Нехай нові процесори AMD Ryzen і не сталіоднозначно кращим вибором для збірки високопродуктивних персональних комп'ютерів, зате за кількістю уваги, яку вони змогли до себе привернути, интеловских конкурентів їм вдалося перевершити на голову. Так вийшло не тільки через те, що комп'ютерне співтовариство знудьгувалося по повноцінному суперництва на процесорному ринку. Чималий внесок в піднялася галас внесло і те, що для Ryzen характерний несподіваний для багатьох профіль продуктивності. Їм властивий дуже хороший рівень швидкодії в додатках для створення і обробки цифрового контенту, проте вони чомусь не можуть повноцінно розкриватися в ігрових завданнях. І в результаті, в той час як в ресурсномістких завданнях старші представники лінійки Ryzen 7 цілком вільно змагаються з флагманами серії Core i7, середня геймерская продуктивність нових чіпів AMD знаходиться десь на рівні Core i5, що служить невичерпним джерелом для палких дискусій.
Треба сказати, що лейтмотив цих дебатів, які раз у раз починають шанувальники AMD, виглядає приблизно так: давайте, товариші, чекати кращих часів. Почекаємо, коли Microsoft оптимізує під Ryzen планувальник в своїй операційній системі, коли виробники материнських плат внесуть якісь магічні корективи в код BIOS, коли ігрові розробники випустять виправлення для популярних ігор і почнуть враховувати особливості мікроархітектури Zen в свіжих проектах - ну і безліч інших « коли ». Тим часом, з моменту анонса Ryzen пройшло вже майже півтора місяця, а ситуація з продуктивністю в іграх якщо і зрушила з початкової точки, то не те щоб принципово.
Проте все зовсім безнадійно. Дієві шляхи для підвищення ігровий продуктивності платформ на базі Ryzen є, вони добре відомі, і скористатися ними може будь-хто вже зараз. Їх два: розгін процесора і підвищення швидкісних характеристик підсистеми пам'яті. Що стосується розгону, то з ним все просто: наявні на ринку Ryzen 7 і Ryzen 5 - повністю розблоковані процесори, і за допомогою нескладних маніпуляцій з настройками їх частоти можна підняти до 3,8-4,0 ГГц. Хоча такий розгін здається не дуже значним, частоту кадрів в популярних іграх він дійсно трохи збільшує.
Другий підхід - майстерна підстроювання параметрів підсистеми пам'яті - не настільки прямолінійний, але і він дає дуже непогані результати. Контролер пам'яті Ryzen - одне зі слабких місць нового процесорного дизайну AMD. Як ми встановили в наших минулих оглядах , Він має не дуже вражаючі характеристики пропускної спроможності і латентності, не працює з наявними на ринку високочастотними різновидами DDR4 SDRAM, має обмежену сумісність з модулями певної організації і вибагливий по відношенню до виробника чіпів пам'яті. Однак практика показує: якщо всі капризи контролера вдається задовольнити, то продуктивність Ryzen відчутно підвищується. Почасти це пояснюється тим, що швидкість обміну даними між процесором і пам'яттю для багатьох сучасних завдань - дуже значуща характеристика. Почасти ж причина хорошою масштабованості швидкодії пов'язана з тим, що з продуктивністю пам'яті в Ryzen прямо пов'язана швидкість меж'ядерного взаємодії і в кінцевому підсумку швидкість кеш-пам'яті третього рівня.
Тому при побудові систем на базі Ryzen вибору пам'яті варто приділити особливу увагу. Розгін процесора багато в чому залежить від везіння на етапі покупки, а ось те, як вдасться настроїти пам'ять, в першу чергу залежить від її правильного підбору. Це означає, що про всі тонкощі контролера пам'яті Ryzen бажано знати заздалегідь, ще до того, як ви почнете вибирати комплектуючі. Для того щоб внести ясність в цей тонкий момент, ми вирішили провести окреме дослідження, в рамках якого буде показано, як параметри підсистеми пам'яті впливають на продуктивність Ryzen і як вибрати такі модулі DDR4 SDRAM, з якими цей процесор зможе працювати оптимальним чином.
⇡ # Підтримка DDR4 в Ryzen: офіційна позиція
Контролер пам'яті, реалізований в процесорах сімейства Ryzen, має двоканальну архітектуру, підтримує максимум по два модулі DDR4 SDRAM в кожному каналі і, згідно з офіційною позицією, здатний працювати з DDR4-2133 / 2400/2667 SDRAM. Однак максимальна частота пам'яті досяжна далеко не завжди: додаткові обмеження виникають в тому випадку, якщо в кожному каналі встановлено не по одному, а по два модуля, або тоді, коли ці модулі двохрангові (тобто поєднують на одній планці пам'яті два набори мікросхем з 64 -бітний шиною).
