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.
Одно и двухранговые ОЗУ
Доброго времени суток! 
Небольшой такой вопрос к вам, уважаемые знатоки/эксперты компьютерного железа 
В общем, в дополнении моей темы Реальная и эффективная частота ОЗУ появился такой вопрос: как обстоят дела с совместимостью разноранговых ОЗУ? А именно одно и двухранговых (различаются расположением чипов на планке, одно и двухстороннее).
В системе стоят 2 планки (2 ranks, 8 banks) одинакового объёма и частоты работы, создающих двухканальный режим работы. Как повлияет на работу системы добавление ещё одной планки (с такими же характеристиками),но только одноранговой?
Совместимы ли одноранговая и двухранговые планки? Дает ли это прирост или напротив это в ущерб производительности? Ходит слух, что разноранговая память может лишить двухканальности. Правда ли это? 
Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.
Что будет если в 1 слот поставить 2 ОЗУ. Получится ли задублировать ОЗУ?
В теории. Например две одинаковые планки? Зачем? Любопытство, ну и есть кое какие мысли по этому).
Какой эффект будет если к ПК с 1024 мб ОЗУ, процессор одноядерный добавить 1-2 гб ОЗУ
Какой эффект будет если к ПК с 1024 мб ОЗУ, 2.1гц, Ram 512, проц.(одноядерный) добавить 1-2 гб.
Не запускается виндовс после установки второй планки озу 1333mhz к озу 1600mhz (ddr3)
После установки 2й планки памяти ddd3 1333mhz к ddr3 1600mhz (обе по 4гб, обе good ram) комп выдал.
Решение
это зависит от типа установленного контроллёра памяти IMC..
они бывают 1..4-канальные, синхронные/асинхронные, симметричные/асиметричные, работающие по схемам Point-to-Point или Multi-Drop, интелектуальный или нет, и тп..
По сути, идеальным вариантом для двуканального режима считаются идентичные во-всех смыслах модули (частота, размер, геометрия), но если IMC интеллектуальный он может подстроиться под конкретную ситуацию. В данном случае, контроллёр перейдёт в двуканальный режим Flex Memory.
Но поддерживается ли такой режим моей платой? 
Решение
Добавлено через 4 минуты
Программа скорее всего отражает правду, т.к. тесты производительности показывают, что возможности графики с 8-гиговой планкой заметно ниже, чем 4+2. Но при этом почему-то одна 8-гиговая в ОЗУ-тестах показывает примерно те же результаты, что и 4+2, хотя работает явно в одноканальном режиме. Либо 4+2 в реальности тоже работают по одному каналу, но почему-то с графикой взаимодействуют лучше.
В общем, не скажу, что эта ситуация меня как-то сильно напрягает, ибо у меня компьютер в основном офисные задачи выполняет, а если приспичит поиграть, то есть старенькая видюха gtx550ti, которая в любом случае шустрее, чем встройка (хотя встройка AMD R7 сама по себе тоже очень достойная, не сильно ей проигрывает). Описал здесь ситуацию скорее как любопытный феномен к размышлению для интересующихся данной темой 
Про ранги и виртуализацию в RAM
В продолжение рубрики «конспект админа» хотелось бы разобраться в нюансах технологий ОЗУ современного железа: в регистровой памяти, рангах, банках памяти и прочем. Подробнее коснемся надежности хранения данных в памяти и тех технологий, которые несчетное число раз на дню избавляют администраторов от печалей BSOD.
