ДомойТехноЯк впливають ранги оперативної пам'яті на продуктивність DDR5 на платформі Intel

Як впливають ранги оперативної пам’яті на продуктивність DDR5 на платформі Intel

Author

Date

Category

Популярність стандарту оперативної пам’яті DDR5 стрімко зростає. Буквально півроку тому перевагу на користь пам’яті DDR5 віддавало всього 10% покупців, зараз це значення становить 50%. Основною причиною цього стало значне зниження ціни на модулі DDR5 практично в 3 рази. Вони вже майже зрівнялися з вартістю комплектів DDR4 одного обсягу. І тут цілком резонно, якщо ціна приблизно рівна, чому б не взяти новішу і сучаснішу оперативну пам’ять. Тому пропоную трохи розібратися в особливостях самого стандарту пам’яті DDR5 і перевірити :

  • чи справді модулі пам’яті DDR5 з об’ємом 8 Гб повільніші ніж на 16 Гб і чому?
  • як впливають ранги оперативної пам’яті на продуктивність?
  • як впливає одноканальний і двоканальний режим роботи оперативної пам’яті і чи можна купити спочатку всього одну планку пам’яті, а потім до неї докупити другу?

Всі тести будуть проведені на платформі Intel і процесорі intel Core i5-13600K, про те як це все впливає на процесори AMD, а конкретно Ryzen 7700X, ми перевіримо в наступному матеріалі.

Особливості DDR5 і її головні відмінності від DDR4

Частота і пропускна здатність

Номінальна частота для модулів пам’яті DDR5 згідно зі специфікацією JEDEC становить 4800 МГц. Але в міру оптимізації самого стандарту пам’яті DDR5 надалі вона буде збільшена до частоти 5600-6200-8400 МГц.

Щось схоже ми вже спостерігали з пам’яттю DDR4, спочатку її випуск почався з частоти 2133 МГц, але зараз у продажі є модулі з частотою 3200 МГц згідно зі специфікацією JEDEC.

Навіть на початковому етапі розвитку пам’яті DDR5 ми маємо зростання частоти рівно 50%, але якщо ви думаєте, що вся перевага пам’яті DDR5 полягає винятково у вищій частоті, то ви сильно помиляєтеся.

Якщо знизити частоту пам’яті у планок DDR5 до 3200 МГц, ми маємо пропускну здатність пам’яті майже на 15% вищу, ніж у пам’яті DDR4 згідно зі специфікацією JEDEC на частоті 3200 МГц. В обох випадках використовувався одноканальний режим роботи оперативної пам’яті.

DDR4 3200 МГц

DDR5 3200 МГц

Тут звісно варто уточнити, що планки пам’яті DDR5 працювали на вищих таймінгах: CL 26 проти 22 у DDR4.

Взагалі поняття частоти для оперативної пам’яті має трохи інше значення, ніж для процесора або відеокарти. Як така сама частота ядра мікросхеми пам’яті з роками майже не змінюється, вона зазвичай знаходиться в діапазоні 100-300 МГц. Але водночас швидкість передавання даних із кожним новим поколінням оперативної пам’яті подвоюється, саме її з часом ми і звикли називати частотою.

Адже було б досить дивно бачити в різних стандартів оперативної пам’яті завжди однакову частоту, умовно 200 МГц, але водночас таку різну пропускну здатність.

Так за рахунок чого відбувається збільшення швидкості передачі даних при зміні поколінь оперативної пам’яті?

По-перше, тепер модулі пам’яті DDR5 мають два канали по 32 біт на кожен модуль, а не один канал шириною шини 64 біт, як це було реалізовано в пам’яті DDR4. Це дає змогу виконувати дві різні операції одночасно з одного модуля.

Щодо контролера пам’яті в процесорі, то тепер він сприймає один модуль пам’яті DDR5, як ніби ви використовуєте двоканальний режим роботи. Саме тому при встановленні 2 модулів пам’яті DDR5 більшість утиліт моніторингу говорять нам про те, що використовується 4 канальний режим роботи оперативної пам’яті, а при встановленні одного модуля двоканальний режим.

DDR4 — Single Channel

DDR5 — одноканальний

DDR5 — Dual Channel

При цьому сама ширина каналу не змінилася і становить 64 біти.

