在計(jì)算機(jī)市場(chǎng)出現(xiàn)的新技術(shù)很少能馬上就為大眾所廣泛接受。在某些時(shí)候，廠商不得不通過(guò)改進(jìn)新產(chǎn)品的參數(shù)以適應(yīng)市場(chǎng)的需要，英特爾的LGA755平臺(tái)剛開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)也曾遇到這種情形。
此前的眾多測(cè)試已經(jīng)證明，如果使用相當(dāng)頻率的處理器，新平臺(tái)所提供的性能往往要比普通的Socket748系統(tǒng)遜色。這是為什么？因此基于新一代芯片組的LGA755系統(tǒng)使用的是新一代內(nèi)存類型—DDR2 SDRAM，這種新內(nèi)存的性能往往比常見(jiàn)的DDR SDRAM要慢。這大大阻礙了基于英特爾新一代i915和i925芯片組系統(tǒng)的推廣進(jìn)程。
現(xiàn)在情況有所改觀，內(nèi)存模塊廠商目前已經(jīng)推出了經(jīng)過(guò)改良的DDR2 SDRAM內(nèi)存模塊。那么它是否能為新一代平臺(tái)帶來(lái)希望呢？今天我們將你大家解開(kāi)這個(gè)疑團(tuán)……
一、溫故而知新：DDR2的基礎(chǔ)知識(shí)
在說(shuō)明DDR2 SDRAM的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)之前，我們先來(lái)溫習(xí)一下與它架構(gòu)有關(guān)的DDR2 SDRAM基本知識(shí)。DDR2內(nèi)存的基本根本工作原理類似于DDR SDRAM。只不過(guò)，DDR SDRAM每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可能通過(guò)總線傳輸兩次數(shù)據(jù)，而DDR2 SDRAM則可以傳統(tǒng)4次數(shù)據(jù)。DDR2使用一樣的內(nèi)存cell，但是使用多路技術(shù)使得帶寬加倍。
這種數(shù)據(jù)傳輸方式又叫四位預(yù)讀取(4bit Prefect)架構(gòu)，類似于Rambus的四倍Rambus信號(hào)模型技術(shù)，同樣可以在核心頻率較低的情況下實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)傳輸率。然而，這個(gè)方法雖然可以有效果提高內(nèi)存帶寬，但也有它最主要的缺點(diǎn)就是高延遲。內(nèi)存延遲不取決于I/O緩沖區(qū)的工作頻率或數(shù)據(jù)從內(nèi)存cell進(jìn)入總線的位寬多少。影響延遲的主要因素是內(nèi)存cell自身的延遲。DDR2-533的延遲相對(duì)DDR266或PC133 SDRAM來(lái)說(shuō)都要高，更不用說(shuō)與DDR400相比了。
除此之外，DDR2還有其它一些顯著特征，大家可以參考一下下表：
|
DDR SDRAM |
DDR2 SDRAM | |
| Frequency |
200，266，333，400 MHz |
400，533，(667，800) MHz |
| Chips Packaging |
TSOP and FBGA |
FBGA |
| Voltage |
2.5 V |
1.8 V |
| Capacity |
64 Mbit – 1 Gbit |
256 Mbit – 4 Gbit |
| Internal Banks |
4 |
4 and 8 |
| Prefetch (MIN Write Burst) |
2 |
4 |
| CAS Latency (CL) |
2，2.5，3 |
3，4，5 |
| Additive Latency (AL) |
No support |
0，1，2，3，4 |
| Read Latency |
CL |
CL+AL |
| Write Latency |
1 |
Read latency - 1 |
| Input Calibration |
No support |
Off-Chip Driver (OCD) Calibration |
| Data Strobes |
Bidirectional Strobe (single ended) |
Bidirectional Strobe (single ended or differential) with RDQS |
| On-Chip Bus Termination |
None |
Embedded |
| Burst Lengths |
2，4，8 |
4，8 |
為了降低高延遲所帶來(lái)的性能損失，廠商們?cè)卺槍?duì)DDR2引入了Posted CAS模式，即“寫入延遲＝讀入延遲－1”，這有助于更有效的利用總線。Post CAS，它是為了提高DDR II內(nèi)存的利用效率而設(shè)定的。在Post CAS操作中，CAS信號(hào)(讀寫/命令)能夠被插到RAS信號(hào)后面的一個(gè)時(shí)鐘周期，CAS命令可以在附加延遲(Additive Latency)后面保持有效。
