Юлмарт оперативная память

Практическое сравнение памяти DDR3 и DDR4 на платформе Intel LGA1151 по производительности и энергопотреблению

Небольшое экспресс-тестирование работы процессоров под LGA1151 с памятью, типа DDR3 и DDR4 мы проводили еще в прошлом году, а в этом немного расширили изученную область в направлении бюджетных моделей для этой платформы. В общем и целом сложилось ощущение, что преимуществ по производительности у нового типа памяти нет, зато она позволяет сэкономить немного энергии, что в последние годы стало основной точкой приложения усилий Intel при разработке новых микроархитектур. Правда, влияние памяти на энергопотребление старших моделей процессоров Intel мы не исследовали. Да и вообще — их тесты проводились еще с использованием старой методики тестирования, причем очень разных системных плат и т. п., так что сделанные в прошлом году выводы могут и устареть. Поэтому мы решили исследовать вопрос более тщательно и подробно.

Конфигурация тестовых стендов

Процессор Intel Celeron G3900 Intel Pentium G4500T Intel Core i3-6100 Intel Core i5-6400 Intel Core i7-6700K
Название ядра Skylake Skylake Skylake Skylake Skylake
Технология пр-ва 14 нм 14 нм 14 нм 14 нм 14 нм
Частота ядра std/max, ГГц 2,8 3,0 3,7 2,7/3,3 4,0/4,2
Кол-во ядер/потоков 2/2 2/2 2/4 4/4 4/8
Кэш L1 (сумм.), I/D, КБ 64/64 64/64 64/64 128/128 128/128
Кэш L2, КБ 2×256 2×256 2×256 4×256 4×256
Кэш L3 (L4), МиБ 2 3 3 6 8
Оперативная память 2×DDR3-1600 /
2×DDR4-2133
2×DDR3-1600 /
2×DDR4-2133
2×DDR3-1600 /
2×DDR4-2133
2×DDR3-1600 /
2×DDR4-2133
2×DDR3-1600 /
2×DDR4-2133
TDP, Вт 51 35 51 65 91
Графика HDG 510 HDG 530 HDG 530 HDG 530 HDG 530
Кол-во EU 12 23 23 24 24
Частота std/max, МГц 350/950 350/950 350/1050 350/950 350/1150
Цена T-13475848 T-12874617 T-12874330 T-12873939 T-12794508

Мы воспользовались пятью процессорами, причем два из них уже были протестированы ранее — именно поэтому сегодня будут использоваться результаты Pentium G4500T, а не несколько более актуальных для розничных покупателей G4500/G4520: обычная экономия временны́х затрат. Все равно в наибольшей степени нас интересуют не они, а процессоры чуть более высокого класса — например, младшие в линейках Core i3-6100 и i5-6400. Почему именно младшие? Как нам кажется, именно у покупателей таковых наиболее вероятно желание сэкономить при модернизации системы, не меняя шило на мыло DDR3 на DDR4. Да и при покупке новой системы то, что на данный момент бюджетные платы с поддержкой DDR3 стоят немного дешевле аналогов со слотами DDR4, важнее всего именно тем, кто собирает бюджетный компьютер. А если уж сможет себе позволить какой-нибудь Core i3-6320, то лучше «дотянет» до «настоящего четырехъядерного» Core i5-6400. Но, тем не менее, не протестировать совместно с DDR3 топовый Core i7-6700K мы тоже не могли — все-таки это самое быстрое (и самое прожорливое) предложение Intel для данной платформы, поэтому и крайне необходимое для оценки максимального потенциального эффекта от перехода на новый стандарт памяти.

Что касается собственно модулей памяти, то в обоих случаях мы использовали пару таковых, суммарной емкостью 8 ГБ. Частота соответствовала поддерживаемой по стандарту — 1600 МГц для DDR3 и 2133 МГц для DDR4. В принципе, некоторые производители системных плат предлагают возможности разгона памяти и для DDR3, но тут есть один деликатный момент — для достижения высоких частот обычно используется повышенное до 1,65 В (вместо стандартных 1,5 В) напряжение питания. При этом Intel не рекомендует так поступать еще со времен LGA1156, предупреждая, что повышенное напряжение может привести и к повреждению процессора. А ведь официально устройствам для LGA1151 разрешено работать даже не с DDR3, а с DDR3L, работающей на напряжении 1,35 В, т. е. для них эта проблема может оказаться и более выраженной. Впрочем, справедливости ради, за прошедшие семь лет мы ни разу не сталкивались с выходом процессоров из строя, даже при использовании «оверклокерских» модулей. Более того — и не слышали о ситуациях, в которых можно было однозначно заявить о наличии таких проблем. Но береженого известно кто бережет 🙂 Тем более, под концепцию минимизации цены системы разнообразные «хай-енд»-модули с декоративными радиаторами и прочими светодиодами все равно никак не подходят, поскольку и стоят уже дороже массовой DDR4. А вот банальная DDR3-1600 все еще может оказаться полезной.

