Что дает частота оперативной памяти?

Оперативная память: что такое тайминги и насколько важна тактовая частота

Что дает частота оперативной памяти?

Если вам нужно собрать компьютер или улучшить старый, то вам придется столкнуться с оперативной памятью и ее техническими характеристиками. Одна из главных — тактовая частота, которая выражается в МГц (Мегагерц). В общем и целом это и есть выражение скорости работы оперативной памяти, но, как обычно, присутствуют определенные нюансы. Сделает ли более быстрая память более стабильным показатель частоты кадров в играх? Пригодится ли более быстрая память для работы? Что обозначают другие характеристики? Попробуем разобраться.

Что такое оперативная память (RAM) и как она работает?

RAM (Random Access Memory, память с произвольной выборкой — информация записывается и считывается в любом порядке) — это временное и очень быстрое хранилище данных, которые обрабатываются центральным процессором компьютера (CPU). Запуск любой программы приводит к ее загрузке в оперативную память, благодаря чему доступ процессора к ней обеспечивается на порядки быстрее.

Каждый чип RAM состоит из миллионов микроскопических транзисторов и конденсаторов. Каждая пара «транзистор-конденсатор» представляет собой ячейку, и именно в этих ячейках хранится информация.

Эти ячейки могут хранить и выпускать электрический заряд — так информация записывается, считывается и стирается. Процесс записи и чтения происходит гораздо быстрее, чем в случае с традиционными жесткими дисками и даже SSD-накопителями.

При этом RAM энергозависима — при отключении питания все данные в ячейках пропадают. Именно поэтому хранить приложения и игры в памяти постоянно не получится (разве что ваш ПК никогда не выключается, а рядом стоит емкий ИБП).

Тактовая частота и тайминги

Скорость работы оперативной памяти — штука непростая. Нельзя просто взять тактовую частоту в МГц и использовать ее для сравнения. Для выяснения реальной скорости нужно знать и частоту, и скорость отклика — тайминг.

Тактовая частота выражается в циклах (один Герц — один цикл). Каждая запись и каждое считывание данных — это один цикл. К примеру, RAM с частотой 3200 МГц выполняет 3200 млн циклов в секунду. Чем больше циклов, тем больше информации за единицу времени может «принять» и «отдать» память.

CAS-тайминги (Column Access Strobe) определяет задержку (в циклах), которая проходит между получением памятью конкретной команды и ее исполнением. Они записываются в формате вроде 15-17-17-35.

Таким образом, оперативная память с высокой тактовой частотой и высокими CAS-таймингами может быть не намного лучше более дешевой памяти с более низкой частотой и более низкой задержкой.

Чтобы выяснить реальную скорость работы RAM, нужно поделить ее тактовую частоту — скажем, 3200 МГц — на первое число в строчке CAS-таймингов — скажем, 14. В шанем примере это будет 228.58 млн — именно столько инструкций сможет в секунду исполнить такая память.

Опять-таки для примера возьмем менее быструю RAM с тактовой частотой 2133 МГц и CAS-задержкой 6. Ее реальная скорость — 355.5 млн циклов в секунду. На 55% лучше!

Стоит упомянуть и разгон. Максимальная стандартная тактовая частота оперативной памяти типа DDR4 — 2133 МГц. Если в характеристиках указана более высокая частота — это означает, что производитель гарантирует беспроблемный разгон до указанной скорости. Обычно это означает использование XMP-профилей в BIOS материнской платы, которые автоматически выставляют все нужные параметры так, как было задумано инженерами.

Можно ли одновременно использовать модули RAM с разными характеристиками?

Это достаточно комплексный вопрос с комплексным ответом. Впрочем, на него можно дать и краткий ответ — «да».

В теории каждая планка оперативной памяти совместима с другими, которые имеют отличающиеся тайминги и тактовую частоту. Но! Чем больше разница, тем больше работы по синхронизации придется выполнять материнской плате.

К примеру, две планки памяти с одной тактовой частотой (скажем, 2133 МГц) и немного разными CAS-таймингами (которые отличаютя на 1-2) почти наверняка смогут работать вместе без проблем. При этом скорость работы обеих будет автоматически выбрана наименьшая.

Читайте также  Как увеличить скорость оперативной памяти в биосе?

Чем больше разница, тем нестабильнее будут две планки работать одновременно (если их больше двух — ситуация ухудшается на порядок, так что больше двух разных планок использовать точно не советуем). В этом случае может понадобиться ручной контроль тактовой частоты и таймингов в настройках BIOS.

