Alder Lakeプロセッサは、ゲームのワークロードだけでなく、ワークロードにも最適なCPUを実現する、非常に多くの新しいテクノロジーをもたらしました。 Intelが特に注意を払っている重要な革新の1つは、DDR5SDRAMのサポートです。有効周波数の増加のおかげで、次世代メモリは、プロセッサがデータにアクセスしているときのスループットの顕著な増加をもたらしました。これは、おそらくAlderLakeの成功の要素の1つでした。 Web上で見つけることができる新しいIntel®プロセッサ（3DNewsを含む）のほとんどのレビューはDDR5 SDRAMを使用して行われ、LGA1700プロセッサソケットを備えた市場のすべてのフラッグシップマザーボードはサポートするように方向付けられているため、少なくともこれはあなたが考えるかもしれない方法ですこの特定のタイプのメモリ。
しかし実際には、新しいシステムの自己組織化に関しては、AlderLake用のDDR5SDRAMの取得は、かなり複雑で費用のかかる作業です。このようなメモリは実際には販売されておらず、実際に販売されている場合、そのコストは同じ容量の高品質DDR4SDRAMのコストの1.5倍から2倍であることがわかります。
しかし幸いなことに、Alder Lakeプロセッサには柔軟なメモリコントローラがあり、DDR5 SDRAMのサポートとともに、通常のDDR4SDRAMとの互換性を維持しています。このサポートはマザーボードレベルで実装されています。店舗で入手可能なLGA1700マザーボードの中には、DDR5とDDR4の両方（同時に両方ではない）用のDIMMスロットを備えたマザーボードがあります。したがって、DDR5にお金をかけるのが適切であると考えていないユーザーは、システムに過去の標準の共通メモリを備えた新しいプロセッサを装備する機会があります。
自然な疑問が生じます。DDR4SDRAMを選択した場合、AlderLakeのいくつかの重要な利点が失われることはありません。この資料が取り上げられるのはその答えであり、DDR4およびDDR5を使用する場合の新しいプロセッサの動作を実際に比較します。 DDR4は実際には動作周波数が低く、その結果、帯域幅が低いため、詳細な調査が必要ですが、同時に、遅延の約1.5倍の利点を提供できます。言い換えると、DDR4とDDR5の対立は、AlderLakeやその他の最新のプロセッサのパフォーマンスに影響を与える要因（遅延または帯域幅）を特定することです。
一般的なDDR4-3600CL16モジュールを備えたデュアルチャネルメモリサブシステムは、約57 GB / sのピーク帯域幅と8.9nsのCASレイテンシを提供します。同時に、非常に高速な（最新の標準による）DDR5-6000 CL36モジュールのメモリサブシステムは、12nsの遅延で96GB / sを生成できます。この単純な例から、このタイプまたはそのタイプのメモリの利点について明確な結論が出ない可能性が高いことはよく理解されています。一部のアプリケーションでは、単位時間あたりにより多くのデータを受信することがより重要ですが、一部のアプリケーションでは、データがより速く到着することがより重要です。同時に、メモリサブシステムのパラメータの違いにより、ボリュームが30MBに達するAlderLakeの容量の大きいL3キャッシュを部分的にスムーズにすることができます。これはすべて、Alder Lakeに基づいてシステムを構築する際に、オプションのDDR5を支持する議論と見なすことができます。実際に確認が得られれば、多くの愛好家にとってLGA1700エコシステムに入るしきい値が大幅に低下することを意味します。すべてを適切にチェックすることだけが残っており、DDR4でAlder Lakeをテストすることに反対しなかった、Intelとのパートナーシッププロジェクトの一環として行いますが、逆に、このテストに必要な機器のフルセットを提供しました。
DDR5 SDRAMが本当に優れている理由：
Alder Lakeファミリのプロセッサが発表された時点で、IntelはDDR5SDRAMサポートを重要な利点の1つとしてランク付けしました。新しいタイプのメモリの抽象的な「革新」、デスクトッププラットフォームでの実装における同社のリーダーシップ、および周波数と帯域幅の大幅な増加について議論がありました。しかし、ユーザーはこれらの主張を懐疑的に見ました。彼らは明らかに、DDR5に固有のレイテンシーと、Alder Lake仕様で宣言された新しいタイプのモジュールのサポートされる周波数が、最新のDDR4SDRAMが処理できる周波数からそれほど遠くないという事実を好みませんでした。
