Quad mode что это
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.
Режимы одноканальной и многоканальной памяти
Тип материала Установка и настройка
Идентификатор статьи 000005657
Последняя редакция 14.11.2017
Системные платы Intel® для настольных ПК позволяют настраивать несколько типов режимов памяти по количеству установленных модулей памяти (DIMM):
Одноканальный (асимметричный) режим
Этот режим обеспечивает операции одноканальной пропускной способности и используется, если установлен только один модуль DIMM или если емкость нескольких модулей DIMM неравнозначна. При использовании модулей DIMM с разной скоростью между несколькими каналами также используется самый короткий цикл синхронизации памяти.
Один канал с одним модулем DIMM
Один канал с тремя модулями DIMM
При загрузке определяется конфигурация памяти, и система может вывести следующее предупреждение:
Alert: Maximum memory performance is achieved with equal amounts of memory installed in each channel. Press any key to continue.
С текущими модулями DIMM компьютер установлен в одноканальный режим, но его можно изменить на двухканальный. Если вы отключите модули DIMM и переставите их должным образом, вы установите двухканальный режим.
Двухканальный (чередующийся) режим
Этот режим обеспечивает более высокую пропускную способность памяти и включается при равенстве емкостей обоих каналов DIMM. При использовании модулей DIMM с разной скоростью используется самый короткий цикл синхронизации памяти.
Два канала с двумя модулями DIMM
Два канала с тремя модулями DIMM
Два канала с четырьмя модулями DIMM
Правила включения двухканального режима
Для включения двухканального режима необходимо выполнить следующие условия:
Конфигурации, не соответствующие перечисленным выше условиям, будут работать в одноканальном режиме. Соблюдение перечисленных ниже условий НЕ обязательно:
Общая скорость канала памяти определяется по скорости самого медленного модуля DIMM в системе.
Трехканальный режим
Трехканальный интерливинг позволяет сократить общее время ожидания при обращении к памяти благодаря поочередному обращению к модулям DIMM. Данные распределяются между модулями памяти в соответствии с перемежающимся шаблоном.
Три независимых канала памяти позволяют использовать два возможных режима интерливинга:
Четырехканальный режим
Этот режим доступен при установке четырех (или кратного четырем количества) модулей DIMM с одинаковыми емкостью и скоростью в четырехканальных разъемах. При установке двух модулей памяти система работает в двухканальном режиме. При установке трех модулей памяти система работает в трехканальном режиме.
Четыре канала с четырьмя модулями DIMM:
Четыре канала с восемью модулями DIMM:
Опция Flex
Этот режим обеспечивает одновременное использование двухканального и одноканального режимов во всей памяти DRAM. На рисунке описана конфигурация режима Flex с использованием двух модулей DIMM. Для этого надо выполнить следующие шаги:
Как правильно конфигурировать оперативную память
Содержание
Содержание
Практически каждый начинающий пользователь, начавший апгрейд компьютера, сталкивается с вопросом конфигурирования оперативной памяти. Что лучше, одна планка на 16 Гб или две по 8 Гб? Как включить двухканальный режим? В какие слоты ставить планки памяти — ближние или дальние от процессора? Как включить XMP профиль? Какой прирост производительности дает двухканальный режим, включение XMP профиля и разгон памяти?
В идеале конфигурирование памяти желательно начать еще до ее покупки, прикинув, какой объем памяти (ОЗУ) достаточен для ваших задач. Однако зачастую приходится добавлять память к уже имеющейся, что несколько усложняет дело.
Современные приложения и игры стали требовательны к подсистеме памяти, и важно, чтобы она работала в двухканальном режиме для максимальной отдачи. Почему так происходит?
В первую очередь из-за роста производительности процессоров. ОЗУ должна успевать загрузить работой все ядра процессоров, которых становится все больше с каждым годом.
В играх требования к скорости памяти растут в первую очередь от того, что проекты становятся все реалистичнее, увеличиваются в объемах и детализации 3D-моделей. Новые игры вплотную подбираются к отметке в 100 Гб, и этот объем в первую очередь состоит из текстур высокого разрешения, которые надо переместить с накопителя и обработать.
Недорогие ПК и ноутбуки со встроенной в процессор графикой получают приличный прирост от быстрой памяти и включения двухканального режима. Ведь обычная ОЗУ там используется и видеоядром. Поэтому давайте для начала разберем все о двухканальном режиме ОЗУ.
Двухканальный режим работы памяти
На большинстве материнских плат устанавливаются два или четыре слота под ОЗУ, которые могут работать в двухканальном режиме. Слоты материнской платы обычно помечаются разными цветами.
Чтобы реализовать самый оптимальный режим работы памяти в двухканале, нужно установить два одинаковых модуля ОЗУ в слоты одинакового цвета. Слоты для двух модулей ОЗУ в двухканале обычно называются DIMMA1(2) и DIMMB1(2). Желательно уточнить это в инструкции к вашей материнской плате.
Не всегда у пользователей бывают модули, совпадающие по частотам и таймингам. Не беда, двухканал просто заработает на скорости самого медленного модуля.
Двухканальный режим работы ОЗУ довольно гибок и позволяет установить и разные по объему модули. Например — 4 Гб и 2 Гб в канале A и 4 Гб и 2 Гб в канале B.
Как вариант, можно установить 8 Гб ОЗУ как 4 Гб в канале A и 2+2 Гб в канале B.
