Тактовая частота оперативной памяти – насколько она важна для игрового ПК

Текущие процессоры AMD и Intel поддерживают оперативную память с довольно высокой тактовой частотой до 3200 МГц для DDR4, а с оперативной памятью DDR5 – 5600 МГц. Кроме того, более высокие тактовые частоты больше не являются чем-то необычным – в этих случаях использование специального профиля позволяет правильно управлять оперативной памятью. Чтобы получить эти тактовые частоты, вы должны выполнить настройку в BIOS (альтернатива: ручной разгон).

Мы проверили для вас, насколько тактовая частота и задержка оперативной памяти влияют на игровую производительность компьютера.

Максимально поддерживаемая частота оперативной памяти

Указанные значения максимальных тактовых частот ОЗУ часто сильно различаются между поставщиками процессоров и производителями материнских плат. Для обеспечения долговременного стабильного использования компьютера существуют спецификации для оперативной памяти от JEDEC , организации по стандартизации полупроводников. Они относятся к частотам памяти или напряжению питания. Чтобы обеспечить максимальную стабильность, разработчики CPU ориентируются именно на них.

В следующей таблице мы собрали для вас последние поколения процессоров AMD и Intel, включая тактовые частоты оперативной памяти, указанные производителями.

На многих доступных системных платах максимальная частота оперативной памяти значительно выше, чем значения, указанные выше. Самый простой способ повысить тактовую частоту основной памяти – использовать «XMP» (профиль экстремальной памяти) для Intel или «EXPO» (расширенные профили для разгона) для AMD.

На материнских платах AMD вместо XMP для модулей DDR4 используется название «DOCP» (Direct Over Clock Profile).

Производители оперативной памяти и материнских плат указывают здесь более высокие максимальные тактовые частоты оперативной памяти. Это часто сопровождается повышением напряжения питания. Даже если производители проводят для этого обширные тесты, вы не получаете стопроцентной гарантии с точки зрения совместимости и стабильности. Это означает, что если вы планируете использовать ПК 24/7, активировать такой профиль не рекомендуется.

Чтобы получить максимальную пропускную способность, обратите внимание, сколько каналов памяти поддерживает используемая материнская плата. Это число указывает, сколько основных планок памяти процессор, точнее контроллер памяти, может адресовать параллельно. Большинство материнских плат используют двухканальную архитектуру. В этом случае вы получаете значительный прирост производительности с двумя модулями оперативной памяти по сравнению с одной планкой памяти.

Оперативная память: объяснение частоты и задержки

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) похоже на кратковременную память. Все данные и команды, необходимые процессору для запуска программы, временно хранятся в оперативной памяти. Преимущество по сравнению с извлечением данных непосредственно из системной памяти, такой как жёсткий диск или твердотельный накопитель, заключается в значительно более коротком времени доступа и более высокой скорости передачи.

Планка памяти состоит из нескольких микросхем памяти, которые, в свою очередь, состоят из миллионов маленьких конденсаторов и транзисторов. Каждая ячейка памяти соответствует одному биту и может иметь состояние 1 (заряжено) или 0 (разряжено). Когда конденсаторы снова разряжаются, состояние постоянно обновляется. Транзисторы отвечают за восстановление или изменение состояния конденсатора.

Ячейки памяти расположены в виде сетки строк и столбцов, как в электронной таблице Excel, что позволяет контроллеру памяти точно адресовать каждую ячейку. Отсюда и название «память с произвольным доступом». При доступе к отдельной ячейке памяти возникают различные задержки, каждая из которых указывается в тактах и, таким образом, зависит от частоты основной памяти.

Сначала контроллер памяти активирует нужную строку и отправляет команду чтения. Эта задержка называется t RCD = задержка между строками и столбцами, что соответствует времени доступа из строки в столбец. Далее идет фактическое время доступа CL = CAS Latency, которое указывает время между командой чтения и приходом нужных данных, или другими словами, время доступа к столбцу.