第12世代Core™プロセッサの仕様を見ると、DDR5-4800との互換性のみが約束されています。せいぜい店舗で提示されるこのタイプのモジュールは、36-36-36-72のタイミングスキームを提供できますが、38-38-38-76または40-40-40-76でさえある可能性が高くなります。非常に普通のメモリの背景、たとえば、レイテンシー16-18-18-36のDDR4-3600またはタイミング19-19-19-43のオーバークロックDDR4-4400に対して、そのようなパラメーターを持つDDR5は実際には青白いように見えます。
しかし、すべてがそれほど悲しいわけではありません。まず、メモリメーカーは、最大6000 MHzの周波数のDDR5を提供する準備ができており、このようなメモリは、仕様には反映されていませんが、デスクトップのAlderLakeプロセッサと問題なく互換性があります。そして第二に、そしてはるかに重要なことは、DDR5はデータ転送頻度の直線的な増加だけではないことを意味します。実際、新しい標準は、メモリサブシステムのアーキテクチャとロジックに非常に大きな変更をもたらし、そのおかげで効率が向上します。たとえば、マイクロンによれば、DDR4 SDRAMと同じ周波数で動作し、DDR5は実際に36％多いデータを転送でき、DDR4-3200からDDR5-4800への移行により、実際に観測される帯域幅が87％増加します。
しかし、そのような成長率はどこから来ているのでしょうか。これを理解するには、メモリタイプの名前に含まれる周波数は、実際にはメモリ自体の周波数ではないことを覚えておく必要があります。ミニチュアコンデンサのアレイであるランダムアクセスメモリのコアは、長年にわたってほぼ同じ低周波数（約200 MHz）で動作しています。メモリモジュールインターフェイスの有効周波数のみが増加しています。これは、DRAMデバイスを高速化することによってではなく、その数を増やすことによって、つまり並列処理を増やすことによって、まったく保証されません。
これはまさにDDR4からDDR5への移行で起こったことです。新しいメモリモジュールは2倍のバンクグループ（8対4）を提供しますが、グループ内のバンクの数は以前と同じままです（4）。これにより、2倍高速なメモリバスをデータで満たすことができるだけでなく、同時にトランザクションの効率が向上します。これは、バンクのグループ数が増えると、同時に開いているページが増え、それによって増加するためです。単純なスキームを使用してデータにアクセスする可能性-低レイテンシー。
メモリインターフェイスの周波数、つまりメモリバスを介して送信される情報の密度の増加は、転送に使用されるパケットの長さを2倍にするという別の簡単な手法によって提供されます。 DDR4 SDRAMで1つのパケットにデータバスでの8つの連続した転送が含まれている場合、DDR5では16の転送があり、したがって、実効速度が向上します。これは、モジュールの名前に次の形式で正確に示されます。 4桁の数字。
ただし、この時点で、パケットサイズが過度に大きくなるという問題がありました。コンベンショナルメモリモジュールのデータバス幅は64ビットであり、1つのパケットに16の転送を組み合わせると、一度に128バイトのデータがモジュールから送信されます。最新のプロセッサの観点からは、これは非常に不便なボリュームです。これは、キャッシュメモリラインの長さがその半分の64バイトであるためです。この不整合を解消するために、DDR5アーキテクチャに別の基本的な変更が加えられました。各モジュールの64ビットバスが2つの独立した32ビット部分に分割されました。
つまり、単一の物理DDR5モジュールは、32ビットバスを備えた2つの独立したモジュールとして論理的に編成され、単一のPCB上に組み立てられます。したがって、DDR5では、デュアルチャネルアクセスモードが1つのモジュール内に実装されています。そして、DDR4に対するDDR5の利点について話すときに最初に注目されるのは、有効周波数の増加に加えて、この革新です。ただし、1つの64ビットチャネルが32ビット幅の2つのチャネルに置き換えられるため、これによってデータ転送速度が実際に向上することはないことを理解する必要があります。ただし、このような組織では、モジュールの半分で2つの異なる操作を同時に実行できるため、一定のメリットが得られます。これまではそのような可能性はありませんでした。
