Как влияет частота шины памяти (7 видео)

Оперативная память: что такое тайминги и насколько важна тактовая частота

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.

Содержание

Что такое оперативная память (RAM) и как она работает?
Тактовая частота и тайминги
Можно ли одновременно использовать модули RAM с разными характеристиками?
Пропускная способность
Насколько важна тактовая частота и скорость RAM в целом?
Что такое топология шины памяти материнской платы и почему это важно при разгоне оперативки
Виды топологий материнских плат
Как влияет длина канала связи
Как влияет согласование канала связи
Что такое ранг оперативной памяти и почему он важен
Как определить топологию
Рекомендации по конфигурациям ОЗУ
🎬 Видео

Видео:Виды видеопамяти и сколько её нужно? Какая нужна шина?Скачать

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).

Видео:Всё о видеокартах за 11 минутСкачать

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.

Видео:Влияние шин PCI-e и внутренней шины видеокарты на производительностьСкачать

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.

Читайте также: Зимние шины в петропавловске казахстан

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.

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».

Видео:Частота процессора или частота системной шины?Скачать

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).

Видео:Частота процессора, множитель и системная шинаСкачать

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.

Читайте также: Ли шин йонг подтягивание рекорд

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Что такое топология шины памяти материнской платы и почему это важно при разгоне оперативки

При разгоне памяти имеет значение каждый нюанс, даже тонкости разводки конкретной материнской платы. Что же такое I-топология, T-топология и Daisy Chain? Давайте разберемся, какие бывают, как влияют длина канала и качество согласования волнового сопротивления линии связи. Рассмотрим, какую конфигурацию ОЗУ лучше выбрать в конкретных условиях.

Видео:Как выбрать видеокарту. Или почему шина 256 бит - не рулит. (см. описание)Скачать

Виды топологий материнских плат

Топологией называют схему соединения между собой функциональных узлов с помощью каналов связи. Применительно к компьютерной технике, существуют два вида соединения центрального процессора с оперативной памятью — в виде буквы «T» и Daisy Chain.

T-топология обеспечивает равноценные условия обмена информацией центрального процессора с каждой парой модулей ОЗУ. Поскольку они соединены параллельно, такая схема лучше оптимизирована для работы с четырьмя планками. С двумя модулями оперативки результат разгона будет хуже.

Большинство пользователей использует именно две планки памяти, поэтому схема не получила большого распространения. Она используется в премиальных материнских платах, где важен большой объем ОЗУ — например, ASRock X570 Extreme4.

Daisy Chain (переводится как «цепочка гирлянд») означает последовательное соединение модулей. Схема лучше подходит для двух планок памяти. При этом они обязательно должны быть установлены в «первые» слоты A2 и B2, то есть в ближайшие к процессору каналы связи. Если подключить все четыре модуля, задействовав неприоритетные слоты А1 и В1, частотные показатели ухудшатся. Топология очень популярна и используется в большинстве материнских плат.

Читать пример разгона процессора AMD Ryzen 9 3900X на материнской плате GIGABYTE X570 AORUS PRO с топологией Daisy Chain

Частный случай Daisy Chain, когда отсутствуют два дополнительных слота (не из-за экономии, а для достижения максимальных частот) называется I-топологией.

Эта схема подразумевает максимально возможный разгон оперативной памяти. Из-за отсутствия «хвостов» в виде неприоритетных слотов, обеспечивается наилучшее согласование канала связи процессора с двумя модулями ОЗУ. Пример такой материнской платы — ASUS ROG Strix X570-I Gaming.

Нужно понимать, что в бюджетных платах наличие всего двух слотов обусловлено экономией при производстве. Эта двухслотовость не имеет ничего общего с геймерскими решениями, предназначенными для экстремального разгона.

Видео:Отключаем поэтапно память у RTX 3090 и 3060 и измеряем разницу в производительности.Скачать

Как влияет длина канала связи

Как известно, скорость распространения электрического сигнала в проводнике равна скорости света. Давайте условно примем длину дорожки печатной платы, которая идет от процессора до оперативной памяти и обратно, равной 10 сантиметрам. Таким образом, время преодоления этого участка сигналом составляет 0,33 наносекунды. Это время затрачивается лишь на преодоление длины проводника, без учета времени на внутренние процессы. То есть, оперативная память минимум через 0,16 наносекунд получит сигнал, переданный процессором. И еще через 0,16 наносекунд ЦП получит ответ от ОЗУ.