Чуть менее краткий ответ на заданный вопрос? «Без убедительной причины лучше не пробовать — можно заработать лишнюю головную боль».

Пропускная способность

Объем, тактовая частота и тайминги — это еще далеко не все. Пропускная способность заслуживает собственной статьи, но если говорить о ней в нескольких абзацаз, то стоит сказать о том, что она влияет на максимальную скорость передачи данных — на каждую планку памяти и с нее.

Объяснить это можно на примере широкой многополосной дороги — чем больше у нее полос, тем больше машин сможет проехать по ней одновременно. Тактовая частота и тайминги при этом — ограничение максимальной скорости движения авто. Ну а сама память — громадный гараж, в который эти машины едут.

Таким образом, двухканальная память работает куда быстрее одноканальной, а четырехканальная (ее поддержка зависит от процессора и материнской платы) — еще быстрее.

Кстати, об объеме. Кратко: оптимальный минимум для любого домашнего ПК в 2019 году — 8 ГБ RAM, но лучше всего начать с 16 ГБ. Больше оперативной памяти нужно устаналивать в компьютеры, которые будут использоваться для стриминга или же для работы в серьезных профессиональных пакетах ПО (например, архитектурных или для редактирования изображений и видео).

Насколько важна тактовая частота и скорость RAM в целом?

Что ж, мы выяснили значение нескольких важных характеристик оперативной памяти и их влияние на общую скорость работы системы. Но насколько заметно это влияния в играх и профессиональном ПО? Стоит ли тратить больше денег на высокоскоростную память?

Многочисленные тесты, результаты которых легко можно найти в сети (пример), говорят о том, что перед нами тоже достаточно сложная ситуация.

Многие «синтетические» игровые тесты не показывают особой разницы даже между памятью с частотой 2133 МГц и 3200 МГц — различие в итоговом показателе частоты кадров можно даже списать на погрешность оценки. Такая же картина складывается в играх вроде Assassin's Creed Odyssey и им подобных. Все потому, что эти тесты гораздо больше полагаются на скорость работы процессора и видеокарты, чем на скорость RAM.

А вот в играх, которые работают на высоких показателях частоты кадров в секунду (скажем, больше 90), ситуация иная. Разница в той же Overwatch может составлять несколько десятков fps — если вы используете монитор с высокой частотой развертки (120, 144 или 240 Гц — в общем, больше стандартных 60), то разницу заметить будет просто.

Таким образом, на высокоскоростную память стоит обращать внимание тем любителям видеоигр, которые играют в соревновательные дисциплины вроде Counter-Strike: Global Offensive, DotA 2, League of Legends, Overwatch и прочие. Это те игры, где исход матча может быть решен разницей в несколько кадров в секунду. Остальным же лучше потратить деньги на память большего объема или более мощную видеокарту.

Также на высокоскоростную память стоит обратить внимание тем, кто много работает в ПО для 3D-моделирования, архитектурном ПО и прочем ПО, которое постоянно выполняет сложные вычисления. И, понятное дело, если вы собираетесь зарабатывать стримингом видеоигр, быстрые планки RAM очень пригодятся — одновременно с игрой будет работать несколько других программ, которым тоже понадобится доступ к оперативной памяти.

Источник: https://review.1k.by/pc/Operativnaya_pamyat_chto_takoe_taiimingi_i_naskolko_vajna_taktovaya_chastota-1049.html

Исследуем зависимость Ryzen 3000 от оперативной памяти: a future to remember

Что дает частота оперативной памяти?

Платформа socket AM4 развивается в строгом соответствии с «дорожной картой», которую компания представила ещё в момент премьеры процессоров Ryzen первой серии. Мы уже стали свидетелями поэтапного распространения архитектуры Zen во всех сегментах рынка, появления нового поколения APU и «рестайлинга» архитектуры, превратившего её в обещанный, опять же, на старте Zen+.

И, наконец, спустя два весьма насыщенных событиями года, архитектура Zen сменяется новой, более совершенной Zen 2. Причём, как и планировалось с самого начала, смена архитектуры происходит в рамках существующей платформы: процессоры линейки Ryzen 3000 совместимы с материнскими платами на чипсетах 300-ой и 400-ой серии.

Читайте также  Какой объем оперативной памяти оптимален?

Говоря проще — рядовому пользователю никто не запретит заменить условный Ryzen 3 1200 на Ryzen 5 3600, сохранив при этом материнскую плату, купленную ещё в 2017-ом году. Причём, забегая вперёд, – такому апгрейду способствует и сниженное энергопотребление новых ЦПУ.