このようなメモリがバンクのセル内の情報を「更新」することを学習したため、DDR5の効率がさらに向上しますが、以前はこの操作がすべてのバンクに対して一度に実行されていました。メモリセルでの電荷の再生はデータの安全性を保証するものであり、設定された間隔で繰り返す必要があります。 DDR4でのこのプロセスでは、他の操作を終了する必要がありましたが、実際には、有用な操作が定期的にブロックされていました。 DDR5メモリでは、グループ内の異なるバンクに対して1つずつ再生を実行することが可能になりましたが、残りのバンクは引き続き参照できます。そして、これによりDDR5のパフォーマンスがさらに6〜9％向上します。
しかし、最終的には、DDR5のすべてのアーキテクチャの変更により、データ転送頻度の増加とバスのより効率的な使用という点で速度が向上します。同時に、レイテンシーの問題は回避されます。そして、なぜこれがそうなのかは非常に明白です。この特性では何もできません。これは、基盤となるDRAMコアの遅延と、以前よりも長いデータパケットを形成するのにかかる時間によるものです。
Alder Lakeメモリコントローラーの機能：
AlderLakeプロセッサがDDR5SDRAMの可能性を最大限に発揮できるように、2つのデュアルチャネルメモリコントローラが装備されています。通常の意味で「チャネル」ごとに1つのコントローラ（最も一般的なケースでは、モジュールごとにコントローラ）です。 AlderLakeプロセッサを搭載したシステムでDDR4SDRAMが使用されている場合、2つのコントローラのそれぞれで最初のチャネルのみが使用されます。システムがDDR5SDRAMを使用している場合、各コントローラの2つのチャネルは、モジュール内に実装された32ビットサブチャネルのペアで動作します。つまり、DDR5 SDRAMを使用すると、Alder Lakeプロセッサをベースにしたシステムで4チャネルメモリモードを有効にできますが、DDR4 SDRAMを使用する場合は、2チャネルモードしか使用できません。ただし、忘れないでください。どちらの場合も、メモリバスの合計幅は同じままです（128ビット）。 DDR5の場合は4つの32ビットチャネルで構成され、DDR4の場合は2つの64ビットチャネルで構成されます。
もう1つの重要なポイントは、メモリコントローラーの周波数をメモリバスの周波数に関連付ける乗数の使用であり、RocketLakeで導入されました。前世代のプロセッサにはそのような乗数が2つあり、現在の世代にはすでに3つあります。これらはコード名がGear1、Gear 2、Gear 4であり、実際には、メモリバスをメモリコントローラーの周波数と同じ周波数（Gear 1）、2回（Gear 2）、または4回動作させることができます。より高い（ギア4）..。このような分周器が必要なのは、CPUの一部であるメモリコントローラで達成可能な最大周波数が制限されており、その上限がメモリモジュール、特にDDR5SDRAMで可能な速度よりも大幅に低いためです。 。
Rocket Lakeプロセッサでは、パフォーマンスの観点から（つまり、同期モードで）最も効率的なGear 1マルチプライヤを選択したときに可能な最大メモリモードは、DDR4-3600、または偶然にもDDR4-3733でした。 Alder Lakeでは、メモリコントローラーがもう少し順応性が高くなり、4.0GHzに近い周波数に従うことができます。それにもかかわらず、コントローラーがギア1モードからギア2モードに自動的に切り替わる境界は、正式には3.6GHzのままでした。つまり、デフォルト設定では、同期メモリモードがDDR4-3600までのモジュールでAlder Lakeで使用できますが、Gear 1で手動構成を使用すると、DDR4-4000も機能させることができます。幸い、ユーザーの要求に応じてコントローラーモードを切り替えることは、LGA1700に基づくほとんどすべてのマザーボードのBIOSで利用できます。