По-друге, змінилася сама структура чіпа пам’яті, а саме його організація і будова.

Мікросхеми SDRAM, які і є основоположним компонентом оперативної пам’яті, складаються з величезного масиву комірок, які розбиваються на так звані банки пам’яті, а ті зі свого боку об’єднані в групи банків.

У пам’яті DDR4 було 4 групи по 4 банки в кожній групі, що в сумі дає нам 16 банків пам’яті на кристал. Пам’ять DDR5 має вже 8 груп, водночас кількість банків у групі залишилася рівною чотирьом, у підсумку ми маємо вже 32 банки на кристалі.

Розбиття масиву пам’яті на банки було введено з міркувань продуктивності, а якщо точніше, то для мінімізації затримок. Перевага такого розбиття полягає в тому, що можна звертатися до комірки пам’яті одного банку, поки рядок іншого банку перебуває на «підзарядці».

Така схема доступу до пам’яті називається «доступом із чергуванням банків» (Bank Interleave).

При цьому для пам’яті DDR5 після звернення до осередку потрібно заряджати тільки один банк у групі, а не всі банки в групі, інші банки залишаються доступними для звернень.

Однак основний внесок у подвоєння швидкості передачі даних DDR5 внесло збільшення буфера попередньої вибірки з 8n до 16n, а також збільшення довжини пакета з 8 до 16 байт.

Таким чином, як ми раніше говорили, сам канал пам’яті став вужчим і дорівнює 32 бітам, а не 64, але завдяки проведеним оптимізаціям за одну операцію він може передати 64 байти даних, а з урахуванням того, що в одному модулі DDR5 зараз два 32 бітові канали, ефективна пропускна спроможність пам’яті DDR5 збільшилася вдвічі, як порівняти з пам’яттю DDR4.

Пропускна здатність пам’яті за одну операцію : DDR4 = (64 біт/8)* 8 байт = 64 байти DDR5 = ((32*2 біт)/8) * 16 байт = 128 байт

І, мабуть, останньою найбільш важливою особливістю стандарту пам’яті DDR5 є переміщення управління напругою з материнської плати на сам модуль.

Модулі DDR5 оснащуються вбудованими мікросхемами керування живленням (PMIC), які допомагають регулювати потужність, необхідну для різних компонентів модуля пам’яті (DRAM, регістр, концентратор SPD тощо). У серверних модулях пам’яті використовується PMIC на 12 В, а у звичайних для споживчого сегмента — 5 В. Це забезпечує кращий розподіл потужності порівняно з попередніми поколіннями, підвищує цілісність сигналу і знижує рівень шуму.

При цьому сама робоча напруга модулів пам’яті DDR5 була знижена до 1,1 В, а для пам’яті DDR4 вона дорівнювала 1,2 В.

Що начебто повинно було позитивно позначитися на температурі самих модулів, але на практиці можна зустріти комплекти, які в стоці і без додаткового обдування здатні прогріватися до 58 °C.

Про ранги пам’яті

Ранг (rank) — область пам’яті з декількох кристалів пам’яті в 64 біта. Кількість розпаяних кристалів пам’яті залежить від ширини їхньої шини: вона може бути x4, x8 або x16. При цьому сума розпаяних кристалів завжди має дорівнювати 64 для одного рангу.

Ранг пам’яті 64 біти може бути набраний як 8 кристалами з шириною шини x8, так і 4 кристалами з шиною x16, при цьому в обох випадках пам’ять вважається одноранговою. Тобто ранг визначаться не за кількістю розпаяних чіпів на друкованій платі, а шириною їхньої шини. Звісно, подібна інформація майже ніколи не зустрічається в технічних характеристиках виробу в магазинах, але більшість виробників, які поважають себе, намагаються вказувати дану інформацію у себе на сайті.

Залежно від конструкції (кількості розпаяних чіпів і їхньої шини), модуль пам’яті може мати як один ранг (64 біти), кристали розташовують з одного боку планки пам’яті, так і два ранги (128 біт), коли кристали пам’яті розташовують з обох боків друкованої плати. Ми зараз не беремо до уваги серверний сегмент, там може бути і більше рангів.