Старые песни про новые типы
Сегодня на рынке представлены, в основном, модули с памятью DDR SDRAM: DDR2, DDR3, DDR4. Разные поколения отличаются между собой рядом характеристик – в целом, каждое следующее поколение «быстрее, выше, сильнее», а для любознательных вот табличка:
Для подбора правильной памяти больший интерес представляют сами модули:
RDIMM — регистровая (буферизованная) память. Удобна для установки большого объема оперативной памяти по сравнению с небуферизованными модулями. Из минусов – более низкая производительность;
UDIMM (unregistered DRAM) — нерегистровая или небуферизованная память — это оперативная память, которая не содержит никаких буферов или регистров;
LRDIMM — эти модули обеспечивают более высокие скорости при большей емкости по сравнению с двухранговыми или четырехранговыми модулями RDIMM, за счёт использования дополнительных микросхем буфера памяти;
HDIMM (HyperCloud DIMM, HCDIMM) — модули с виртуальными рангами, которые имеют большую плотность и обеспечивают более высокую скорость работы. Например, 4 физических ранга в таких модулях могут быть представлены для контроллера как 2 виртуальных;
Попытка одновременно использовать эти типы может вызвать самые разные печальные последствия, вплоть до порчи материнской платы или самой памяти. Но возможно использование одного типа модулей с разными характеристиками, так как они обратно совместимы по тактовой частоте. Правда, итоговая частота работы подсистемы памяти будет ограничена возможностями самого медленного модуля или контроллера памяти.
Для всех типов памяти SDRAM есть общий набор базовых характеристик, влияющий на объем и производительность:
частота и режим работы;
Конечно, отличий на самом деле больше, но для сборки правильно работающей системы можно ограничиться этими.
Частота и режим работы
Понятно, что чем выше частота — тем выше общая производительность памяти. Но память все равно не будет работать быстрее, чем ей позволяет контроллер на материнской плате. Кроме того, все современные модули умеют работать в в многоканальном режиме, который увеличивает общую производительность до четырех раз.
Режимы работы можно условно разделить на четыре группы:
Single Mode — одноканальный или ассиметричный. Включается, когда в системе установлен только один модуль памяти или все модули отличаются друг от друга. Фактически, означает отсутствие многоканального доступа;
Dual Mode — двухканальный или симметричный. Слоты памяти группируются по каналам, в каждом из которых устанавливается одинаковый объем памяти. Это позволяет увеличить скорость работы на 5-10 % в играх, и до 70 % в тяжелых графических приложениях. Модули памяти необходимо устанавливать парами на разные каналы. Производители материнских плат обычно выделяют парные слоты одним цветом;
Triple Mode — трехканальный режим работы. Модули устанавливаются группами по три штуки — на каждый из трех каналов. Аналогично работают и последующие режимы: четырехканальные (quad-channel), восьмиканальные (8-channel memory) и т.п.
Для максимального быстродействия лучше устанавливать одинаковые модули с максимально возможной для системы частотой. При этом используйте установку парами или группами — в зависимости от доступного многоканального режима работы.
Ранги для памяти
Ранг (rank) — область памяти из нескольких чипов памяти в 64 бита (72 бита при наличии ECC, о чем поговорим позже). В зависимости от конструкции модуль может содержать один, два или четыре ранга.
Узнать этот параметр можно из маркировки на модуле памяти. Например уKingston число рангов легко вычислить по одной из трех букв в середине маркировки: S (Single — одногоранговая), D (Dual — двухранговая), Q (Quad — четырехранговая).
Пример полной расшифровки маркировки на модулях Kingston:
Серверные материнские платы ограничены суммарным числом рангов памяти, с которыми могут работать. Например, если максимально может быть установлено восемь рангов при уже установленных четырех двухранговых модулях, то в свободные слоты память добавить не получится.
Перед покупкой модулей есть смысл уточнить, какие типы памяти поддерживает процессор сервера. Например, Xeon E5/E5 v2 поддерживают одно-, двух- и четырехранговые регистровые модули DIMM (RDIMM), LRDIMM и не буферизированные ECC DIMM (ECC UDIMM) DDR3. А процессоры Xeon E5 v3 поддерживают одно- и двухранговые регистровые модули DIMM, а также LRDIMM DDR4.