Однако планы AMD в отношении своей десктопной платформы – не единственная вещь, которую в контексте ситуации можно назвать стабильной и неизменной. Сколько бы поколений центральных процессоров ни было выпущено, и сколь бы серьёзно каждая новая линейка ни отличалась от прародителя, количество и качество комментариев из противоположного лагеря от этого практически не изменяется.

Если перед выходом линейки Ryzen 3000 на рынок максимально активно рассказывалось об их «несовместимости» с платами предыдущих поколений (сколько в этом правды – можно убедиться, зайдя сегодня на страницу практически любой материнки на сайте её производителя), то уже после появления новинок в свободной продаже на острие внимания оказались три самых традиционных темы: работа с оперативной памятью, температурный режим и производительность.

Именно в такой последовательности мы и будем с ними разбираться.

Так, в сегодняшней статье будет рассмотрена зависимость процессоров Ryzen 3000 от частоты и таймингов оперативной памяти, включая синтетические тесты, типовые рабочие задачи и игры. Причём в данном случае нас интересуют только цифры – рекомендации по выбору конкретных модулей остаются уделом форумного FAQ и двух предыдущих материалов на заданную тему.

Ryzen 3000 и шина Infinity Fabric 

На сегодняшний день уже далеко не секрет, что вся история с памятью для процессоров Ryzen началась именно из-за шины Infinty Fabric, с помощью которой блоки CCX в процессорах серий 1000 и 2000 были связаны с контроллерами памяти и всех периферийных интерфейсов.

Суть заключалась в том, что частота Infinity Fabric в процессорах этих двух поколений находилась в прямой зависимости от частоты контроллера памяти, а та – от частоты самой оперативной памяти. И, как результат, чем выше была частота оперативки – тем быстрее работал процессор. Даже более того: разгон памяти был единственным способом поднять частоты шины и контроллера, ведь собственных множителей тогда у них не было.

Разумеется, со временем ситуация кардинально поменялась – что вообще типично для AMD, совершенствующей свои продукты чуть ли не в течение всего их жизненного цикла.

Причём улучшения здесь имели не только количественный характер, выражающийся в верхней границе разгона оперативки, но и во влиянии её разгона на производительность. Если в апреле 2017 года на примере Ryzen 1000 и agesa 1004a Summit Ridge можно было говорить об абсолютно линейном приросте производительности, то в июле 2019 с agesa 1002 Matisse зависимость от параметров оперативки казалась уже весьма условной уже на примере Ryzen 2000.

Однако стоит помнить, что архитектуры Zen и Zen+ весьма близки, и не содержат кардинальных различий в плане подсистемы памяти. Вот Zen 2 – уже совсем другое дело, и разговор о новой архитектуре следует начать с нюансов работы всё той же шины Infinity Fabric.

Первое, и наиболее очевидное улучшение здесь – увеличение пропускной способности самой шины. Вместо 256 бит её ширина теперь составляет 512 бит, то есть прирост буквально двухкратный.

Сама компания AMD связывает это улучшение с переходом на стандарт PCI-express версии 4.0 – однако важно понимать, что столь серьёзное повышение пропускной способности интерфейса в любом случае скажется на производительности в целом, и снизит её зависимость от частоты – в частности.

Наглядный пример: если вам нужно набрать воды из колодца на даче – не нужно дважды бегать с двумя вёдрами объёмом по 5 литров, если можно спокойным шагом отнести два ведра объёмом по 10 литров.

А вот второе по счёту улучшение не столь очевидно, хотя гораздо более важно. И оно как раз отсылает нас к сказанному в начале раздела.

Если в Ryzen 1000 и Ryzen 2000 частота шины Infinity Fabric была намертво привязана к частоте контроллера памяти, не имела собственного множителя и могла быть повышена только и исключительно разгоном оперативки, то у Ryzen 3000 такой зависимости НЕТ.

Читайте также  Как поднять оперативную память компьютера?

Отдельным абзацем: у Ryzen 3000 шина Infinity Fabric (на слайде — fclk) не привязана к частоте контроллера памяти (на слайде — uclk) имеет собственный набор множителей, которые можно изменять через биос материнских плат.

И уже одно это обстоятельство максимально красноречиво говорит о том, что Ryzen 3000 не будут отличаться столь же жёсткой зависимостью от частоты оперативной памяти, как их предшественники.

С другой стороны, частота контроллера памяти остаётся в прямой зависимости от частоты самой оперативки, и это остаётся темой для следующего раздела.