И даже конфигурация 4 Гб в канале A и 2 Гб в канале B будет работать в двухканальном режиме, но только для первых 2 Гб ОЗУ.
Но бывают такие ситуации, когда пользователь специально выбирает одноканальный режим работы ОЗУ с одним модулем. Например, если ставит только 16 Гб памяти и только через пару-тройку месяцев накопит на второй модуль на 16 Гб.
Ниже я протестирую, можно ли увеличить производительность одного модуля, разогнав его. А заодно протестирую все возможные режимы работы ОЗУ: с настройками по умолчанию, с включенным XMP профилем и с разгоном. Все тесты проведу как для одноканального режима работы, так и для двухканального.
Серверных материнских плат с четырехканальным режимом работы ОЗУ мы касаться не будем из-за их малого распространения.
Сколько модулей памяти оптимально для производительности?
Теперь нам надо решить, сколько модулей памяти лучше ставить в компьютер.
Если у вас материнская плата с двумя разъемами под ОЗУ, то выбор очевиден — вам нужно ставить две планки с подходящим вам объемом.
А вот если слотов под память у вас четыре, то, поставив четыре планки в четыре слота, можно получить небольшой прирост производительности. Прочитать об этом можно тут.
Но минусы такого решения перевешивают — у вас не остается слотов под апгрейд, модули памяти меньшего объема быстрее устаревают морально и меньше ценятся на вторичном рынке.
Какого объема ОЗУ достаточно?
При выборе объема ОЗУ ориентируйтесь на 8 Гб для офисного ПК и 16 Гб для игрового.
Выбирая 32 Гб ОЗУ, вы получите еще и прирост производительности, ведь большинство модулей DDR4 на 16 Гб — двухранговые. Это значит, что контроллер памяти в процессоре может чередовать запросы к такой памяти, повышая производительность в рабочих приложениях и играх.
Популярная двухранговая память
То есть, 2х16 Гб ОЗУ будут быстрее 2х8 Гб с той же частотой. Но есть и небольшой минус — у двухранговых модулей более низкий разгонный потенциал.
Посмотреть тип памяти можно программой CPU-Z, во вкладке SPD.
В какие слоты ставить модули памяти — ближние или дальние от процессора?
Раньше ОЗУ чаще ставили в самые ближние к процессору слоты (левые), но теперь все не так однозначно. Надо смотреть инструкцию к материнской плате и ставить по указаниям производителя.
Например, ASUS почти всегда рекомендует ставить память во второй слот.
Включение XMP профилей
Память с высокой частотой недостаточно просто установить в материнскую плату, чтобы она заработала на заявленной скорости. Как правило, скорость ограничится стандартной частотой для вашего процессора и материнской платы. В моем случае это 2400 МГц.
Чтобы активировать для ОЗУ скорость работы, которая записана в XMP профиле, надо зайти в BIOS и в разделе, посвященном настройке памяти, включить нужный XMP профиль. Вот так это выглядит на материнской плате MSI B450-A PRO MAX.
Тестирование разных режимов работы памяти
А теперь давайте протестируем память в разных режимах работы. Главной целью тестов будет разница работы в одно- и двухканальных режимах и разгоне.
Начнем с тестирования пропускной способности чтения ОЗУ в AIDA64, в Мб/сек.
На графиках одноканальный режим работы отмечен как (S), а двухканальный — как (D), вместе с частотой работы памяти.
ОЗУ в двухканале прилично выигрывает.
Тестирование в архиваторе WinRAR 5.40 преподносит первый сюрприз. Одна планка памяти в разгоне до 3400 МГц работает быстрее, чем две на частоте 2933 МГц.
Архиватор 7-Zip 19.0, итоговая скорость распаковки в MIPS. Опять одна планка в разгоне обошла две на 2933 МГц.
Скорость работы архиваторов имеет важное практическое значение — чем она быстрее, тем быстрее будут устанавливаться программы и игры.
Из игр я выбрал Assassin’s Creed Odyssey и Shadow of the Tomb Raider. Для минимизации воздействия видеокарты на результаты я отключил сглаживание и выставил разрешение в 720p.
В Assassin’s Creed Odyssey даже при 50 % разрешения кое-где производительность упиралась в GeForce GTX 1060, ее загрузка доходила до 99 %.
Более быстрая видеокарта позволила бы еще нагляднее увидеть прирост производительности от режимов работы ОЗУ.
Assassin’s Creed Odyssey, средний FPS. Одна планка ОЗУ, работающая с разгоном, сумела обогнать две планки в двухканале, на частоте 2400 МГц.
Shadow of the Tomb Raider, DX12, средний FPS. Картина повторяется, и одна планка памяти в разгоне быстрее, чем две низкочастотные.
Демонстрация плавности геймплея в Shadow of the Tomb Raider с одним модулем ОЗУ на 3400 МГц. Надо учесть, что запись съела пару кадров результата.
Выводы
В моих тестах один двухранговый модуль памяти на 16 Гб в разгоне обогнал в архиваторах модули с частотой 2933 МГц, работающие в двухканале. А в играх обогнал модули, работающие с частотой 2400 МГц.
Это значит, что вы можете купить быстрый модуль на 16 Гб и добавить еще 16 Гб, когда его станет не хватать.
Но самый идеальный вариант компоновки памяти — два одинаковых модуля в двухканальном режиме.
И совсем хорошо, если вы потратите немного времени на ее разгон. Благо, есть много хороших гайдов на эту тему.