Однак контролер пам’яті в процесорі одночасно може звертатися тільки до одного рангу пам’яті, але він може почати операцію на одному ранзі, тоді як інший ранг завершуватиме виконання іншого завдання. Подібний підхід дуже нагадує ситуацію з чергуванням банків, але як це впливає і чи впливає взагалі на продуктивність пам’яті DDR5 з урахуванням всіх проведених оптимізацій самого стандарту, нам так само належить сьогодні з’ясувати.

Учасники тестування

Один із найдоступніших комплектів оперативної пам’яті стандарту DDR5 з об’ємом 16 Гб. Через те, що в пам’яті DDR5 використовуються тільки 16 Гбіт кристали пам’яті підвищеної щільності об’ємом 2 Гб кожний, на модулі розпаяно лише 4 кристали, але з шириною шини x16, що дає нам загалом лише 16 груп банків пам’яті на канал, а не 32 як у 8 розпаяних чипів.

У теорії це повинно негативно вплинути на продуктивність через меншу кількість вільних банків і можливі простої через час на їхнє перезаряджання. Оперативна пам’ять має однорангову структуру, використовуються кристали від компанії Micron/SpecTec.

Про комплект пам’яті Patriot Viper Venom [PVV532G620C40K] з об’ємом 32 ГБ ми вже не раз тестували, і все, що можна, про нього вже було сказано. Як в огляді, так і в матеріалах про вплив частоти і пропускної здатності пам’яті на процесори AMD і Intel.

Можна лише ще раз нагадати, що пам’ять має однорангову архітектуру і заснована на 8 кристалах об’ємом 2 Гб з шириною шини x8 від компанії Hynix M-die. Пам’ять має повноцінні для стандарту DDR5 32 банки пам’яті.

Особливістю даного комплекту оперативної пам’яті є навіть не його значний об’єм 64 Гб, а його дворангова структура, яка на даний момент зустрічається тільки у планок пам’яті об’ємом 32 Гб на один модуль. Пам’ять заснована на 16 кристалах від компанії Micron об’ємом 2 Гб з шириною шини x8, кристали розташовані по обидва боки друкованої плати.

Детальна інформація про будову і технічні особливості тестованих модулів пам’яті.

Patriot Signature Line [PSD516G4800K] 2*8 ГБ

Patriot Viper Venom [PVV532G620C40K] 2*16 Гб

Kingston FURY Beast Black [KF552C40BBK2-64] 2*32 Гб

Методика тестування

На першому етапі всі комплекти будуть тестуватися на частоті і таймінгах за замовчуванням, згідно зі специфікацією JEDEC для стандарту DDR5.

Patriot Signature Line [PSD516G4800K] 2*8 ГБ

Patriot Viper Venom [PVV532G620C40K] 2*16 Гб

Kingston FURY Beast Black [KF552C40BBK2-64] 2*32 Гб

Тест також буде проведено як в одноканальному режимі зі встановленням всього одного модуля пам’яті, так і в двоканальному зі встановленням двох модулів.

На другому етапі тестування ми розженемо всі три комплекти оперативної пам’яті до частоти 5400 МГц і приведемо всі таймінги, причому не тільки первинні, але і вторинні з третинними до однакових значень.

Patriot Signature Line [PSD516G4800K] 2*8 ГБ

Patriot Viper Venom [PVV532G620C40K] 2*16 Гб

Kingston FURY Beast Black [KF552C40BBK2-64] 2*32 Гб

Тест буде так само повторений в одно і двоканальному режимі роботи оперативної пам’яті.

Тестовий стенд

Для тестування оперативної пам’яті був зібраний тестовий стенд з таких комплектуючих:

  • Процесор: intel Core i5-13600K (Alder Lake, 10 нм, C0, 6 P-Ядер + 8 Е-Ядер / 20 потоків, 30 Мбайт L3, TDP 125 Вт);
  • Материнська плата : Asus Prime Z690-A (Intel Z690, LGA1700, версія Bios 2204 від 30.11.2022);
  • Відеокарта : GeForce RTX 3080 Ti GamingPro (Core 2000 МГц, GDDR6X 10500 МГц);
  • Система охолодження: Noctua NH-U12A;
  • NVMe №1 накопичувач: Samsung 980 PRO об’ємом 1 ТБ під операційну систему і програми;
  • NVMe №2 накопичувач: A-Data XPG GAMMIX S11 Pro об’ємом 2 ТБ під ігри;
  • Блок живлення: Corsair HX750i Platinum, 750 Вт.

