что значит одноканальная оперативная память
Просматривая новейшие продукты в вашем любимом магазине ПК, вы, возможно, сталкивались с терминами одноканальный, двухканальный или четырехканальный, применяемый к ОЗУ, и задавались вопросом, что означает это понятие? Простота ответа может вас удивить. Как и в случае значительного количества компонентов для ПК, производители взяли на себя оригинальную креативную лицензию на маркетинг, стремясь скрыть довольно фундаментальную концепцию в запутанных моментах.
Сегодня мы расскажем о том, к чему относится одиночный, двойной и четырехканальный режим, а также кратко рассмотрим различия между ними.
Что такое одноканальное, двухканальное и четырехканальное ОЗУ?
Откройте свой компьютер и внимательно изучите слоты RAM DIMM. Вы замечаете одну плашку оперативной памяти, может, две, а если вам повезет, то даже четыре? Тут появляется правда о непонятной загадке каналов памяти. Один канал относится к одной плашке ОЗУ, двухканальная указывает на использование двух плашек, в то время как, как вы уже догадались, четырехканальная конфигурация означает четыре.
Производители оперативной памяти поставляют качественное оборудование для удовлетворения потребностей геймеров и компьютерных энтузиастов, но что более важно, они на этом зарабатывают деньги. Украшение оперативной памяти с помощью специального корпуса с двумя или четырьмя каналами действительно придает изделию некоторую техническую привлекательность, ощущение роскоши, если хотите, и это работает. Большая часть менее опытных и, менее прощающих, ветеранов по сборке пк стекается к этим типам корпусов.
Что означают различные конфигурации каналов для производительности?
Логика подсказывает, что большее число полос движения неизменно лучше, и нам просто нужно взглянуть на гигантские шоссе с пятью полосами, проложенные через городские конгломераты США, в качестве доказательства. Городские планировщики исторически выбирали больше полос для облегчения движения, особенно в часы пик, или для обхода центра города по кольцевым дорогам или объездным дорогам со многими полосами движения.
Как веб-сайт, посвященный играм, наш ответ имеет отношение только к теме: какое влияние оказывают несколько каналов на производительность в игре? Ответы отличаются от пользователя к пользователю, но если мы обращаемся к арбитру аппаратной производительности ПК, надежному эталону, то вопрос довольно единодушен.
Когда речь заходит об играх, преимущества двух- и четырехканальных конфигураций незначительны: в большинстве игр наблюдается минимальное заметное повышение производительности, включая недавно выпущенные игры с тройной загрузкой памяти. Число FPS, пропускная способность памяти и скорость завершения процесса практически одинаковы, за исключением нескольких изменений по всем направлениям.
В некоторых редких случаях бенчмарк-тесты с одиночной и двойной установками давали лучшие результаты, чем четырехканальная схема ОЗУ. В целом, CPU и GPU остаются реальными определяющими факторами игровой производительности, а многоканальные конфигурации очень мало улучшают работу.
Для загрузки не все материнские платы и процессоры совместимы с четырехканальными конфигурациями. Приобретая набор для четырех устройств и установкой с двухканальной совместимостью, четыре плашки будут считаться двумя итерациями двухканальной структуры, что сводит на нет предполагаемые преимущества.
Так зачем выбирать более чем одноканальную конфигурацию RAM?
Причины двухканального и четырехканального режима оперативной памяти
Технология, связанная с упаковкой одной плашки ОЗУ с большим количеством ГБ, на уровне производства стоит дороже, чем продажа двух плашек оперативной памяти с половиной ГБ на единицу. Экономия передается потребителю, и, двухканальные комплекты, как их называют, с одинаковым объемом ОЗУ, часто стоят дешевле, чем эквивалентные одиночные комплекты.
Очарование одной плашки с большим количеством ГБ, очень мало (16 ГБ было неслыханно, но несколько лет назад), одна из лучших причин купить двойную или четырехканальную память заключается в том, чтобы заключить сэкономить немного денег на более дорогие компоненты, такие как видеокарту.