Системных плат потребовалось две. В идеале, конечно, такое тестирование стоило проводить на универсальной модели, тройка каковых уже есть в ассортименте ASRock, но к нам в руки они пока не попадали. Поэтому мы просто взяли две платы, максимально-сходные по конструкции и даже назначению: ASRock Fatal1ty B150 Gaming K4 и Asus B150 Pro Gaming D3. И основанные на одном и том же чипсете, что тоже может оказаться немаловажным, равно как и сходная (десятиканальная) схема питания процессора.

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Здесь же вкратце напомним, что базируется она на следующих четырех китах:

  • Методика измерения производительности iXBT.com на основе реальных приложений образца 2016 года
  • Методика измерения энергопотребления при тестировании процессоров
  • Методика мониторинга мощности, температуры и загрузки процессора в процессе тестирования
  • Методика измерения производительности в играх iXBT.com образца 2016 года

А подробные результаты всех тестов доступны в виде полной таблицы с результатами (в формате Microsoft Excel 97-2003). Непосредственно же в статьях мы используем уже обработанные данные. В особенности, это относится к тестам приложений, где все нормируется относительно референсной системы (как и в прошлом году, ноутбука на базе Core i5-3317U с 4 ГБ памяти и SSD, емкостью 128 ГБ) и группируется по сферам применения компьютера.

iXBT Application Benchmark 2016

Первая же группа программ преподнесла сюрприз — на трех процессорах из пяти DDR3 оказалась быстрее, чем DDR4. Изучение подробных результатов показывает, что «благодарить» за это нужно одну программу, а именно Adobe After Effects CC 2015. Предыдущая ее версия, помнится, испортила нам немало крови из-за своих требований к емкости памяти (причем зависящих от прочего аппаратного окружения), теперь вот новая напасть — и связанная именно с памятью. На медленных процессорах, впрочем, незаметная — там доверительные интервалы разных измерений существенно пересекаются. Но вот при возможности использовать четыре или более потоков вычисления, на погрешность разницу уже не спишешь: на Core i3-6100 и i5-6400 она превышает 10%. А для i7-6700K — немного уменьшается: судя по всему, благодаря большей емкости кэш-памяти. В общем, «прогресс» иногда может оказаться и таким. Локально — остальные программы группы работают на системе с DDR4 либо также, либо немного быстрее, что и приводит в конечном итоге к почти равным результатам. Для разных типов памяти, но не процессоров, разумеется, т. е. перед нами как раз тот случай, когда экономия посредством сохранения старой памяти может позволить приобрести более быстрый процессор, что окупится сторицей.

В данном случае, напротив, имеем некоторый прирост результатов при использовании DDR4, причем, чем быстрее процессор, тем он выше. Но даже в крайнем случае не превышает 3%, т. е. бежать менять память только лишь из-за производительности не стоит.

Формально — новая память лучше, фактически же разница в доли процента интересна может оказаться только любителям бенчмарков, но не для практического использования.

Аналогичный случай. Нет, конечно, результаты стабильно выше. Но такой прирост производительности без фотофиниша не зафиксируешь, так что лучше просто не обращать на него внимания.

Опять отличия в пределах 1%. Даже там, где они вообще есть. Покупателям же систем начального уровня тем более имеет смысл не волноваться, а попробовать сэкономить. Даже при покупке нового компьютера об этом можно пока поразмыслить, не говоря уже о том случае, когда достаточный объем DDR3 остался от старого.

При упаковке данных Core i7-6700K все-таки сумел героически «выжать» целых 2% разницы за счет большей ПСП. Остальным же более чем достаточно и DDR3-1600, а DDR4 может даже помешать из-за пока еще больших задержек.