Затем строка, которая была прочитана, деактивируется. Время t RAS = Active-to-Precharge Time описывает весь цикл от активации до процесса считывания с выводом данных и деактивацией. Время t RP истекает, чтобы снова активировать соответствующую линию = Время предварительной зарядки строки. Именно столько циклов требуется для повторного доступа к той же строке.

Фактическое прошедшее время можно рассчитать по частоте модуля памяти. Возьмем для примера модуль оперативной памяти DDR4 с частотой 4000 МГц и задержками CL17-17-17-37. Сначала составим обратную величину эффективной тактовой частоты, т.е. 1, деленную на 4000 МГц. Мы умножаем это значение на два (коэффициент два из-за того, что DDR = Double Data Rate) и количество прошедших тактовых циклов, то есть задержку CAS, равную 17. Это даёт нам фактическую задержку 0,0085 микросекунд или 8,5 наносекунд. Напротив, значение t RP составляет 18,5 наносекунд.

Причина коэффициента два кроется в названии DDR (Double Data Rate). В этом случае биты данных передаются как по переднему, так и по заднему фронту, т.е. дважды за такт. Так называемый пакетный режим обеспечивает увеличение пропускной способности DDR-SDRAM. Это позволяет контроллеру памяти читать или изменять несколько последовательных ячеек подряд. Это исключает первый шаг, т.е. активацию соответствующей строки с последующей командой чтения. Кроме того, оперативная память DDR4 имеет восемь буферов данных (фактор предварительной выборки), в которых буферизуются данные от пакетных обращений.

Модули памяти DDR4 имеют один 64-битный канал (72-битный, если мы также включим сюда ECC). Модули памяти DDR5, с другой стороны, оснащены двумя независимыми 32-битными каналами (40-битными с ECC). JEDEC также удвоил, так называемую, длину пакета с восьми байт (BL8) до 16 байт (BL16). Эти изменения повышают эффективность и уменьшают задержку доступа к данным. В конфигурации с двумя модулями DIMM это, по сути, делает DDR5 четырёхкратной 32-разрядной конфигурацией вместо традиционной двукратной 64-разрядной конфигурации DDR4.

Производительность при использовании XMP или EXPO в играх (DDR5)

Высокая частота оперативной памяти выгодна только для определенных приложений. Это включает, например, шифрование файлов, сжатие с помощью программ сжатия или редактирование видео. Это связано с тем, что доступ к памяти здесь является последовательным, и поэтому оперативная память может извлечь выгоду из пакетного режима и предварительной выборки данных.

Однако, если за короткое время выполняется много команд с небольшими пакетами данных, то малое время ожидания важнее, чем более высокие частоты ОЗУ. В компьютерных играх производительность видеокарты имеет первостепенное значение, так как в большинстве случаев это ограничивающий фактор. Только когда ПК находится в пределах процессорного предела, он может значительно выиграть от более быстрой оперативной памяти.

YouTuber Hardware Unboxed выложил видео, показывающее влияние более быстрой памяти DDR5 в семи играх на три текущих процессора Core i9-13900K, Ryzen 7 7700X и Ryzen 7 7950X3D. Для теста использовались два модуля по 16 ГБ в сочетании с RTX 4090, все тесты проводились в разрешении 1080p, чтобы иметь возможность протестировать как можно больше в пределе ЦП.

Оперативная память двух процессоров AMD работала на максимальной частоте 6000 МГц, поскольку на момент тестирования новая прошивка AM5 AGESA 1.0.0.7 ещё не была доступна. Ютубер также предоставляет результаты измерений с частотой 7200 МГц для процессора Intel.

Прирост производительности сильно зависит от выбранной игры. Например, в Watch Dogs Legion все три процессора выигрывают от десяти до двенадцати процентов при переходе с DDR5-4800 CL40 на DDR5-6000 CL40. В игре Horizon Zero Dawn прирост FPS у 13900K и 7950X3D почти укладывается в диапазон допусков измерений, только 7700X – самый слабый процессор в тестовом поле – может немного выиграть от более быстрой оперативной памяти.

Ещё одна игра, в которой все процессоры могут давать прирост производительности за счёт более быстрой оперативной памяти, – это Shadow of the Tomb Raider, которая, по нашему собственному опыту, хорошо масштабируется с более быстрой оперативной памятью или более быстрым процессором.

