Двойной канал в ОЗУ: производительность процессора и iGPU

При покупке материнской платы вы наверняка слышали об условиях Одноканальный и двухканальный относительно оперативной памяти, которая будет установлена ​​в нем. И многие из вас читали и слышали, как наличие одного канала памяти ухудшает производительность нашего ПК по сравнению с наличием двухканального.

Что такое канал памяти?

Связь между оперативной памятью и любым процессором - это то, что, хотя оно совершенно невидимо как для пользователей, так и для программистов, на самом деле не является чем-то тривиальным. Это процесс на аппаратном уровне, в котором ЦП должен выполнить серию стратегически упорядоченных шагов, чтобы запросить данные, хранящиеся в памяти, через серию шагов в определенное время.

Проблема возникает, когда IMC, встроенный контроллер памяти, который является частью оборудования в любом процессоре, отвечающем за доступ к памяти, становится перегруженным, и это происходит при большом количестве запросов. Это похоже на лавочника перед очень большой очередью покупателей, которых он должен обслуживать одного за другим. Ключевым моментом является то, что по мере увеличения списка запросов увеличивается задержка в обслуживании клиентов в конце очереди. Если клиенты запрашивают память со стороны ЦП, это приводит к полному насыщению IMC.

Каково решение? Что ж, проще всего иметь не один, а два разных IMC, которые отвечают за возможность параллельного управления запросами в памяти. Обычно для каждого интерфейса, внешнего по отношению к памяти, есть связанный IMC, обеспечивающий доступ к ОЗУ, назначенному процессору.

Один канал против двухканального

До появления DDR5, где каждый модуль поддерживает два 32-битных канала памяти вместо 64-битной памяти, в целом мы могли подсчитывать количество доступных каналов по количеству поддерживаемых материнской платой модулей DIMM, разделенных на два, из таких что мы можем идентифицировать одноканальную материнскую плату по тому факту, что она имеет только 2 слота DIMM и двухканальный с 4.

Для удобства пользователя они обычно обозначаются цветом: например, два красных и два черных слота. Таким образом, материнские платы обычно имеют цветовую маркировку в слотах памяти, чтобы обозначить, где правильно разместить модули DIMM, чтобы разместить RA; в соответствующие розетки.

Дело в том, что если у нас есть только один модуль в компьютере, это означает, что у нас будет только один 64-битный канал передачи на такт памяти. Однако, если у нас есть два модуля в соответствующих сокетах, пропускная способность удвоится. Реальность? Прирост производительности далеко не двукратный. Особенно, если у нас есть материнская плата, предназначенная для использования одного канала памяти, поскольку в этом случае для связи с памятью будет использоваться один IMC. За исключением, конечно, того, что мы уже говорили о недавно выпущенной DDR5, где они используют два канала памяти на модуль.

Как мне узнать, какая у меня конфигурация?

Чтобы проверить, является ли конфигурация нашего ПК одноканальной или двухканальной, достаточно программ, таких как CPU-Z, где на вкладке «Память» мы можем проверить это напрямую, не открывая наш компьютер. Здесь мы должны добавить деталь, многие ноутбуки с памятью DDR4 и более низким поддерживает Dual Channel, но, поскольку у них установлен только один модуль, они работают в Single Channel.

Так что, если у вас есть ноутбук или предварительно собранный ПК и CPU-Z дает вам в результате конфигурацию с одним каналом, не отчаивайтесь, возможно, вы можете исправить это, установив другой модуль памяти на материнскую плату свой компьютер и таким образом получите дополнительный бонус к производительности.

Почему не удваивается производительность?

Мы должны исходить из того, что когда мы говорим о пропускной способности, мы на самом деле говорим о теоретическом пределе, который состоит в том, что 100% времени передаются данные. Реальность такова, что ОЗУ так не работает, и есть период доступа, чтобы определить, к какому столбцу и строке памяти процессор хочет получить доступ, где данные не отправляются, и мы также должны учитывать, что запросы выполняются IMC интегрирован в ЦП, а не в те же ядра.

Использование встроенного контроллера памяти заключается в том, чтобы ядрам не приходилось ждать, пока ОЗУ ответит на них, эти простои приводят к потере производительности и, следовательно, необходимости в IMC. Дело в том, что на уровне обработки ЦП наличие двухканальной памяти никогда не приведет к удвоению производительности, потому что это теоретическая скорость, идеальная, которая из-за различных ограничений никогда не будет достигнута.

Таким образом, несмотря на удвоение теоретической пропускной способности, реальное увеличение производительности достигнет этих 100%, но этого не произойдет, если мы будем использовать один канал памяти. Ясно одно: всегда иметь память в двухканальном режиме всегда дает больше производительности, чем в одноканальном, а это означает, что материнская плата с ограниченной конфигурацией модуля ограничена не только в возможностях расширения, но и в производительности.

Производительность двухканального iGPU

Графические процессоры, в отличие от ЦП, являются процессорами с пропускной способностью, это означает, что их производительность будет зависеть от пропускной способности и, следовательно, от объема данных, которые они могут получить. В случае интегрированной графики они очень плохо работают с ОЗУ ПК по сравнению с их аналогами в виде видеокарт даже с точно такой же конфигурацией. Мы должны принять во внимание, что в ПК графические процессоры имеют другое адресное пространство, чем у ЦП, поэтому им назначается часть памяти, к которой ЦП не может получить доступ.

Проблема возникает, когда процессор и GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР поделитесь BMI для доступа к памяти, и с самого начала можно подумать, что время доступа к ОЗУ эквивалентно времени доступа ЦП плюс время доступа графического процессора, но это не так, на самом деле это другое. Поскольку создается конкуренция, которая вызывает простои доступа из-за необходимости постоянно изменять контекст IMC. Это смертельно опасно с учетом времени доступа ЦП, поэтому ЦП гарантирует минимальное время доступа по каждому каналу памяти, а остальное предоставляется встроенному графическому процессору.

К счастью, графические процессоры не подвержены задержкам, однако они уязвимы для пропускной способности. Это означает, что в двухканальной конфигурации, если мы используем iGPU для рендеринга игры, мы получим вдвое большую производительность, чем в одноканальной конфигурации, поскольку графический чип получает половину данных, с которыми он может работать.