанное равным образом можно отнести и к результатам, показанным тестовыми конфигурациями в комплексном подтесте памяти из пакета PCMark05.

Результаты в 3DMark06 слабо зависят от скорости подсистемы памяти. Поэтому какие-то новые выводы, базируясь на полученных в этом тесте данных, сделать невозможно. В то же время хочется напомнить, что увеличение производительности подсистемы памяти, даже в том случае, когда это явно влияет на практическую пропускную способность и латентность магистрали процессор-память, не всегда даёт ощутимый результат. Многие реальные приложения не столь активно работают с большими объёмами данных, что значительно ограничивает круг тех задач, для которых быстрая память действительно нужна. Таким образом, перед тем, как останавливать свой выбор на быстрых оверклокерских модулях DDR2 SDRAM, необходимо быть уверенным, что это действительно нужно, исходя из тех проблем, на решение которых будет нацелена система.

Например, 3D игры следует отнести к тем приложениям, которые от быстрой памяти, безусловно, выигрывают.

Так, при использовании частоты FSB 400 МГц превосходство системы с DDR2-800 над системой c DDR2-600 памятью с одинаковыми таймингами составляет от 2 до 7%, что можно считать неплохим результатом. При этом переход на применение DDR2-1000 SDRAM дивидендов практически не приносит, поскольку высокая пропускная способность этой памяти не может быть задействована в полной мере из-за ограниченности полосы пропускания шины FSB. Следует отметить влияние на быстродействие и таймингов памяти. Простая модификация задержек в BIOS Setup может также дать вполне весомый результат, заключающийся в изменении производительности в пределах 5%.

В задачах финального рендеринга, где в предыдущем случае (при частоте FSB 266 МГц) мы не видели никакого влияния со стороны параметров подсистемы памяти, наметились некоторые сдвиги. Рост частоты фронтальной шины позволил нам пронаблюдать некоторое, хотя и небольшое, изменение производительности при выборе различных таймингов и частоты памяти.

Картина, наблюдаемая при кодировании медиаконтента во многом похожа на то, что мы уже наблюдали в игровых приложениях. Мы видим ещё одно подтверждение того факта, что наращивание частоты памяти имеет смысл лишь до пределов, установленных пропускной способностью фронтальной шины.

Даже WinRAR, который при частоте шины 266 МГц демонстрировал некоторое преимущество, получаемое при увеличении частоты памяти, в случае разгона не выявляет практически никакого выигрыша при переходе от DDR2-800 к DDR2-1000 памяти.

Таким образом, подводя итог вышесказанному, можно говорить о том, что относительно быстрая память в Core 2 Duo системах может быть востребована в первую очередь именно оверклокерами. При увеличении частоты шины FSB свыше номинальных значений увеличение частоты памяти начинает играть гораздо более весомую роль в общем быстродействии системы, чем это происходит при эксплуатации платформы в штатном режиме. Приращение нами частоты FSB на 50%, до 400 МГц, позволило получить вполне осязаемый выигрыш от применения в системе DDR2-800 SDRAM. Этот выигрыш по своему относительному значению однозначно превосходит то зыбкое преимущество, которое было получено нами в аналогичных условиях при установке частоты FSB в штатное значение 266 МГц. Однако дальнейший рост частоты памяти до 1000 МГц не привёл к заметному росту производительности системы в целом, так как общая пропускная способность магистрали процессор-память стала ограничиваться пропускной способностью процессорной шины. Тем не менее, очевидно, что если при разгоне будут задействованы более высокие, чем 400 МГц, частоты FSB, то, несомненно, приобретёт смысл и установка в систему более скоростной, чем DDR2-800, памяти.

Выводы

Основные рекомендации, касающиеся оптимального выбора оперативной памяти для Core 2 Duo систем, были уже высказаны. Поэтому, внимательные читатели к данному моменту уже обладают полной информацией о том, на какие характеристики модулей DDR2 SDRAM следует обращать внимание при комплектовании платформ, построенных на процессорах Intel с новой микроархитектурой Core. Тем не менее, повторим основные выводы еще раз.

В первую очередь, необходимо отметить достаточно высокую эффективность алгоритмов предварительной выборки, реализованных в процессорах Core 2 Duo. Благодаря им, платформы с этими CPU имеют возможность на равных соперничать в латентности доступа к данным с Socket AM2 Athlon 64 системами, снабжёнными встроенным контроллером памяти. Однако, несмотря на столь впечатляющее достижение инженеров Intel, подсистема памяти Core 2 Duo систем, включающая внешний, расположенный в северном мосту набора логики контроллер памяти, не может конкурировать по общей эффективности с подсистемой памяти Socket AM2 систем. Проблема заключается в том, что платформы, основанные на новых процессорах Intel, не могут обеспечить столь же высокую пропускную способность памяти.

Пропускная способность памяти в Core 2 Duo системах оказывается ограниченной не столько характеристиками использованных в её основе модулей DDR2 SDRAM, сколько полосой пропускания шины, соединяющей процессор с северным мостом чипсета. Из-за этого, в частности, при работе Core 2 Duo систем в штатном режиме изменение частоты и таймингов памяти влияет на производительность достаточно слабо. Тем не менее, это влияние всё же существует, и, надо заметить, в первую очередь на скорость подсистемы памяти оказывает влияние частота памяти, а лишь затем – тайминги.

Гораздо интереснее выглядит картина при разгоне. В этом случае использование быстрой памяти начинает приобретать гораздо больше смысла с точки зрения итоговой производительности системы, причём наиболее оптимальным, как показывают практические эксперименты, является делитель FSB:DRAM 1:1. Иными словами, если использовать память с минимально возможными таймингами, в синхронном режиме практически всегда можно добиться более высокой производительности, чем в любых других вариантах. Таким образом, при разгоне частоты FSB до 400 МГц оптимальным выбором станет DDR2-800 SDRAM с низкими таймингами, а выше – уже DDR2-1000 или DDR2-1067 SDRAM. Ещё одним аргументом в пользу синхронного тактования памяти и процессорной шины при разгоне является и то, что делитель 1:1 работает в большинстве случаев (на большинстве материнских плат) наиболее стабильно.