08.10.2012
Вопрос: стоит ли брать более быструю память – стоит перед многими покупателями. Вследствие снижения цены на модули DDR3 с частотой 1600 мегагерц и выше он стал еще актуальнее. Ответ казалось бы, очевиден – конечно, стоит! Но какой прирост может обеспечить большая частота памяти, и стоит ли переплачивать? Это мы и попытаемся выяснить.
Если еще совсем недавно выбор оперативной памяти был прост, есть лишние деньги, берешь DDR3 с частотой 1600 мегагерц, если их нет, довольствуешься DDR3-1333. В настоящий момент на полках магазинов имеется огромнейший выбор оперативной памяти с частотой выше 1600 мегагерц, и по вполне приемлемой цене. Это стимулирует покупателей делать свой выбор в пользу более быстрых моделей, с частотой 1866, 2000, и 2133 мегагерц. И это вполне обосновано в теории – чем больше частота памяти, тем больше пропускная способность, тем выше производительность.
Однако в реальных условиях ситуация может быть чуть другой. Нет, система с модулями DDR3-2000 не может быть медленнее системы с модулями DDR3-1333. В данном случае “кашу маслом не испортить”. Но разница в производительности может быть практически незаметна в большинстве приложений, которые мы используем в обычной жизни. Фактически из постоянно используемых приложений, лишь архиваторы четко и однозначно реагируют на возросшую частоту повышением производительности. В остальном заметить разницу непросто.
При этом, быстрая оперативная память продолжает активно продвигаться производителями и продавцами, как решение для геймеров. Что в результате создает у пользователей ощущение, что частота памяти значение практически настолько же критичное, как и количество ядер в процессоре, количество потоковых процессоров, и ширина шины памяти в чипе видеокарты.
Чтобы развенчать, или наоборот подтвердить это утверждение мы и задумали этот тест. Принцип его прост – мы протестируем в нескольких играх один и тот же комплект памяти при работе на разных частотах, и попытаемся выяснить какой, в действительности, прирост дает увеличение частоты памяти. И дает ли вообще.
Для проведения теста мы воспользовались нашим тестовым стендом, в который установили комплект памяти Team Xtreem Dark с базовой частотой 1866 мегагерц производства компании Team Group. Два модуля памяти объемом по 4 гигабайта имеют стандартные для номинальной частоты тайминги 9-11-9-27, несут маркировку TDD34G1866HC9KBK, и работают на напряжении 1,65 вольта. Вполне доступные и при этом быстрые модули памяти с трехлетней гарантией и оригинальными радиаторами, которые вполне могут стать выбором геймера, который не хочет отдавать сумасшедшие деньги за модули с частотой выше 2 гигагерц. А потому, идеально впишутся в концепцию теста.
Тестировать память решено на трех частотах – 1333, 1600, и 1866 мегагерц. От более низких частот в 800 и 1066 мегагерц решено было отказаться, так как покупка таких модулей (если вы все же сможете найти их в продаже) будет необоснованной, так как они будут одинаковы по цене с модулями DDR3-1333. Хотя теоретически планировался режим 2000 мегагерц, но суровая реальность внесла изменения в данные планы. Множитель частоты памяти в нашей плате ASUS P8Z77-V не поддерживает такую частоту, а следующим шагом свыше 1866 мегагерц, предлагает 2133. При такой частоте памяти система загрузилась при неизменном напряжении, позволяла работать, и даже прошла тест 3DMark Physics, но запуск любой игры приводил к “синему экрану”. Причем не помогло ни увеличение таймингов, ни повышение напряжения. Поэтому от высоких частот пришлось отказаться.
В принципе в этом нет ничего страшного, ведь цель данного теста не проверка самых дорогих и быстрых модулей памяти, а выяснение зависимости производительности в играх от частоты. Если в результате окажется, что прирост есть, то опираясь на результаты тестов с тремя разными частотами, вывести примерный прирост для моделей с частотами больше 2000 мегагерц можно будет интерполяцией полученных результатов.
Во время теста мы решили не изменять тайминги, дабы не вносить путаницы в результаты. Но в итоге решили дать небольшую фору самой низкой частоте, и кроме режима с таймингами 9-11-9-27, мы прогнали тесты с таймингами 7-7-7-21, которые являются стандартными для хороших модулей DDR3-1333. Отметим, что все тесты мы проводили при разрешении 1280 на 720 точек, на максимальных настройках качества с использованием анизотропной фильтрации 16x, и без сглаживания. Снизить разрешение пришлось ради снижения влияния производительности видеокарты, которая традиционно становится узким местом в игровых тестах.
Ну что же, вводные данные есть, пора переходить к результатам тестов. Чтобы оценить теоретический прирост пропускной способности памяти при повышении частоты, все конфигурации были протестированы в пакете AIDA 64. Этот синтетический тест выдал вполне логичные и ожидаемые результаты. Рост пропускной способности с ростом частоты имеется, а режим с минимальными таймингами позволил получить более высокие результаты, чем режим с меньшими. Переходим к результатам игровых тестов.
В режиме Performance 3DMark 11 продемонстрировал, что влияние частоты памяти на итоговый результат есть, и оно вполне линейно. Чем быстрее память, тем больше баллов. На насколько больше? Как видно на диаграмме, при общем результате больше 6000 баллов, система с памятью DDR3-1866 выиграла у DDR3-1333 при равных таймингах, лишь 111 баллов. Эту разницу можно выразить скромной цифрой - 1.8 процента. Если же память DDR3-1333 работает на более привычных для себя таймингах 7-7-7-21, то разница в результате с самой быстрой памятью снижается до 1.5 процента. То есть в данном случае, использование более быстрой памяти заметного прироста не дает.
Этот подтест оказался единственным в пакете 3DMark 11, который очень позитивно реагировал на повышение частоты памяти, и снижение таймингов. Нагрузка на видеокарту здесь невелика, зато нагрузка на процессор при обсчете физики очень велика. Соответственно велика и нагрузка на память, которая хранит все результаты обработки данных. В результате отрыв DDR3-1866 от DDR3-1333 при равных таймингах составил чуть более 16 процентов. Снижение таймингов самой медленной памяти позволяет снизить разрыв до 12,8 процента. DDR3-1600 оказалась ровно посередине между DDR3-1333 и DDR3-1866, как ей и положено по частоте. Учитывая, весьма странное для реальных приложений использование ресурсов в этом тесте, мы не будем учитывать его результаты. Таких игр, с таким распределением нагрузки нет, и скорее всего никогда не будет.
Metro 2033
Мы, если честно не ожидали увидеть столь интересные результаты. Причем интересны они не большим приростом, а зависимостью от таймингов. В прямом сравнении трех частот с равными таймингами мы наблюдаем все ту же линейность – с ростом частоты растет и производительность. Но рост мизерный, и практически незаметный: DDR3-1866 быстрее чем DDR3-1333 всего на 0,8 кадра в секунду, а это скромнейшие 1.3 процента. Совсем мало. Между ними вновь оказалась память DDR3-1600. А вот DDR3-1333 с таймингами 7-7-7-21 продемонстрировала недюжинный потенциал, продемонстрировав тот же результат, что и быстрая DDR3-1866 с таймингами 9-11-9-27. Это говорит о том, что меньшие тайминги для этой игры предпочтительнее, и DDR3-1600 с таймингами 8-8-8-24, вполне могла бы стать победительницей этого теста. Кстати, переложение обсчета физики с видеокарты на процессор не изменило расстановку сил и разрывы, как того можно было ожидать после теста 3DMark 11 Physics.
Crysis 2
Вдохновленные результатами предыдущих тестов, которые показали путь и практически незаметное для невооруженного глаза, но все же присутствующее повышение производительности, мы перешли к игре Crysis 2, и тут нас ждало откровение. Все четыре конфигурации, как видно на диаграмме продемонстрировали абсолютно одинаковый результат, с точность до одной десятой кадра в секунду. Да, бывает и так. Видимо, движок CryEngine совершенно не чувствителен к пропускной способности подсистемы памяти. Констатируем этот факт и переходим к последнему тесту.