Тестова система працює під управлінням ОС Microsoft Windows 11 з усіма останніми оновленнями на момент тестування.

Були встановлені останні версії драйверів для системної логіки, для відеокарти використовувався драйвер GeForce Game Ready 528.24.

Усі ігри тестувалися в роздільній здатності екрана FullHD або 1920*1080 пікселів, і без упору в можливості самої відеокарти.

Результати тестування JEDEC, бенчмарки і програми

У бенчмарку AIDA64 і тесті Сache Memory Benchmark пропускна спроможність дворангового комплекту пам’яті Kingston FURY Beast Black на 64 Гб зовсім трохи вища, ніж в однорангового комплекту на 32 Гб, і то тільки в операціях копіювання та запису в пам’ять, а ось комплект об’ємом 16 Гб відстав від них приблизно на 15%.

В одноканальному режимі роботи ситуація дуже схожа, але відставання комплекту Patriot Signature Line з 16 банками тепер становить трохи більше 10%.

Що стосується затримок, то вони виявилися кращими саме у комплекту з об’ємом на 16 Гб, і тут нічого дивного, що менший об’єм, то менші й затримки.

У підтесті PhotoWorxx із тестового пакета AIDA64, який тестує продуктивність блоків цілочисельних арифметичних операцій, множення, а також підсистему пам’яті при виконанні низки стандартних операцій із RGB-зображеннями ситуація трохи інша. Найкращий результат ми спостерігаємо у дворангових модулів, причому відрив від однорангового комплекту на 32 Гб становить майже 10%, а ось одноранговий комплект на 16 Гб з усього 16 банками пам’яті відстає від нього вже майже на 30%.

В одноканальному режимі ситуація між учасниками дуже схожа, однак увімкнення двоканального режиму роботи оперативної пам’яті приносить майже 100% продуктивності.

Що стосується програм 3D-рендерінгу Cinebench, Corona і Blender 3D, то використання одно- і двоканального режиму роботи, як, втім, і кількість рангів з банками в модулів пам’яті, не чинять жодного істотного впливу на продуктивність. Головна роль тут все ж за процесором.

У бенчмарку Geekbench різниця від використання двоканального режиму вже помітніша — майже 15% у багатопотоковому режимі. Найкращий результат знову у дворангового комплекту Kingston FURY Beast Black.

А ось у програмах архівації WinRar і особливо 7-Zip двоканальний режим роботи має вже більший вплив на продуктивність, особливо для комплекту на 16 Гб, майже 100 % для режиму Compr / стиснення даних.

При роботі в Adobe Photoshop використання двоканального режиму роботи оперативної пам’яті позитивно позначається на продуктивності. Вплив від використання дворангових модулів тут теж досить великий, особливо в одноканальному режимі. Відставання комплекту Patriot Signature Line на 16 Гб із 16 банками становить приблизно 30% в одноканальному режимі і до 20% у двоканальному режимі.

Якщо ви вибираєте оперативну пам’ять DDR5 для роботи, до того ж саме для роботи з фото, двоканальний режим роботи буде кращим, як, утім, і дворангові модулі, які на тлі однорангового комплекту на 32 Гб можуть похвалитися 5% перевагою. До приємних бонусів дворангового комплекту Kingston FURY Beast Black можна також зарахувати й об’єм 64 Гб, у роботі це може виявитися дуже корисним.

Результати тестування JEDEC, ігри

Використання пам’яті в двоканальному режимі роботи дає змогу отримати приблизно на 10-15% більше за середнім fps порівняно з пам’яттю в одноканальному режимі. Що стосується використання одно і дворангових комплектів оперативної пам’яті, то їх вплив на продуктивність мінімальний.

Наявність всього 16 банків пам’яті у комплекту на 16 Гб позначається приблизно 2-4% зниженням продуктивності, що складно назвати вражаючим, особливо за умови того, що в іграх використовувалися такі налаштування графіки, щоб не впертися в можливості самої відеокарти.

Тобто при використанні трохи вищих налаштувань або при грі в роздільній здатності екрану Qude HD де навантаження на відеокарту буде значно вищим, результат і зовсім буде не помітний, як втім і від використання двоканального режиму роботи оперативної пам’яті.

