Мозговедчество

Когда спрашивают, “какая у твоего компьютера память?”, обычно имеют в виду или объем жесткого диска, или количество оперативной памяти. На самом деле штуковин, которые можно обозвать памятью, в компьютере гораздо больше. Возьмем, например, процессор. Те, кто как-то знаком с языком Ассемблера, знают, что большое количество команд или операций производится с регистрами процессора. Для упрощения, регистры - набор переключающихся триггеров, расположенных в ядре процессора. Естественно, это является куда более быстрой памятью, чем даже кэш первого уровня, поэтому многие производители процессоров рекомендуют в программах активно работать с регистрами и поменьше обращаться к основной памяти. Кроме обычных регистров, у некоторых процессоров есть область, куда можно записать данные, управляющие работой процессора. В зависимости от этих данных процессор решает, использовать ему какие-то фичи или нет. Так, например, в старых Cyrix была так круто разработана суперскалярность (возможность за такт параллельно исполнять несколько независимых команд), что выполнялись даже некоторые зависимые инструкции, в результате чего многие программы просто висли. “Лечилось” это просто – особая программка, выложенная на сайте Cyrix, как раз запрещала параллельное исполнение определенного вида инструкций, и программы начинали работать нормально. Зато, кроме патча, Cyrix сделала большое дело – многие обладатели ее процессоров могли с умным видом говорить, что “пропатчили” процессор, что, в свою очередь, вызывало божественный трепет у непосвященных.

Кроме памяти процессора, всем вам знакомая CMOS-память содержит разную инфу о загрузке и перихерии (если уж слово “хер” - печатное, то, наверняка, и слово “перехерия” тоже - это может означать все, что угодно: от неисправной периферии до возможности поставить крест на установке оной посредством задействования Plug&Play). Есть также и оперативная память (она же ОЗУ, она же RAM, она же “Мозги”, правда спектр употребления последнего термина немного шире, чем ОЗУ). Именно она и является тем хранилищем, куда все равно приходится обращаться процессору и разной периферии. Помните такую шину как VL-bus? В свое время у нее даже были преимущества относительно шины PCI. В отличие от последней, она могла функционировать на частоте 40 МГц (оверклокеры, не кричите - мы все равно не слышим), но, правда, работала в тесной зависимости от процессора и не умела напрямую использовать системную память. Шины PCI, AGP и еще кое-какие по мелочи умеют не юзать процессор и напрямую общаться с “оперативкой”.

А теперь небольшой расчет. Процессор, активно общающийся с памятью, может загрузить оную до предела. Сразу оговорка – почти до предела, так как если чипсет асинхронный и на памяти тактовая частота равняется 133 МГц, а шина процессора 100 МГц, то кусочек в 33 МГц все же остается. Другое дело, что процессор в пару тактов может дать такую команду, что память просто закашляется, но так нечестно он поступает с ней довольно редко. Все же часто он использует если не 100%, то 80-90% пропускной способности памяти, то есть на периферию остается около 10-20% ее скорости.

Посчитаем, как обстоит дело с пропускной способностью. Так как обмен данными с периферией идет по 32-битной шине, то за такт может передаваться до четырех байтов. А это значит, что за миллион тактов передается около четырех миллионов байтов, что в пересчете на мегабайты составляет чуть меньше 4 Мб. Итак, устройство на шине PCI (33 МГц) максимально может потребовать 132 Мб/с. Понятно, что саунд вроде ESS1868 и 10 Мб/с не отхватит, но при работе DSP - крутых саундов, не имеющих собственной оперативки - обработка сигнала идет именно в оперативной памяти, а если туда добавить еще банки для работы с MIDI, а также всяческие многочисленные звуковые потоки, то нагрузка на шину существенно повышается. Понятно, что для одной звуковой карты скорости 132 Мб/с пока “выше крыши”, но тенденция явно прослеживается. Другое дело, что во многих чипсетах скорость обмена между всеми PCI-устройствами и шиной памяти не превышает пресловутых 132 Мб/с. Последние чипсеты от Intel (i820, i810(E), i815(E) и пр.) поднимают этот барьер в два раза, но остальные производители чипсетов или пока думают о внедрении подобной технологии или вообще не озабочены этим. Это узкое место не так часто проявляет себя, так как для полной загрузки пропускной способности шины PCI требуется пара хороших плат для видеомонтажа, полупрофессиональный саунд и еще немного по мелочам.