DiRT Showdown
Этот тест выдал самый противоречивый и необъяснимый результат. Во-первых, удивила память DDR3-1333 с минимальными таймингами, которая уступила памяти работающей на той же частоте, но с большими таймингами, что в принципе, противоестественно. Правда уступила совсем мизер – 00,8 процента. DDR3-1600 оказалась быстрее DDR3-1333 при одинаковых таймингах, на разумные и объяснимые 1,7 процента. А вот DDR3-1866 показала запредельный прирост! Превосходство над DDR3-1600 составило солидные 5.8 процента. Это действительно много. Учитывая все предыдущие результаты. Ведь вполне логично и ожидаемо было увидеть те же 1.7 процента, что разделили DDR3-1600 и DDR3-1333 – тогда прирост был бы линейным. Исходя из опыта мы знаем, что такие результаты могут быть случайным, и ничем не объяснимым результатом какого-то внутреннего сбоя программы, так в нашей практике был случай, когда 3DMark 03 совершенно незаслуженно выдал GeForce FX 5200 результат, который превосходил результаты топовых карт того времени. Ну а, учитывая, что в статистике нелинейные результаты принято игнорировать, это мы и сделаем.
анонс новой утилиты измерения производительности с точки зрения приложений, зависимых от скорости работы памяти
Как правило, при тестировании производительности платформ акцент делается на процессорозависимые приложения. Но скорость системы зависит не только от центрального процессора. И сейчас мы даже не вспоминаем о графически насыщенных приложениях и использовании GPU для вычислений общего назначения, в которых значимую роль играет выбор видеокарты. Речь, как нетрудно догадаться, пойдет о влиянии производительности памяти, и нашей попытке количественно оценить это влияние.
Зависимость общей производительности системы от памяти имеет сложный характер, что затрудняет прямую оценку скорости памяти, то есть сравнения различных модулей. Например, память с частотой 1600 МГц имеет вдвое большую пропускную способность, чем 800-мегагерцовая. И синтетические тесты памяти прилежно выведут столбик в два раза выше. Но если вы протестируете целую систему с этими двумя видами памяти с помощью популярных тестовых приложений, на которых обычно тестируют процессоры, то и близко не получите двухкратной разницы в производительности. Интегральный индекс быстродействия может отличаться максимум на несколько десятков процентов.
Это делает синтетические тесты памяти малоинформативными с практической точки зрения. Нельзя, однако, поручиться и за то, что подход с применением реальных приложений дает нам стопроцентно достоверную картину, поскольку велика вероятность, что какие-то режимы, где производительность памяти действительно критична, остались без внимания и не были учтены.
Краткая теория
Чтобы понять специфику проблемы, рассмотрим принципиальную схему взаимодействия приложения, ЦП и подсистемы памяти. Уже давно для описания работы центрального процесса считается удачной аналогия с заводским конвейером. И движутся по этому конвейеру инструкции из программного кода, а функциональные модули процессора обрабатывают их словно станки. Тогда современные многоядерные ЦП будут подобны заводам с несколькими цехами. Например, работу технологии Hyper-Threading можно сравнить с конвейером, по которому едут вперемешку детали сразу нескольких автомобилей, и умные станки обрабатывают их одновременно, по метке на деталях определяя, к какой модели машины они относятся. Например, собирается красная и синяя машины, тогда красящий станок использует красную краску для деталей красной машины и синюю краску для синей. И поток деталей сразу для двух моделей позволяет лучше загрузить станки. А если аппарат для покраски будет иметь два распылителя, и сможет красить одновременно две детали в разные цвета, конвейер сможет работать на полную мощность вне зависимости от того, в каком порядке будут поступать детали. Наконец, последний писк моды, реализуемый в будущих процессорах AMD, в которых различные ядра ЦП будут иметь некоторые общие функциональные блоки, можно сравнить с идеей сделать часть особо громоздких и дорогих станков общей для двух цехов, чтобы сэкономить заводскую площадь и сократить капитальные затраты.
С точки зрения данной аналогии, системная память будет являться внешним миром, который поставляет на завод сырье и принимает готовый продукт, а кэш-память - это некий склад непосредственно на заводской территории. Чем больше у нас системной памяти, тем больший виртуальный мир мы можем обеспечивать выпускаемой продукцией, и чем больше частота ЦП и количество ядер, тем мощнее и производительнее наш завод. А чем больше размер кэш-памяти, то есть заводского склада, тем меньше будет обращений в системную память - запросов на поставку сырья и комплектующих.
Производительность памяти в этой аналогии будет соответствовать скорости транспортной системы по доставке сырья и отправке деталей во внешний мир. Допустим, доставка на завод осуществляется при помощи грузовиков. Тогда параметрами транспортной системы будут вместимость грузовика и скорость движения, то есть время доставки. Это хорошая аналогия, так как работа ЦП с памятью осуществляется с помощью отдельных транзакций с блоками памяти фиксированного размера, причем данные блоки расположены рядом, в одном участке памяти, а не произвольно. И для общей производительности завода важна не только скорость работы конвейера, но и оперативность подвоза компонентов и вывоза готовых изделий.
Произведение объема кузова на скорость движения, то есть количество грузов, которые можно перевезти в единицу времени, будет соответствовать пропускной способности памяти (ПСП). Но очевидно, что системы с одинаковой ПСП не обязательно равноценны. Важно значение каждого компонента. Скоростной маневренный грузовичок может оказаться лучше, чем большой, но медленный транспорт, так как необходимые данные могут лежать в различных участках памяти, расположенных далеко друг от друга, а вместимость грузовика (или объем транзакции) много меньше общего объема (памяти), и тогда даже большому грузовику придется совершить два рейса, и его вместимость не будет востребована.
Другие же программы имеют так называемый локальный доступ к памяти, то есть они читают или пишут в близко расположенные ячейки памяти - им относительно безразлична скорость случайного доступа. Это свойство программ объясняет эффект от наращивания объемов кэш-памяти в процессорах, которая, благодаря близкому расположению к ядру, в десятки раз быстрее. Даже если программа требует, например, 512 МБ общей памяти, в каждый отдельный небольшой промежуток времени (например, миллион тактов, то есть одна миллисекунда), программа может работать только с несколькими мегабайтами данных, которые успешно помещаются в кэше. И потребуется только обновлять время от времени содержимое кэша, что, в общем, происходит быстро. Но может быть и обратная ситуация: программа занимает всего 50 МБ памяти, но постоянно работает со всем этим объемом. А 50 МБ значительно превышают типичный размер кэша существующих настольных процессоров, и, условно говоря, 90% обращений к памяти (при размере кэша в 5 МБ) не кэшируются, то есть 9 из 10 обращений идут непосредственно в память, так как необходимых данных нет в кэше. И общая производительность будет почти полностью лимитирована скоростью памяти, так как процессор практически всегда будет находиться в ожидании данных.
Время доступа к памяти в случае, когда данных нет в кэше, составляет сотни тактов. И одна инструкция обращения к памяти по времени равноценна десяткам арифметических.
«Памятенезависимые» приложения
Позволим себе один раз использовать такой корявый термин для приложений, производительность в которых на практике не зависит от смены модулей на более высокочастотные и низколатентные. Откуда вообще такие приложения берутся? Как мы уже отметили, все программы имеют различные требования к памяти, в зависимости от используемого объема и характера доступа. Каким-то программам важна только общая ПСП, другие, наоборот, критичны к скорости доступа к случайным участкам памяти, которая иначе называется латентностью памяти. Но очень важно также, что степень зависимости программы от параметров памяти во многом определяется характеристиками центрального процессора - прежде всего, размером его кэша, так как при увеличении объема кэш-памяти рабочая область программы (наиболее часто используемые данные) может поместиться целиком в кэш процессора, что качественно ускорит программу и сделает её малочувствительной к характеристикам памяти.
Кроме того, важно, как часто в коде программы встречаются сами инструкции обращения к памяти. Если значительная часть вычислений происходит с регистрами, велик процент арифметических операций, то влияние скорости памяти снижается. Тем более что современные ЦП умеют изменять порядок выполнения инструкций и начинают загружать данные из памяти задолго до того, как те реально понадобятся для вычислений. Такая технология называется предвыборкой данных (prefetch). Качество реализации данной технологии также влияет на памятезависимость приложения. Теоретически, ЦП с идеальным prefetch не потребуется быстрая память, так как он не будет простаивать в ожидании данных.
