Влияние частоты и таймингов оперативной памяти на производительность платформы Intel LGA 1156

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. 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. 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.

⇡#Результаты тестирования

Тестирование проводилось при значениях таймингов от 5-5-5-15 до 9-9-9-24, а частота оперативной памяти изменялась от 800 до 2000 МГц DDR. Разумеется, получить результаты удалось не во всех возможных сочетаниях из этого диапазона, тем не менее, полученный в итоге набор значений, на наш взгляд, является весьма показательным и соответствует практически любым возможным реальным конфигурациям. Все тесты проводились с помощью комплекта памяти Super Talent P55. Как оказалось, эти модули способны работать не только на частоте 2000 МГц DDR, но и на частоте 1600 МГц DDR при весьма низких таймингах - 6-7-6-18. Кстати, такие тайминги нам подсказал первый комплект - Super Talent X58. Вполне возможно, что оба набора модулей используют одни и те же чипы памяти, а отличаются только радиаторами и SPD-профилями. На графиках и в таблицах результатов данный режим работы помечен как DDR3-1600 @ 6-6-6-18, чтобы не терялась "стройность" представления данных. На графиках, приведенных ниже, каждая линия соответствует тестам при одном и том же значении частоты bclk и одинаковых таймингах. Поскольку результаты располагаются довольно плотно, чтобы не загромождать графики, числовые значения будут указываться в таблице под графиком. Сначала проведем тестирование в синтетическом пакете Everest Ultimate. Тест чтения оперативной памяти показывает, что есть прирост производительности как от увеличения частоты памяти, так и от уменьшения ее таймингов. Тем не менее, даже для специализированного синтетического теста прирост оказывается не очень велик, и при таком виде графика некоторые точки просто сливаются. Чтобы, по возможности, избежать этого, мы будем менять масштаб вертикальной оси графика, чтобы максимально отобразить весь диапазон полученных значений, как это показано на графике ниже. Итак, тест чтения из памяти утилиты Everest показывает, что при увеличении частоты оперативной памяти в 2 раза скорость ее работы возрастает максимум на 40%, а прирост от уменьшения таймингов не превышает 10%. Удивительно, но тест записи в память утилиты Everest оказался совершенно равнодушен к изменению частоты и таймингов оперативной памяти. Зато четко виден результат от увеличения частоты кэш-памяти третьего уровня процессора на 50%, при этом скорость оперативной памяти увеличивается примерно на 37%, что весьма неплохо. Тест копирования в памяти демонстрирует весьма противоречивые результаты. Наблюдается заметный прирост скорости от увеличения частоты bclk, а в некоторых случаях и весьма заметное влияние таймингов. Тест латентности памяти показывает в общем-то ожидаемые результаты. Тем не менее, результат в режиме DDR3-2000 @ 9-9-9-24 оказывается лучше, чем в режиме DDR3-1600 @ 6-6-6-18 при частоте bclk=200 МГц. И опять же, увеличение частоты bclk приводит к значительному улучшению результатов. Как видите, в данном чисто вычислительном тесте не наблюдается никакого влияния ни частоты, ни таймингов оперативной памяти. Собственно, так и должно было быть. Забегая вперед, скажем, что такая же картина наблюдалась и в остальных CPU-тестах Everest, за исключением разве что теста Photo Worxx, результаты которого приведены ниже. Здесь прослеживается четкая зависимость результатов от частоты оперативной памяти, но от таймингов они практически не зависят. Также отметим, что при прочих равных условиях, наблюдается прирост результатов при увеличении скорости работы кэш-памяти третьего уровня процессора. Теперь давайте посмотрим, как частота оперативной памяти и ее тайминги влияют на производительность в реальных приложениях. Сначала приведем результаты тестирования во встроенном тесте WinRar. Картинка выглядит просто образцово, четко видно влияние и частоты, и таймингов. Но при этом двукратный рост частоты оперативной памяти приводит к максимум 25%-му увеличению производительности. Снижение таймингов позволяет добиться неплохого прироста производительности в данном тесте. Однако чтобы добиться тех же результатов, что и при повышении частоты оперативки на одну ступень, необходимо понизить тайминги сразу на две ступени. Также отметим, что повышение частоты оперативной памяти с 1333 до 1600 МГц дает меньший прирост производительности в тесте, чем при переходе от 1066 до 1333 МГц DDR. В однопоточном тесте WinRar картина, в целом, повторяет предыдущую, хотя рост результатов более "линеен". Впрочем, при повышении частоты памяти на одну ступень для достижения результатов по-прежнему требуется понизить тайминги на две ступени или более. Теперь давайте посмотрим, как сказывается изменение частоты оперативной памяти и ее таймингов на результаты тестирования в игре Crysis. Сначала поставим самый "слабый" режим графики - Low Details. Как видно из графиков, влияние таймингов наиболее ощутимо при низких частотах оперативной памяти - 800 и 1066 МГц DDR. При частоте оперативки 1333 МГц DDR и выше, влияние таймингов минимально и выражается лишь в паре-тройке FPS, что составляет единицы процентов. Увеличение частоты кэш-памяти третьего уровня влияет на результаты гораздо ощутимее. Впрочем, если рассматривать абсолютные значения, то непосредственно в игре будет очень сложно почувствовать данную разницу. При включении среднего уровня графики в игре Crysis, частота оперативной памяти оказывает большее влияние, чем ее тайминги. Результаты, полученные при частоте bclk=200 МГц, независимо от частоты и таймингов памяти, по-прежнему превосходят оные при частоте bclk=133 МГц. В целом, картина сохраняется. Отметим, что, например, при частоте bclk=133 МГц двукратное увеличение частоты оперативной памяти приводит к увеличению результатов лишь на 12%. При этом влияние таймингов на частоте bclk=133 МГц выражено несколько сильнее, чем при bclk=200 МГц. При переходе к наиболее "тяжелому" режиму, картина принципиально не меняется. При прочих равных условиях, полуторакратная разница в частоте bclk приводит лишь к 5%-му приросту результатов. Влияние таймингов укладывается в 1-1,5 FPS, а изменение частоты оперативной памяти оказывается лишь немногим более эффективнее. В целом, результаты расположились довольно плотно. Согласитесь, что в игре почувствовать разницу между 55 и 59 FPS весьма сложно. Отметим, что полученные значения минимального FPS практически полностью совпадали с общей картиной результатов для среднего FPS, разумеется, на чуть более низком уровне.

