LostCircuits bekijkt DDR-II

Bij LostCircuits is een behoorlijk technisch artikel verschenen waarin wordt vooruitgeblikt op de komst van DDR-II-geheugen. De opvolger van DDR SDRAM heeft al een plaatsje gekregen op nVidia's GeForce FX en in het komende jaar zullen DDR-II-reepjes ook in systemen terecht gaan komen. Fabrikanten van DRAM zijn hier erg blij mee, want DDR-II is een stuk goedkoper om te produceren dan DDR-I. Ook wordt de spanning teruggebracht van 2.5V tot 1.8V. De verminderde voltageschommelingen die hieruit resulteren komen ten goede aan de frequentie die DDR-II-chips zullen kunnen behalen. In onderstaande tabel worden de specificaties van DDR-I en DDR-II vergeleken:

			DDR-I		DDR-II
	Data rate		200/266/333/400Mbps		400/533/(667)Mbps
	Bus frequency		100/133/166/200MHz		200/266/(333)MHz
	DRAM core frequency		100/133/166/200MHz		100/133/(166)MHz
	Prefetch size		2 bit		4 bit
	Burst length		2/4/8		4/8
	CAS latency		1.5, 2, 2.5		3, 4, 5
	Write latency		1T		Read latency - 1T
	Core voltage		2.5V		1.8V
	Packaging		TSOP (II), TBGA		FBGA

Bij DDR-II zal de bandbreedte van het geheugen toenemen, maar dit zal deels ten koste gaan van de latencies. Hierdoor zullen streaming geheugentransacties sneller voltooid worden met DDR-II, maar transacties die meer volgens aan random patroon worden uitgevoerd hebben meer baat bij DDR-I. De verwachting is vooralsnog dan ook dat de desktop- en videokaartenmarkt het meest zullen gaan profiteren van de introductie van DDR-II. Voor de servermarkt lijkt dit geheugen minder geschikt.

Intel-processors lijken ook goed overweg te kunnen met DDR-II-geheugen. De P4-architectuur, die gebruik maakt van zogenaamd "hardware-based dynamic speculative precomputing for branch-prediction and prefetching", zal minder last gaan krijgen van de hoge latencies dan AMD's Hammers. Bovendien is Intel intensief betrokken bij het creëren van nieuwe geheugenspecificaties, terwijl AMD de uitkomst van dit proces als gegeven beschouwt. Onze collega's van LostCircuits raden AMD dan ook aan om zich meer te gaan bemoeien met de ontwikkeling van geheugenspecificaties. De AMD Hammer met geïntegreerde geheugencontroller is gericht op het reduceren van latencies. AMD zou zich daarom hard moeten gaan maken voor geheugen dat ook over lage latencies beschikt. Al met al is er genoeg reden om uit te kijken naar de komst van DDR-II:

It is cheap, it offers a lot of bandwidth and nothing will ever be like it was before. Low power is a great accomplishment, higher density chips will be a side product, as will be the wealth of new features like OCD-calibration, differential clock forwarding and ODT spell innovation. Different form factors, mechanical and electrical interfaces, as well as differences in the command sets eliminate any backward compatibility between DDR II and DDR I, at least for the end user. But that's what is called progress, and the same happened with the migration from SDRAM to DDR, so we don't complain.

Is DDR II going to be the solution for high speed memory? We think so, but in all the marketing hype of DDR II, there are enough points that are being played down by the DRAM manufacturers.

Reacties (26)

[mvt]

Ik snap de conclusie niet dat AMD zijn stempel moet drukken op de ontwikkeling van geheugen met lage latencies. Juist hun punt over de Hammer laat zien dat AMD zelf al rekening houdt met hoge latencies en ze binnen hun chip/chipset oplossing probeerd te verlagen. Voor het gelijk blijven vd latencies kan dan weer de latency van het geheugen zelf omhoog.

[Diederick Janse]

Het probleem is, dat de Hammer met geïntegreerde geheugencontroller minder makkelijk overweg gaat kunnen met de hoge latencies van DDR-II dan de P4-architectuur van Intel.

Intel heeft met behulp van zijn branch-prediction optimizaties en dergelijke minder last van die hoge latencies.

Zie ook de uitleg van LostCircuits:

An interesting tidbit on the side is that Intel's P4 architecture, using all kinds of optimizations, including hardware-based dynamic speculative precomputing for branch-prediction and prefetching will be hurt less than AMD by the high latencies of DDR II. To spin this a bit further, the main advantage of AMD's Hammer architecture is the integration of the memory controller onto the CPU with the goal of reducing chipset-related (control and address decode) latencies. It only requires second grade math skills to see that shaving off one cycle out of nine (1/9) on the controller level for an initial access will yield less performance gain than reducing latencies by one cycle out of five (1/5) .