Активно развиваются технологии спекулятивной предвыборки, когда процессор, даже ещё не имея точного значения адреса памяти, уже посылает запрос на чтение. Например, процессор для номера некоторой инструкции обращения к памяти запоминает последний адрес ячейки памяти, которая читалась. И когда ЦП видит, что скоро потребуется исполнить данную инструкцию, он посылает запрос на чтение данных по последнему запомненному адресу. Если повезет, то адрес чтения памяти не изменится, или изменится в пределах читаемого за одно обращение к памяти блока. Тогда латентность доступа к памяти отчасти скрадывается, поскольку параллельно с доставкой данных процессор исполняет инструкции, предшествующие чтению из памяти. Но, разумеется, такой подход не является универсальным и эффективность предвыборки сильно зависит от особенностей алгоритма программы.
Однако разработчики программ также в курсе характеристик современного поколения процессоров, и зачастую в их силах (при желании) оптимизировать объем данных таким образом, чтобы он помещался в кэш-памяти даже бюджетных процессоров. Если мы работаем с хорошо оптимизированным приложением - для примера можно вспомнить некоторые программы кодирования видео, графические или трехмерные редакторы, - у памяти, с практической точки зрения, не будет такого параметра, как производительность, будет только объем.
Еще одна причина, по которой пользователь может не обнаружить разницы при смене памяти, состоит в том, что она и так слишком быстрая для используемого процессора. Если бы сейчас все процессоры вдруг замедлились в 10 раз, то для производительности системы в большинстве программ стало бы абсолютно все равно, какой тип памяти в ней установлен - хоть DDR-400, хоть DDR3-1600. А если бы ЦП радикально ускорились, то производительность значительной части программ наоборот стала бы гораздо существеннее зависеть от характеристик памяти.
Таким образом, реальная производительность памяти есть величина относительная, и определяется в том числе и используемым процессором, а также особенностями ПО.
«Памятезависимые» приложения
А в каких пользовательских задачах производительность памяти имеет большее значение? По странной, но на самом деле имеющей глубокие основания причине - в случаях, которые сложно тестировать.
Тут сразу вспоминаются игрушки-стратегии со сложным и «медленным» искусственным интеллектом (ИИ). Ими никто не любит тестировать ЦП, так как инструменты для оценки либо отсутствуют, либо характеризуются большими погрешностями. На скорость выработки решения алгоритмом ИИ влияют множество факторов - например, иногда закладываемая в ИИ вариативность решений, чтобы сами решения выглядели более «человеческими». Соответственно, и реализация различных вариантов поведения занимает разное время.
Но это не значит, что у системы в данной задаче нет производительности, что она не определена. Просто её сложно точно вычислить, для этого потребуется собрать большое количество статистических данных, то есть провести множество испытаний. Кроме того, такие приложения сильно зависят от скорости памяти из-за использования сложной структуры данных, распределенных по оперативной памяти зачастую непредсказуемым образом, поэтому упомянутые выше оптимизации могут просто не работать или действовать неэффективно.
Достаточно сильно от производительности памяти могут зависеть и игры других жанров, пусть не со столь умным искусственным интеллектом, зато с собственными алгоритмами имитации виртуального мира, включая физическую модель. Впрочем, они на практике чаще всего упираются в производительность видеокарты, поэтому тестировать на них память также бывает не очень удобно. Кроме того, важным параметром комфортного игрового процесса в трехмерных играх от «первого лица» является минимальное значение fps: его возможное проседание в пылу жестокой битвы может иметь самые плачевные для виртуального героя последствия. А минимальный fps тоже, можно сказать, невозможно измерить. Опять же - из-за вариативного поведения ИИ, особенностей расчета «физики» и случайных системных событий, которые тоже могут приводить к проседанию. Как прикажете в таком случае анализировать полученные данные?
Тестирование скорости игр в демо-роликах имеет ограниченное применение еще и потому, что не все части игрового движка бывают задействованы для воспроизведения демки, и в реальной игре на скорость могут влиять иные факторы. Причем даже в таких наполовину искусственных условиях минимальный fps непостоянен, и его редко приводят в отчетах о тестировании. Хотя, повторимся, это наиболее важный параметр, и в тех случаях, когда идет обращение к данным, проседание fps весьма вероятно. Ведь современные игры, в силу своей сложности, разнообразия кода, включающего помимо поддержки физического движка и искусственного интеллекта также подготовку графической модели, обработку звука, передачу данных через сеть и пр., очень зависят как от объема, так и от производительности памяти. Кстати, будет заблуждением считать, что графический процессор обрабатывает сам всю графику: он только рисует треугольники, текстуры и тени, а формированием команд все равно занимается ЦП, и для сложной сцены это вычислительно емкая задача. К примеру, когда вышел Athlon 64 с интегрированным контроллером памяти, наибольший прирост в скорости по сравнению со старым Athlon был именно в играх, хотя там не использовались 64-битность, SSE2 и другие новые «фишки» Athlon 64. Именно существенное повышение эффективности работы с памятью благодаря интегрированному контроллеру сделало тогдашний новый процессор AMD чемпионом и лидером по производительности в первую очередь в играх.
Многие другие сложные приложения, прежде всего серверные, в случае которых имеет место обработка случайного потока событий, также существенно зависят от производительности подсистемы памяти. Вообще, используемое в организациях ПО, с точки зрения характера кода программы, зачастую не имеет аналогов среди популярных приложений для домашних персоналок, и поэтому весьма существенный пласт задач остается без адекватной оценки. 
Ещё одним принципиальным случаем усиленной зависимости от памяти является режим многозадачности, то есть запуск нескольких ресурсоемких приложений одновременно. Вспомним снова все тот же AMD Athlon 64 с интегрированным контроллером памяти, который к моменту анонса Intel Core выпускался уже в двухъядерном варианте. Когда вышел Intel Core на новом ядре, процессоры AMD стали проигрывать везде, кроме SPEC rate - многопоточном варианте SPEC CPU, когда запускается столько копий тестовой задачи, сколько ядер в системе. Новое интеловское ядро, обладая большей вычислительной мощностью, тупо затыкалось в этом тесте в производительность памяти, и даже большой кэш и широкая шина памяти не помогали. 
Но почему это не проявлялось в отдельных пользовательских задачах, в том числе многопоточных? Главной причиной было то, что большинство пользовательских приложений, которые в принципе хорошо поддерживают многоядерность, всячески оптимизированы. Вспомним в очередной раз пакеты для работы с видео и графикой, которые больше всех получают прирост от многопоточности - всё это оптимизированные приложения. К тому же объем используемой памяти меньше, когда код параллелится внутри программы - по сравнению с вариантом, когда запускаются несколько копий одной задачи, а тем более - разные приложения.
А вот если запустить на ПК сразу несколько различных приложений, нагрузка на память возрастет многократно. Это произойдет по двум причинам: во-первых, кэш-память будет поделена между несколькими задачами, то есть каждой достанется только часть. В современных ЦП кэш L2 или L3 - общий для всех ядер, и если одна программа использует много потоков, то они все могут выполняться на своем ядре и работать с общим массивом данных в L3-кэше, а если программа однопоточна, то ей достается весь объем L3 целиком. Но если потоки принадлежат различным задачам, объем кэша будет вынужденно делиться между ними.
Вторая причина заключается в том, что большее количество потоков создаст больше запросов на чтение-запись памяти. Возвращаясь к аналогии с заводом, понятно, что если на заводе работают все цеха на полную мощность, то сырья потребуется больше. А если они делают различные машины, то заводской склад будет переполнен различными деталями, и конвейер каждого цеха не сможет воспользоваться деталями, предназначенными для другого цеха, так как они от разных моделей.
Вообще, проблемы с ограниченной производительностью памяти - главная причина низкой масштабируемости многоядерных систем (после, собственно, приципиальных ограничений возможности распараллеливания алгоритмов).