У підсумку закладений в офіційних специфікаціях граничний режим DDR4-2666 можливий тільки для тимчасових модулів за умови їх установки по одній штуці в кожному каналі. І в цілому ситуація з максимальною гарантованої частотою пам'яті визначається наступною таблицею:
Число каналів Число рангів Число модулів DIMM Максимальна частота Два Два 4 DDR4-1866 Два Один 4 DDR4-2133 Два Два 2 DDR4-2400 Два Один 2 DDR4-2666
У той же час числа, наведені в таблиці, не є непорушним межею. Вони лише відображають бачення питання інженерами AMD. У ряді випадків до позначених кордонів можна приплюсувати і деякий розгін пам'яті. Правда, навіть в самому сприятливому випадку можливостей тут не так вже й багато. Набір дільників для частоти DDR4 SDRAM, пропонований контроллером пам'яті Ryzen, порівняно вузьке. Найшвидший режим, який дозволяють активувати процесори цього сімейства, - DDR4-3200, а крок в частоті пам'яті становить 266 МГц, тобто між DDR4-2666 і DDR4-3200 існує лише ще один проміжний варіант - DDR4-2933.
Зате всі наявні режими цілком працездатні, і при правильному підборі модулів можна отримати підсистему пам'яті з піковою пропускною спроможністю на рівні 51,2 Гбайт / с (два канали DDR4-3200). Проблема лише в тому, що в швидкісних режимах з процесорами Ryzen здатні працювати далеко не будь-які модулі пам'яті, навіть якщо для них заявляються високі паспортні частоти.
Для того щоб не помилитися з вибором, AMD рекомендує звірятися зі списками схвалених виробниками материнських плат комплектів модулів: в разі платформи Socket AM4 такі списки не просто мають сенс, а повинні стати безпосереднім керівництвом з купівлі. Сама ж AMD радить звернути увагу на три комплекти, які, швидше за все, зможуть взяти частоту 3200 МГц на будь-який материнської плати:
- Geil EVO X - GEX416GB3200C16DC (16-16-16-36 @ 1,35 В);
- G.Skill Trident Z - F4-3200C16D-16GTZR (16-18-18-36 @ 1,35 В);
- Corsair CMK16GX4M2B3200C16 (16-18-18-36 @ 1,35 В).
Як пояснюють представники AMD, гарантовано на високій частоті з Ryzen запускаються і стабільно працюють комплекти пам'яті, які складаються з пари модулів по 8 Гбайт, побудованих на 8-Гбіт чіпах Samsung другого покоління (B-die) - найбільш цінуємо ентузіастами базисі для сучасної оверклокерской пам'яті . Тобто саме пам'ять на 8-гігабітних мікросхемах Samsung - найсприятливіший варіант для Ryzen в загальному випадку. Модулів ж на базі чіпів виробництва Hynix, особливо двохрангові, з ємністю по 16 Гбайт, рекомендується при першій-ліпшій можливості уникати. З ними максимально досяжна частота пам'яті, швидше за все, виявиться сильно обмеженою.
При цьому представники AMD додають, що, за умови правильного підбору модулів, DDR4-3200 - це лише локальний максимум для даного етапу, а не абсолютний межа. Згодом підтримка додаткових дільників для більш швидкої, ніж DDR4-3200 SDRAM, пам'яті може бути введена в процесорах Ryzen - через нові версії коду AGESA (AMD Generic Encapsulated Software Architecture), який буде вбудовуватися в майбутні BIOS материнських плат. Необхідний мікрокод компанія має намір розіслати партнерам в травні, тому, якщо все піде за планом, сумісність платформи Socket AM4 з більш високочастотними модулями DDR4 може з'явитися вже влітку.
Але обхідний варіант для особливо наполегливих є і зараз: домогтися функціонування пам'яті на частоті понад 3200 МГц можна за рахунок підвищення частоти базового тактового генератора (BCLK). Втім, і в цьому випадку особливих чудес чекати не варто. Практично досяжний межа швидкості пам'яті знаходиться в районі 3400-3600 МГц, а при подальшому зростанні її частоти контролер втрачає здатність до стабільної роботи. Іншими словами, такий розгін дає не дуже помітні результати. І навіть більше того, відхилення BCLK від номінальних 100 МГц для постійної експлуатації вкрай не рекомендується в зв'язку з тим, що ця величина використовується не тільки для формування частоти процесора і пам'яті, а й для процесорної шини PCI Express. А ця шина переносить розгін дуже погано, і при відхиленні її частоти від номіналу більш ніж на 5-7 відсотків стабільність зберігається лише при перекладі PCI Express з режиму 3.0 в уповільнений режим 2.0 з уполовіненной пропускною спроможністю. Для графічного прискорювача це, ймовірно, буде не дуже серйозною втратою, але ось NVMe-накопичувачі, які на платформі Socket AM4 також підключаються безпосередньо до процесору, в такому випадку втратять половину своєї граничної швидкості. Крім того, робота накопичувачів з розігнаної за частотою шиною PCI Express може бути чревата збоями і втратою даних.