Що до досить дивного результату в грі Cyberpunk 2077, де модуль пам’яті з об’ємом 8 Гб в одноканальному режимі показує помітно кращу продуктивність, аніж інші учасники, то це більше зумовлено особливостями рушія самої гри та наявністю лише 8 Гб оперативної пам’яті, що просто не дає змоги завантажувати всіх людей та машини під час проїзду тестовим відрізком.

Повторивши тест у вбудованому бенчмарку, а не в реальному геймплеї, все відразу стає на свої місця.

Результати тестування в розгоні, бенчмарки та програми

Після розгону розстановка сил між усіма учасниками в програмах практично не змінилася, проте комплект Patriot Signature Line на 16 Гб, у якого всього 16 банків пам’яті, трохи реабілітувався. Якщо раніше в бенчмарку PhotoWorxx, графічному редакторі Adobe Photoshop і програмах архівації відставання становило приблизно 30%, то після розгону розрив скоротився приблизно до 10-15%.

Результати тестування в розгоні, ігри

Після розгону під час використання двоканального режиму різниця за середнім fps між усіма трьома комплектами пам’яті й зовсім стає ледь помітною, очевидно, що в цьому випадку щось інше, а найімовірніше, процесор виявляється пляшковим горлечком у системі.

Що до одноканального режиму роботи, найбільший приріст продуктивності від розгону, як би це дивно не звучало, отримав знову комплект пам’яті Patriot Signature Line на 16 Гб.

Певною мірою навіть можна сказати, що продуктивність при використанні одноканального режиму роботи оперативної пам’яті в розгоні до частоти 5400 МГц повною мірою може конкурувати з пам’яттю у двоканальному режимі, але на частоті 4800 МГц із таймінгами згідно з JEDEC.

Причому якихось явних проблем із продуктивністю, чи то фризи, чи то желейність управління, повністю відсутня, та й лічильник кадрів впритул підбирається до кіберспортивних 144 fps.

Висновки

Новий стандарт оперативної пам’яті DDR5 приніс не тільки вищі робочі частоти і дворазове зростання пропускної здатності пам’яті, а й серйозні структурні зміни в роботі процесорів і будові самих кристалів пам’яті. Зміни, які були проведені, у прямому сенсі слова змінюють наше уявлення про оперативну пам’ять, що було сформовано на основі результатів, отриманих при тестуванні оперативної пам’яті стандарту DDR3 і DDR4.

Якщо раніше використання пам’яті в одноканальному режимі призводило до досить серйозних просідань у продуктивності, то зараз, використовуючи звичайні налаштування графіки з відеокартою рівня RTX 3080Ti за роздільної здатності екрана FullHD, ви навіть не помітите різниці між одно і двоканальним режимом роботи, звісно, за умови, що об’єму самої оперативної пам’яті буде достатньо.

Якщо подивитися на протестовані сьогодні ігри, то можна сказати, що 8 Гб пам’яті вже явно недостатньо для сучасного комп’ютера, і це при тому, що на тлі під час тестів не було нічого, окрім софту для моніторингу, який займає всього приблизно 200 Мб. А з урахуванням того, що багато користувачів абсолютно бездумно встановлюють софт і навіть не стежать за тим, що у них запускається разом з операційною системою, наявність 16 Гб можна назвати просто необхідною для сучасного ігрового комп’ютера. Якщо ж провести невеликі оптимізації операційної системи і повністю позбутися фонового сміття, то, звісно, грати поки що можна і на 8 Гб, однак таких людей зараз, найімовірніше, все ж одиниці.

Що стосується комплекту пам’яті на Patriot Signature Line [PSD516G4800K] 16 Гб, який має вдвічі меншу кількість банків пам’яті (16), то зміни й оптимізації, які було проведено в новому стандарті пам’яті DDR5, ви навіть не помітите різниці, якщо порівнювати з пам’яттю, в якої всі 32 банки. А якщо витратите трохи часу, розженете і налаштуєте всі таймінги, ви отримаєте цілком помітний приріст продуктивності. Причому цей приріст у пам’яті з 16 банками буде навіть більшим, ніж у пам’яті з 32 банками.