Файловые операции последние лет пять умеют активно «нагружать» память, однако мы не склонны в данном случае относить эффект на счет ее производительности. Скорее, прочие сторонние факторы, типа работы контроллера в том режиме, на который он в основном и рассчитан.

Глядя на результаты младших процессоров Intel, мы посчитали, что этой программе вообще противопоказаны более высокие задержки DDR4. Однако воспользовавшись более быстрыми моделями можно увидеть, что, по мере роста их производительности, требования к пропускной способности памяти тоже растут. В итоге удается «выжать» до 3-4%. Что, впрочем, неплохо смотрится только на фоне остальных групп приложений, но слишком мало для практической значимости.

В конечном итоге приходим к практически полной эквивалентности двух типов памяти, поскольку разница между ними находится в пределах погрешности. Впрочем, как мы видели выше, есть программы, которые «жестко голосуют» за один из вариантов, но настолько странным образом, что это вообще можно списать на какие-то ошибки (или, что то же самое, неумеренную и ненужную оптимизацию), которые со временем будут исправлены. А вот такого, чтоб результаты взяли и выросли на треть (пропорционально эффективной частоте) — и близко нет.

Энергопотребление и энергоэффективность

Чтобы не перебарщивать с размерами диаграмм, мы решили ограничиться тремя точками — крайними и средней (результаты остальных двух систем желающие могут посмотреть в сводном файле). В принципе, они хорошо демонстрируют — зачем все это затевалось. А также и то, что для младших конфигураций эффектом можно, в принципе, и пренебречь: какая-то экономия наблюдается и в случае Celeron G3900, но с учетом его очень малого «аппетита» вообще… Плюс-минус пять ватт в настольной системе проблем не составят. Вот 10-15 при использовании топовых процессоров — уже что-то, однако в относительном исчислении тоже не стоит внимания.

Но, разумеется, большому любителю «зеленых» может и принести небольшое моральное удовлетворение. Как и в целом LGA1151 — согласно тестам, даже при использовании DDR3 это все равно самая «энергоэффективная» на сегодня настольная платформа, причем не уступающая даже суррогатным системам, но при несравнимо более высокой производительности. Впрочем, и LGA1150 в этом качестве была неплоха, да и «старенькая» уже LGA1155 при продлении ей жизни и отсутствии новых разработок выглядела бы неплохо. Фактически среди настольных платформ конкуренции в плане энергоэффективности давно уже не наблюдается. Так что «усиление и углубление» работы в данном направлении — отголоски событий на совсем других рынках.

Однако нераскрытым пока еще остается другой вопрос, а именно влияние разных типов памяти на энергопотребление самого процессора. «Платформенная» экономичность — понятно: все-таки и сами модули памяти имеют разное энергопотребление. А сказывается ли это непосредственно на работу контроллера, интегрированного в процессор? Заранее и не скажешь. К примеру, дискретная видеокарта тоже «портит» показатели энергоэффективности, но непосредственно на процессоре не сказывается никак. Значит, надо измерять. Тем более, для новых платформ это проблем не составляет — еще со времен LGA1150 компания «перевела» систему питания процессора непосредственно на выделенную линию БП целиком и полностью.

Эффект, как видим, есть — более скромный, чем для «платформы», но лояльным к памяти старого типа его не назовешь. Опять же — для младших моделей в ассортименте Intel им можно и пренебречь, а вот для старших можно получить и лишний десяток ватт «под крышкой». И это даже для стандартных модулей DDR3 с напряжением питания 1,5 В — увеличение последнего (при попытках повысить частоту памяти), разумеется, положение дел только усугубит. Таким образом, рекомендации «не задирать» напряжение питания модулей памяти можно верить — ничего хорошего это не принесет. Плохого, вполне возможно, что тоже. Но рисковать или нет — каждый пусть решает для себя сам. Во всяком случае, влияние использования памяти типа DDR3 на собственное энергопотребление (и, соответственно, тепловыделение) центрального процессора — задокументированный факт. Равно как и небольшой размер этого «влияния» в случае процессоров бюджетного сегмента. Или даже моделей среднего уровня.

iXBT Game Benchmark 2016

Чтобы не перегружать статью большим количеством в общем-то однотипных диаграмм, мы в очередной раз решили обойтись интегральным баллом (напомним: он отражает не абсолютные показатели, а способность систем как-то «вытягивать» хотя бы 30 кадров в секунду в разных играх).