[mvt]

Daarom moet je het niet vergelijken met de Hammer, maar eerder met de normale Athlon. Overgang Athlon->Hammer verlaagt de latencies, overgang DDR-I -> DDR-II verhoogt de latencies. Dat heft elkaar deels op. Echter, de P4 heeft alleen maar extra last, aangezien daarin niet de latencyverlagende optimalisaties zitten.

[GraasGast]

Reactie op Poederwerk:

Nee dat klopt niet!

Een latency is niet een vast gegeven, wat op elkaar aan moet sluiten zoals met Mhz, een latency is de tijd die het kost om iets uit te voeren. Dat moet je dus cumulatief zien.

De totale latency is de latency van het geheugen + die van de northbridge + die van de processor. De hammer heeft geen northbridge dus minder latency. DDR2 heeft meer latency. Dat heft mekaar dus enigzins op.

[Femme]

Echter, de P4 heeft alleen maar extra last, aangezien daarin niet de latencyverlagende optimalisaties zitten.

Bij de Athlon 64 en Opteron maakt de latency van het geheugenchips een naar verhouding groter deel uit van de totale latency van het traject tussen processor, geheugen en processor. Daardoor zal de hogere latency van DDR-II een grotere impact op de performance van de Athlon 64 en Opteron (tov DDR-I) hebben dan het geval is bij de Pentium 4 en Xeon. De schrijver heeft dus wel gelijk dat AMD zich beter kan inzetten voor de ontwikkeling van een geheugentype met lage latencies, aangezien de Hammer processors daar meer van zullen profiteren door hun toch al lage latency.

Het probleem hoeft niet merkbaar te zijn als er meteen wordt overgestapt op CAS3 DDR-II 533 of 667. De latency is nauwelijks slechter dan CAS2,5 DDR400 maar de bandbreedte is wel hoger.

[Madrox]

ff voor de duidelijkheid.

1) Latency is niet een maar voor wat het kost om iets uit te voeren, het is de vertagingsfactor vooraf hetgene wat er uitgevoerd word. je kan het een beetje vergelijken met de aanslag op een toetsenbord, je drukt en afhankelijk van de ingestelde respons volgt een reactie. Verschil is dat je met een toets juist wel een latency wilt, de hardware in je systeem is er minder bij gebaat......

2) Dat optelverhaaltje klinkt leuk, klopt ook deels maar geeft ook gelijk het probleem aan. De CPU is veel eerder klaar voor de volgende klus en moet dus wachten tot de rest ook weer klaar is. Daar kun je wel een trukendoos op loslaten maar het blijft lappenwerk.
Ideaal is het als de latency net zo laag als de CPU, dat komt bijv. met Sram heel dicht in de buurt maar da's dan weer onbetaal....

De industrie is dus ijverig op zoek naar een betaalbaar alternatief. Dat zoeken houd nooit op, want de CPU's worden ook steeds sneller, in een hoger tempo dan het geheugen. Het lijkt dus op vechten tegen de bierkaai.

[Verwijderd]

Om nog ff door te bomen over die latency;
De latency is een aanduiding voor hoeveel tijd er nodig is om een waarde uit een willekeurig geheugenadres te halen. Een latency van 4 betekent dus dat er 4 maal meer tijd nodig is dan 'normaal', waarbij normaal betekent dat de data geprefetched was...

DDR II kan data leveren aan een snelheid van 400 Megabits per seconde, ALS het geheugen op voorhand weet van waar het deze data moet halen! Stel dat je data volgens een compleet willekeurig patroon uit het geheugen gaat lezen en het geheugen dus niet op voorhand weet welke data je juist nodig zal hebben, dan kan het geheugen die data dus niet 'prefetchen' en zal het 3, 4 of 5 maal zo lang duren vooraleer de data effectief geleverd wordt. (Daarom ook hebben streaming applicaties geen last van latencies; de benodigde data zijn steeds lange reeksen opeenvolgende geheugenadressen, de data kan dus probleemloos geprefetched (= gereedgezet om door te sturen) worden.)

En hier wringt het schoentje hem nu net voor AMD... Door de "hardware-based dynamic speculative precomputing for branch-prediction and prefetching" probeert Intel te voorspellen welke data de CPU later zal nodig hebben. Hierdoor komt het dus minder vaak voor dat het geheugen data moet ophalen zonder dat het op voorhand verwittigd was om die specifieke data 'alvast gereed te zetten'.
Bij AMD daarentegen zal het vaker voorkomen dat de CPU plots data nodig heeft die niet geprefetched was. Daardoor zullen AMD processoren meer last hebben van deze latencies dan die van Intel.

