Neun DDR2-Speicherkits für Intels Core2 Extreme - 1/20
12.11.2006 by doelf
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Mit dem Wechsel zum Sockel LGA775 und der PCI-Express Architektur stiegt Intel Mitte 2004 auch auf DDR2-Speicher um. Leistungsgewinne blieben bei den damaligen DDR2-400 und DDR2-533 Modulen allerdings aus: Der neue Speicher konnte mit Müh und Not den Durchsatz von DDR1-400 erreichen, kostete aber deutlich mehr. Das hat sich in den letzten Monaten geändert und spätestens seit AMD ebenfalls auf den DDR2-Zug aufgesprungen ist, kommt man um einen Wechsel kaum noch herum. Derzeit kostet ein 1 GByte Modul DDR1-400 soviel wie ein DDR2-533 oder DDR2-667 Speicherriegel mit der gleichen Kapazität. Für DDR2-800 muss man ca. 20 Prozent mehr auf den Tisch legen, Overclockerspeicher mit mehr als 500 MHz Taktrate (DDR2-1066/DDR2-1200) kostet sogar mehr als doppelt soviel. Wir wollen uns heute neun DDR2-Speicherkits von DDR2-533 bis DDR2-1066 mit 1 oder 2 GByte in Verbindung mit Intels schnellsten Dual-Core Prozessor, dem Core2 Extreme X6800, ansehen.

Mehr Takt = Mehr Leistung?
Im Gegensatz zu AMD befindet sich der Speichercontroller bei Intel im Chipsatz, daher bestimmt auch der Chipsatz, welche Taktraten und wieviele Kanäle angeboten werden. Ein gutes Beispiel ist VIAs PT890 Chipsatz der zwar FSB1066 bietet und Core 2 Duo Prozessoren unterstützt, aber lediglich über eine Single-Channel DDR2 533 Anbindung verfügt. Während die Bandbreite des Speichers in einer solchen Konstellation auf 4,16 GByte/s begrenzt ist, stellt der Frontsidebus bei 1066 MHz doppelt soviel Bandbreite, nämlich 8,33 GByte/s zur Verfügung. Für unser Testsystem verwenden wir Intels 975X Chipsatz, welcher DDR2-800 Arbeitsspeicher im Dual-Channel Betrieb unterstützt. Hierbei erzielen wir eine Speicherbandbreite von 12,50 GByte/s, also satte 4,17 GByte/s mehr, als FSB1066 zu bieten hat. Für das bessere Verständnis haben wir die verschiedenen Bandbreiten grafisch aufbereit:

Da wir hier von theoretischen Bandbreiten sprechen, die aufgrund verschiedener Faktoren nie vollständig ausgenutzt werden können, ist ein gewisses Overhead an Speicherbandbreite durchaus sinnvoll. Dennoch hatte Intel seinem 925XE Chipsatz, der bereits FSB1066 Prozessoren der Pentium 4 Extreme Edition Baureihe unterstützte, lediglich Dual-Channel DDR2-533 zugestanden. Beim 955X Chipsatz kam mit Dual-Channel DDR2-667 ein Overhead von gut 2 GByte/s hinzu, welcher mit dem 975X und Dual-Channel DDR2-800 nun auf 4,17 GByte/s angewachsen ist. Wir gehen daher davon aus, dass die Leistungsunterschiede im Dual-Channel Betrieb nicht gewaltig ins Gewicht fallen werden. Allerdings werden wir in unseren Messungen auch die Performance von DDR2-533, DDR2-667 und DDR2-800 im Single-Channel Betrieb dokumentieren.

Wie funktioniert ein Speicherzugriff?
Die wichtigsten Faktoren für die Performance von Speicherriegeln sind ihr Takt, die Latenzen, die Zahl der Channel sowie ihr Aufbau. Um die Ergebnisse unserer Messungen zu verstehen, ist ein wenig Hintergrundwissen nützlich. Wir werden dabei stark vereinfachen und nur an der Oberfläche kratzen, damit die Erklärungen verständlich bleiben.
Wie man beim ersten Blick auf einen Speicherriegel sieht, verwendet dieser mehrere Speicherchips gleicher Bauart. Intern sind diese Speicherchips im Prinzip wie eine Tabelle organisiert. Es gibt Spalten (Columns) und Reihen (Rows), über die jedes einzelne Bit (die einzelne Tabellenzelle bzw. DRAM-Zelle) angesprochen werden kann. Dieses enthält dann entweder eine "0" oder eine "1".

Der Speichercontroller versucht, die Spalten immer sequentiell zu schreiben, d.h. die Daten werden - wenn möglich - hintereinander in eine Spalte des Arrays geschrieben. Erst wenn diese voll ist, wechselt er auf die nächste Reihe. Aus diesem Grund sind die CAS-Timings (Column Address Strobe) auch wichtiger für die Performance als die RAS-Timings (Row Address Strobe): Sie treten häufiger auf.