Собственно, все очевидно. Разумеется, большая ПСП благотворно сказывается на интегрированном GPU, но принципиально положение дел измениться не может. Кое-где это позволяет, например, увеличить частоту кадров с 28 до 31, что сказывается на общем результате, однако никаких вау-эффектов не наблюдается. Это в очередной раз подтверждает, что при приобретении компьютера игрового назначения «танцевать» надо от видеокарты. Потом уже можно задуматься о процессоре, а все остальное — по вкусу. Если деньги останутся 🙂 Но запросы современных (и даже уже не очень) игр таковы, что вряд ли останутся уже после первого шага. Так что если использование «старой» памяти позволит приобрести чуть более быструю видеокарту — этим в обязательном порядке стоит воспользоваться. А все попытки повысить производительность интегрированной графики без кардинальных ее изменений не стоят даже затраченного времени, не говоря уже о деньгах.

Итого

Итак, мы уточнили ранее полученные результаты и пришли к выводу, что пока эффект от перехода к DDR4 даже скромнее, чем казался ранее. Из чего, впрочем, не следует, что этому переходу надо как-то специально противодействовать. Во-первых, новая память позволяет сэкономить немного энергии. Причем (что тоже немаловажно) речь идет не только о большей экономичности всей системы, но и потребление процессора оказывается немного более низким, так что и работать последний будет в более щадящем режиме, и с охлаждением все проще решать. Во-вторых же, отгрузки DDR3 довольно быстро сокращаются, так что эта память дешеветь не будет наверняка, в отличие от DDR4. На которую все равно рано или поздно придется переходить, причем мы не удивимся, если поддержка DDR3 исчезнет со временем и из новых процессоров уже в рамках LGA1151. C другой стороны, если таковая память уже есть, причем в достаточном количестве, которое в ближайшем будущем увеличивать не планируется — момент перехода можно и отложить до более удачного в финансовом плане. Каких-то проблем это не составит, даже при покупке топового процессора, не говоря уже об устройствах среднего и нижнего уровня. Но, естественно, не стоит увлекаться чрезмерным повышением напряжения на модулях, поскольку определенное отрицательное значение для процессора это имеет.

Сравнение DDR3 и DDR4: немного теории

Разработки памяти DDR4 были начаты пусть и не в годы бородатой древности, но относительно давно. Первые движения в этом плане предпринимались JEDEC в 2005-2006 годах, когда большинство домашних ПК еще было на базе DDR первого поколения. Однако в массовую продажу новые чипы (и платы, их поддерживающие) поступили лишь в 2014-2015 годах, когда Intel представили процессоры под сокет 1151. С тех пор не утихают споры, какая память лучше — DDR3 или DDR4.

Цифры и попугаи

Основным аргументом в пользу новой памяти DDR4 являются ее теоретические характеристики. Так, предел скоростей памяти увеличился: в массовом сегменте ранее царила память DDR3 с частотами 1333, 1600 и 1866 МГц (точнее, не мегагерц, а миллионов трансферов в секунду, так как все типы памяти DDR одновременно могут передавать по 2 байта данных за такт), а более высокие частоты поддерживались лишь в режиме разгона, и не всеми процессорами. Память DDR4 имеет минимальные скорости на уровне тех же 1866 или даже 2133 МГц (МТ/с). Нехитрая арифметика показывает, что DDR4 1866 передает за один момент времени в 1,5 раза больше данных, чем DDR3 1333.

Читайте также: 7 лучших видеокарт 2016 года до 8000 грн

А теперь — о латентности

При учете скоростных параметров важно помнить, что полное название памяти (аббревиатура) выглядит как DDR3/DDR4 SDRAM. Сокращение RAM в данном случае указывает, что это Random Access Memory или Память Случайного Доступа. Выражаясь общепонятно, эти заумные слова означают, что память ориентирована на случайный доступ к данным по всему массиву памяти, всем ячейкам. То есть, контроллер может в любой момент обратиться к любой пустой ячейке, чтобы записать туда данные, или к любой занятой ячейке — чтобы считать их оттуда. Происходит это не мгновенно, а определенное время, которое измеряется в тактах. Это значение указывается в характеристиках, как CAS-латентность (CL), а в просторечии именуется таймингами.