原來(lái)的tRCD(RAS到CAS和延遲)被AL(Additive Latency)所取代，AL可以在0，1，2，3，4中進(jìn)行設(shè)置。由于CAS信號(hào)放在了RAS信號(hào)后面一個(gè)時(shí)鐘周期，因此ACT和CAS信號(hào)永遠(yuǎn)也不會(huì)產(chǎn)生碰撞沖突。在正常的操作中，此時(shí)的各項(xiàng)內(nèi)存參數(shù)為：tRRD=2，tRCD=4，CL=4，AL=0，BL=4(BL就是突發(fā)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，Burst Length)。
我們看到tRRD(RAS到RAS的延遲)為兩個(gè)時(shí)鐘周期，tRCD(RAS到CAS的延遲)是四個(gè)時(shí)鐘周期，因此在第四個(gè)時(shí)鐘周期上面ACT(段激活)和CAS信號(hào)產(chǎn)生了碰撞，ACT向后移動(dòng)一個(gè)時(shí)鐘周期，因此大家可以看到后面的數(shù)據(jù)傳輸中間出現(xiàn)了一個(gè)時(shí)鐘周期的BUBBLE。
再來(lái)看看Post CAS的操作，此時(shí)的各項(xiàng)內(nèi)存參數(shù)是：tRRD=2，tRCD=4，CL=4，AL=3，BL=4。RAS被設(shè)在ACT信號(hào)后的一個(gè)時(shí)鐘周期上，因此CAS和ACT不會(huì)產(chǎn)生沖突，tRCD被AL所取代(實(shí)際上大家可以想象到tRCD并沒(méi)有減小，只是在概念上的轉(zhuǎn)變，CAS向后一個(gè)時(shí)鐘周期，但是AL要比tRCD短，通過(guò)調(diào)整可以取消信號(hào)命令的碰撞)，在附加延遲過(guò)程中DRAM保持讀命令。
由于這種設(shè)計(jì)，ACT和CAS不會(huì)再有碰撞，內(nèi)存讀取時(shí)序中也沒(méi)有BUBBLE出現(xiàn)。不過(guò)，此項(xiàng)功能對(duì)目前市場(chǎng)上的DDR2而言幾乎沒(méi)有效果: 列和行數(shù)據(jù)陣列的訪問(wèn)時(shí)間間隔(RAS-to-CAS延遲，tRCD)，DDR最小為13毫秒，這對(duì)DDR2言足足損失了四個(gè)時(shí)鐘周期。不能低估這個(gè)延遲，內(nèi)存尋址的高延遲將導(dǎo)致低性能。
此外，DDR2內(nèi)建了名為ODT是內(nèi)建核心的終結(jié)電阻器，我們知道使用DDR SDRAM的主板上面需要大量的終結(jié)電阻，至少每根數(shù)據(jù)線需要一個(gè)終結(jié)電阻，這對(duì)主板來(lái)說(shuō)也是不小的成本。信號(hào)線上使用終結(jié)電阻是為了防止數(shù)據(jù)線終端反射信號(hào)，因此需要一定阻值的終結(jié)電阻器。這個(gè)阻值太大或者太小都不好，阻值較大線路的信噪比較高但是信號(hào)反射較為嚴(yán)重，阻值小可以減小信號(hào)反射但是會(huì)造成信噪比下降。
由于不同的內(nèi)存模組對(duì)終結(jié)電阻的要求不可能完全一樣，因此主板對(duì)內(nèi)存模組也比較"挑剔"。DDR 2內(nèi)建了終結(jié)電阻器，在DRAM顆粒工作時(shí)把終結(jié)電阻器關(guān)掉，而對(duì)于不工作的DRAM顆粒則打開(kāi)終結(jié)電阻，減少信號(hào)的反射。ODT至少為DDR 2帶來(lái)了兩個(gè)好處，一個(gè)是去掉了主板上的終結(jié)電阻器使主板的成本降低，也使PCB板的設(shè)計(jì)更加容易。第二個(gè)好處是終結(jié)電阻器可以和內(nèi)存顆粒的"特性"相符，使DRAM處于最佳狀態(tài)。
除此之外，DDR2對(duì)芯片核心的內(nèi)部改進(jìn)，并把工作電壓從DDR的2.5V降到1.8V。這就預(yù)示著DDR2的功耗和發(fā)熱量都會(huì)在一定程度上得以降低。在封裝方面，DDR2改用更先進(jìn)的CSP(FBGA)無(wú)鉛封裝技術(shù)。此封裝最大的優(yōu)點(diǎn)是可以在晶圓上做好了封裝布線，可以大提高可靠性。DDR2采用兩種封裝形式，如果數(shù)據(jù)位寬是4bit/8bit，則采用64-ball的FBGA封裝，數(shù)據(jù)位寬是16bit，則采用84-ball的FBGA封裝。
二、新版低延遲DDR2
