ddr vs. rdram ein vergleich von speichertechnologien bernhard fiser stefan schönauer
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DDR vs. RDRAM
Ein Vergleich
von Speichertechnologien
Bernhard Fiser
Stefan Schönauer
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Entwicklung der Speichertechnologie
• Erste Anzeichen für zu langsame Speicherentwicklung verglichen mit der Prozessorgeschwindigkeit traten bereits mit 486DX2 von Intel mit 33MHz auf.
• Lösung von Intel: Multiplier Prozessor arbeitet mit vielfacher System - Bus - Geschwindigkeit
• DX3/100, 33MHz x 3.0x Multiplier war um vieles schneller als sein Vorgänger, aber nicht so schnell wie die Prozessorgeschwindigkeitsangabe hätte vermuten lasse.
Performanceverlust durch zu lange Speicherzugriffzeiten
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Zwei Lösungswege
RAMBUS DRAM
• Seriell geschaltet• 16 bit Data Bus• Hohe Taktfrequenz• Innovation von
Rambus:
Datentransfer auf beiden Flanken eines Takts
DDR SDRAM• Parallel geschaltet• 64 bit Data Bus• Niedrigere
Taktfrequenz• Datentransfer auf
beiden Flanken eines Takts wird von RDRAM übernommen (Double Data Rate)
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Bandbreitenvergleich• RDRAM Bandbreitenberechnung:
(400 MHz Arbeitsgeschwindigkeit) x (16-bit Bus) x (2 für Datentransfer auf beiden Flanken eines Taktes) / (8 bits per byte) = 1600 MB/s verfügbare theoretische Bandbreite
• DDR SDRAM Bandbreitenberechnung:
(100MHz Arbeitsgeschwindigkeit) x (64 -bit Bus) x (2 für Datentransfer auf beiden Flanken eines Taktes) / (8 bits per byte) = 1600 MB/s verfügbare theoretische Bandbreite
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Vergleich der Bus Effektivität:
1.37 GB/s600 MB/s 1.36 GB/sEffektive Bandbreite
65% 75% 85%Bus Effektivität
1600 MB/s 2100 MB/s 800 MB/sGesamt-bandbreite
PC266
DDR
PC 133
SDRAM
PC800 RDRAM
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Zeitliche Entwicklung der Speicherhardware
• Statische RAMs (SRAM)– viele Transistoren– hohe Kosten– hohe Verlustleistung
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Erfindung von DRAM
• 1 Bit gespeichert in– 1 Transistor und 1 Kondensator
• Platz und Energie Einsparung
• Refresh notwendig
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Interne Struktur eines DRAM
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Einfaches TimingdiagrammZugriff im Pagemode, asynchron
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Einfaches TimingdiagrammZugriff im Burstmode, asynchron
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Einfaches TimingdiagrammSDRAM Burstmode, synchron
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Einfaches TimingdiagrammDDR SDRAM Burstmode, synchron
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DDR SDRAM ModulBlockschaltbild
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RDRAM Timingdiagramm
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RDRAM ModulBlockschaltbild
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RDRAM ModulBoard Layout
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Performancevergleich von DDR SDRAM und RDRAM
• Vergleich: PC1066-RDRAM gegen DDR400 SDRAM
• RDRAM Testkonfiguration:– Intel Desktop – Mainboard D850EMV2 – mit i850E – Chipsatz – Pentium 4 Prozessoren mit 2,4 GHz Taktfrequenz und FSB
400 bzw. 533
• DDR SDRAM Testkonfiguration:– Mainboard von SiS – Pentium 4 Chipsatz SiS645DX – Pentium 4 Prozessoren mit 2,4 GHz Taktfrequenz und FSB
400 bzw. 533
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Speicher – Performance
84324558358389171609DDR400
FSB400
853264784685910231751DDR400
FSB533
79422547957837651469PC1066
FSB400
98528679839389511716PC1066 FSB533
Store 128
MByte/s
Load 128
MByte/s
Store 64
MByte/s
Move 32
MByte/s
Store 32
MByte/s
Load32
MByte/s Speicher
(Hohe Werte sind als gut, niedrige als schlecht zu interpretieren!)
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System Performance:Tool: SYSMark 2001 unter XP
Überprüft die Performance für Standardanwendungen
Hier behält DDR400 SDRAM klar die Führung, allerdings kann man erkennen, dass sich bei PS1066 die Erhöhung des Taktes auf 533 MHz FSB wie bei keinem anderen Speicher außerordentlich positiv auswirkt.
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OpenGL – Performance
Tool: Spiele-Benchmark
Unreal Tournament
Hier ist ein 5%iger Vorteil von PC1066 mit FSB 533 gegenüber DDR400 FSB 533 zu erkennen. Bei niedrigerer Taktfrequenz kann PC1066
allerdings nicht punkten!
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3D – Performance
Tool: 3DMark2001 Pro von MadOnion
Hier hat DDR SDRAM klar das Nachsehen gegenüber RDRAM, allerdings bringt der PC1066 FSB 533 nur 1,5% Performancegewinn gegenüber dem PC800 FSB 533!
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Speicherbus - Performance
Tool: Spiele-Benchmark
Unreal Tournament
PC1066 RDRAM in Verbindung mit FSB 533MHz kann sich auch hier klar von der Konkurrenz absetzen.
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Zusammenfassung der Testergebnisse
• Der Test zeigt, dass PC1066-RDRAM nur in Pentium-4-Systemen mit 533-MHz-FSB Sinn macht. Das Leistungsplus gegenüber PC800-Speicher beträgt hier durchschnittlich 10 Prozent. In speziellen Fällen sogar bis zu 23 Prozent.
• Die Kombination aus Pentium-4-Prozessor mit 533-MHz-FSB und PC1066-RDRAM setzt sich in der Mehrzahl der Benchmarks an die Spitze vor DDR400-SDRAM.
• Aber umgekehrte Vorzeichen bei einem FSB-Takt von 400 MHz: DDR400-Speicher ist hier fast immer schneller als PC800/PC1066-RDRAM.
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Zukunftsausblick RDRAM –
nur ein Nischenplatz für
so genannte High Performance
Anwendungen?
DDR SDRAM -
Weiterentwicklung zu DDR II
ab Mitte 2003 auf dem Markt?