Ryzen 3000 и максимальная частота оперативной памяти 

С Ryzen 1000 и Ryzen 2000 в этом отношении всё было максимально просто: чем выше частота оперативки, тем выше частота и контроллера памяти, и шины Infinity Fabric. С Ryzen 3000 всё немного сложнее. Дело в том, что частота контроллера памяти (uclk) здесь не может превышать частоту шины Infinity Fabric (fclk), которая в автоматическом режиме не повышается выше 1800 МГц.

На практике это означает следующее.

Пока частота оперативной памяти не превышает 3600 МГц, частота её контроллера не превышает 1800 МГц, и всё работает в штатном режиме. Если же вы хотите разогнать оперативную память сильнее — выставив, к примеру, 3733 МГц, то автоматически срабатывает делитель 2:1, и частота контроллера памяти снижается вдвое – вместо ожидаемых 1866 МГц вы получаете 933 МГц.

Разумеется, это сказывается на производительности подсистемы памяти – а точнее, в первую очередь на её задержках.

3600 МГц, автоматический режим,

Uclk = Mclk

3800 МГц, автоматический режим,

Uclk = 1/2 Mclk

4000 МГц, автоматический режим,

Uclk = 1/2 Mclk

3800 МГц, ручной режим разгона,

Uclk = Mclk

Как можно видеть, задержки при активации делителя весьма заметно возрастают, и режим DDR4-3600 на первый взгляд кажется оптимальным…

…Однако есть одно большое «НО». Да, частота контроллера памяти не может быть выше частоты шины Infinity Fabric. Но вот частота Infinity Fabric – ни разу не аксиома, и она не ограничена отметкой в 1800 МГц, как любят писать некоторые обзорщики.

Реальный «потолок» частоты Infinity Fabric на данный момент (и это надо подчеркнуть!!!) составляет 1933 МГц, то есть максимальная частота оперативной памяти, после которой срабатывает делитель, составляет не 3600, а 3866 МГц.

Причём даже 1933 МГц – не аппаратное ограничение. Для Infinity Fabric доступно гораздо больше множителей. Это скорее похоже на программный блок, поскольку любая попытка перешагнуть черту приводит к уходу материнской платы в ошибку и сбросу настроек биос.

Действительно ли это ограничение является программным, и поднимет ли AMD «потолок» разгона Infinity Fabric в будущем – вопрос скорее риторический.

На данный момент очевидно, что оперативную память можно легко разгонять до 3800/3866 МГц при сохранении соотношения Mclk/Uclk как 1:1 – и, соответственно, без потерь в латентности памяти. Более того – если ограничиться частотой 3600 МГц, то и манипуляции с Fclk производить не нужно – частота в 1800 МГц выставится автоматически.

Более актуальный вопрос на сегодня – что это реально даёт в практических задачах, и насколько производительность Ryzen 3000 вообще зависит от оперативной памяти. Это мы и рассмотрим в последующих практических разделах.

Тестовый стенд и методика тестирования

В соответствии с тематикой статьи, тестовый стенд претерпел соответствующие изменения:

  • Центральный процессор: AMD Ryzen 7 3700X;
  • Материнская плата: Gigabyte X570 Aorus Master (биос версии F7b, agesa 1003abba);
  • Система охлаждения процессора: AMD Wraith Prism;
  • Термоинтерфейс: Arctic MX-4;
  • Оперативная память: G.Skill SniperX F4-3400C16D-16GSXW, 2x8gb;
  • карта: AMD Radeon RX 5700 XT;
  • Дисковая подсистема: SSD Apacer AP240GAS350 + HDD Western Digital WD10EZRX-00A8LB0;
  • Корпус: Corsair Carbide 270R;
  • Блок питания: Cougar GX-F750.

Все тесты были проведены из-под ОС Windows 10 Professional сборки 1903 с последними обновлениями на 5 октября 2019 года.

Чтобы избежать влияния технологий динамического разгона на итоговые результаты, частота процессора была фиксирована на отметке в 4300 МГц. карта работала в штатном режиме, включая частоты и напряжения.

Оперативная память тестировалась в два этапа.

В первом случае исследовалось влияние частоты памяти – для этого при одинаковой модели  таймингов (16-16-16-36) были задействованы пять частотных режимов: 2133, 2666, 3200, 3466 и 3800 МГц.

Источник: https://club.dns-shop.ru/review/t-100-protsessoryi/22504-issleduem-zavisimost-ryzen-3000-ot-operativnoi-pamyati-a-future/