В том же духе, переход на двойной или четырехугольный режим также может быть идеальным способом высвободить часть бюджета для более высокой частоты ОЗУ или лучшего времени задержки с экономией от отказа от покупки одноканальной памяти. Частота и CAS, безусловно, считается самыми важными оценщиками производительности ОЗУ, и вам следует обратить на них внимание в качестве решающих факторов выбора ОЗУ. Если в процессе вы захватите комплект с двумя или четырьмя каналами, тем лучше.
Если вы работаете над созданием компьютеров, которые работают не только как хорошо смазанная машина, но и выглядят эстетично, то магнетизм четырех слотов DIMM, украшенных четырьмя чехлами оперативной памяти, с распределенным по высоте рассеивания тепла, не вызывает сомнений. Конфигурация четырехканального режима может не сильно улучшить производительность, но, безусловно, выделяет сборку и его стиль.
Еще одна причина, по которой двух- и особенно четырехканальная ОЗУ не является глупой покупкой, заключается в том, что она обеспечивает определенную степень защиты в будущем. В частности, четырехканальный способ подключения является сравнительно недавним прогрессом в технологии ОЗУ, и, поскольку все больше разработчиков игр настраивают свои игры под этот способ оптимизации, чтобы использовать предлагаемые преимущества, которые постепенно увеличиваются со временем.
Вывод
Подводя итог, можно сказать, что одноканальное, двухканальное и четырехканальное ОЗУ относится к количеству плашек, которое имеется на ПК. Более высокое число каналов не обязательно соответствует ощутимому приросту производительности в играх, но нет никакого вреда в выборе четырехканальных конфигураций, если бюджетные ограничения позволяют это, и, во всяком случае, в качестве меры предосторожности на будущее.
Один vs Два канала ОЗУ в современных процессорах
В этой статье посмотрим на то как одноканал уменьшает скорость работы современных процессоров. Стоит напомнить, что во времена выхода DDR4 платформы с двумя каналами были у 4-х ядерных процессоров, тогда как сейчас есть 16 ядер у AMD и 10 ядер у Intel. И, естественно, шина к памяти теперь делиться на все эти ядра, тогда как и во времена 4-х ядер двухканал не был абсолютно достаточным.
Само собой производители в курсе проблемы. Так и Intel и AMD улучшают работу кеш памяти. Собственно следующее обновление AMD будет как бы минорным, то есть особо не инновационным, но благодаря трёхмерному кешу большого объёма от не самых архитектурно значимых изменений появится большой прирост в производительности. Intel же, кроме оптимизации работы с кешами, форсирует выход памяти DDR5, которая тоже немного уменьшит проблемы недостаточности двухканала для современных процессоров.
Уже есть первые тесты с DDR5 правда на диких таймингах и задержках, но в части пропускной способности — там всё сильно лучше. а для огромного числа ядер — пропускная способность это тоже очень важно, то есть надо смотреть не только на задержки.
Собственно в этой статье мы как раз и посмотрим на изменение пропускной способности, так как по задержкам разницы не будет.
Что такое каналы памяти?
Если кто не в курсе — коротко поясняю по тому что за каналы такие.
В современных процессорах контроллер оперативной памяти встроен в сам процессор и для обычных не серверных решений он имеет два канала.
То есть своего рода два независимых контроллера, каждый из которых работает со своими планками памяти. Естественно они на самом деле не независимые, так как общая адресация памяти и всё такое. Но в части работы с памятью — можно считать их раздельными.
И эта связь физическая, то есть контакты планок памяти физически приходят в разные контроллеры. Часть планок в один контроллер, часть во второй.
Ну и работают эти контроллеры параллельно, а значит и пропускная способность их работы — складывается.
Если же к одному из контроллеров память не подключена, то этот контроллер ничего и не делает.
Собственно и планки памяти зачастую продаются как раз таки комплектами по две штуки, а иногда и по 4, так как есть платформы с 4-х канальными контроллерами памяти в процессорах.
Почему изменение каналов влияет на производительность?
