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Superstability——nForce 的Bug还是新功能?
ITdoor.net/Eric
经过一个多月的推迟和延期，nVidia终于推出了大家翘首以待的nForce芯片组。从资料上看，这款芯片组包含了目前芯片组可以包含的一切比如：nVidia 10/100M以太网控制器、杜比数字音效、GeForce2显示控制器等等。相信对nVidia来说，nForce芯片组的开发研制是一项巨大的工程，耗费了大量的人力物力。实际上还在nForce的开发阶段，主板厂商就暗示nForce有问题。
在测试中我们注意到了一个特别的现象，就是硬件配置的不同会引起得分的显著不同。这是为什么呢？是驱动程序的问题还是硬件安装的不对，是BIOS有问题还是某个设置没有设对？我们进行了一遍遍的测试，终于发现了规律，在某种内存配置下，内存性能比其他内存配置有大幅度的下降。而内存性能是系统性能的关键指标之一，它的性能下降肯定会引起其它性能的下降。那为什么会这样呢？我们赶紧查资料，打电话，经过若干个小时的工作，我们认为值得写下本文，把我们的发现告诉大家，这也许是其它评测者忽略之处。
问题的发现
在使用不同的内存条进行测试时，我们发现在某些内存组合下会出现很大的性能下降。内存的组合最初随意的，但我们一次又一次的发现性能的下降，我们认定这不是随机现象，而是有原因的。
经过多次测试，我们发现问题出在第二个内存插槽(slot B)上，如果在这个插槽上插的是双面DDR内存条，那么系统性能就会有20-25%的下降。双面内存条指的是两面有相同数目内存颗粒的内存条，比如两面各有8个内存颗粒。而单面内存条指的是只有一面有内存颗粒，或者两面都有内存颗粒，但是是间隔排列的。
目前市场上的DDR内存条基本上都是双面的（尤其是256MB以上的内存条），并且随着DDR内存价格的下降，单面内存条越来越少了，这样问题就大了。
我们发现的问题只出现在第二个DIMM插槽上，别的插槽没有问题。如果你没有忘记的话，nForce芯片组有两个独立的64位DDR SDRAM内存控制器，内存和芯片组之间的带宽是其它芯片组的两倍。nForce主板上的第一个DIMM内存插槽使用一个内存控制器，第二个和第三个DIMM插槽一起使用另外一个内存控制器，这样有时候就会出现竞争现象，也许这就是问题的根源。当然这个结论只是针对我们使用的MSI K7N420而言的。不同的主板内存插槽的映射是不一样的。比如nVidia的参考主板，DIMM 3才是第二个内存Bank的Slot B，而MSI K7N420的DIMM 2是第二个内存Bank的Slot B。只要把双面内存条插入到这个插槽中，不管总共有几条内存，都会出现系统性能的下降。
那么这个问题引起的性能下降到底有多大呢？下面我们就来仔细看看。
在每个DDR内存插槽旁边都有一排电阻，作为信号终端器
蛇形布线避免干扰
测试
下面我们对系统进行对比测试，看看性能下降了多少。测试平台为Athlon XP 1.53 GHz、MSI K7N420 Pro nForce主板、GeForce3 Titanium 500显卡，内存为目前最流行的Crucial/Micron PC-2100 DDR SDRAM（无ECC，无寄存），它的稳定性和性能都是目前DDR内存中最好的。我们用的是256MB条，CAS值为2.5。在整个系统中没有部件超频。测试中，我们试验了各种内存组合，一条、两条、三条内存分别插在不同的插槽中。下面就是测试结果。
SiSoft Sandra内存带宽测试（MSI K7N420 Pro主板）
（得分越高越好）
Quake III测试- 512x384x16（MSI K7N420 Pro主板）
（得分越高越好）
ZD Content Creation Winstone 2001 测试（MSI K7N420 Pro主板）
（得分越高越好）
从上面的SiSoft Sandra和Winstone 2001结果可以看出，只要DIMM 2插槽中插有双面内存条，内存系统得分就会降低25%左右。如果只用DIMM 1和DIMM 3插槽，测试得分就是正常水平。
但是如果使用单面内存条，就一切正常，我们使用的单面内存条是MSI和nVidia推荐使用的。我们和MSI的人员取得了联系，他证实了我们的结果，他说在他们自己的测试中得到了和我们类似的结果，并说这是由于“芯片组的限制”造成的，其它更详细的原因就不得而知了。在K7N420 Pro主板的手册上，MSI推荐使用DIMM 1和DIMM 3内存插槽，不要在DIMM 2上使用双面DDR内存条。不过这段提示印在手册的最后面，很容易被忽略。
为了证明这不是主板的问题，而是芯片组的问题。我们又采用nVidia的nForce工程样板进行了测试。