Что касается AGP, то вся радость от цифр после буковки “х” наступает только тогда, когда видеокарте требуется постоянно перекачивать большое количество данных из системной памяти в свою память. Такое безобразие происходит чаще всего в программах, связанных с версткой или дизайном. В играх, когда память видеокарты требует текстур, процесс перекачки из основной памяти все равно сопровождается тормозами, будь то AGP 4x или AGP 2x или PCI. Конечно, главная особенность AGP – прямое текстурирование из основной памяти, но все мы уже знаем, что если для GeForce2 GTS узкое место – 400 МГц DDR-память, то каким же тормозом для нее станет часть скорости обычной SDR, да еще функционирующей на частоте 100 или 133 МГц? Вот поэтому и ставят на последние “видяхи” по 32 или 64 Мб. В принципе, вы можете сами посмотреть на результаты тестирования одних и тех же видеокарт в исполнении PCI и AGP.

Даже скорость AGP 2x вам не столь необходима, так как большинство программ еще не могут эту прорву пропускной способности использовать. Итак, если мы выберем скорость между AGP и AGP 2x, то получится около 390 Мб/с. Приблизительно эту скорость от видеокарты и требуют сейчас программы. Шина PCI на пределе отхватывает около 132 Мб/с, а если использовать небольшое количество PCI-периферии, то не больше 30 Мб/с. Но, кстати, не надо забывать про IDE-контроллер, который тоже висит на шине PCI и при протоколе Ultra DMA/100 может потребовать эти самые 100 Мб/с. Конечно, это тоже случается редко, и пока можно говорить только о приближении к пропускной способности Ultra DMA/66, которая и происходит только на последних моделях винчестеров.

Итак, мы получаем следующую картину нагрузки на память на машине среднего класса: PCI – около 70-100 Мб/с, AGP - около 400 Мб/с, ну и процессор, общающийся с памятью посредством 64-битного доступа – около 640-720 Мб/с для тактовой частоты системной шины в 100 МГц при работе с памятью в 80-90% от общего времени. Складываем и получаем: 1100-1220 Мб/с. Владельцы Celeron на шине 66 МГц отнимите, а обладатели процессоров, использующих шину 133 МГц, прибавьте около 250 Мб/с. А теперь посчитаем пропускную способность памяти, работающей на частоте 66, 100 и 133 МГц. Соответственно получается 528 Мб/с, 800 Мб/с и 1066 Мб/с. Что скажете?

Итак, для нормальной работы Celeron нужна как минимум память PC100 (работающая на частоте 100 МГц), а тем, у кого процессоры покруче, или у кого Celeron разогнанный - PC133. Небольшое отступление: асинхронные чипсеты позволяют варьировать частоты памяти и шины только в пределах 33 МГц, что означает, что на шине 66 МГц даже память PC133 будет работать только на частоте 100 МГц. Соответственно, для шины 100 МГц подойдет память в 133 МГц. Опять отступление – чипсет семейства i815 на частоте шины в 100 МГц с памятью работает только на 100 МГц и не мегагерцем выше, а для шины в 66 МГц и 133 МГц уже становится возможным поиграть с частотой памяти. Ну ладно, так к чему же мы пришли? Пока нас не убедили потратиться на память DDR или Rambus, единственным способом “прокормить” периферию является использование памяти PC133. Что же это за штука такая?