Дефицит данных из оперативной памяти приводит к очень нехорошим последствиям. И тут есть две нехороших вещи. Первая — это если процессор из-за голода информации не знает что ему делать. В этом случае — весь процессорный конвейер начинает пустовать, и от этого хуже удаётся заполнять исполнительные устройства. То есть падает производительность на такт, процессору нечего делать, он находится в ожиданиях задач.
Второе проявление этой проблемы — это отсутствие данных для работы. То есть что делать процессор знает, а вот значения того, с чем нужно производить операции процессору доступны только через оперативную память. В таком случае процессор периодически может допускать в исполнение то, для чего нет данных, потом это приходится повторять, есть и системы в процессоре, которые задерживают операции в очередях на выполнения. Но и очереди эти не резиновые. Так что если нет большого количества данных, то очереди просто забиваются невыполнимым для текущего момента мусором. В следствии чего падает производительность на такт. И по мониторингу точно так же это время вынужденных простоев в ожидании данных выглядит как занятое время. Естественно есть куча сложных оптимизаций как не допускать это замусоривание, но они не могут быть на 100% результативны и в их возможностях только снижение влияния на падение производительности. Но если недостаток информации катастрофический, то тут ничего уже не поможет. Процессор будет большую часть времени заниматься ничем, а при этом будут показываться какие-то проценты загрузки.
Как понять, что процессор ограничен ПСП памяти?
В общем и целом — никак, по мониторнгу это определить нельзя, но есть косвенные признаки.
Особенно это хорошо заметно в видеокартах некоторых моделей до тех поколений, где частоты динамически задаются от ограничения TDP. Там от разгона памяти увеличение энергопотребления самой памяти может составлять 2-3 Ватта, а при этом сама видеокарта начинает потреблять на 20-30 Ватт больше несмотря на то, что и до разгона памяти и после него показывалась загрузка в 100%. Просто раньше было 100%, но с простоями от ожидания информации, а после разгона памяти 100% стали с меньшими простоями. Сейчас с ограничением TPD и динамической частотой на картах от разгона памяти ситуация другая. Эффективная работа приводит к увеличению потребления из-за чего на 10-50 МГц режутся частоты ядер. Но при этом на меньших частотах видеокарта при разогнанной памяти всё равно быстрее, чем с более высокими, но с простоями от недостатка информации.
С процессорами это проявляется не так сильно и видно чаще у тех, кто вначале до предела разгоняет ядра, а после этого начинает до предела гнать память. И в этом случае чуть больший нагрев процессора от более эффективно работающей подсистемы памяти делает процессор менее стабильным в разгоне.
Ну и теперь приступим к практике.
Тестовая система
Процессор: intel i9 9900k в стоке,
Видеокарта: RTX 2070 в стоке.
Память во всех конфигурациях согласно базовому для DDR4 JEDEC стандарту на 2133 МГц. В одной группе тестов — две планки по 8 ГБ, в другой группе тестов — одна планка на 16 ГБ.
Бенчмарки.
Что касается самой памяти — для начала посмотрим на ПСП (пропускная способность памяти) и задержки.
Данные AIDA 64
По задержкам по цифрам есть небольшая разница, и она обусловлена тем, что на один контроллер всё таки больше нагрузки, но разница по задержкам мизерная и сильно повлиять на результаты она не может. А вот пропускная способность меняется очень сильно.
По чтению и записи падение практически двукратное.
Ну и теперь посмотрим как это отражается на производительности компьютера.
Тесты в архиваторах
Логично, что им нужны большие объёмы для работы, а значит широкая шина к памяти — это очень важно.
Добавление второго канала даёт прирост почти на 70%.
Возьмём другой архиватор. 7-Zip.
Тут прирост уже всего около 20%.
Бенчмарки
А есть задачи где прироста нет в принципе, то есть задача оптимизирована так, что максимально эффективно использует кеш процессора.
Например Cinebench R15.
Что с двумя, что с одним каналом — разницы в результатах — нет.
В общем — где-то есть огромная разница, а где-то её нет вообще.
Тесты в играх
Теория по играм
Ну и главный вопрос — к чему относятся игры. К той задаче, где есть разница или где её нет.
Понятное дело, что тут важна практика, но давайте всё таки цепанём немного теории.