Керуючись цими міркуваннями, багато виробників материнських плат вирішили взагалі не додавати в свої продукти функції для зміни BCLK. Фактично змінювати базову частоту дозволяють лише деякі платформи самого верхнього рівня, такі як ASUS Crosshair VI Hero, ASRock X370 Taichi, ASRock Fatal1ty X370 Professional Gaming і GIGABYTE GA-AX370-Gaming K7. Однак ніяких спеціальних апаратних рішень для управління BCLK не потрібно, тому не виключено, що в майбутньому ця функція додасться і в інших материнських платах через поновлення BIOS.
До того ж AMD невпинно нагадує про те, що частота пам'яті сильно впливає на продуктивність систем з Ryzen, і представники компанії наполегливо рекомендують намагатися підбирати для нових процесорів такі модулі пам'яті, які будуть здатні працювати в режимах з високою пропускною здатністю.
⇡ # Чому висока частота DDR4 SDRAM дійсно важлива
Ми вже давно звикли до того, що швидкість роботи пам'яті мало впливає на продуктивність системи в додатках. Однак у випадку з Ryzen компанія AMD намагається запевнити нас в зворотному: нібито частота і таймінги здатні впливати на продуктивність дуже помітно. І тому є як мінімум два пояснення.
По-перше, в порівнянні з контролерами пам'яті процесорів Intel контролер пам'яті Ryzen істотно повільніше. Як показують практичні випробування, реальні затримки при зверненні до пам'яті в системах на базі Ryzen виявляються в півтора-два рази вище, ніж у сучасних интеловских систем. Ось, наприклад, як оцінює контролер пам'яті нових процесорів AMD тест Cache and Memory Benchmark з утиліти AIDA64:
Зліва - результат Ryzen, праворуч - Kaby Lake. Обидва процесора працюють на частоті 3,9 ГГц з DDR4-2666 14-14-14-34
Ще більш сумну картину з реальною латентностью малює SiSoftware Sandra:
Очевидно, проблема криється в аномально повільної роботи TLB-буфера , З якісною реалізацією якого в мікроархітектурі Zen виникли якісь проблеми.
Саме тому підсистема пам'яті в платформах з процесорами сімейства Ryzen стає вузьким місцем в значно більшому числі сценаріїв. Отже, при першій-ліпшій можливості швидкість взаємодії Ryzen з пам'яттю дійсно доцільно постаратися збільшити.
Друга причина ще вагоміша. Справа в тому, що зі швидкістю роботи пам'яті жорстко пов'язана частота ключового вузла процесорів Ryzen - вбудованого північного мосту Data Fabric. Для зручності синхронізації в Ryzen він завжди працює на частоті вдвічі нижче частоти пам'яті. Тобто, наприклад, якщо пам'ять функціонує в режимі DDR4-2666, то північний міст автоматично використовує частоту 1333 МГц, і розірвати таку залежність можливим не уявляється. Правда, на відміну від всіх інших CPU, в даному випадку частота північного моста не впливає безпосередньо на швидкодію кеш-пам'яті, яка в Ryzen функціонує синхронно з обчислювальними ядрами на всіх рівнях. Проте вплив частоти вбудованого в процесор північного мосту на загальну продуктивність системи все одно не варто недооцінювати. Від неї прямо залежить швидкість роботи контролера пам'яті, контролера PCI Express, а також пропускна здатність внутріпроцессорной шини Infinity Fabric, що зв'язує воєдино чотириядерні модулі CCX (CPU Complex) і всі інші структурні блоки.
Як випливає з наведеної схеми, Infinity Fabric є двосторонню перехресну 256-бітну шину, через яку процесорні CCX спілкуються не тільки з зовнішнім світом, а й один з одним. Саме тому роль цієї шини настільки велика. Від її швидкості прямо залежить не тільки швидкодію роботи процесора з контролером пам'яті, але і те, наскільки швидко обчислювальні ядра можуть звертатися до частини L3-кеша, що відноситься до сусіднього CCX.
Проілюструвати це нескладно результатами реальних вимірів. На наступній діаграмі наводяться латентності при спільній роботі пар ядер Ryzen з одними і тими ж даними, в разі якщо ці ядра відносяться до одного і того ж або до різних CCX.
Затримки при меж'ядерном взаємодії, в разі якщо ядра знаходяться в різних CCX, перевищують звичайні затримки в кілька разів. Але збільшення швидкості роботи пам'яті збільшує частоту Infinity Fabric, в результаті чого розрив скорочується з трьох з половиною до двох з половиною разів. І в підсумку немає нічого дивного в тому, що частота роботи пам'яті в системах на базі Ryzen набагато сильніше, ніж зазвичай, впливає на швидкодію процесора в цілому. І саме на цьому факті ґрунтується рекомендація AMD вибирати для Socket AM4-систем швидкісні комплекти пам'яті і по можливості намагатися виводити частоту DDR4-пам'яті на рубежі DDR4-2933 / 3200, нехай і на шкоду затримок.
Якщо Ви помітили помилку - виділіть необхідний текст і натисніть CTRL + ENTER.