Важной особенностью (и важным недостатком) памяти является тот факт, что с остом тактовой частоты — вырастает и задержка. К примеру, для памяти DDR 1-го поколения, частотой 400 МГц, типичным значением CL было 2,5 такта. Если разделить время (1 секунда) на количество тактов (400 миллионов) — длительность такта получается на уровне 2,5 нс (наносекунд). 2,5 такта по 2,5 нс — это 6,25 нс суммарно. Результат нужно умножить на 2, так как задержка, как и передача, происходит по 2 фронтам. Таким образом, между подачей запроса на чтение ячейки и ее чтением у памяти DDR 400 проходит 12,5 нс.

Самая популярная тактовая частота памяти DDR3 составляет 1600 МГц, а типичная задержка — 9 тактов. Если секунду разделить на 1600 млн тактов — получается, что на такт уходит 0,625 мс. Умножив данное число на 9, получаем 5,625 нс, и умножаем на 2. То есть, задержка у памяти DDR3 1600 составляет 11,25 нс — всего на 10 % меньше, чем у древней DDR.

Читайте также: ТОП-5 ноутбуков для студентов 2016

Типичная частота памяти DDR4, поддерживаемой современными процессорами, составляет 2133 МГц. Наиболее распространенная величина CAS-латентности — 15 тактов. 2133 миллиона тактов за секунду означают, что на один такт тратится 0,469 нс. Если умножить длительность такта на 15 (задержка), и умножить на 2 — получается, что у популярной памяти DDR4 2133 время задержки достигает 14 нс. Это больше (на те же 10 %), чем у покрытой мхом и шагающей на свалку истории DDR 400!

Конечно, на задержки, как единственную характеристику, полагаться нельзя. В линейном режиме записи и чтения новая память DDR4 существенно быстрее предшественников. Этим частично нивелируется почти не меняющееся время задержек, однако именно из-за них при росте скоростей — производительность системы не растет пропорционально, а разница между ddr3 и ddr4 остается не очень значительной.

Читайте также: Цены процессоров AMD Zen (Summit Ridge) и некоторые характеристики стали известны

А что на практике

Сравнение DDR3 и DDR4 в теории показывает, что новая память заметно быстрее предшественников в режиме линейных (последовательных) чтения и записи, но не отличается от них существенно в плане временных задержек доступа (5-7 нс). Однако голые цифры не всегда отражают реальную картину.

Читайте также: Цены и характеристики процессоров Intel Kaby Lake опубликованы в США

Тестирование DDR3 vs DDR4 проводились неоднократно с того момента, как появились процессоры Intel SkyLake, поддерживающие оба типа памяти. К сожалению, у нас сейчас нет под рукой материнской платы на сокете 1151 под память DDR3, но тесты с ресурса anandtech.com позволяют наглядно сравнить на практике оба типа памяти. Для тестирования использовались чипы памяти DDR4 2133 CL15 и DDR3 1866 CL9. Процессор испытательного стенда — актуальный Intel Core i7 6700K.

Тест в однопоточном режиме в бенчмарке Cinerbench показал практически равные результаты, с перевесом в 1 балл победила DDR3, но и это — в пределах статистической погрешности.

В многопоточном тестировании, в той же программе, разрыв составил 3 балла, показывая, что DDR3 лучше DDR4, но и это — несущественная разница.

Читайте также: Раз-два-три, елочка, гори! Обзор и сравнение вентиляторов GameMax WindForce и GaleForce 120 мм

В популярном архиваторе WinRar измерялось время сжатия файла, размером 1,5 Гб. Чем оно меньше — тем лучше, и в этом тесте DDR3 оказалась немного медленнее, чем DDR3. Однако отставание составило несущественные 3 %.

PovRay, популярный инструмент для работы с трехмерным рендерингом, тоже показал паритет между обоими стандартами памяти. DDR3 набрала на 1 балл больше, но это — даже меньше, чем 0,1 % разницы с DDR4.

Читайте также: Тонкий подбор: выбираем ультрабук

Еще один бенчмарк, в котором производилось сравнение DDR3 и DDR4 — Dolphin Benchmark. Он (что уже предсказуемо) показал минимальную разницу, однако на этот раз чуть лучше оказалась DDR3.

Похожие результаты показало и сравнение DDR3 и DDR4 с ресурса ixbt.com. Их специалистами была протестирована интегральная (средняя) производительность ПК в играх с памятью DDR3 1600 и DDR4 2133. Как видно из графика, в трех случаях за DDR4 остается перевес в пределах 10 %, а в двух — разницы вообще нет.

Читайте также: Выбор ноутбука – на что обратить внимание