В целом — процесс обработки игры для процессора можно разделить на два этапа:
Первый — просчёт игрового движка, то есть каждый кадр есть какая-то физика игровая, и периодически нужно отрабатывать какие-то алгоритмы сценария мира.
За имитацию обсчётов у нас будет CPU тест в 3D Mark.
В тесте анимация происходит не за счёт отрисовки элементов, а за счёт просчёта положения частиц.
В этом тесте разницы между системами — нет. Это, конечно, не значит, что это характерно для всех игр. Но в целом — для игровой физики не надо большого количества данных, вероятно тут кеша процессора было достаточно для того чтобы хватало и половины ширины шины.
Но это только первая часть работы процессора.
Вторая часть — это работа процессора на этапе отрисовки, то есть обработка вызовов на отрисовку для совместной работы с видеокартой.
Тут нам поможет тест 3D Mark API бенчмарк.
Он делает тесты в DX11, DX11 мультипоточном, DX 12 и Вулкане.
Начнём с однопоточного DX11.
Тут видно небольшое преимущество у двухканала. Вообще у теста большая погрешность — процентов 10. И в целом — можно сказать, что результаты в эту погрешность укладываются.
Дальше у нас DX11 мультипоток.
Тут уже точно это не погрешность. От двухканала прирост больше 35%.
Ну оно и логично. Одному ядру хватало ширины и половины от возможной, а вот 8-ми ядрам уже этого не хватает.
Однако — у этих вызовов на старых API есть свои задержки, собственно которые и устранятся в новых API. И из-за врождённых задержек — задержки от памяти становятся не столь критичными.
В новых API ситуация уже кардинально отличается.
На 12 DX прирост от второго канала — 80%
На вулкане прирост около 75%.
В общем — разница почти двукратная.
Что касается практики — стоит понимать, что и алгоритмы с обсчётами могут быть менее оптимизированы, но и в играх вызовов на отрисовку не так много, как в бенчмарке.
Но главное отличие, конечно, ещё и в том, что данные в видеопамять поступают через северный мост процессора. То есть в моменты, когда идёт подгрузка текстур ширина канала ещё сильнее начинает ограничивать производительность процессора.
Этот процесс в бенчмарках сложно было бы подловить. Но думаю все знакомы с какими-то подлагами игры на подгрузках и с одноканалом эти подлагивания будут сильнее.
И, конечно, результаты будут зависеть и от видеокарты. У меня в тесте 8-ми гиговая RTX 2070, и она реже производит какие-то подгрузки данных. Была бы в тесте 2-х гиговая, она бы постоянно лила свой трафик данных через северный мост процессора к памяти, и ухудшала бы работу процессора при голоде памяти.
Практические тесты в играх
Игр в тест я взял не много, но выбрал на разных движках и API. Есть на 11DX, есть на 12 и есть на вулкане. Всего игр 4. Во всех играх стоят максимальные настройки, но со сниженным разрешением рендеринга.
С 8-ми гиговой картой, когда данные для видеокарты не кешируются в оперативной памяти разница от одного или двухканала будет только при ограничении производительности процессора. Но, собственно, те тесты что будут показывать AMD презентуя большой кеш и Intel показывая прирост на такт в играх — будут показываться также с ограничением в процессор.
В тестах важно рассматривать как изменяются показатели в динамики в зависимости от текущей сцены, так что этот раздел статьи стоит смотреть в видео версии:
Выводы
И естественно, что чем больше ядер и чем они быстрее — тем выше требования к ширине шины к оперативной памяти. Но многое зависит и от задачи, в которой производится сравнение. Внутри одной и той же игры разница тоже очень сильно зависит от происходящего конкретно в текущий момент, поэтому назвать какую-то конкретную цифру влияния — не получится. Так же надо понимать, что в этом тесте и двухканал не был каким-то заоблачным, так как была стоковая память, и хороший разгон памяти ещё даст прирост до 15-20% в некоторых задачах. Собственно и большой кеш и переход на DDR5 как раз и смогут отбить эти самые проценты, и вдобавок сделать не бессмысленным дальнейший рост производительности ядер и увеличение их числа. Ну и так же — если вы заходили в статью с целью понять — стоит ли экономить на двухканале — очевидно, что не стоит. Прирост на десятки процентов, а разница по цене всей сборки компьютера от двух планок вместо одной единицы процентов.