Типичным примером такой ситуации на ПК будет одновременный запуск игры, «скайпа», антивируса и программы кодирования видеофайла. Пусть не типичная, но совсем не фантастическая ситуация, в которой очень сложно корректно измерить скорость работы, так как на результат влияют действия планировщика в составе ОС, который при каждом замере может по-иному распределять задачи и потоки по разным ядрам и давать им различные приоритеты, временны́е интервалы и делать это в разной последовательности. И опять-таки, наиболее важным параметром будет пресловутая плавность работы - характеристика, по аналогии с минимальным fps в играх, которую в данном случае измерить еще сложнее. Что толку от запуска игры или какой-то другой программы одновременно с кодированием видеофайла, если поиграть нормально не удастся из-за рывков изображения? Пусть даже видеофайл быстро сконвертируется, поскольку многоядерный процессор в данном случае может быть и недогружен. Здесь нагрузка на систему памяти будет гораздо больше, чем при исполнении каждой из перечисленных задач по отдельности.
В случае использования ПК как рабочей станции, ситуация одновременного исполнения нескольких приложений даже более типична, чем для домашнего ПК, и сама скорость работы ещё более важна.
Проблемы тестирования
Сразу целая группа факторов снижает чувствительность ЦП-ориентированных тестов к скорости памяти. Очень чувствительные к памяти программы представляют собой плохие тесты ЦП - в том смысле, что они слабо реагируют на модель ЦП. Такие программы могут различать процессоры с контроллером памяти, снижающим латентность доступа к памяти, и без оного, но при этом в пределах одного семейства почти не реагировать на частоту процессора, показывая сходные результаты при работе на частоте 2500 и 3000 МГц. Часто такие приложения отбраковываются как тесты ЦП, ибо тестеру просто непонятно, что лимитирует их производительность, и кажется, что дело в «чудачествах» самой программы. Будет удивительно, если все процессоры (и AMD, и Intel) покажут в тесте одинаковый результат, но такое вполне возможно для приложения, очень сильно зависимого от памяти.
Чтобы избежать упреков в необъективности и вопросов, почему выбрана та или иная программа, в тесты стараются включать только наиболее популярные приложения, которыми все пользуются. Но такая выборка не совсем репрезентативна: наиболее популярные приложения из-за своей массовости часто очень хорошо оптимизированы, а оптимизация программы начинается с оптимизации её работы с памятью - она важнее, например, чем оптимизация под SSE1-2-3-4. Но совсем не все на свете программы так хорошо оптимизируются; попросту на все программы не хватит программистов, которые умеют писать быстрый код. Опять возвращаясь к популярным программам кодирования, многие из них были написаны при непосредственном активном участии инженеров фирм-изготовителей ЦП. Как и некоторые другие популярные ресурсоемкие программы, в частности медленные фильтры двухмерных графических редакторов и движки рендеринга студий трехмерного моделирования.
В свое время было популярно сравнивать компьютерные программы с дорогами. Эта аналогия потребовалась, чтобы объяснить, почему на некоторых программах быстрее работает Pentium 4, а на некоторых Athlon. Интеловский процессор не любил ветвления и быстрее «ехал» по прямым дорогам. Это очень упрощенная аналогия, но она удивительно хорошо передает суть. Особенно интересно, когда две точки на карте соединяют две дороги - «оптимизированная» прямая качественная дорога и «неоптимизированная» кривая ухабистая. В зависимости от выбора одной из дорог, ведущих к цели, выигрывает тот или иной процессор, хотя в каждом случае они делают одно и тоже. То есть на неоптимизированном коде выигрывает Athlon, а при простой оптимизации приложения выигрывает Pentium 4 - и сейчас мы даже не говорим о специальной оптимизации под архитектуру Netburst: в таком случае Pentium 4 мог бы посоревноваться даже с Сore. Другое дело, что хорошие «оптимизированные» дороги строить дорого и долго, и это обстоятельство во многом предопределило печальную участь Netburst.
Но если мы отойдем от популярных наезженных трасс, то окажемся в лесу - там вообще нет никаких дорог. И немало приложений написаны безо всякой оптимизации, что почти неминуемо влечет сильную зависимость от скорости памяти в случае, если объем рабочих данных превышает размер кэша ЦП. К тому же множество программ пишутся на языках программирования, которые в принципе не поддерживают оптимизацию.
Специальный тест памяти
Для того чтобы корректно оценить влияние скорости памяти на производительность системы в случае, когда память имеет значение (для упомянутых «памятезависимых» приложений, мультизадачности и т. п.), исходя из всех вышеперечисленных обстоятельств и решено было создать специальный тест памяти, который по структуре кода представляет собой некое обобщенное сложное, зависимое от памяти приложение и имеет режим запуска нескольких программ.
Какие плюсы есть у такого подхода? Их очень много. В отличие от «натуральных» программ, возможен контроль над объемом используемой памяти, контроль над её распределением, контроль над количеством потоков. Специальное контролируемое выделение памяти позволяет нивелировать влияние особенностей менеджера памяти программы и операционной системы на производительность, чтобы результаты были не зашумлены, и можно было корректно и быстро тестировать. Точность измерения позволяет производить тест за относительно небольшое время и оценить большее количество конфигураций.
Тест основан на измерении скорости работы алгоритмов из типичных для сложных приложений программных конструкций, работающих с нелокальными структурами данных. То есть данные распределены в памяти достаточно хаотично, а не составляют один небольшой блок, и доступ в память не является последовательным.
В качестве модельной задачи была взята модификация теста Astar из SPEC CPU 2006 Int (кстати, предложенный для включения в этот пакет автором статьи; для теста памяти использован адаптированный для графов алгоритм) и задача сортировки данных с помощью различных алгоритмов. Программа Astar имеет сложный алгоритм с комплексным доступом к памяти, а алгоритмы сортировки числового массива - базовая задача программирования, использующаяся во множестве приложений; она включена, в том числе, для дополнительного подтверждения результатов сложного теста данными производительности простой, но распространенной и классической задачи.
Интересно, что существует несколько алгоритмов сортировки, но они отличаются по типу шаблона доступа к памяти. В некоторых доступ к памяти в целом локален, а другие используют сложные структуры данных (например, бинарные деревья), и доступ к памяти хаотичен. Интересно сравнить, насколько параметры памяти влияют при различном типе доступа - при том, что обрабатывается одинаковый размер данных и количество операций не сильно отличается.
Согласно исследованиям набора тестов SPEC CPU 2006, тест Astar - один из нескольких, в наибольшей мере коррелирующих с общим результатом пакета на x86-совместимых процессорах. Но в нашем тесте памяти объем используемых программой данных был увеличен, так как со времени выпуска теста SPEC CPU 2006 типичный объем памяти возрос. Также программа приобрела внутреннюю многопоточность.
Программа Astar реализует алгоритм нахождения пути на карте с помощью одноименного алгоритма. Сама по себе задача типична для компьютерных игр, прежде всего стратегий. Но используемые программные конструкции, в частности множественное применение указателей, также типичны для сложных приложений - например, серверного кода, баз данных или просто кода компьютерной игры, не обязательно искусственного интеллекта.
Программа осуществляет операции с графом, соединяющим пункты карты. То есть каждый элемент содержит ссылки на соседние, они как бы соединены дорогами. Есть два подтеста: в одном граф строится на основе двухмерной матрицы, то есть плоской карты, а во втором - на основе трехмерной матрицы, которая представляет собой некий сложный массив данных. Структура данных аналогична так называемым спискам - популярному способу организации данных в программах с динамическим созданием объектов. Такой тип адресации в целом характерен для объектно-ориентированного ПО. В частности, это практически все финансовые, бухгалтерские, экспертные приложения. И характер их обращений к памяти разительно контрастирует с типом доступа у оптимизированных на низком уровне вычислительных программ, вроде программ видеокодирования.
Каждый из подтестов имеет два варианта реализации многопоточности. В каждом из вариантов запускается N потоков, но в одном каждая из нитей осуществляет поиск пути на собственной карте, а в другом все нити ищут пути одновременно на одной карте. Так получаются несколько различных шаблонов доступа, что делает тест более показательным. Объем используемой памяти по умолчанию в обоих вариантах одинаков.
