Vliv pamětí DDR4-3200 na výkon. Stojí to za to?
9.2.2015, Jaroslav Sivy, aktualita
V tomto roce můžeme očekávat větší rozšíření pamětí typu DDR4, které budou z nejvyššího high-endu sestupovat i do mainstreamu. Otázkou ale je, nakolik se vyšší frekvence projeví na skutečném výkonu v aplikacích.
DDR4 paměti oficiálně vstoupily na trh v roce 2014 s příchodem procesorů Intel Haswell-E. V tomto roce by se DDR4 mělo stát standardem. Dosud u pamětí platilo, že s nižší latencí a vyšší frekvencí byl dostupný i větší výkon. Většina DDR4 pamětí však má latence vyšší než u DDR3, a proto je otázkou, jak je výkon škálovatelný při zvýšení obou parametrů. Na základě benchmarků serveru Anandtech to vypadá, že výhody přechodu z DDR4-2133 na DDR4-3200 jsou poměrně malé. Drtivá většina aplikací a her pro spotřebitele vykazuje zisky mezi 0 až 5 %. Samozřejmě se dají najít výjimky, které by se tomuto trendu vzepřely, ale většinou jde o testy se zapojením v SLI nebo o databázový benchmark Redis, kde byl zaznamenán 16% nárůst.
Moderní procesory a software jsou navrženy tak, aby skryly nebo zmenšily dopad latencí (jak dlouho to trvá CPU k zahájení načítání dat) a dávají důraz na vysokou přenosovou rychlost díky vysoké frekvenci (kolik informací lze přenášet současně). V minulosti, když měly CPU velmi malé L1 nebo L2 cache, měla latence hlavní paměti a její frekvence obrovské dopady na výkon, protože to určovalo, jak rychle mohlo CPU získat data a spustit nad nimi výpočet.
Nové paměti RAM mají tendenci k vyšším latencím přístupu výměnou za větší přenosovou rychlost (danou vyšší frekvencí). Dnes však výkonu napomáhá příchod velkých vyrovnávacích pamětí (cache paměti procesoru L1, L2 i L3), spekulativní funkce prefetch (načítání dat ještě dříve než jsou požadována) a on-die řadiče paměti přímo v procesoru. Různé cache na CPU jsou navržené tak, aby omezily potřebu přistupovat k hlavní paměti RAM a spolu s paměťovým řadičem (u AMD i Intelu) snížily čekací doby v porovnání s předchozími systémy. To všechno spolu zmírnilo dopad zvýšení latencí DRAM pamětí ve většině případů a snížilo také vliv vyšších frekvencí pamětí RAM na celkový výkon.
Od nadcházejících technologii jako jsou HBM a HMC se očekává, že výrazně zlepší výkon počítače právě proto, že překračují některé z konstrukčních limitů běžných DRAM pamětí, které brání jednoduchému zvýšení rychlosti. Schopnost předat více současných požadavků na různé bloky RAM by mohl dramaticky snížit latenci ve vícevláknových operacích, a to by mělo umožnit o mnoho rychlejší běh těchto programů.
Otázkou je, zda tedy přejít na DDR4. Nedostatek navýšení výkonu v běžných desktopových aplikacích vysvětluje, proč nevidíme tlak výrobců na přechod k DDR4. Průmysl se dívá směrem k novým architekturám pro vylepšení budoucích standardů RAM. To vysvětluje, proč se víc mluví o LPDDR4 než o konvenčním DDR4. Jak DDR4 tak i LPDDR4 mají vylepšenou spotřebu, ale tato vylepšení jsou důležitější u tabletů a smartphonů, kde se každý ušetřený mW promítá do lepší životnosti baterie.
Připomeňme, že DDR4 využívají standardní napětí 1,2 V, zatímco DDR3 potřebovaly 1,5 V a jak ukazuje graf nahoře, při stejné výrobní technologii klesla spotřeba DDR4 paměťového modulu o 2 W proti úsporným DDR3L pamětem. DDR4 pro stolní počítače, servery a notebooky budou mít svůj význam, ale zisky jsou spíše postupné než revoluční. Hlavní výhoda DDR4 bude pro uživatele, kteří potřebují mít v systému obrovské množství paměti a hodí se jim 16 až 64GB paměťové moduly. Toto nové paměti DDR4 umožňují, více z toho ale budou těžit spíše servery než běžné počítače.
Zdroje: ExtremeTech, AnandTech
Moderní procesory a software jsou navrženy tak, aby skryly nebo zmenšily dopad latencí (jak dlouho to trvá CPU k zahájení načítání dat) a dávají důraz na vysokou přenosovou rychlost díky vysoké frekvenci (kolik informací lze přenášet současně). V minulosti, když měly CPU velmi malé L1 nebo L2 cache, měla latence hlavní paměti a její frekvence obrovské dopady na výkon, protože to určovalo, jak rychle mohlo CPU získat data a spustit nad nimi výpočet.
Nové paměti RAM mají tendenci k vyšším latencím přístupu výměnou za větší přenosovou rychlost (danou vyšší frekvencí). Dnes však výkonu napomáhá příchod velkých vyrovnávacích pamětí (cache paměti procesoru L1, L2 i L3), spekulativní funkce prefetch (načítání dat ještě dříve než jsou požadována) a on-die řadiče paměti přímo v procesoru. Různé cache na CPU jsou navržené tak, aby omezily potřebu přistupovat k hlavní paměti RAM a spolu s paměťovým řadičem (u AMD i Intelu) snížily čekací doby v porovnání s předchozími systémy. To všechno spolu zmírnilo dopad zvýšení latencí DRAM pamětí ve většině případů a snížilo také vliv vyšších frekvencí pamětí RAM na celkový výkon.
Od nadcházejících technologii jako jsou HBM a HMC se očekává, že výrazně zlepší výkon počítače právě proto, že překračují některé z konstrukčních limitů běžných DRAM pamětí, které brání jednoduchému zvýšení rychlosti. Schopnost předat více současných požadavků na různé bloky RAM by mohl dramaticky snížit latenci ve vícevláknových operacích, a to by mělo umožnit o mnoho rychlejší běh těchto programů.
Otázkou je, zda tedy přejít na DDR4. Nedostatek navýšení výkonu v běžných desktopových aplikacích vysvětluje, proč nevidíme tlak výrobců na přechod k DDR4. Průmysl se dívá směrem k novým architekturám pro vylepšení budoucích standardů RAM. To vysvětluje, proč se víc mluví o LPDDR4 než o konvenčním DDR4. Jak DDR4 tak i LPDDR4 mají vylepšenou spotřebu, ale tato vylepšení jsou důležitější u tabletů a smartphonů, kde se každý ušetřený mW promítá do lepší životnosti baterie.
Připomeňme, že DDR4 využívají standardní napětí 1,2 V, zatímco DDR3 potřebovaly 1,5 V a jak ukazuje graf nahoře, při stejné výrobní technologii klesla spotřeba DDR4 paměťového modulu o 2 W proti úsporným DDR3L pamětem. DDR4 pro stolní počítače, servery a notebooky budou mít svůj význam, ale zisky jsou spíše postupné než revoluční. Hlavní výhoda DDR4 bude pro uživatele, kteří potřebují mít v systému obrovské množství paměti a hodí se jim 16 až 64GB paměťové moduly. Toto nové paměti DDR4 umožňují, více z toho ale budou těžit spíše servery než běžné počítače.
Zdroje: ExtremeTech, AnandTech