Видео на YouTube канале «Этот компьютер»
Режимы работы оперативной памяти и преимущества данных режимов
В современных (и не очень) системах, многие стремятся заставить работать память в двухканальном и трехканальном режимах.
В данной статьей мы рассмотрим как реализуются эти режимы, и какие преимущества будут получены в результате их реализации.
Принцип работы двухканального и трехканального режима работы памяти заключается в использовании соответственно двух и трёх каналов для объединенного доступа к банку памяти.
В обычном одноканальном режиме для доступа памяти используется один канал и нету того параллелизма, который присутствует в режимах указанных выше.
Для установки памяти в многоканальном режиме (двух или трех) следует соблюдать следующие общие правила:
Хотелось бы отметить, что, на данный момент, вышеуказанные пункты не являются обязательным условием работы памяти в двухканальном или трехканальном режиме. Но для полной уверенности и снижения процента каких-либо сбоев – лучше их соблюдать.
Особенности установки планок в разных режимах
Одноканальный режим работы памяти (single mode)
Это базовый режим, при котором планки памяти можно устанавливать в любой последовательности и с различными параметрами (производитель, объём, частота и т.д.)
Как для одного модуля:
Так и для нескольких:
Двухканальный режим работы памяти (Dual mode)
В двухканальном режиме 1 и 3 модуль работают параллельно с 2 и 4. То есть возможны вариации установки двух модулей памяти в двухканальном режиме, и четырех – также в двухканальном режиме (по 2).
Для удобства производители материнских плат с поддержкой многоканальности окрашивают разъёмы DIMM в разные цвета:
Для работы двух модулей памяти в двухканальном режиме необходимо установить их в разные по цвету разъёмы (зачастую, но лучше уточнить в инструкции к мат. плате). Таким образом мы устанавливаем модули в канал A и канал B:
Для четырех модулей все точно также. Таким образом получается «два двухканальных режима»:
Трехканальный режим работы памяти (triple mode)
Все идентично с двухканальным режимом, но тут уже идут вариации с тремя и шестью модулями памяти.
С подключением все также, как и в двухканальном режиме, но тут уже идет подключение 3 или 6 планок памяти на один канал:
Также в продаже присутствуют платы поддерживающие четырехканальный режим работы памяти. Данные «монстры» имеют 8 разъёмов для установки памяти. Пример такой материнской платы:
Преимущества многоканального режима
Главным преимуществом многоканального режима является, конечно же, повышение результирующей производительности всей системы. Вот только какой будет реальный прирост? В играх и большинстве обыденных задач прирост будет составлять не более 5-10%. Если же речь заходит относительно более специфических задач (вспомним наш любимый рендеринг ), то здесь уже повышение производительности будет более значительным – возможно 30% и более, особенно при просчёте сложных проектов, требующих предельную пропускную способность оперативной памяти.
Тесты оперативной памяти — сравнение однорангового и двухрангового модулей
Содержание
Содержание
Многие знают, что оперативная память имеет двухканальный и одноканальный режимы работы, которые значительно влияют на производительность системы. Но что такое двух- и одноранговые модули памяти? Давайте разберемся.
Ранг памяти — это блок или область данных, которая создается с использованием нескольких или всех микросхем памяти в модуле. Ранг — это блок данных шириной 64 бита. В зависимости от того, как спроектирован модуль памяти — c использованием чипов х4, х8 или х16 бит, — он может иметь один, два или даже четыре блока областей данных шириной 64 бита
Если модуль спроектирован с использованием микросхем только с одной стороны памяти, это одноранговая память?
Важно не количество чипов и их расположение, а разрядность использованных микросхем, но чаще всего именно так. Модуль памяти в десктопном компьютере имеет шину 64 бита, набран может быть как восемью чипами х8, так и 16 чипами х4, которые будут распаяны по обе стороны модуля. При этом модуль будет считаться одноранговым.