Немного про скучные аббревиатуры таймингов
Тайминги или латентность памяти (CAS Latency, CL) — величина задержки в тактах от поступления команды до ее исполнения. Числа таймингов указывают параметры следующих операций:
CL (CAS Latency) – время, которое проходит между запросом процессора некоторых данных из памяти и моментом выдачи этих данных памятью;
tRCD (задержка от RAS до CAS) – время, которое должно пройти с момента обращения к строке матрицы (RAS) до обращения к столбцу матрицы (CAS) с нужными данными;
tRP (RAS Precharge) – интервал от закрытия доступа к одной строке матрицы, и до начала доступа к другой;
tRAS – пауза для возврата памяти в состояние ожидания следующего запроса;
Разумеется, чем меньше тайминги – тем лучше для скорости. Но за низкую латентность придется заплатить тактовой частотой: чем ниже тайминги, тем меньше допустимая для памяти тактовая частота. Поэтому правильным выбором будет «золотая середина».
Существуют и специальные более дорогие модули с пометкой «Low Latency», которые могут работать на более высокой частоте при низких таймингах. При расширении памяти желательно подбирать модули с таймингами, аналогичными уже установленным.
RAID для оперативной памяти
Ошибки при хранении данных в оперативной памяти неизбежны. Они классифицируются как аппаратные отказы и нерегулярные ошибки (сбои). Память с контролем четности способна обнаружить ошибку, но не способна ее исправить.
Для коррекции нерегулярных ошибок применяется ECC-память, которая содержит дополнительную микросхему для обнаружения и исправления ошибок в отдельных битах.
Метод коррекции ошибок работает следующим образом:
При записи 64 бит данных в ячейку памяти происходит подсчет контрольной суммы, составляющей 8 бит.
Когда процессор считывает данные, то выполняется расчет контрольной суммы полученных данных и сравнение с исходным значением. Если суммы не совпадают – это ошибка.
Технология Advanced ECC способна исправлять многобитовые ошибки в одной микросхеме, и с ней возможно восстановление данных даже при отказе всего модуля DRAM.
Исправление ошибок нужно отдельно включить в BIOS
Большинство серверных модулей памяти являются регистровыми (буферизованными) – они содержат регистры контроля передачи данных.
Регистры также позволяют устанавливать большие объемы памяти, но из-за них образуются дополнительные задержки в работе. Дело в том, что каждое чтение и запись буферизуются в регистре на один такт, прежде чем попадут с шины памяти в чип DRAM, поэтому регистровая память оказывается медленнее не регистровой на один такт.
Все регистровые модули и память с полной буферизацией также поддерживают ECC, а вот обратное не всегда справедливо. Из соображений надежности для сервера лучше использовать регистровую память.
Многопроцессорные системы и память
Для правильной и быстрой работы нескольких процессоров, нужно каждому из них выделить свой банк памяти для доступа «напрямую». Об организации этих банков в конкретном сервере лучше почитать в документации, но общее правило такое: память распределяем между банками поровну и в каждый ставим модули одного типа.
Если пришлось поставить в сервер модули с меньшей частотой, чем требуется материнской плате – нужно включить в BIOS дополнительные циклы ожидания при работе процессора с памятью.
Для автоматического учета всех правил и рекомендаций по установке модулей можно использовать специальные утилиты от вендора. Например, у HP есть Online DDR4 (DDR3) Memory Configuration Tool.
Итого
Вместо пространственного заключения приведу общие рекомендации по выбору памяти:
Для многопроцессорных серверов HP рекомендуется использовать только регистровую память c функцией коррекции ошибок (ECC RDIMM), а для однопроцессорных — небуферизированную с ECC (UDIMM). Планки UDIMM для серверов HP лучше выбирать от этого же производителя, чтобы избежать самопроизвольных перезагрузок.