Таким образом, в первой версии теста получается 6 подтестов:
- Поиск пути на 2D-матрице, общая карта
- Поиск пути на 2D-матрице, отдельная карта для каждого потока
- Поиск пути на 3D-матрице, общая карта
- Поиск пути на 3D-матрице, отдельная карта для каждого потока
- Сортировка массива с использованием алгоритма quicksort (локальный доступ к памяти)
- Сортировка массива с использованием алгоритма heapsort (сложный доступ к памяти)
Результаты теста
Результаты теста отражают время нахождения заданного количества путей и время сортировки массива, то есть меньшее значение соответствует лучшему результату. В первую очередь качественно оценивается: реагирует ли в принципе данный процессор на заданной частоте на изменение частоты памяти или её настройки, частоту шины, тайминги и т. п. То есть отличаются ли результаты теста на данной системе при использовании различных типов памяти, или процессору хватает минимальной скорости.
Количественные результаты в процентах относительно конфигурации по умолчанию дают оценку прироста или падения скорости работы памятезависимых приложений или мультизадачной конфигурации при использовании различных типов памяти.
Тест сам по себе не предназначен для точного сравнения различных моделей ЦП, так как из-за того, что организация кэшей и алгоритмы предвыборки данных могут у них существенно отличаться, тест может отчасти благоволить определенным моделям. Но качественная оценка семейств ЦП между собой вполне возможна. А память производства различных компаний устроена одинаково, поэтому здесь субъективная составляющая исключена.
Также тест может быть использован для оценки масштабируемости процессоров по частоте при разгоне или внутри модельного ряда. Он позволяет понять, с какой частоты процессор начинает «затыкаться» в память. Часто процессор формально разгоняется сильно, и синтетические тесты, основанные на выполнении простых арифметических операций, показывают соответствующий изменению частоты прирост, но в памятезависимом приложении прироста может и не быть вообще из-за отсутствия соответствующего прироста в скорости памяти. Другая причина заключается в том, что ядро ЦП теоретически может потреблять больше энергии в случае сложного приложения и начнет либо сбоить, либо само снижать частоту, что не всегда возможно выявить в простых арифметических тестах.
Заключение
Если бы платформы и сокеты не менялись столь часто, то всегда можно было бы рекомендовать покупать самую быструю память, так как после апгрейда на новый более мощный и быстрый процессор возрастут и требования к памяти. Однако оптимальной стратегией все же является покупка сбалансированной конфигурации, поскольку сама память тоже прогрессирует, пусть и не так быстро, но ко времени смены процессора, вполне возможно, потребуется обновить и память. Поэтому тестирование производительности подсистемы памяти в сочетании с разными процессорами, в том числе в режиме разгона, остается актуальной и даже насущной задачей, которая позволит выбрать оптимальную связку, не переплачивая за лишние мегагерцы.
На самом деле, проблема ускорения доступа к данным - краеугольный камень современного процессоростроения. Узкое место здесь будет всегда, если только, конечно, сам процессор не будет состоять полностью из кэш-памяти, что, кстати, недалеко от истины - львиную долю площади кристаллов современных ЦП занимает как раз кэш-память разных уровней. (В частности, Intel заработал свои рекордные миллиарды, в том числе, благодаря тому, что в свое время разработал метод более плотного размещения кэшей на кристалле, то есть на единицу площади кристалла помещается больше ячеек кэша и больше байт кэш-памяти.) Однако всегда будут существовать приложения, которые либо невозможно оптимизировать таким образом, чтобы данные умещались в кэш-памяти, либо этим просто некому заниматься.
Поэтому быстрая память зачастую является столь же практичным выбором, как покупка внедорожника для человека, который хочет иметь возможность с комфортом передвигаться как по асфальту, так и по дорогам с «неоптимизированным» покрытием.
В данном исследовании мы попробуем найти ответ на следующий вопрос - что важнее для достижения максимальной производительности компьютера, высокая частота оперативной памяти или же ее низкие тайминги. А помогут нам в этом два комплекта оперативной памяти производства Super Talent. Давайте посмотрим, как выглядят модули памяти внешне, и какими характеристиками обладают.
⇡ Super Talent X58
Данный комплект производитель "посвятил" платформе Intel X58, о чем свидетельствует надпись на наклейке. Однако здесь сразу же возникает несколько вопросов. Как всем хорошо известно, для достижения максимальной производительности на платформе Intel X58 настоятельно рекомендуется использовать трехканальный режим работы оперативной памяти. Несмотря на это, данный комплект памяти Super Talent состоит лишь из двух модулей. Конечно, у ортодоксальных сборщиков систем такой подход может вызвать недоумение, однако рациональное зерно в этом все же есть. Дело в том, что сегмент топовых платформ относительно невелик, и большинство персональных компьютеров используют оперативную память в двухканальном режиме. В этой связи покупка комплекта из трех модулей памяти обычному пользователю может показаться неоправданной, а если необходимо действительно много оперативной памяти, можно приобрести три комплекта по два модуля в каждом. Производитель указывает, что память Super Talent WA1600UB2G6 может работать на частоте 1600 МГц DDR при таймингах 6-7-6-18. Теперь давайте посмотрим, какая информация зашита в SPD профиле этих модулей.
И опять наблюдается некоторое несоответствие реальных и заявленных характеристик. Максимальный профиль JEDEC предполагает работу модулей на частоте 1333 МГц DDR при таймингах 9-9-9-24. Впрочем, присутствует расширенный профиль XMP, частота которого совпадает с заявленной - 800 МГц (1600 МГц DDR), но тайминги несколько отличаются, причем в худшую сторону - 6-8-6-20, вместо 6-7-6-18, которые указаны на наклейке. Тем не менее, данный комплект оперативной памяти без проблем работал в заявленном режиме - 1600 МГц DDR при таймингах 6-7-6-18 и напряжении 1,65 В. Что касается разгона, то более высокие частоты модулям не покорились, несмотря на установку повышенных таймингов и увеличение напряжения питания. Более того, при увеличении напряжения Vmem до уровня 1,9 В наблюдалась нестабильность работы и в исходном режиме. К сожалению, радиаторы очень прочно приклеены к чипам памяти, поэтому мы не рискнули их снимать, опасаясь повредить модули памяти. А жаль, тип используемых микросхем мог бы пролить свет на такое поведение модулей.
⇡ Super Talent P55
Второй комплект оперативной памяти, который мы рассмотрим сегодня, производитель позиционирует как решение для платформы Intel P55. Модули оснащены низкопрофильными радиаторами черного цвета. Максимальный заявленный режим предполагает работу данных модулей на частоте 2000 МГц DDR при таймингах 9-9-9-24 и напряжении 1,65 В. Теперь посмотрим на зашитые в SPD профили.Наиболее производительный профиль JEDEC предполагает работу модулей на частоте 800 МГц (1600 МГц DDR) при таймингах 9-9-9-24 и напряжении 1,5 В, а профили XMP в данном случае отсутствуют. Что касается разгона, то при небольшом повышении таймингов данные модули памяти оказались способны работать на частоте 2400 МГц DDR, о чем свидетельствует скриншот ниже.
Более того, система загружалась и при частоте модулей 2600 МГц DDR, однако запуск тестовых приложений приводил к зависанию или перезагрузке. Как и в случае с предыдущим комплектом памяти Super Talent, данные модули никак не реагировали на повышение напряжения питания. Как оказалось, лучшему разгону памяти и стабильности работы системы более способствовало увеличение напряжения контроллера памяти, встроенного в процессор. Впрочем, поиск максимально возможных частот и параметров, при которых достигается стабильность работы в таких экстремальных режимах, оставим энтузиастам. Далее мы сосредоточимся на изучении следующего вопроса - в какой степени частота работы оперативной памяти и ее тайминги влияют на общую производительность компьютера. В частности, мы попробуем выяснить, что лучше - установить скоростную оперативную память, работающую с высокими таймингами, или же предпочтительнее использовать как можно более низкие тайминги, пусть и не при максимальных рабочих частотах.