⇡#Выбор оптимальной оперативной памяти

Теперь давайте рассмотрим следующий момент - как производительность оперативной памяти соотносится с ее ценой, и какое соотношение является наиболее оптимальным. В качестве мерила производительности оперативной памяти мы взяли результаты тестирования во встроенном тесте WinRar с использованием многопоточности. Средние цены на момент написания материала брались по данным Яндекс.Маркет для одиночных модулей памяти стандарта DDR3 объемом 1 Гб. Затем для модуля каждого типа показатель производительности делился на цену, то есть, чем меньше цена и выше производительность модуля, тем лучше. В итоге получилась следующая таблица. Для наглядности, на диаграмме ниже приведены значения Performance/Price. Удивительно, но память стандарта DDR3, работающая на частоте 1333 МГц с таймингами 9-9-9-24, оказалось наиболее оптимальной покупкой с точки зрения производительность/цена. Чуть хуже выглядит память DDR3-1066 с таймингами 7-7-7-20, а модули остальных типов демонстрируют заметно меньшие (примерно в 1,5 раза относительно лидера), но довольно схожие результаты по этому показателю. Разумеется, что касается цен на модули памяти, то они могут сильно варьироваться в каждом конкретном случае, а со временем и рыночная ситуация в целом может несколько измениться. Впрочем, при необходимости, пересчитать колонку "Performance/Price" не составит большого труда.

⇡#Выводы

Как показало тестирование, в тех приложениях, где от изменения частоты и таймингов оперативной памяти прирост результатов проявлялся наиболее ярко, наибольшее влияние оказывало повышение частоты памяти, а снижение таймингов приводило к заметному росту результатов гораздо реже. При этом для достижения того же уровня производительности, что и при повышении частоты памяти на одну ступень, как правило, требовалось снижение таймингов на две ступени. Что касается выбора оперативной памяти для платформы Intel LGA 1156, то энтузиасты и экстремалы, разумеется, остановят свой взгляд на наиболее производительных продуктах. В то же время, для типичных задач обычного пользователя будет вполне достаточно и памяти DDR3-1333, работающей с таймингами 9-9-9-24. Поскольку память данного типа широко представлена на рынке и весьма доступна, можно изрядно сэкономить на стоимости оперативки, при этом практически ничего не теряя в производительности. Рассмотренный сегодня комплект памяти Super Talent X58 произвел несколько неоднозначное впечатление, а комплект Super Talent P55 очень порадовал как стабильностью работы, так и возможностями по разгону и изменению таймингов. К сожалению, на данный момент нет информации о розничной стоимости данных комплектов памяти, поэтому давать какие-то определенные рекомендации сложно. В целом, память весьма интересная, а из особенностей стоит отметить возможность работы на сравнительно низких таймингах и то, что увеличение напряжения на модулях практически не влияет на результаты разгона.