SiSoft Sandra内存带宽测试（nForce工程样板）
（得分越高越好）
Quake III测试- 512x384x16（nForce工程样板）
（得分越高越好）
ZD Content Creation Winstone 2001 测试（nForce工程样板）
（得分越高越好）
结果和MSI K7N420 Pro主板一样，不过问题从DIMM 2插槽换到了DIMM 3插槽。当DIMM 3插槽上插有双面DDR内存条时，得分比没有的时候下降很多。而当只有DIMM 1和DIMM 2插槽上插有内存条时，得分非常高，甚至在单纯的内存性能方面超过了MSI K7N420 Pro的得分。
从MSI和nVidia反馈回来的情况看，他们对这个问题也是非常清楚的。
原因
经过仔细研究，我们发现问题和BIOS中一个名为“Superstability”的选项有关，Superstability只有在特定的内存配置方式下才能被打开，目的是保证nForce主板的每个内存插槽可以兼容所有的DDR SDRAM内存条，但这个功能并没有经过nVidia和OEM厂商的严格测试，所以就出现了现在的问题。
Superstability的工作原理是这样的：系统加电启动时，主板会读取内存条的SPD信息，SPD信息包含内存条的大小、运行频率等等。主板在读取这个信息以后，判断此内存条是否适合所插的插槽，如果不适合则它会自动把这个插槽的频率降下来，以保证完全的兼容性。这就是所谓的Superstability功能。
当Superstability打开后，主板把内存运行频率锁定在200 MHz FSB，即使你的内存条是266 MHz FSB的，也只能运行在200 MHz FSB下了。主板上所有的内存插槽是连在一起的，如果有一个插槽的频率降下来了，所有的插槽运行频率就都降下来了，即使你设置更高的FSB频率也无济于事。
我们测试用的内存条是市场上的主流产品，在其它的主板上用的都很好。显然问题在于nForce芯片组。nForce芯片组的这个问题在其它主板上都没有出现过，也许是因为nForce芯片组是市场上唯一的拥有双通道DDR控制器的芯片组吧。看起来在双DDR通道下，既要保持高速度又要保证兼容性并不是那么容易的。根据nVidia的说法，Superstability功能主要是保证主板的兼容性，使nForce主板可以使用所有的DDR内存。如果在BIOS中选择关闭Superstability，那么使用某些DDR内存条系统就不能启动。
防范措施
目前还没有关于这方面的补丁。防范措施就是不用有问题的那个内存插槽，对MSI主板来说是DIMM 2插槽；对ASUS主板来说，因为还没有正式发布nForce主板，现在还不能确定，可能是DIMM 2也可能是DIMM 3插槽，DIMM 2可能性更大一些。
但是如果要求三个插槽都用上，又都是使用的双面内存条，那就不可避免的会出现性能下降。这就是nForce主板的实际情况。不过只使用两个插槽也可以达到1GB的内存容量。
不过大家也不要认为nForce芯片组就是这样了，MSI和nVidia都已经认识到了这个问题，相信不久之后就会有解决办法了。毕竟nForce的双通道内存控制器和其它一些功能还是很不错的，加上它又是nVidia的第一款芯片组产品，nVidia不会轻言放弃。下面是我们估计的几种解决方法：
• BIOS升级－SuperStability是BIOS中的一个选项，所以我们想应该可以修改BIOS把SuperStability关闭，或者至少给用户一个选项关闭它。相信对大多数用户还是愿意在高频率下运行，即使如果某个内存不能启动的话，换一下内存也比性能下降要好。
• 去掉第三个DIMM插槽－如果只有两个DIMM插槽，那么就不会有这个问题了，并且一个插槽使用一个内存控制器，可以达到很高的性能。当然这会降低系统的可扩展性，但是对于兼容性和性能之间的矛盾，这可能是最简单的解决方法了。根据nVidia的计划，nForce主板应该有四个DIMM扩展槽，每个内存通道对应两个插槽（就象i850主板一样），但是由于信号完整性的问题，这个并不容易实现。
• 新版本的nForce芯片组－一般来说某个硬件在推出后发现有问题，厂商都会推出新的版本解决问题。虽然现在还没有nVidia会推出新版本nForce芯片组的消息，但这种可能性还是存在的。并且从Intel、VIA、SiS、ALi等芯片组大厂经常这样做。
• 使用单面DDR SDRAM内存条－在我们的测试中，使用单面DDR内存条没有任何问题，但现在单面内存条已经越来越少了。
到此为止，我们已经把发现的问题、原因以及可能的解决方法都告诉大家了。nVidia这么做出发点是为了提高芯片组的兼容性，但在某些情况下带来了性能的下降，至于这到底是好是坏，相信您一定会有自己的看法。
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