⇡ Условия тестирования
Тестирование проводилось на стенде следующей конфигурации. Во всех тестах процессор работал на частоте 3,2 ГГц, причины этого будут объяснены ниже, а мощная видеокарта была необходима для тестов в игре Crysis.Как уже говорилось выше, мы попробуем выяснить, как частота работы оперативной памяти и ее тайминги влияют на общую производительность компьютера. Конечно, данные параметры можно просто задать в BIOS и провести тесты. Но, как оказалось, при частоте Bclk равной 133 МГц, диапазон рабочих частот оперативной памяти в использованной нами материнской плате составляет 800 - 1600 МГЦ DDR. Этого оказывается недостаточно, ведь один из рассматриваемых сегодня комплектов памяти Super Talent поддерживает режим DDR3-2000. Да и вообще, скоростных модулей памяти выпускается все больше, производители уверяют нас в их небывалой производительности, так что выяснить их реальную производительность определенно не помешает. Для того, чтобы установить частоту памяти, скажем, 2000 МГц DDR, необходимо увеличить частоту шины Bclk. Однако при этом изменятся частоты как ядра процессора, так и его кэш-памяти третьего уровня, которая работает с той же частотой, что и шина QPI. Разумеется, сравнивать результаты, полученные в таких разных условиях, некорректно. Кроме того, степень влияния частоты CPU на результаты тестирования может оказаться куда значительнее таймингов и частоты оперативной памяти. Возникает вопрос - нельзя ли как-то обойти эту проблему? Что касается частоты процессора, то в некоторых пределах ее можно изменять с помощью множителя. Однако при этом желательно выбирать такое значение частоты bclk, чтобы итоговая частота оперативной памяти была равна одному из стандартных значений 1333, 1600 или 2000. Как известно, в настоящее время базовая частота bclk в процессорах Intel Nehalem равна 133.3 МГц. Давайте посмотрим, какова будет частота оперативной памяти при разных значениях частоты шины bclk с учетом множителей, которые может выставить используемая нами материнская плата. Результаты приведены в таблице ниже.
| Частота bclk, МГц | |||||
| 133.(3) | 150 | 166.(6) | 183.(3) | 200 | |
| Множитель памяти | Частота оперативной памяти, МГц DDR | ||||
| 6 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
| 8 | 1066 | 1200 | 1333 | 1466 | 1600 |
| 10 | 1333 | 1500 | 1667 | 1833 | 2000 |
| 12 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 | 2400 |
Как видно из таблицы, при частоте bclk равной 166 МГц, для оперативной памяти можно получить частоты 1333 и 2000 МГц. Если частота bclk равна 200 МГц, то получаем совпадение частот оперативки при 1600 МГц, а также требуемые 2000 МГц. В остальных случаях совпадений со стандартными частотами памяти не наблюдается. Так какую же частоту bclk в итоге предпочесть - 166 или 200 МГц? Ответ на этот вопрос подскажет следующая таблица. Здесь приведены значения частоты CPU, в зависимости от множителя и частоты bclk. Для оценки влияния таймингов нам необходимы не только одинаковые частоты памяти, но и CPU, чтобы это не влияло на получаемые результаты.
| Частота bclk, МГц | |||||
| Множитель CPU | 133.(3) | 150.0 | 166.(6) | 183.(3) | 200.0 |
| 9 | 1200 | 1350 | 1500 | 1647 | 1800 |
| 10 | 1333 | 1500 | 1667 | 1830 | 2000 |
| 11 | 1467 | 1650 | 1833 | 2013 | 2200 |
| 12 | 1600 | 1800 | 2000 | 2196 | 2400 |
| 13 | 1733 | 1950 | 2167 | 2379 | 2600 |
| 14 | 1867 | 2100 | 2333 | 2562 | 2800 |
| 15 | 2000 | 2250 | 2500 | 2745 | 3000 |
| 16 | 2133 | 2400 | 2667 | 2928 | 3200 |
| 17 | 2267 | 2550 | 2833 | 3111 | 3400 |
| 18 | 2400 | 2700 | 3000 | 3294 | 3600 |
| 19 | 2533 | 2850 | 3167 | 3477 | 3800 |
| 20 | 2667 | 3000 | 3333 | 3660 | 4000 |
| 21 | 2800 | 3150 | 3500 | 3843 | 4200 |
| 22 | 2933 | 3300 | 3667 | 4026 | 4400 |
| 23 | 3067 | 3450 | 3833 | 4209 | 4600 |
| 24 | 3200 | 3600 | 4000 | 4392 | 4800 |
В качестве отправной точки мы брали максимальную частоту процессора (3200 МГц), которую он может показать при базовой частоте bclk равной 133 МГц. Из таблицы видно, что в данных условиях только при частоте bclk=200 МГц можно получить точно такую же частоту CPU. Остальные частоты хоть и близки к 3200 МГц, но не точно равны ей. Конечно, в качестве исходной можно было взять частоту CPU и поменьше, скажем - 2000 МГц, тогда можно было бы получить корректные результаты при всех трех значениях шины bclk - 133, 166 и 200 МГц. Тем не менее, мы отказались от этого варианта. И вот почему. Во-первых, настольных процессоров Intel c архитектурой Nehalem с такой частотой нет, и вряд ли они появятся. Во-вторых, снижение частоты CPU более чем в 1,5 раза может привести к тому, что он станет ограничивающим фактором, и разница в результатах практически не будет зависеть от режима работы оперативной памяти. Собственно, первые прикидки именно это и показывали. В-третьих, вряд ли тот пользователь, который покупает заведомо слабый и дешевый процессор, будет сильно озабочен вопросом выбора дорогой скоростной оперативной памяти. Итак, мы будем тестировать при значениях базовой частоты bclk - 133 и 200 МГц. Частота CPU в обоих случаях одинакова и равна 3200 МГц. Ниже приведены скриншоты утилиты CPU-Z в данных режимах.
Если вы обратили внимание, частота QPI-Link зависит от частоты bclk и, соответственно, они отличаются в 1,5 раза. Это, кстати, позволит выяснить, как влияет частота кэш-памяти третьего уровня в процессорах Nehalem на общую производительность. Итак, приступим к тестированию.
Доброго времени суток дорогие посетители.
При покупке ОЗУ необходимо уделять внимание ее частоте. Вам известно, почему? Если нет, предлагаю ознакомиться с данной статьей, из которой вы узнаете, на что влияет частота оперативной памяти. Информация может пригодиться и тем, кто уже немного ориентируется в данной теме: вдруг вы еще чего-то не знаете?
Ответы на вопросы
Частоту оперативки правильнее назвать частотой передачи данных. Она показывает, какое их количество способно передать устройство за одну секунду посредством выбранного канала. Проще говоря, от данного параметра зависит производительность оперативной памяти. Чем он выше, тем быстрее она работает.
В чем измеряется?
Исчисляется частота в гигатрансферах (GT/s), мегатрансферах (MT/s) или в мегагерцах (МГц). Обычно цифра указывается через дефис в наименовании устройства, например, DDR3-1333.
Однако не стоит обольщаться и путать это число с настоящей тактовой частотой, которая вполовину меньше от прописанной в названии. На это указывает и расшифровка аббревиатуры DDR - Double Data Rate, что переводится как двойная скорость передачи данных. Поэтому, к примеру, DDR-800 на деле функционирует с частотой 400 МГц.
Максимальные возможности
Дело в том, что на устройстве пишут его максимальную частоту. Но это не значит, что всегда будет использоваться все ресурсы. Чтобы это стало возможным, памяти необходима соответствующая шина и слот на материнской плате с той же пропускной способностью.
Допустим, вы решили в целях ускорения работы своего компьютера установить 2 оперативки: DDR3-2400 и 1333. Это бессмысленная трата денег, потому что система сможет работать только на максимальных возможностях наиболее слабого модуля, то есть второго. Также, если вы установите плату DDR3-1800 в разъем на материнке с пропускной способностью 1600 МГц, то на деле получите последнюю цифру.
В виду того, что устройство не предназначено постоянно функционировать на максимуме, а материнка не соответствует таким требованиям, пропускная способность не увеличится, а, наоборот, понизится. Из-за этого могут происходить ошибки в загрузке и работе операционной системы.
Но параметры материнки и шины - не все, что влияет на быстродействие ОЗУ с учетом ее частоты. Что еще? Читаем далее.
Режимы работы устройства
Чтобы добиться наибольшей эффективности в работе оперативной памяти, возьмите во внимание режимы, которые устанавливает для нее материнская плата. Они бывают нескольких типов:
- Single chanell mode (одноканальный либо ассиметричный). Работает при установке одного модуля или нескольких, но с разными характеристиками. Во втором случае учитываются возможности самого слабого устройства. Пример приводился выше.