Je zou het je zo kunnen voorstellen :
Bij Intel kan door de optimalisaties 90% (dit is een voorbeeld in werkelijkheid ligt de hit ratio anders verdeeld) van de data geprefetched en dus onmiddelijk geleverd worden, bij AMD is dit misschien maar 80%. Bij Intel zal dus 10% van de gevraagde data 3, 4 of 5 maal trager geleverd worden dan de andere 90%, Bij AMD zal 20% van de data trager geleverd worden.

[Verwijderd]

Lagere Latencie in een chipset met een hogere latency in het geheugen komt neer op een chipset die de geheugenreepjes niet ondersteund.

Is net als je proc die 200 Mhz FSB heeft op 400 laten lopen dat heft elkaar niet op dat gaat gewoon fout.

[mandroid]

Werken deze ook op "oudere" systemen die DDR ondersteunen ??
En ga je bij deze systemen ook snelheidswinst hebben ?

[Diederick Janse]

Different form factors, mechanical and electrical interfaces, as well as differences in the command sets eliminate any backward compatibility between DDR II and DDR I, at least for the end user.

Het lijkt er dus op dat het niet backwards compatible wordt.

[pietje63]

ik heb even nagekeken want ik wist dat ik al een keer eerder iets had gelezen over de combinatie over AMD en DDR-II en zie hier http://www.tweakers.net/nieuws/24812/?highlight=DDR-II
daar staat dat AMD bij het ontwikkelen al rekening heeft gehouden met de ondersteuning van DDR-II

Verder heb ik even op de site van AMD met de zoekterm DDR-II gezocht, maar die geeft helemaal geen hits (daarentegen DDR wel een hele hoop)

als je kijkt naar http://www.theinquirer.net/?article=4344 zie je dat AMD niet vanaf het begin van het design van de hammer (athlon-64) rekening heeft gehouden met DDR-II

Maar ik denk dat dat wel een negatieve invloed heeft gehad op de onersteuning, dat er niet vanaf het begin rekening mee is gehoudewn, wat bij de volgende generatie Intel processors zeker wel zal zijn, aangezien zij mee hebben geholpen met het ontwerpen

hopen dat dat geen negatieve invloed heeft op AMD want ze hebben het al zo moeilijk...

[bille]

Bij DDR-II zal de bandbreedte van het geheugen toenemen, maar dit zal deels ten koste gaan van de latencies. Hierdoor zullen streaming geheugentransacties sneller voltooid worden met DDR-II, maar transacties die meer volgens aan random patroon worden uitgevoerd hebben meer baat bij DDR-I.

doet mij een beetje denken aan het verschil tussen RDRAM en DDR... ik vraag me af waarom ze dit doen.. het is naar ik weet toch wel algemeen bekend dat een lagere latency meer overall invloed heeft op de performance van een machiene dan een hogere bandbreedte.. hogere bandbreedte daar heb je lang niet altijd wat aan...

[Demo]

De opvolger van DDR SDRAM heeft al een plaatsje gekregen op nVidia's GeForce FX en in het komende jaar zullen DDR-II-reepjes ook in systemen terecht gaan komen.

Ik dacht dat er een tijdje geleden nog beweerd werd dat videokaarten-DDR geheugen anders was dan systeem-DDR geheugen

[JvS]

Ik dacht dat er een tijdje geleden nog beweerd werd dat videokaarten-DDR geheugen anders was dan systeem-DDR geheugen

Op videokaarten zit het op de print gesoldeerd, zit het dichterbij de processor en zijn het snellere, bij elkaar gezochte en duurdere chipjes. Daardoor kan een videokaart met DDR geheugen op veel hogere frequenties werken dan intern geheugen. Want dan moeten alle fabrikanten eerst een standaard afspreken, daar heb je op een videokaart geen last van.

In principe is het gewoon hetzelfde systeem, alleen de uitvoering is dus dusdanig anders, dat je het qua snelheid niet kan vergelijken

[typhon]

Nu je het zegt, het kan natuurlijk zo zijn dat het geheugen vanwege hitte en onstabiliteit niet zo hoog kan gaan. Maar de FX heeft DDR-II (zonder koeling) op 1 Ghz en cas2.2. Het zou dan toch wel stabiel draaien op cas4 en 800 Mhz?. Dat zou erg handig zijn voor de p4 met 800 Mhz FSB, dan kunnen er eindelijk rambus snelheden gehaald worden met betaalbaar (na een tijdje) geheugen. Het zal ook vast nog wel wat kunnen opschalen in de toekomst. DDR werd ook op 266 geleverd en kwam uiteinelijk op 333 en nu zelfs op 400 uit.....