Mit wachsender Speichergröße wurde es unumgänglich, mehrere solcher Tabellen (Arrays) anzulegen und diese letztendlich in Array-Gruppen, den Bänken (Banks), zu organisieren. Diese Bänke beziehen sich auf die interne Architektur der einzelnen Speicherchips und haben nichts mit ein- oder doppelseitigen Speicherriegeln (2 Ranks) zu tun! Sie haben aber sehr wohl mit der BIOS-Einstellung "Bank Interleave" zu tun.

Eine zweite Verwendung des Begriffes "Bank" finden wir bei den Speicherriegeln bzw. den DIMM-Slots. Hier wird der Begriff "Bank" oft verwendet, um eine einseitige oder doppelseitige Belegung zu definieren. Richtiger wäre es allerdings, von ein oder zwei "Ranks" zu sprechen. Zumeist kann man die Zahl der Ranks des Speichermodules an der Anzahl der bestückten Seiten festmachen. Gibt es nur auf einer Seite der Platine Speicherchips, so handelt es sich bei unbuffered DRAM immer um einen Speicherriegel mit einem einzelnen Rank. Finden sich Speicherchips auf beiden Seiten der Platine, so wird es sich bei unbuffered DRAM in der Regel um ein Modul mit zwei Ranks handeln. Es gibt darüber hinaus aber auch doppelseitig bestückte Riegel mit nur einem Rank sowie - ausschließlich im Serverbereich - doppelseitig bestückte Speichermodule mit vier Ranks. Ein Rank definiert sich bei DRAM letztendlich dadurch, daß er genau 64 Daten-Bits breit ist.
Um die Sache etwas zu vereinfachen, werden wir im Folgenden die Abkürzungen SS (single sided) für Speicherriegel mit einem Rank verwenden, Module mit zwei Ranks kennzeichnen wir mit DS (double sided):

Wird nun ein bestimmtes Bit verlangt, so sendet der Speichercontroller die Adresse der Reihe und kennzeichnet die Anfrage zudem als "Row", danach sendet er die Adresse für die Spalte, welche nun als "Column" deklariert wird. Doch es wird nicht nur ein einzelnes Bit gelesen, da dies einen sehr langsamen Speicherzugriff zu Folge hätte, sondern - zumindest bei heutigen unbuffered DDR SDRAM Modulen - gleich 64 Bit auf einen Schlag. Die meisten Speicherriegel verwenden 8 oder 16 Speicherchips, würden wir zugleich aus allen Chips lesen, bekämen wir nur 8 bis 16 Bit auf unsere Anfrage - zu wenig. Um auf 64 Bit zu kommen, wird die gewünschte Adresse aus allen Arrays aller geöffneten Bänke aller Speicherchips gelesen. Es sind nämlich nicht immer alle Bänke offen, genauer gesagt ist immer nur eine einzige Bank pro Chip geöffnet. Dies vermindert die im Betrieb entstehende Abwärme und senkt den Stromverbrauch, zudem wird eine bessere Signalqualität erreicht. Und es bedeutet, dass mehr Chips auch mehr Open Pages und damit einen höhren Speicherdurchsatz bringen können, sofern der Speichercontroller dies erlaubt.

Weiter: 2. A-DATA M20EL6F3H4170A1E0Z, 2x512MB, DDR2-800 5-5-5-15

1. Der Core 2 Duo und der Speicher
2. A-DATA M20EL6F3H4170A1E0Z, 2x512MB, DDR2-800 5-5-5-15
3. Corsair TWIN2X1024-5400C4, 2x512MB, DDR2-533 4-4-4-12
4. Corsair TWIN2X1024A-6400, 2x512MB, DDR2-800 5-5-5-12
5. G.Skill F2-4200PHU2-2GBNT, 2x1GB, DDR2-533 4-4-4-12
6. Kingston KVR667D2N5K2/1G, 2x512MB, DDR2-667 5-5-5-15
7. Kingston KVR800D2N5K2/2G, 2x1GB, DDR2-800 5-5-5-15
8. Kingston KHX8500D2K2/1G, 2x512MB, DDR2-1066 5-5-5-15
9. Mushkin XP2-6400, 2x1GB, DDR2-800 4-4-3-10
10. Super Talent T800UX2GC4, 2x1GB, DDR2-800 4-4-3-8
11. SiSoft Sandra 2007
12. Cinebench 9.5
13. 7-Zip 4.42
14. TMPGEnc 2.512.52.161
15. Windows Media Encoder 9
16. F.E.A.R.
17. The Chronicles of Riddick
18. FSB1333 vs FSB1066
19. Fazit
20. Anhang: Testsystem und Testverfahren

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