А ось гнатися за високочастотними планками пам’яті зовсім не варто, особливо за комплектами з робочою частотою 6000 МГц і вище. Не так давно ми проводили дослідження на цю тему з сучасними процесорами intel Core i5-13600K і AMD Ryzen 7700X.

Що стосується одно і дворангових модулів, то різниця в продуктивності між ними мінімальна або зовсім відсутня за умови, якщо ви використовуєте комп’ютер тільки для ігор. Якщо ж мова заходить про роботу, а саме роботу з фотографіями, дворангові модулі показують приблизно 5-10% перевагу над одноранговими модулями.

Ще зовсім недавно більшість користувачів під час складання комп’ютера навіть не розглядали оперативну пам’ять DDR5 до купівлі через дуже завищену ціну, то зараз комплект на 16 Гігабайт із частотою 4800 МГц обійдеться лише в 4599 рублів, що зовсім трохи дорожче, ніж подібний комплект пам’яті DDR4.

Давайте підсумуємо все вище сказане і коротко відповімо на поставлені запитання на самому початку матеріалу:

  • чи справді модулі пам’яті DDR5 з об’ємом 8 Гб повільніші ніж на 16 Гб?

Вони справді повільніші, причому в деяких робочих застосунках їхнє відставання доволі велике, але якщо говорити про ігри, то для чого і збирається переважна більшість комп’ютерів, то тут різниця вже не така помітна, а якщо підвищити роздільну здатність із FullHD на QuadHD або підвищити якість графіки в самій грі, то різниця і зовсім буде не помітною.

  • як впливають одно і дворангові модулі оперативної пам’яті DDR5 на продуктивність ?

Ранги так само впливають на продуктивність, але без софта для моніторингу цю різницю ви навряд чи помітите в іграх. А ось у програмах для обробки фото їхній вплив уже помітно більший.

  • як впливає одноканальний і двоканальний режим роботи оперативної пам’яті та чи можна купити спочатку всього одну планку пам’яті, а потім до нього докупити другу?

Двоканальний режим роботи оперативної пам’яті здатний забезпечити вдвічі більшу пропускну здатність пам’яті, але зростання ПЗП буде наочно помітне виключно в бенчмарках і деяких програмах. В іграх у кращому разі і без упору в можливості відеокарти або процесора ви отримаєте додаткові 15-20% продуктивності.

Тобто, якщо ви збираєте комп’ютер з 0, можна трохи заощадити і купити спочатку всього один модуль пам’яті DDR5 на 16 Гб, а потім до нього докупити другий. Використовуючи пам’ять в одноканальному режимі будь-якої великої різниці з погляду втрати продуктивності ви не побачите, якщо тільки звичайно ви не щасливий власник RTX 4090 і монітора FullHD на 360 Гц.

Звичайно, завжди є ймовірність, що надалі вам попадеться пам’ять, заснована на інших чипах, але зазвичай, якщо вибирати пам’ять з однаковими XMP таймінгами, проблем із сумісністю у вас виникнути не повинно.

Що стосується встановлення одразу 4 модулів пам’яті, хочу одразу попередити, що це буде не дуже гарна ідея, тому що під час установлення 4 модулів пам’ять DDR5 працюватиме на частоті лише 4000 МГц за замовчуванням, звісно, вручну можна буде її трохи розігнати, але, як правило, вище за 4400-5000 МГц запуститися вам просто не вдасться.

Причому щоб з цим зіткнутися, навіть не обов’язково встановлювати всі 4 модулі, досить просто помилково встановити планки пам’яті в другий і третій роз’єм, а не другий і четвертий.

Тому розглядати комплект з 2 планок пам’яті по 8 Гб з розрахунком на подальшу купівлю ще 2 планок по 8 Гб і розширення до 32 Гб не найкраща ідея, куди краще буде, як уже говорилося раніше, придбати спочатку один модуль на 16 Гб, а потім докупити до нього ще один.

Про те, як впливає кількість каналів, рангів і банків пам’яті на продуктивність процесорів AMD ми дізнаємося в наступному матеріалі.

Linda Barbara

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Vestibulum imperdiet massa at dignissim gravida. Vivamus vestibulum odio eget eros accumsan, ut dignissim sapien gravida. Vivamus eu sem vitae dui.

Recent posts

Recent comments