[bolleh]

het geheugen van de geforce fx is geen "volwaardig" ddr II geheugen, omdat degenen die de lijnen vast stellen voor ddr II er volgens nvidia te lang mee wachtten zijn ze overgegaan op "ddr II" wordt geloof ik gemaakt door samsung maar voldoet niet aan de "echte ddr II" specs
ook dat GDDR III ofzow was het wat ati wilde gebruiken voldoet niet volledig aan deze specs. tis dus nog maar afwachten.

verder heb je nog het verschil dat systeemgeheugen veel verder van de cpu afzit dan het geheugen op een vid kaart van zijn gpu, het zit in een bankje op een apart strookje silicon, etc etc. allemaal kleine factoren die 1 groter nadeel vormen, en natuurlijk moet ook de chipset 4-500mhz ddr aan kunnen(800-1000mhz effectief dus)

[KompjoeFriek]

Op videokaarten zit het op de print gesoldeerd, zit het dichterbij de processor en zijn het snellere, bij elkaar gezochte en duurdere chipjes. Daardoor kan een videokaart met DDR geheugen op veel hogere frequenties werken dan intern geheugen

[beetje offtopic]
Dan wil ik een Mobo met geïntegreerd geheugen + een aantal slots
[/beetje offtopic]

[RetepV]

Fabrikanten van DRAM zijn hier erg blij mee, want DDR-II is een stuk goedkoper om te produceren dan DDR-I.

Hmz, dan zou DDR-II dus bij de invoering al direkt goedkoper moeten zijn dan DDR-I.

...waarom geloof ik daar nou niet in?

edit:

Luxx: ik bedoelde het sarcastisch .

Wat jij zegt is allemaal waar. Maar de tussenhandel schroeft met het nieuwe DDR-II natuurlijk ook de marges nog eens extra omhoog, en dus zul je er als consument waarschijnlijk niks anders van die goedkopere productie merken dan dat er hier in Nederland weer een paar mensen met een dikke BMW op de weg bij komen...

[Luxx]

Dacht je echt dat de huidige DDR-prijzen werkelijk gebaseerd waren op de kostprijs? Hoe kan het dan zo zijn dat geheugen vaak met dagprijzen werkt? Het zat tegen op de fabriek vandaag, laten we de prijzen morgen maar weer iets hoger maken.
Natuurlijk wordt DDR-II bij introductie duurder dan DDR-classic (lol). R&D moeten ook terugverdient worden, ook het ombouwen van een productielijntje kost eenmalig heel veel geld.

Met een beetje geluk kunnen de geheugen fabrikanten wel weer een beetje winst gaan maken met de komst van DDR-II. Want in de huidige markt, waarin (bijna)iedereen verlies maakt, gaan er bedrijven stuk, wat uiteindelijk tot een monopoly(of bijna-monopoly) zal leiden.

[RDX]

Oligopolie

[Verwijderd]

Wordt hier met de bps bits per seconde bedoeld of is in dit verhaal de zoveelste kluns aan het woord die het verschil niet tussen B en b weet?
Kan iemand dit zeggen?

[Verwijderd]

ik ben blij dat ik een generatie overgeslagen heb!

momenteel werk ik met een Celly 800@994 met standaard PC133 SD-Ram en in combinatie met een Radeon 7200 loopt dit nog enigzins soepel op 1024*768 32bit !!!

Komende zomer koop ik lekker een systeem dat ongeveer 5 keer zo snel is, en qua eye-candy en performance heb ik echt niet 5 keer zoveel gemist!!!

ik ga btw wel weer voor een Intel based systeem, nooit problemen mee gehad en icm met een Radeon 9700 ga ik weer lekker knallen deze zomer

[bolleh]

tjah ik wacht lekker nog 10 jaar, dan heb ik een pentium X 50ghz en game ik op een geforce 16 op een resolutie van 4096*3072 met 128bit kleuren, 128x aniso filtering en 64xFSAA en heb ik 16GB DDR-5 geheugen en raid-11(iets revolutionairs in 2006 heb ik gehoord ) met een totale usable diskspace van 4terrabyte en download ik met 100MByte per seconde.

wat ik wil zeggen? wachten heeft zn voordelen maar je kunt altijd wel blijven wachten

[Rudie_V]

De reden dat de P4 "hardware-based dynamic speculative precomputing for branch-prediction and prefetching" aan boord heeft komt voornamelijk omdat de P4 ontworpen is voor hoge geheugenbandbreedtes, op dat moment kon alleen rambus dat leveren, nadeel van rambus waren ook de latencies, om dit op te vangen hebben ze dus al dat mooi in de P4 gebouwt. Nu met DDR-II, dat zeker voor de P4 gebruikt gaat worden, komt dit weer mooi van pas...

[Frag_inc]

Ik snap 't niet helemaal de hammer heeft toch meer cache dus zou ie dus minder last moeten hebben van een hogere latency