因此與DDR相比，DDR2存在一個(gè)缺點(diǎn)，那就是基于DDR2系統(tǒng)由于受高延遲的影響，性能要略遜色于同頻的DDR系統(tǒng)。因此目前支持DDR2 SDRAM的內(nèi)存廠商一些努力解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在他們?nèi)〉昧艘欢ǖ某煽?jī)。
在基于i925和i915芯片組的平臺(tái)上，早期DDR2-533 SDRAM模塊僅能工作在4-4-4 timings(CAS Latency - RAS to CAS Delay - RAS Precharge Time)模式下。不過(guò)這種情況目前已經(jīng)有所改觀，許多內(nèi)存制造商，特別象Corsair或OCZ此類為PC發(fā)燒友推出先進(jìn)內(nèi)存模塊的內(nèi)商，已經(jīng)推出了支持3-3-3 timings規(guī)格、工作頻率為533MHz的DDR2 SDRAM內(nèi)存模塊。
必須強(qiáng)調(diào)的是這些模塊不是通過(guò)超頻獲得的，而完全符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)(官方文件中DDR2-533修正版的規(guī)格：支持3-3-3 timings并且電壓增加到1.9v)。
英特爾也在最新LGA775系統(tǒng)中對(duì)3-3-3 timings的DDR2-533 SDRAM提供了支持。英特爾公司目前已經(jīng)正式證實(shí)它的新芯片組將支持此類規(guī)格內(nèi)存，并且強(qiáng)調(diào)此類的內(nèi)存將是超級(jí)玩家們的最佳選擇。理論上，DDR2-533的CAS延遲減小了3個(gè)時(shí)鐘周期是新版DDR2 SDRAM的參數(shù)最大改進(jìn)之處：
| Memory | Timings | Latency | Bandwidth in dual -channel mode |
| DDR400 SDRAM |
2.5–3–3 |
12.5 ns |
6.4 GB/sec |
| DDR400 SDRAM |
2–3–2 |
10 ns |
6.4 GB/sec |
| DDR533 SDRAM |
3–4–4 |
11.2 ns |
8.5 GB/sec |
| DDR533 SDRAM |
2.5–3–3 |
9.4 ns |
8.5 GB/sec |
| DDR2-533 SDRAM |
5–5–5 |
18.8 ns |
8.5 GB/sec |
| DDR2-533 SDRAM |
4–4–4 |
15 ns |
8.5 GB/sec |
| DDR2-533 SDRAM |
3–3–3 |
11.2 ns |
8.5 GB/sec |
| DDR2-600 SDRAM |
5–5–5 |
16.6 ns |
9.6 GB/sec |
| DDR2-600 SDRAM |
4–4–4 |
13.3 ns |
9.6 GB/sec |
從上表你可以看到，在4-4-4 timings下DDR2-533 SDRAM的延遲比普通DDR400 SDRAM還要高，雖然帶寬高了30%但仍無(wú)法彌補(bǔ)高延遲所帶來(lái)的性能損失。在3-3-3 timings 下DDR2-533的延遲有所改進(jìn)，然而仍比2-3-2 DDR400 SDRAM的延遲高了12%。不過(guò)考慮到DDR2-533 SDRAM擁有更高的帶寬，我們希望基于新版DDR2的系統(tǒng)性能可以與DDR系統(tǒng)相當(dāng)。
需要說(shuō)明的是，提升到3-3-3 timings規(guī)格并不是DDR2-533改良之路的終點(diǎn)。例如，OCZ已經(jīng)推出了擁有更高timings規(guī)格、并且已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段的DDR2內(nèi)存模塊：PC2 4200 Enhanced Bandwidth Platinum，擁有3-2-2 timings的規(guī)格！配備這樣內(nèi)存的LGA775平臺(tái)將比普通的DDR系統(tǒng)擁有更高的性能。
除此之外，主板廠商也已經(jīng)加快推出支持LGA775的主板，比如像ASUS、ABIT及其它廠商為超頻玩家推出的i915/i925主板可以允許DDR2運(yùn)行在600MHz頻率下，而不是533MHz。盡管在JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有DDR2-600，但這種內(nèi)存模式能增加內(nèi)存子系統(tǒng)的內(nèi)存，延遲在4-4-4 timings下也要比舊版DDR2-533低一些。
