Dual Channel i RAM: CPU- og iGPU-ytelse

Når du kjøper et hovedkort vil du ha hørt om vilkårene Single Channel og Dual Channel angående RAM-minnet som skal installeres i det. Og mange av dere har lest og hørt hvordan det å ha én enkelt minnekanal er skadelig for ytelsen til PC-en vår sammenlignet med å ha en tokanals én.

Hva er en minnekanal?

Kommunikasjon mellom RAM og enhver prosessor er noe som selv om det er totalt usynlig for både brukere og programmerere, er det virkelig ikke noe trivielt. Det er en prosess på maskinvarenivå der prosessor må følge en rekke strategisk ordnede trinn for å be om data lagret i minnet gjennom en rekke trinn på et bestemt tidspunkt.

Problemet kommer når IMC, integrert minnekontroller, som er maskinvaren i enhver prosessor som er ansvarlig for tilgang til minne, blir mettet, og dette gjør det når det er mange forespørsler. Dette er som en butikkeier foran en veldig stor kø av kunder som han må betjene en etter en. Nøkkelen er at når forespørselslisten øker, er det mer forsinkelser i å betjene kunder på slutten av køen. Hvis klientene er forespørsler til minne fra CPU-en, fører dette til at IMC-en blir fullstendig mettet.

Hva er løsningen? Vel, det enkleste er ikke å ha én, men to forskjellige IMC-er, som har ansvaret for å kunne håndtere forespørsler i minnet parallelt. Det vanlige er at for hvert grensesnitt eksternt til minnet er det en tilknyttet IMC som gjør tilgangene til RAM-en som er tilordnet prosessoren.

Enkel kanal versus dobbel kanal

Inntil bruken av DDR5, hvor hver modul støtter to 32-bits minnekanaler i stedet for et 64-bits minne, kunne vi generelt telle antall tilgjengelige kanaler med antall DIMM-moduler som et hovedkort støttet delt på to, fra slike at vi kan identifisere et enkeltkanals hovedkort ved at det kun har 2 DIMM-spor og en Dual Channel med 4.

For å lette brukeren identifiseres de vanligvis etter farge: to røde og to svarte spor, for eksempel. På en slik måte har hovedkort vanligvis fargekoder i minnesporene for å markere hvor DIMM-modulene skal plasseres på riktig måte for å plassere RA; i passende stikkontakter.

Poenget er at hvis vi bare har én modul i datamaskinen, betyr det at vi kun vil ha én 64-bits overføringskanal per minneklokkesyklus. Men hvis vi har to moduler i de tilsvarende stikkontaktene vil båndbredden dobles. Virkelighet? Ytelsesøkningen er langt fra det dobbelte. Spesielt hvis vi har et hovedkort designet for å bruke en enkelt minnekanal, siden det i så fall vil brukes en enkelt IMC for kommunikasjon med minnet. Bortsett fra selvfølgelig, som vi har sagt om den nylig lanserte DDR5 hvor de bruker to minnekanaler per modul.

Hvordan vet jeg hvilken konfigurasjon jeg har?

For å sjekke om konfigurasjonen av PC-en vår er Single eller Dual Channel, vil programmer som CPU-Z være tilstrekkelig, hvor vi i Memory-fanen kan sjekke det direkte uten å måtte åpne datamaskinen. Her må vi legge til en detalj, mange av de bærbare datamaskinene med DDR4-minne og lavere støtter Dual Channel, men siden de kun har én modul installert fungerer de i Single Channel.

Så hvis du har en bærbar PC eller en forhåndsbygget PC og CPU-Z gir deg som et resultat at du har en enkeltkanals konfigurasjon så fortvil ikke, det er mulig du kan bøte på dette ved å installere en annen minnemodul på hovedkortet til datamaskinen din og få dermed en ekstra ytelsesbonus.

Hvorfor dobles ikke ytelsen?

Vi må ta utgangspunkt i ideen om at når vi snakker om båndbredde snakker vi egentlig om en teoretisk grense som består i at 100 % av tiden data blir overført. Realiteten er at RAM ikke fungerer slik, og det er en periode med tilgang for å bestemme hvilken kolonne og rad med minne prosessoren vil ha tilgang til der data ikke sendes, og vi må også ta hensyn til at forespørslene er gjort av IMC integrert i CPU i stedet for kjernene til den samme.

Bruken av den integrerte minnekontrolleren er slik at kjernene ikke trenger å vente på tiden før RAM-en reagerer på dem, disse nedetidene er tapt ytelse og derav behovet for IMC. Faktum er at på prosessornivået vil det å ha et Dual Channel-minne aldri doble ytelsen fordi det er en teoretisk hastighet, et ideal som på grunn av forskjellige begrensninger aldri vil bli oppnådd.

Så til tross for en dobling av den teoretiske båndbredden, vil den reelle ytelsesøkningen nå 100 %, men det vil ikke gjøre det hvis vi brukte en enkelt minnekanal. Det som er klart er at det å alltid ha minne i Dual Channel alltid vil gi mer ytelse enn å ha det i Single Channel, noe som betyr at et hovedkort med begrenset modulkonfigurasjon ikke bare er begrenset i utvidelsesmuligheter, men også i ytelse.

Dual Channel iGPU-ytelse

GPUer, i motsetning til CPUer, er gjennomstrømningsprosessorer, dette betyr at ytelsen deres vil avhenge av båndbredden og derfor av mengden data de kan motta. Når det gjelder integrert grafikk, presterer de svært dårlig med PC-RAM sammenlignet med sine motparter i form av grafikkort selv med nøyaktig samme konfigurasjon. Vi må ta i betraktning at i PC-er har GPU-ene et annet adresserom enn CPU-en, så de er tildelt en del av minnet for dem som CPU-en ikke får tilgang til.

Problemet kommer når CPU og GPU dele BMI for å få tilgang til minne, og man kan tro fra begynnelsen at tilgangstiden til RAM tilsvarer tilgangstiden til CPU pluss den til GPU, men dette er ikke tilfelle, virkeligheten er annerledes. Siden strid er opprettet som forårsaker nedetid for tilgang ved å kontinuerlig endre konteksten IMC. Dette er dødelig i møte med CPU-tilgangstid, så CPU-en er sikret minimal tilgangstid på hver minnekanal, og resten overlates til den innebygde GPUen.

Heldigvis er ikke GPU-er sårbare for ventetid, men de er sårbare for båndbredde. Dette betyr at i en Dual Channel-konfigurasjon, hvis vi bruker en iGPU til å gjengi et spill, vil vi oppnå dobbelt så høy ytelse enn i Single Channel, siden grafikkbrikken mottar halvparten av dataene å jobbe med.