В случае с RDIMM лучше выбирать одно- и двухранговые модули (1rx4, 2rx4). Для оптимальной производительности используйте двухранговые модули памяти в конфигурациях 1 или 2 DIMM на канал. Создание конфигурации из 3 DIMM с установкой модулей в третий банк памяти значительно снижает производительность.
Список короткий, но здесь все самое необходимое и наименее очевидное. Конечно же, старый как мир принцип RTFM никто не отменял.
Выбираем оперативную память: руководство Hardwareluxx
Страница 3: Полезные сведения для опытных пользователей
В чем разница между «Double Sided» и «Single Sided»?
На практике одно- или двусторонние DIMM для работы системы роли не играют. Но если вы планируете разогнать память до максимума, то односторонние DIMM дают преимущество, поскольку чипов памяти на них меньше.
В чем разница между одноранговыми и двуранговыми модулями?
Одноранговые и двуранговые модули часто связывают с односторонними и двухсторонними DIMM, но это не одно и то же. Производители памяти в качестве ранга подразумевают физическую структуру модуля и подключение чипов памяти. Например, 1Rx4, 2Rx4 или 2Rx8. В случае «1R» и «2R» как раз обозначены одно- или двуранговые модули, а «x4» и «x8» соответствует разрядности чипов (4 бита и 8 битов), которые объединены в так называемые банки.
У обычных UDIMM (Unbuffered, небуферизованных) для настольных платформ каждый ранг соответствует 64-битному блоку. Чтобы получить один ранг на модуле, нужны восемь чипов x8 или 16 x4 (8 x 8 = 64 / 64 = 1 или 16 x 4 = 64 / 64 = 1). Примером двухрангового модуля будет 16 x8 (16 x 8 = 128 / 64 = 2). В профессиональном сегменте встречаются DIMM с кодом коррекции ошибок ECC (Error Correction Code), здесь к 64 битам ранга добавляются еще 8 бит на коррекцию, что дает 72 бита. Соответственно, здесь уже используются девять чипов x8 (9 x 8 = 72 / 72 = 1) для одного ранга и 18 x8 чипов (18 x 8 = 144 / 72 = 2) для двух рангов.
В серверном сегменте встречаются модули с четырьмя и даже восемью рангами. Например, 36 x8 чипов (36 x 8 = 288 / 72 = 4) и 72 x8 чипов (72 x 8 = 576 / 72 = 8). Таким образом, можно встретить двухранговые DIMM, но модули памяти будут припаяны только с одной стороны платы (односторонние).
Чем отличаются чипы памяти?
Разными бывают не только модули памяти, но и чипы IC (Integrated Circuit), которые производятся Samsung, Micron и SK Hynix, причем можно встретить разные версии, которые по-разному реагируют на разгон. Самые дешевые DIMM часто получают «плохие» чипы памяти, которые плохо разгоняются, а дорогие DIMM, напротив, комплектуются отобранными чипами. И с разгоном они способны дать более высокий уровень производительности. Хорошим примером можно назвать популярные, но дорогие чипы Samsung B-Die, которые уже не производятся.
Как оптимизируют PCB?
В качестве примера можно привести многослойную PCB с увеличенными дорожками, которые пропускают больший ток с меньшим сопротивлением. Теоретически такие планки лучше разгоняются. Современные DIMM используют PCB, как минимум, с восемью слоями.
Какую материнскую плату следует брать для разгона памяти?
Действительно, на рынке есть материнские платы, специально предназначенные для разгона памяти. Например, ASUS ROG Maximus XI Apex или ASRock X299 OC Formula, которые обеспечивают, максимум, два или четыре слота DIMM, соответственно. Особая «фишка» этих моделей в том, что слоты DIMM расположены как можно ближе к сокету CPU, но при этом доступны 2- или 4-канальный режим работы, чтобы не пришлось жертвовать пропускной способностью. В результате даже на высоких тактовых частотах после разгона гарантируется стабильная передача сигналов.
Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).