Задержка накладывает ограничение на максимальное количество тактов в единицу времени при работе связки оперативная память — процессор. Нетрудно пересчитать ее в частоту, которая в данном случае составит 3 ГГц (а эффективная частота памяти, то есть, с удвоенным количеством передаваемых данных за такт — 6 ГГц).

Таким образом, чем длиннее канал связи, тем меньше максимальная частота ОЗУ. При T-топологии расстояние дорожек от ЦП до памяти одинаковое, но общая длина каналов больше, чем у Daisy Chain.

Видео:Как выбрать видеокарту. Что оказывает влияние на производительность.Скачать

Как влияет согласование канала связи

Частота работы оперативной памяти соответствует радиочастотному диапазону: сигнал обмена процессора и ОЗУ, по сути, является радиосигналом. Поэтому условия переноса этого сигнала в проводнике полностью подчиняются законам распространения радиоволн.

Для надежной передачи радиосигнала, без потерь и переотражений от неоднородностей тракта передачи данных, необходимо, чтобы волновое сопротивление источника сигнала (процессора) и канала связи и нагрузки (оперативной памяти) были равны. В случае несоответствия волновых сопротивлений на каком-либо участке, возникает неоднородность. Радиосигнал частично проходит дальше к потребителю и частично отражается обратно — в сторону источника. Происходит наложение на последующий сигнал, что приводит к искажениям и возникновению ошибок при обработке оперативной памятью.

Читайте также: Тойота чайзер размер шин

Очевидно, что при неискаженном сигнале разогнанная оперативная память работает на своих максимальных устойчивых значениях частот. При появлении искажений из-за несогласования волновых сопротивлений, происходит снижение стабильной рабочей частоты. Это случается, если не соблюдать рекомендации производителя — например, использовать только два модуля ОЗУ в материнской плате с Т-топологией.

Видео:Как разогнать процессор и память? Гоним по шине и множителю.Скачать

Что такое ранг оперативной памяти и почему он важен

Рангом называется блок данных, состоящий из микросхем памяти, расположенных на модуле. Ранг не имеет ничего общего с физическим расположением микросхем на одной или обеих сторонах модуля.

Например, один ранг памяти можно набрать восемью микросхемами, имеющими ширину шины 8 бит, или шестнадцатью микросхемами, имеющими ширину 4 бита (см. рисунок). Общий объем памяти одного ранга равен сумме объемов памяти каждой микросхемы, входящей в этот ранг.

Двухранговая память состоит из двух одноранговых комплектов микросхем. На одном физическом модуле размещаются два полноценных логических узла, которые используют один канал связи на двоих. При работе они поочередно подключаются к этому каналу, что накладывает ограничение на разгон — контроллеру памяти труднее работать с двумя модулями, чем с одним.

Читать сравнение сравнение однорангового и двухрангового модулей ОЗУ

Видео:Почему видеокарты стали такими плохими? Куда дели шину? Что вместо нее и Тест 4060, 4060Ti, 7600Скачать

Как определить топологию

Большинство производителей предпочитают не указывать, какая топология шины памяти применяется в их материнских платах. Как же узнать схему соединения для конкретной модели? Самый простой вариант — отыскать в руководстве по эксплуатации информацию о том, с каким количеством модулей ОЗУ обеспечивается максимальная частота. Если с четырьмя, то применяется T-топология, а если с двумя — однозначно Daisy Chain. Когда производитель рекомендует устанавливать пару модулей в приоритетные слоты, то это тоже означает, что применена «гирлянда», или последовательное соединение модулей.

Для AMD энтузиасты создали специальную таблицу. Достаточно забить в поиске название материнской платы и посмотреть столбец «Memory Topology».

Видео:Очень важные параметры видеокарты, на которые редко обращают внимание при покупке!Скачать

Как влияет частота шины памяти