より高速なDDR4メモリへの移行では、いずれの場合も同期を中止してGear 2モードに切り替える必要があります。これを含めると、以前と同様に、メモリサブシステムのパフォーマンスにいくらかのペナルティが課せられます。このため、AlderLakeで高速DDR4を使用することはお勧めできません。同期Gear1を超えず、DDR4-3600またはDDR4-4000の使用に制限する方がはるかに合理的です。
しかし、DDR5では、状況はまったく異なります。最も単純なモジュールの周波数はDDR5-4800マークから始まります。これは、原則として、Gear1同期モードを使用できないことを意味します。したがって、どのDDR5でも、Gear 2メモリバス周波数ダブリングモードを使用する必要があります。これは、現在利用可能なすべてのDDR5モジュールに適用可能であり、プロセッサがDDR5SDRAMのサポート。
Gear 4の4倍のメモリ乗算器も機能しますが、今はそれを使用しても意味がありません。アクティブ化されたときにパフォーマンスに課せられるペナルティは、Gear 2乗数の場合よりも高くなります。したがって、メモリコントローラーの周波数がGear 2モードの境界値に達した場合、つまりDDR5より前でない場合にのみ必要になる場合があります。周波数は7200MHzマークを超えます..。
もう1つの詳細に注意する必要があります。メモリコントローラの動作周波数は、プロセッサ周波数と同様に形成されます-特定の基本周波数による乗算器の積として。 LGA1700システムのこの基本周波数は、100MHzまたは133MHzの2つのオプションから選択できます。これらの値の間にパフォーマンスの違いはありませんが、最も近い値の間のステップを決定することにより、選択可能なメモリ周波数のセットに影響を与えます。ただし、ここには微妙な違いもあります。AlderLakeのメモリコントローラー周波数に適用できる最大動作乗数は30倍であるため、Gear 1モードの高速DDR4オプションの場合、100MHzの基本メモリコントローラー周波数が回転します。役に立たない。 Gear 2モードを使用するDDR5システムでは、両方の値を簡単に選択できますが、DDR5をサポートするマザーボードはデフォルトで100MHzを使用する傾向があります。
原則として、最近のマザーボードは、メモリオプションを選択するときにこれらすべてを自動的に考慮しますが、マザーボードのBIOSには、メモリコントローラの基本周波数を手動で切り替える機能があります。
DDR5 SDRAMへの電力供給方法：
DDR5モジュール間のもう1つの注目すべき違いは、異なる電源方式と低い電圧を使用していることです。新しいメモリの電圧変換器はマザーボードからモジュール自体に移動し、ボードから5 Vを受け取り、その場で直接必要な電圧を形成します。これにより、チップの電源の安定性を向上させ、電磁干渉を減らすことができますが、モジュール自体に電源要素を配置する必要があるため、モジュール自体はやや高価になります。しかし、これのおかげで、マザーボードのDIMMスロットの電源供給方式が不十分であるという問題は過去のものになるはずです。
仕様に従って、各モジュールに取り付けられたパワーマネジメント集積回路は、5つのラインに電圧を供給する必要があります。そのうちの2つの主要な電圧は重要です。VDDはメモリコアに印加される電圧であり、VDDQはI / Oの電圧です。回路。これらの電圧の公称値は1.1Vですが、オーバークロックメモリのメーカーは、DDR5メモリチップがより高い周波数で安定して動作するのに役立つため、すぐにこれらの値を過大評価し始めました。
マザーボードからモジュールへの電源回路の転送にもかかわらず、BIOSを介してメモリ電圧を制御する機能は失われていません。 LGA1700ボードは、メモリモジュール用の電源管理ツールの完全なセットを提供し、VDDおよびVDDQ電圧を5〜10mVステップで少なくとも1.435Vに上げることができます。同時に、電圧変動の上限が高いモジュールがあります。これは、メーカーが選択した電源コントローラーによって決定されます。さらに、各モジュールには独自の電圧レギュレータがあるため、それらの電源を個別に制御できます。
予想に反して、DDR5チップに電力を供給するメイン電圧をDDR4と比較して0.1 V下げても、モジュールの加熱が低下することはありません。それどころか、DDR5は比較的高温になるようです。