В настоящее время самыми распространенными модулями памяти на рынке являются одноранговые с объемом 8 ГБ. С одной стороны модуля памяти распаяно восемь х8 чипов памяти объемом 1 ГБ каждый. Модуль объемом 16 ГБ из этих же чипов объемом 1 ГБ получится уже из 16 чипов по восемь с каждой стороны. В данном случае будет уже двухранговый модуль.
Прогресс не стоит на месте, и в настоящее время в продаже стали появляться одноранговые модули в объеме 16 ГБ. В них используются чипы памяти повышенной емкости на 2 ГБ.
Одноранговая память имеет ширину 64 бита, тогда как двухранговая память имеет ширину 128 бит. Но, поскольку один канал памяти имеет ширину всего 64 бита, как и одноранговая память, контроллер памяти может одновременно обращаться только к одному рангу. Это не вызывает проблем при работе с двухранговыми модулями. Просто пока один ранг занимается ответом на переданную ему команду, другой ранг уже можно подготавливать информацию для следующей команды.
Как узнать, сколько рангов у оперативной памяти?
Производители оперативной памяти не указывают в технических характеристиках количество рангов. Поэтому, чтобы узнать, сколько рангов у памяти, необходимо воспользоваться специальными программами: CPU-Z, Thaiphoon Burner или AIDA64. Или же можно просто внимательно осмотреть сам модуль.
Тест и разгон одноранговых и двухраговых модулей
В теории одноранговые модули обладают куда большим разгонным потенциалом. На практике все зависит от производителя и качества самих чипов, материнской платы и контроллера памяти в самом процессоре.
Тестируемые в этом материале комплекты памяти на отборных чипах Samsung B-Die имеют совершенно одинаковый разгонный потенциал. Можно сказать, что попался не очень удачный комплект KFA2 Hall Of Fame DDR4-3600, а может, просто удачный комплект G, Skill F4-3000C14-16GVR 2x16GB, который может стабильно работать на частоте 4333 МГц с таймингами CL16. В любом случае разгон — это всегда лотерея.
С теорией более-менее разобрались, теперь практически проверим, как отразится на производительности использования одно и двухранговых модулей.
В тестирование принимает участие оперативная память на абсолютно идентичных чипах K4A8G085WB-BCPB Samsung B-Die.
Конфигурация тестового стенда
Для тестирования был выбран процессор AMD Ryzen 5 4650G неслучайно. Именно оперативная память, а вернее ее производительность, оказывает наибольшее влияние на производительность встроенного видеоядра.
Чтобы тестирование не было однобоким, к нему в пару был выбран самый популярный процессор на рынке — Ryzen 5 3600X. Во время тестирования память фиксировалась на частоте 3600 МГц со следующими таймингами.
AMD Ryzen 5 4650G
AMD Ryzen 5 3600X
Результаты тестирования
По традиции начинаем тестирование с бенчмарков.
AIDA64 Cache & Memory Benchmark
Одноранговые модули имеют небольшое отставание в операции копирования, в тоже время наблюдаются чуть большие задержки памяти у двухранговых модулей.
3DMark
Разница в производительности незначительна и больше похожа на погрешность измерений, но из раза в раз результат повторяется.
World of Tanks enCore RT
Shadow of the Tomb Raider
Выводы
Какой-либо существенной разницы в производительности между одно- и двухранговой памятью при использовании процессора Ryzen 5 3600X нет как в синтетических бенчмарках, так и в играх. Разница в производительности в лучшем случае составляет 3 %.
При использовании же двухранговой памяти с гибридными процессорами производительность встроенной графики увеличивается примерно на 6-7 %.
В тестировании использовались идентичные чипы памяти и фиксировались все возможные тайминги.
Целенаправленно рассматривать к покупке именно двухраноговые модули нет никакого смысла, если только нет необходимости в большем объеме памяти — это единственное преимущество при выборе именно двухранговой памяти.
Сейчас в продаже имеются комплекты кит памяти из двух модулей объемом 64 ГБ, что просто невозможно организовать, используя одноранговую память.