- Dual Mode (двухканальный режим или симметричный). Вступает в действие, когда в материнскую плату устанавливаются две оперативки с идентичным объемом, вследствие чего теоретически удваиваются возможности ОЗУ. Желательно ставить устройства в 1 и 3 слот либо во 2 и 4.
- Triple Mode (трехканальный). Тот же принцип, что и в предыдущем варианте, но имеется в виду не 2, а 3 модуля. На практике эффективность этого режима уступает предыдущему.
- Flex Mode (гибкий). Дает возможность повысить продуктивность памяти путем установки 2 модулей разного объема, но с одинаковой частотой. Как и в симметричном варианте, необходимо ставить их в одноименные слоты разных каналов.
Тайминги
В процессе передачи информации от оперативной памяти к процессору большое значение имеют тайминги. Они определяют, какое количество тактовых циклов ОЗУ вызовет задержку в возврате данных, которые запрашивает CPU. Проще говоря, этот параметр указывает время задержки памяти.
Измерение производится в наносекундах и прописывается в характеристиках устройства под аббревиатурой CL (CAS Latency). Тайминги устанавливаются в диапазоне от 2 до 9. Рассмотрим на примере: модуль с CL 9 будет задерживать 9 тактовых циклов при передаче информации, которую требует проц, а CL 7, как вы понимаете, - 7 циклов. При этом обе платы имеют одинаковый объем памяти и тактовую частоту. Тем не менее, вторая будет работать быстрее.
Из этого делаем несложный вывод: чем меньше количество таймингов, тем выше скорость работы оперативки.
На этом всё.
Вооружившись информацией из этой статьи, вы сможете правильно подобрать и установить оперативную память согласно своим потребностям.
История оперативной памяти , или ОЗУ , началась в далёком 1834 году, когда Чарльз Беббидж разработал «аналитическую машину» - по сути, прообраз компьютера. Часть этой машины, которая отвечала за хранение промежуточных данных, он назвал «складом». Запоминание информации там было организовано ещё чисто механическим способом, посредством валов и шестерней.
В первых поколениях ЭВМ в качестве ОЗУ использовались электронно-лучевые трубки, магнитные барабаны, позже появились магнитные сердечники, и уже после них, в третьем поколении ЭВМ появилась память на микросхемах.
Сейчас ОЗУ выполняется по технологии DRAM в форм-факторах DIMM и SO-DIMM , это динамическая память, организованная в виде интегральных схем полупроводников. Она энергозависима, то есть данные исчезают при отсутствии питания.
Выбор оперативной памяти не является сложной задачей на сегодняшний день, главное здесь разобраться в типах памяти, её назначении и основных характеристиках.
Типы памяти
SO-DIMM
Память форм-фактора SO-DIMM предназначена для использования в ноутбуках, компактных ITX-системах, моноблоках - словом там, где важен минимальный физический размер модулей памяти. Отличается от форм-фактора DIMM уменьшенной примерно в 2 раза длиной модуля, и меньшим количеством контактов на плате (204 и 360 контактов у SO-DIMM DDR3 и DDR4 против 240 и 288 на платах тех же типов DIMM-памяти).
По остальным характеристикам - частоте, таймингам, объёму, модули SO-DIMM могут быть любыми, и ничем принципиальным от DIMM не отличаются.
DIMM
DIMM - оперативная память для полноразмерных компьютеров.Тип памяти, который вы выберете, в первую очередь должен быть совместим с разъёмом на материнской плате. ОЗУ для компьютера делится на 4 типа – DDR , DDR2 , DDR3 и DDR4 .
Память типа DDR появилась в 2001 году, и имела 184 контакта. Напряжение питания составляло от 2.2 до 2.4 В. Частота работы – 400МГц . До сих пор встречается в продаже, правда, выбор невелик. На сегодняшний день формат устарел, - подойдёт, только если вы не хотите обновлять систему полностью, а в старой материнской плате разъёмы только под DDR.
Стандарт DDR2 вышел уже в 2003-ем, получил 240 контактов, которые увеличили число потоков, прилично ускорив шину передачи данных процессору. Частота работы DDR2 могла составлять до 800 МГц (в отдельных случаях – до 1066 МГц), а напряжение питания от 1.8 до 2.1 В – чуть меньше, чем у DDR. Следовательно, понизились энергопотребление и тепловыделение памяти.
Отличия DDR2 от DDR:
· 240 контактов против 120
· Новый слот, несовместимый с DDR
· Меньшее энергопотребление
· Улучшенная конструкция, лучшее охлаждение
· Выше максимальная рабочая частота
Также, как и DDR, устаревший тип памяти - сейчас подойдёт разве что под старые материнские платы, в остальных случаях покупать нет смысла, так как новые DDR3 и DDR4 быстрее.
В 2007 году ОЗУ обновились типом DDR3 , который до сих пор массово распространён. Остались всё те же 240 контактов, но слот подключения для DDR3 стал другим – совместимости с DDR2 нет. Частота работы модулей в среднем от 1333 до 1866 МГц . Встречаются также модули с частотой вплоть до 2800 МГц .
DDR3 отличается от DDR2:
· Слоты DDR2 и DDR3 несовместимы.
· Тактовая частота работы DDR3 выше в 2 раза – 1600 МГц против 800 МГц у DDR2.
· Отличается сниженным напряжением питания – порядка 1.5В, и меньшим энергопотреблением (в версии
DDR3L это значение в среднем ещё ниже, около 1.35 В).
· Задержки (тайминги) DDR3 больше, чем у DDR2, но рабочая частота выше. В целом скорость работы DDR3 на 20-30% выше.
DDR3 - на сегодня хороший выбор. Во многих материнских платах в продаже разъёмы под память именно DDR3, и в связи с массовой популярностью этого типа, вряд ли он скоро исчезнет. Также он немного дешевле DDR4.
DDR4 – новый тип ОЗУ, разработанный только в 2012 году. Является эволюционным развитием предыдущих типов. Пропускная способность памяти снова повысилась, теперь достигая 25,6 Гб/с. Частота работы также поднялась – в среднем от 2133 МГц до 3600 МГц . Если же сравнивать новый тип с DDR3, который продержался на рынке целых 8 лет и получил массовое распространение, то прирост производительности незначителен, к тому же далеко не все материнские платы и процессоры поддерживают новый тип.
Отличия DDR4:
· Несовместимость с предыдущими типами
· Пониженно напряжение питания – от 1.2 до 1.05 В, энергопотребление тоже снизилось
· Рабочая частота памяти до 3200 МГц (может достигать 4166 МГц в некоторых планках), при этом, конечно, выросшие пропорционально тайминги
· Может незначительно превосходить по скорости работы DDR3
Если у вас уже стоят планки DDR3, то торопиться менять их на DDR4 нет никакого смысла. Когда этот формат распространится массово, и все материнские платы уже будут поддерживать DDR4, переход на новый тип произойдёт сам собой с обновлением всей системы. Таким образом, можно подытожить, что DDR4 – скорее маркетинг, чем реально новый тип ОЗУ.
Какую частоту памяти выбрать?
Выбор частоты нужно начинать с проверки максимально поддерживаемых частот вашим процессором и материнской платой. Частоту выше поддерживаемой процессором имеет смысл брать только при разгоне процессора.На сегодняшний день не стоит выбирать память с частотой ниже 1600 МГц. Вариант 1333 МГц допустим в случае DDR3, если это не завалявшиеся у продавца древние модули, которые явно будут медленнее новых.
Оптимальный вариант на сегодня - это память с интервалом частот от 1600 до 2400 МГц . Частота выше почти не имеет преимущества, но стоит гораздо дороже, и как правило является разогнанными модулями с поднятыми таймингами. Для примера, разница между модулями в 1600 и 2133 Мгц в ряде рабочих программ будет не более 5-8 %, в играх разница может быть ещё меньше. Частоты в 2133-2400 Мгц стоит брать, если вы занимаетесь кодированием видео/аудио, рендерингом.
Разница же между частотами в 2400 и 3600 Мгц обойдётся вам довольно дорого, при этом не прибавив ощутимо скорости.
Какой объём оперативной памяти брать?
Объём, который вам понадобится, зависит от типа работы, производимой на компьютере, от установленной операционной системы, от используемых программ. Также не стоит упускать из виду максимально поддерживаемый объём памяти вашей материнской платой.