Стандарт PC133 является эволюцией стандарта PC100, оглашающего правила производства и, соответственно, характеристик памяти. Как вы думаете, кто его придумал? Конечно, Intel. Это же так здорово – написать табличку с данными производителей и модулей памяти, которые соответствуют новому стандарту. Во-первых, денег можно собрать с производителей, а, во-вторых, уже точно можно будет сказать, что сглючил чипсет или процессор от Intel, а не память - ведь память-то сертифицирована! Ну ладно, шутки шутками, а стандарт - шутка весьма противная: здесь требуют побольше, тут поменьше, здесь, пожалуйста, микросхему сяк расположите, ножки тут позолотите, а плату сделайте-ка шестислойной! Ах, да, еще наклеечку присобачьте, что PC100. Вот и приходится изгаляться подпольным производителям – краску для позолоты доставать, наклейки заказывать. А наносекунды – просто ужас! Ведь Intel сказала, что надо не 10, а 8 нс! То есть, конечно, память на 10 нс сможет работать на 100 МГц, но нам почему-то это не нравится – мы хотим 8 нс. Время доступа говорит о том, на какой частоте память сможет стабильно работать. Вычислить это очень просто. Возьмем 100 МГц. Это значит, что за секунду происходит 100 000 тактов, что, в свою очередь, означает, что для одного такта требуется 10 нс. Для памяти 7,5 нс максимальная частота может составлять 1 с / 7,5 нс = 133 млн. раз, то есть 133 МГц. Соответственно, 8 нс – 125 МГц, 6 нс – 166 МГц, а 5 нс – 200 МГц.

Видно, что для PC133 памяти достаточно времени доступа в 7,5 нс. Вот что думает Intel по поводу работоспособности памяти PC133 на ее чипсетах.

Модули памяти PC133 объемом 64 и 128 Мб, сертифицированные Intel
Производитель		Емкость	Архитектура	Маркировка
Hyundai		64 Мб	64M-8Mx8	HYM7V63801BTFG-75
Hyundai		64 Мб	64M-8Mx8	GMM2649233ETG-75
Hyundai		128 Мб	64M-8Mx8	GMM26416233ENT-75
Hyundai		128 Мб	64M-8Mx8	HYM7V631601BTFG-75
Hyundai		128 Мб	128M-16Mx8	HYM7V631601TH-75
Hyundai		128 Мб	128M-16Mx8	HYM71V63801TX-75
IBM		64 Мб	64M-8Mx8	IBM13N8644HCB-75AT
Infineon		64 Мб	64M-8Mx8	HYS64V8300GU-7.5
Infineon		128 Мб	128M-16Mx8	HYS64V16300GU-7.5
Infineon		128 Мб	64M-8Mx8	HYS64V16220GU-7.5
Micron	64 Мб		64M-8Mx8	MT8LSDT864AG-133C7
Micron	128 Мб		64M-8Mx8	MT16LSDT1664AG-133C7
Micron	128 Мб		128M-16Mx8	MT8LSDT1664AG-133B1
Mitsubishi	64 Мб		64M-8Mx8	MH8S64DALD-6
Mitsubishi	128 Мб		64M-8Mx8	MH16S64DAMD-6
NEC	64 Мб		128M-8Mx16	MC-458CB647EFA-A75
NEC	64 Мб		128M-8Mx16	MC-458CB647PFA-A75
NEC	128 Мб		128M-16Mx8	MC-4516CB647EF-A75
NEC	128 Мб		128M-16Mx8	MC-4516CB647PF-A75
Samsung	64 Мб		64M-8Mx8	M366S0823DTS-C75
Samsung	64 Мб		128M-8Mx16	M366S0924BTS-C75
Samsung	128 Мб		64M-8Mx8	M366S1623DT0-C75
Samsung	128 Мб		128M-16Mx8	M366S1723BTS-C75
Samsung	128 Мб		128M-16Mx8	M366S1723ATS-C75
Toshiba	64 Мб		128M-8Mx16	THMY6480H1EG-75
Toshiba	128 Мб		128M-16Mx8	THMY6416H1EG-75
Viking	128 Мб		128M-16Mx8	INT12815