В среднем, по семи играм видно, что самый слабый процессор больше всего выигрывает от более высоких тактовых частот оперативной памяти.

Просто за счёт изменения частоты с 4800 МГц до 6000 МГц FPS увеличивается, в среднем, на одиннадцать процентов, а за счет оптимизации задержек с CL40 до CL30 можно наблюдать дальнейший прирост производительности на девять-двенадцать процентов.

С Ryzen 9 7950X3D разница в производительности между самой быстрой и самой медленной конфигурацией гораздо более управляема и составляет от семи до одиннадцати процентов. Причина номер один заключается в том, что ЦП довольно часто сталкивался с ограничениями GPU. Вторая причина заключается в том, что процессор X3D имеет значительно больший кэш L3, чем, например, 7700X, и, следовательно, меньше обращений к оперативной памяти.

13900K показывает ту же картину, что и 7950X3D. Переход с DDR5-4800 CL40 на DDR5-6000 CL30 увеличивает FPS, в среднем, всего на восемь-девять процентов. Значительно более быстрая оперативная память с частотой 7200 МГц на уровне CL32 позволяет получить ещё три процента, разница измеримая, но не очень заметная.

Производительность при использовании XMP или EXPO в играх (DDR4)

Несколько лет назад мы проводили аналогичное сравнение с оперативной памятью DDR4 и, в частности, изучали влияние задержек. Мы перечислили все скорости и задержки ОЗУ, которые мы тестировали, в таблице ниже:

Наши тесты дали почти идентичную картину. Пример Assassins Creed Odyssey показывает, что есть игры, в которых мы быстро упираемся в ограничение графического процессора и, следовательно, лишь незначительно выигрываем от более быстрой оперативной памяти. С тактовой частотой ОЗУ 3000 МГц при CL14 мы смогли измерить столько же FPS с обоими тестовыми процессорами в пределах допусков измерения, как и с тактовой частотой ОЗУ 3600 МГц или даже 4000 МГц.

F1 2019, с другой стороны, является примером того, что учитываются не только частоты оперативной памяти, но и малые задержки. В частности, процессор Intel явно выигрывает от оптимизации таймингов. С другой стороны, у AMD заметно падение значений FPS с 3800 МГц. Начиная с этой тактовой частоты оперативной памяти (реальные тактовые частоты), контроллер памяти и Infinity Fabric больше не работают в соотношении 1:1:1, а работают в соотношении 2:1:1, что приводит к резкому падению производительности.

Shadow of the Tomb Raider – ещё один пример того, как более быстрая оперативная память даёт больший прирост производительности, особенно в более низком тактовом диапазоне.

Узнайте тактовые частоты и измените их в BIOS

Узнать частоту оперативной памяти очень просто с текущей версией Windows 10 или Windows 11. Для этого откройте Диспетчер задач (Ctrl+Shift+Esc) и перейдите на вкладку Производительность. С развернутым окном и выбранной вкладкой Память легко узнать текущую «скорость» памяти. Также видно количество установленных модулей оперативной памяти и количество доступных слотов. Из этого можно сделать вывод, работает ли основная память в двухканальном режиме или нет.

Если вы хотите включить XMP или EXPO, это можно быстро сделать в BIOS. Для этого вам просто нужно включить правильный профиль RAM.

Примечание. Для материнских плат AMD AM4 здесь используется термин «DOCP».

Для этого перезагрузите ПК и во время загрузки нажмите клавишу «F2» или «Del», чтобы войти в BIOS. Там активируйте XMP, который можно найти в настройках разгона. Иногда даже может быть так, что ваша оперативная память оснащена несколькими профилями – тут, конечно, выбор за вами.

Затем подтвердите внесенные изменения и перезагрузите ПК. Затем вы можете использовать диспетчер задач, чтобы проверить, активны ли установленные частоты. Если вы не можете выбрать XMP, EXPO или DOCP в BIOS, значит, ваша оперативная память или материнская плата не поддерживают эту функцию.