Объём 2 ГБ
- на сегодняшний день, может хватить разве что только для просмотра интернета. Больше половину будет съедать операционная система, оставшегося хватит на неторопливую работу нетребовательных программ.
Объём 4 ГБ
– подойдёт для компьютера средней руки, для домашнего пк-медиацентра. Хватит, чтобы смотреть фильмы, и даже поиграть в нетребовательные игры. Современные – увы, с потянет с трудом. (Станет лучшим выбором, если у вас 32-разрядная операционная система Windows, которая видит не больше 3 ГБ оперативной памяти)
Объём 8 ГБ (или комплект 2х4ГБ) – рекомендуемый объём на сегодня для полноценного ПК. Этого хватит для почти любых игр, для работы с любым требовательным к ресурсам софтом. Лучший выбор для универсального компьютера.
Объём 16 ГБ (или наборы 2х8ГБ , 4х4ГБ)- будет оправданным, если вы работаете с графикой, тяжёлыми средами программирования, или постоянно рендерите видео. Также отлично подойдёт для ведения онлайн-стримов – здесь с 8 ГБ могут быть подвисания, особенно при высоком качестве видео-трансляции. Некоторые игры в высоких разрешениях и с HD-текстурами могут лучше себя вести с 16 ГБ оперативной памяти на борту.
Объём 32 ГБ (набор 2х16ГБ , или 4х8ГБ)– пока очень спорный выбор, пригодится для каких-то совсем экстремальных рабочих задач. Лучше будет потратить деньги на другие комплектующие компьютера, это сильнее отразится на его быстродействии.
Режимы работы: лучше 1 планка памяти или 2?
ОЗУ может работать в одно-канальном, двух-, трёх- и четырёх-канальном режимах. Однозначно, если на вашей материнской плате есть достаточное количество слотов, то лучше взять вместо одной планки памяти несколько одинаковых меньшего объёма. Скорость доступа к ним вырастет от 2 до 4 раз.
Чтобы память работала в двухканальном режиме, нужно устанавливать планки в слоты одного цвета на материнской плате. Как правило, цвет повторяется через разъём. Важно при этом, чтобы частота памяти в двух планках была одинаковой.
- Single chanell Mode
– одноканальный режим работы. Включается, когда установлена одна планка памяти, или разные модули, работающие на разной частоте. В итоге память работает на частоте самой медленной планки.
- Dual Mode
– двухканальный режим. Работает только с модулями памяти одинаковой частоты, увеличивает скорость работы в 2 раза. Производители выпускают специально для этого комплекты модулей памяти , в которых может быть 2 или 4 одинаковых планки.
- Triple Mode
– работает по тому же принципу, что и двух-канальный. На практике не всегда быстрее.
- Quad Mode
- четырёх-канальный режим, который работает по принципу двухканального, соответственно увеличивая скорость работы в 4 раза. Используется, там где нужна исключительно высокая скорость - например, в серверах.
- Flex Mode – более гибкий вариант двухканального режима работы, когда планки разного объёма, а одинаковая только частота. При этом в двухканальном режиме будут использоваться одинаковые объёмы модулей, а оставшийся объём будет функционировать в одноканальном.
Нужен ли памяти радиатор?
Сейчас уже давно не те времена, когда при напряжении в 2 В достигалась частота работы в 1600 МГц, и в результате выделялось много тепла, которое надо было как-то отводить. Тогда радиатор мог быть критерием выживаемости разогнанного модуля.
В настоящее время же энергопотребление памяти сильно снизилось, и радиатор на модуле может быть оправдан с технической точки зрения, только если вы увлекаетесь оверклокингом, и модуль будет работать у вас на запредельных для него частотах. Во всех остальных случаях радиаторы можно оправдать, разве что, красивым дизайном.
В случае, если радиатор массивный, и заметно увеличивает высоту планки памяти – это уже существенный минус, поскольку он может помешать вам поставить в систему процессорный суперкулер. Существуют, кстати, специальные низкопрофильные модули памяти , предназначенные для установки в компактные корпуса. Они несколько дороже модулей обычного размера.
Что такое тайминги?
Тайминги
, или латентность (latency)
– одна из самых важных характеристик оперативной памяти, определяющих её быстродействие. Обрисуем общий смысл этого параметра.Упрощённо оперативную память можно представить, как двумерную таблицу, в которой каждая ячейка несёт информацию. Доступ к ячейкам происходит по указанию номера столбца и строки, и указание это происходит при помощи стробирующего импульса доступа к строке RAS (Row Access Strobe ) и стробирующего импульса доступа к столбцу CAS (Acess Strobe ) путём изменения напряжения. Таким образом, за каждый такт работы происходят обращения RAS и CAS , и между этими обращениями и командами записи/чтения существуют определённые задержки, которые и называются таймингами.
В описании модуля оперативной памяти можно увидеть пять таймингов, которые для удобства записываются последовательностью цифр через дефис, например 8-9-9-20-27 .
· tRCD (time of RAS to CAS Delay)
- тайминг, который определяет задержку от импульса RAS до CAS
· CL (timе of CAS Latency)
- тайминг, определяющий задержку между командой о записи/чтении и импульсом CAS
· tRP (timе of Row Precharge)
- тайминг, определяющий задержку при переходах от одной строки к следующей
· tRAS (time of Active to Precharge Delay)
- тайминг, который определяет задержку между активацией строки и окончанием работы с ней; считается основным значением
· Command rate
– определяет задержку между командой выбора отдельного чипа на модуле до команды активации строки; этот тайминг указывают не всегда.
Если говорить ещё проще, то о таймингах важно знать только одно – чем их значения меньше, тем лучше. При этом планки могут иметь одинаковую частоту работы, но разные тайминги, и модуль с меньшими значениями всегда будет быстрее. Так что стоит выбирать минимальные тайминги, для DDR4 ориентиром средних значений будут тайминги 15-15-15-36, для DDR3 - 10-10-10-30. Также стоит помнить, что тайминги связаны с частотой памяти, так что при разгоне скорее всего придётся поднять и тайминги, и наоборот - можно вручную опустить частоту, снизив при этом тайминги. Выгоднее всего обращать внимание на совокупность этих параметров, выбирая скорее баланс, и не гнаться за крайними значениями параметров.
Как определиться с бюджетом?
Располагая большей суммой, вы сможете позволить себе больший объём оперативной памяти. Основное отличие дешёвых и дорогих модулей будет в таймингах, частоте работы, и в бренде – известные, разрекламированные могут стоить немного дороже noname модулей непонятного производителя.Кроме того, дополнительных денег стоит радиатор, установленный на модули. Далеко не всем планкам он нужен, но производители сейчас на них не скупятся.
Цена будет также зависеть от таймингов, чем они ниже- тем выше скорость, и соответственно, цена.
Итак, имея до 2000 рублей , вы сможете приобрести модуль памяти объёмом 4 ГБ, или 2 модуля по 2 ГБ, что предпочтительнее. Выбирайте в зависимости от того, что позволяет конфигурация вашего пк. Модули типа DDR3 обойдутся почти вдвое дешевле чем DDR4. При таком бюджете разумнее брать именно DDR3.
В группу до 4000 рублей входят модули объёмом в 8 ГБ, а также наборы 2х4 ГБ. Это оптимальный выбор для любых задач, кроме профессиональной работы с видео, и в любых других тяжёлых средах.
В сумму до 8000 рублей обойдётся объём памяти в 16 ГБ. Рекомендуется для профессиональных целей, или для заядлых геймеров - хватит даже про запас, в ожидании новых требовательных игр.
Если не проблема потратить до 13000 рублей , то самым лучшим выбором будет вложить их в набор из 4 планок по 4 ГБ. За эти деньги можно выбрать даже радиаторы покрасивее, возможно для последующего разгона.
Больше 16 ГБ без цели работы в профессиональных тяжёлых средах (да и то не во всех) брать не советую, но если очень хочется, то за сумму от 13000 рублей вы сможете залезть на Олимп, приобретя комплект на 32 ГБ или даже 64 ГБ . Правда, смысла для рядового пользователя или геймера в этом будет не много – лучше потратить средства, скажем, на флагманскую видеокарту.