То, что ваша память маркирована как-то по-другому, не обязательно означает, что она “левая”. На сайте практически каждого производителя существует список PC133 модулей. Некоторые из них еще не прошли проверку у Intel, а некоторые уже не прошли, но Intel - не последняя инстанция, поэтому большинству производителей все же можно доверять. Другое дело продавцы – некоторые из них поступают не совсем хорошо: усмотрев на PC100 памяти время доступа 7,5 нс, наклеивают на нее маркировку PC133. Понятно, что стабильность таких модулей вызывает массу сомнений – ведь производителем они были выпущены как PC100. Вообще, часто память PC100 и PC133 изготавливается на одних и тех же микросхемах, а отличия можно узреть только в маркировке по части наносекунд. Нормальная память PC100 не может иметь время доступа выше 8 нс, а PC133 - выше 7,5 нс. Иногда встречается память на 7,5 нс, маркированная PC100. Это есть хорошо, ибо в 80% случаев она будет работать и на 133 МГц.

Теперь о подделке памяти. Если вы заметили какие-нибудь неровности, явные признаки перемаркировки – не спешите кричать во всю глотку, что память поддельная. Иногда этим занимаются и на заводах-изготовителях. Например, если экземпляры памяти из коробки не прошли необходимых тестов, то всю коробку маркируют уже не PC133, а PC100 (предварительно проверив, естественно). Это как с процессорами – иногда даже память PC100 сможет лучше разгоняться, чем PC133. Конечно, если маркировка памяти больше смахивает на художества братца Иванушки, то лучше взять гарантию и манибэк с подписью продавца (да и вообще, так следует поступать в любом случае – прим. ред.).

Расшифровка маркировок модулей интуитивно понятна далеко не всем. Единственное, что нам от нее нужно – два значения. Первое – время доступа или максимальная частота работы памяти. Обычно это значение располагается где-то в конце, и его можно узреть, поискав в оном числа 75, 7 или 8. Как правило, они всегда присутствуют. Это в большинстве случаев является необходимым нам значением времени доступа. Второе – тайминги памяти. Наиболее часто в маркировке памяти указывается CAS (Column Address Strobe) - число циклов синхронизации между выдачей команды на чтение данных из памяти и их выставлением на шину – параметр, также определяющий быстродействие. Чем меньше эта задержка, тем выше скорость обмена. Это параметр также часто указывается в маркировке памяти. В некоторых модулях памяти значение CAS можно найти после букв CL, а в некоторых он вмешан в общую маркировку. В широко распространенной памяти от Micron используется иные обозначения – если CAS Latency равно двум, то после времени доступа (указанного после черточки в конце маркировки) стоит буква “е”, то есть для PC133, соответственно, стоит “-7e”, а для PC133 памяти с CAS Latenсy, равной трем, можно найти “-75”. Кстати, последний параметр тоже влияет на разгоняемость памяти. Если вдруг на 133 МГц память работает стабильно, а 143 уже тянет со сбоями – попробуйте увеличить значение CAS Latency. Существует немалая вероятность, что это поможет.

Что ж, как бы нас не убеждали сторонники Rambus или DDR SDRAM принять посвящение в их лагерь, единственной рабочей и опробованной лошадкой пока является PC133 SDRAM. Именно она может более-менее насытить небольшой парк устройств, обычно обитающих в компьютере. Конечно, для супер-пупер-компьютеров она уже станет узким местом, но для них-то и разрабатываются новые технологии. Вcе же, если вы хотите работать сейчас с полной отдачей и хорошим соотношением “цена / производительность”, то альтернативы PC133 SDRAM пока не существует.