それはすべて、特に電圧が上昇した場合に非常に多くの熱を発生する電源回路に関するものです。したがって、オーバークロックDDR5 SDRAMモジュールの大規模なヒートシンクは、決して装飾的な要素ではなく、本当に必要な要素です。
理想的なDDR5-G.SkillTrident Z5 RGB F5-6000U4040E16GX2-TZ5RK：
テストのために、G-SkillからDDR5-6000 Trident Z5RGBシリーズを入手することができました。最終的に実験室で使用されたF5-6000U4040E16GX2-TZ5RKキットには、2つの16GBモジュールが含まれています。これらの各モジュールは、オーバークロックDDR5に適しているため、熱放散プレートと、上端に沿って動作する制御されたRGB照明を備えています。
DDR5モジュールはDDR4モジュールと非常によく似ています。そして確かにそうです。それらは同じ寸法であり、ナイフコネクタの接点の数でさえ同じままでした-288個。ただし、DDR5とDDR4は、論理レベルだけでなく機械レベルでも互換性がありません。 DDR4 DIMMに新しいタイプのモジュールを取り付けることは、少なくともスロット内のキースロットの位置が異なるために機能しません。すぐに目立たなくても、彼はモジュールの中央に近づきました。
F5-6000U4040E16GX2-TZ5RKメモリは40-40-40-76のタイミングで設計されていますが、同社には同様のバリエーションがあり、より積極的な36-36-36-76の遅延がありますが、それでも理想的であることが判明しました。実験のための試験場。その理由は、まず第一に、G.Skillの高速DDR5 SDRAMバージョンは、選択されたSamsungチップを使用しているためです。これは、電圧の増加に伴う周波数スケーラビリティの観点から、現在最良のオプションのようです。言い換えれば、そのようなメモリは、伝説的なサムスンのBダイチップを搭載したDDR4モジュールの本格的な後継機種と呼ぶことができます。
公平を期すために、SK Hynix製のDDR5チップも優れたオーバークロックの可能性を秘めていますが、それらに基づくメモリはまだ非常にまれです。同時に、Micronによって製造された最も一般的なチップは、残念ながら、うまくスケーリングしません。ただし、これらは最も一般的なDDR5-4800およびDDR5-5200モジュールに含まれており、このようなメモリキットをDDR5-5600モード以上で動作させることはほとんど不可能です。
仕様によると、G.SkillF5-6000U4040E16GX2-TZ5RKキットは1.3Vで動作するように設計されています。この電圧は、DDR5SDRAMの1.1V規格で設定されている公称値よりも約20％高くなっています。 DDR5メモリの状況はDDR4の場合と同じです。周波数の増加の基礎となるのは、電源電圧の増加です。また、1.3 Vレベルは高すぎるようには見えません。一部のDDR5メーカーは、メモリにさらに高い電圧を宣言することを躊躇しません。最大1.4Vです。
G.Skill F5-6000U4040E16GX2-TZ5RKキットに含まれるモジュールはピアツーピアであり、各モジュールは8つの16ギガビットチップを使用します。残念ながら、16 GBのボリュームを持つデュアルランクDDR5モジュールはありません。これは、16GBが使用可能なチップの最小容量であるためです。
G.Skillは、ASUSおよびMSIのLGA1700ボードとの互換性について、高速DDR5モジュールを事前にテストしています。これらのボードは、新しいメモリのすべての可能性を明らかにするために推奨できます。構成を容易にするために、F5-6000U4040E16GX2-TZ5RKにはXMPプロファイルがありますが、これらのモジュールではXMP3.0機能はまだ使用されていません。メーカーが用意した設定のバリエーションは1つだけです。
調整されたタイミングのDDR5とDDR4：
このセクションでは、市場で入手可能なメモリモジュールを微調整してさらに絞り出そうとするとどうなるかについて説明します。繰り返し示したように、仕様およびXMPで指定されているよりも積極的なタイミングを選択すると、少なくともDDR4の場合、パフォーマンスが大幅に向上することがよくあります。したがって、そのようなメモリを慎重に最適化すると、DDR5よりもさらに優れていることがわかりますか？確認しよう。