除了內(nèi)存廠商針對(duì)發(fā)燒者推出了timings更低的DDR2-533內(nèi)存模塊之外，同時(shí)DDR2-667模塊可以工作在600MHz和667MHz下，因此在LGA775系統(tǒng)上使用600MHz內(nèi)存將可能在應(yīng)用中帶來(lái)一定的實(shí)質(zhì)性影響。因此，今天我們這里將拿基于最新改良的內(nèi)存的平臺(tái)與此前的測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行性能測(cè)試，看看改良后的新版DDR2是否能為我們帶來(lái)希望，能否真正終結(jié)DDR時(shí)代。
需要強(qiáng)調(diào)的是，我們?cè)谡務(wù)搹S商在改進(jìn)DDR2 SDRAM的速度和延遲方面所取得的成績(jī)同時(shí)，我們也不要忘記主板和內(nèi)存廠商目前也努力改良基于DDR平臺(tái)的性能。當(dāng)然，在這個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展并沒(méi)有象DDR2領(lǐng)域那樣搶眼，因?yàn)镴EDEC的 DDR SDRAM標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)推出很長(zhǎng)時(shí)間、已經(jīng)沒(méi)有改動(dòng)的余地。
DDR400 SDRAM的發(fā)展之路在達(dá)到2-2-2 timings規(guī)格時(shí)就已經(jīng)畫上了句號(hào)，因此現(xiàn)有的i865和875平臺(tái)的內(nèi)存子系統(tǒng)似乎已經(jīng)達(dá)到最大性能規(guī)格并且似乎已經(jīng)沒(méi)有改進(jìn)的潛力。但是事實(shí)并不如此，在成功推出2-2-2 timings規(guī)格的DDR400 SDRAM內(nèi)存模塊后，內(nèi)存廠商已經(jīng)換到了開(kāi)發(fā)可以運(yùn)行在比400MHz更高頻率下的內(nèi)存模塊。例如，甚至DDR600 SDRAM內(nèi)存目前已經(jīng)在市場(chǎng)上出現(xiàn)，即它可以運(yùn)行在600MHz頻率下。因?yàn)槟壳八行酒M的在標(biāo)準(zhǔn)工作模式下都不支持400MHz頻率以上的內(nèi)存，因此只有超頻玩家才會(huì)對(duì)如此高速的DDR內(nèi)存模塊感興趣。
值得慶幸的是，主板制造者已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題。目前一些主板廠商的工程師可以讓基于i865PE芯片組的主板在標(biāo)準(zhǔn)工作模式---即在200MHz FSB下支持533MHz內(nèi)存。比如ASUS P4P800-E Deluxe就是擁有如此功能的Socket748主板之一，而且基于i865PE芯片組、支持LGA775處理器的ASUS P5P800主板也擁有如此功能。這樣，基于i865PE芯片組的系統(tǒng)在處理器的標(biāo)準(zhǔn)工作模式已經(jīng)可以與更快DDR533 SDRAM內(nèi)存相兼容。
盡管如此，在我們所接觸過(guò)的最快Pentium 4平臺(tái)(如支持DDR2-533，DDR2-400的i925，i915及配備DDR533和DDR400 SDRAM的i875、i865)中，這些平臺(tái)配備的DDR533 SDRAM并沒(méi)有為系統(tǒng)帶來(lái)多大的性能提升。從我們此前的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，配備DDR533 SDRAM的i865PE系統(tǒng)并不比基于2-2-2 timings DDR400 SDRAM內(nèi)存規(guī)格的系統(tǒng)快。不過(guò)，現(xiàn)在情況已經(jīng)有所變化。
此前，擁有3-4-4 timings規(guī)格的DDR533 SDRAM內(nèi)存的地位已經(jīng)被更高規(guī)格的DDR533 SDRAM所代替，目前內(nèi)存模塊廠商已經(jīng)推出了可以在2.5-3-3、3-4-4 timings、533MHz模式下工作的DDR533 SDRAM內(nèi)存模塊。如此高速的內(nèi)存模塊顯然將會(huì)把i865PE平臺(tái)性能提升到一個(gè)更高水準(zhǔn)。其中出自Corsair之手的TWINX1024-4400C25內(nèi)存模式就是這樣的超級(jí)DDR內(nèi)存，它們主要是針對(duì)超頻玩家制定的超頻利器。
這些Corsair TWINX1024-4400C25的工作頻率為550MHz頻率，擁有2.5-4-4 timings和2.75v的工作電壓，因此它們可以將可以完美工作在2.5-3-3 timings、533MHz頻率下。因此，我們使用ASUS P4P800-E Deluxe和Corsair TWINX1024-4400C25組建成I865PE平臺(tái)，處理器運(yùn)行在800 MHz FSB下，而內(nèi)存工作在533MHz(2.5-3-3 timings)模式下。