DDR4システムで可能な限り最大のパフォーマンスを得るために、テストのこの部分では、SamsungB-dieチップをベースにしたDDR4SDRAMキットを使用しました。このメモリにより、他のどのキットよりもレイテンシを最小限に抑えることができます。同時に、メモリ周波数をできるだけ上げようとはしませんでしたが、DDR4-4000モードでの作業を目指しました。これは、AlderLakeが同じコントローラーとメモリ周波数であるGear1を使用できる最大値です。 。同期により、実際の待ち時間が大幅に短縮されます。つまり、これが私たちが戦っているものであり、DDR4から追加のパフォーマンスパーセンテージを抽出しようとしています。
最終的に、選択したキットは、16-16-16-34のタイミングでDDR4-4000状態で安定して動作することができました。
結論：
Intelは、Alder Lakeの主な利点の1つとして、新しいDDR5SDRAMのサポートを挙げています。そして、これは部分的に真実です。DDR5は、これらのプロセッサが記録的なパフォーマンスを実現するのに本当に役立ちます。ただし、そのようなメモリのプラスの効果は過大評価されるべきではありません。 Alder Lakeがこれほど成功した主な理由は、記憶ではなく、マイクロアーキテクチャです。したがって、DDR4 SDRAMを搭載したLGA1700システムには、存在する権利があります。前世代のメモリは、少なくともAlderLakeプロセッサを損なうことはありません。
それにもかかわらず、DDR5SDRAMが本当に魔法のような効果をもたらす特定の範囲のアプリケーションがあります。これらのアプリケーションは大規模なデータストリーミングを組み合わせており、高帯域幅のDDR5を使用すると、最大2桁のパーセンテージで非常に顕著なパフォーマンスの向上を実現できます。ただし、第一に、そのようなアプリケーションは非常に少なく、第二に、ゲームは間違いなくそれらに属していません。したがって、DDR5の重要性については、高解像度メディアコンテンツの処理に関連する特定の専門的な活動に関連する構成に関連してのみ説明できます。
平均的なユーザーの大多数は、DDR4バージョンの次世代Intelプラットフォームに簡単に切り替えることができます。ただし、Alder Lakeのパフォーマンスを可能な限り最良の方法で明らかにするには、DDR4メモリを選択する際に、十分に高い周波数と低いレイテンシの組み合わせに重点を置く必要があります。 DDR4-3600からDDR4-4000までの低遅延モードが可能なメモリが理想的です。また、このプロセスにはかなりの時間がかかりますが、タイミングを手動で最小化することにより、AlderLakeのパフォーマンスを向上させるのにも大いに役立ちます。しかし一方で、テストが示しているように、調整されたDDR4-4000は、最新のDDR5-6000を搭載しているかのようにAlderLakeをベースにしたゲームシステムをほぼ高速にします。
ただし、この記事の読者の中には、最新のコアプロセッサと前世代のメモリを組み合わせるのは風水ではないと考えるマキシマリストも確かにいるでしょう。そして、そのような愛好家には、周波数が適切にスケーリングされ、タイミングが遅くなるDDR5SDRAMキットに注意を払うことをお勧めします。まず第一に、それはサムスンチップに基づくメモリであり、第二に、SKハイニックスチップに基づくメモリです。通常、このようなマイクロ回路は、DDR5-6000以上の速度用に設計されたモジュールに分類されます。
それでも、現時点での平均的なユーザーにとって、DDR5の利点は、その大幅に高い価格を正当化するほど明白ではありません。 DDR5が市場で広く利用可能になるまで、その典型的な周波数が2ノッチ増加するまで、そのようなモジュールのコストに新規性と独占性のプレミアムが含まれなくなるまで、通常のDDR4SDRAMがAlderLakeの推奨オプションであり続けます。現在の形式では、新しいプロセッサと新しいメモリの間の特別な相乗効果を検出できませんでした。
2021-12-20 18:02:42
著者: Vitalii Babkin